本發(fā)明涉及一種串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器，特別是一種串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器的單體蓄電池開關(guān)組、控制電路和均衡電路。

背景技術(shù)：

單體蓄電池的電壓不是很高。一些需要較高電壓的直流用電器如電動車等的電源，是由多個單體蓄電池串聯(lián)組成的串聯(lián)蓄電池組。

單體蓄電池因原材料、制作工藝、工作溫度、使用情況等區(qū)別因素的影響，即使同一批次生產(chǎn)的單體蓄電池電壓都會有有一點“差異”，多個單體蓄電池組成串聯(lián)蓄電池組后，在充、放電的過程中，多個有 “差異”的單體蓄電池之間會產(chǎn)生電壓差，隨著充、放電次數(shù)的增加，上述電壓差會越來越大，使串聯(lián)蓄電池組的整體性能大大降低。

眾所周知，用在串聯(lián)蓄電池組連接串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器的方法，在充、放電的過程中，可以減輕因單體蓄電池之間的電壓差造成的串聯(lián)蓄電池組性能降低的現(xiàn)象，能大大地提高串聯(lián)蓄電池組的整體性能。

串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器在串聯(lián)蓄電池組充、放電過程中，能把電壓較高的單體蓄電池的電能轉(zhuǎn)移到電壓較低的單體蓄電池。從而使串聯(lián)蓄電池的單體蓄電池處在一個動態(tài)平衡中，從而有效地保護(hù)串聯(lián)蓄電池組。

現(xiàn)有技術(shù)中，常用的串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器有Cuk均衡器。

Cuk均衡器有相連的電壓測量裝置、控制器和均衡電路。電壓測量裝置的測量接點連在單體蓄電池的電接點上，均衡電路是在各相鄰單體蓄電池之間，均衡電路有串聯(lián)的線圈和電容器及順序開關(guān)組，電壓測量裝置與控制器的輸入端相連，均衡電路順序開關(guān)組的控制端與控制器的輸出端相連。

具有Cuk均衡器的串聯(lián)蓄電池組在充、放電時，單體蓄電池的電壓測量裝置分別測取各單體蓄電池的電壓，控制器收到各單體蓄電池的電壓信號后，經(jīng)對比找出電壓差最大的一對相鄰單體蓄電池，輸出控制該對相鄰單體蓄電池之間均衡電路順序開關(guān)組的順序開關(guān)信號，用開關(guān)組順序開關(guān)，實現(xiàn)先用電壓較高的單體蓄電池向線圈通電儲能，然后向電容器加壓充電，再用加壓充電后的電容器向電壓較低的單體蓄電池充電，多次循環(huán)上述過程后，可讓該對相鄰單體蓄電池的電壓趨于均衡，待串聯(lián)蓄電池組中該對相鄰單體蓄電池的電壓差趨近后，再從串聯(lián)蓄電池組中找出電壓差最大的另一對相鄰單體蓄電池，重復(fù)上述均衡過程。

這種串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器有如下不足：

1． Cuk均衡器的均衡電路是在相鄰的單體蓄電池之間，均衡電路的數(shù)量較多，元件用量較多，使電路復(fù)雜，還造成均衡器的制作費用較高；

2． Cuk均衡器的均衡作用只能對相鄰單體蓄電池之間作均衡，對于相間的單體蓄電池之間即使電壓差再大也不能作均衡，所以對串聯(lián)蓄電池組的均衡效率不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述不足，提出一種制作費用較低、均衡效率較高的串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器。

本發(fā)明是用如下方法實現(xiàn)的。

串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器有殼體，殼體上有單體蓄電池的電接點，殼體內(nèi)有電路板，電路板上有均控電路，均控電路有相連的電壓傳感器、控制電路、均衡電路和單體蓄電池開關(guān)組，電壓傳感器的輸入端分別與殼體上的電接點相連，電壓傳感器的輸出端與控制電路的輸入端相連，單體蓄電池開關(guān)組有一側(cè)電接點并聯(lián)的單體蓄電池的高速開關(guān)，單體蓄電池的高速開關(guān)的另一側(cè)電接點分別連在電壓傳感器的輸入端，

均衡電路有兩個接線端，兩個接線端之間有線圈、電容器和四個高速開關(guān)，第一高速開關(guān)和第三高速開關(guān)串聯(lián)后連在兩個接線端之間，線圈、第二高速開關(guān)、第三高速開關(guān)和電容器依次串聯(lián)后連在兩個接線端之間，第一高速開關(guān)和第三高速開關(guān)的連接點與第二高速開關(guān)和第四高速開關(guān)的連接點相連，

均衡電路的兩個接線端分別與單體蓄電池開關(guān)組的兩個并聯(lián)點相連，

控制電路的輸出端分別與單體蓄電池開關(guān)組的高速開關(guān)的控制端和均衡電路的高速開關(guān)的控制端相連，

控制電路有數(shù)字信號處理芯片電路和數(shù)字信號處理芯片電路的供電電路，數(shù)字信號處理芯片內(nèi)有控制程序，控制程序使控制電路在接收到單體蓄電池的電壓信號后，先比較單體蓄電池的電壓的大小，然后找出電壓差最大的兩個單體蓄電池，再輸出順序開關(guān)信號，順序開關(guān)信號依次能1.閉合電壓差最大的兩個單體蓄電池中電壓高的單體蓄電池的高速開關(guān)，2.閉合均衡電路的第二高速開關(guān)和第三高速開關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲能，3.斷開均衡電路的第三高速開關(guān)，閉合第二高速開關(guān)和第四高速開關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池與線圈共同向電容器充電，4. 斷開電壓高的單體蓄電池的高速開關(guān)，同時閉合電壓低的單體蓄電池的高速開關(guān)，5. 斷開均衡電路的第二高速開關(guān)，閉合第一高速開關(guān)和第四高速開關(guān)，用充電后的電容器向電壓低的單體蓄電池充電，6.重復(fù)1~5的步驟，直到上述電壓差最大的兩個單體蓄電池的電壓差趨近后，再在接收到單體蓄電池的電壓信號中比較并找出電壓差最大的另兩個單體蓄電池，重復(fù)1~6的步驟。

安裝時，把本發(fā)明殼體上的單體蓄電池的電接點分別連在需要充、放電的串聯(lián)蓄電池組的單體蓄電池的電接點上。

使用時，數(shù)字信號處理芯片電路接收到電壓測量裝置分別測取的每個單體蓄電池的電壓信號后，先比較并找出電壓差最大的兩個單體蓄電池序號，然后輸出順序開關(guān)信號，順序開關(guān)信號依次能1.閉合電壓差最大的兩個單體蓄電池中電壓高的單體蓄電池的電控開關(guān)，2.閉合均衡電路的第二高速開關(guān)和第三高速開關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲能，3.斷開均衡電路的第三高速開關(guān)，閉合第二高速開關(guān)和第四高速開關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲能的同時也向電容器充電，4. 斷開電壓高的單體蓄電池的電控開關(guān)，同時閉合電壓低的單體蓄電池的電控開關(guān)，5. 斷開均衡電路的第二高速開關(guān)，閉合第一高速開關(guān)和第四高速開關(guān)，用充電后的電容器向電壓低的單體蓄電池充電，6.重復(fù)1~5的步驟，直到上述電壓差最大的兩個單體蓄電池的電壓差趨近。

再在接收到單體蓄電池的電壓信號中比較并找出電壓差最大的另兩個單體蓄電池序號，重復(fù)1~6的步驟。直到單體蓄電池的電壓趨于均衡。

本發(fā)明只用一個均衡電路，元件用量較少，電路簡單，均衡器的制作費用較低，用數(shù)字信號處理芯片電路和單體蓄電池開關(guān)組通過對串聯(lián)蓄電池組中任意一對電壓差最大的單體蓄電池實現(xiàn)電壓均衡，對串聯(lián)蓄電池組的均衡效率較高。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明方案提出的一種串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器的立體示意圖;

圖2是數(shù)字信號處理芯片電路的電氣原理示意圖；

圖3是數(shù)字信號處理芯片內(nèi)控制程序的框圖示意圖。

具體實施方式

圖1~圖3中，串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器有殼體S，殼體上有單體蓄電池的電接點JD，殼體內(nèi)有電路板B，電路板上有均控電路JK，均控電路有相連的電壓傳感器DY、控制電路KZ、均衡電路JH和單體蓄電池開關(guān)組KG，

電壓傳感器的輸入端分別與殼體上的電接點相連，電壓傳感器的輸出端11與控制電路的輸入端IN相連，

單體蓄電池開關(guān)組有一側(cè)電接點1、2并聯(lián)的單體蓄電池的mosfet高速開關(guān)K，單體蓄電池的高速開關(guān)的另一側(cè)電接點3、4分別連在電壓傳感器的輸入端5、6，

均衡電路有兩個接線端7、8，兩個接線端之間有線圈Ｌ、電容器Ｃ和四個mosfet高速開關(guān)Q1、Q2、Q3、Q4，第一高速開關(guān)和第三高速開關(guān)串聯(lián)后連在兩個接線端之間，線圈、第二高速開關(guān)、第三高速開關(guān)和電容器依次串聯(lián)后連在兩個接線端之間，第一高速開關(guān)和第三高速開關(guān)的連接點9與第二高速開關(guān)和第四高速開關(guān)的連接點10相連，

均衡電路的兩個接線端分別與單體蓄電池開關(guān)組的兩個并聯(lián)點相連，

控制電路的輸出端OUT分別與單體蓄電池開關(guān)組的高速開關(guān)的控制端12和均衡電路的高速開關(guān)的控制端13相連，

控制電路有數(shù)字信號處理芯片電路DSP和數(shù)字信號處理芯片電路的供電電路14，數(shù)字信號處理芯片內(nèi)有控制程序，控制程序使控制電路在接收到單體蓄電池的電壓信號后，先比較單體蓄電池的電壓的大小，然后找出電壓差最大的兩個單體蓄電池，再輸出順序開關(guān)信號，順序開關(guān)信號依次能1.閉合電壓差最大的兩個單體蓄電池中電壓高的單體蓄電池的高速開關(guān)，2.閉合均衡電路的第二高速開關(guān)和第三高速開關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲能，3.斷開均衡電路的第三高速開關(guān)，閉合第二高速開關(guān)和第四高速開關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池與線圈共同向電容器充電，4. 斷開電壓高的單體蓄電池的高速開關(guān)，同時閉合電壓低的單體蓄電池的高速開關(guān)，5. 斷開均衡電路的第二高速開關(guān)，閉合第一高速開關(guān)和第四高速開關(guān)，用充電后的電容器向電壓低的單體蓄電池充電，6.重復(fù)1~5的步驟，直到上述電壓差最大的兩個單體蓄電池的電壓差趨近后，

再在接收到單體蓄電池的電壓信號中比較并找出電壓差最大的另兩個單體蓄電池，重復(fù)1~6的步驟。

串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器在使用時，串聯(lián)蓄電池組的兩端電接點連有充電器或用電器15。

上述串聯(lián)蓄電池組充、放電均衡器中，主要元件的參數(shù)或型號是：

單體蓄電池開關(guān)組的mosfet高速開關(guān)：IRFY140M；

均衡電路的mosfet高速開關(guān)：IRFY140M；

均衡電路的線圈：0.1 mH；

均衡電路的電容器：200μF；

數(shù)字信號處理芯片(DSP芯片)：TMS320C6000。

為了隔離不正常電流，第一高速開關(guān)與第一高速開關(guān)和第三高速開關(guān)的連接點之間有第一隔離二極管Q5, 第二高速開關(guān)與第二高速開關(guān)和第四高速開關(guān)的連接點之間有第二隔離二極管Q6。