一種電池能量均衡電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電池能量均衡電路，涉及電池【技術(shù)領(lǐng)域】。包括電池系統(tǒng)、差分放大驅(qū)動模塊和均衡模塊；電池系統(tǒng)分別與差分放大驅(qū)動模塊和均衡模塊連接構(gòu)成閉合回路，差分放大驅(qū)動模塊的輸出端連接均衡模塊的輸入端。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種低功耗、均衡時(shí)間長、效果明顯的壓差式電池能量均衡電路。
【專利說明】一種電池能量均衡電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說涉及一種電池能量均衡電路。
【背景技術(shù)】
[0002]由于可充電電池具有較好的性價(jià)比而廣泛地應(yīng)用于各個類電子產(chǎn)品之中。然而，不論是鋰充電電池、鉛酸充電電池還是鎳氫充電電池，由于工藝條件的限制，使得每個電池之間存在一定的差異，而且對于串聯(lián)使用的電池組來說，隨著串聯(lián)電池組充放電次數(shù)的增力口，串聯(lián)電池組中每個電池的老化程度以及溫度不同，使得各個電池的狀態(tài)可能各個不相同，導(dǎo)致各個電池之間的電壓差逐漸增加，從而導(dǎo)致各個電池之間出現(xiàn)電量不均衡現(xiàn)象，使得該串聯(lián)電池組的壽命縮短。而且，當(dāng)各個電池之間的電量不均衡達(dá)到一定程度時(shí)，電量最小的電池上產(chǎn)生的極性反向現(xiàn)象會對該串聯(lián)電池組造成永久性的損壞。
[0003]針對上述問題，現(xiàn)有技術(shù)提出了應(yīng)用于串聯(lián)電池組的電池均衡器，其工作原理為:采集串聯(lián)電池組中各個電池的電壓，然后將高電壓的電池的能量通過儲能單元轉(zhuǎn)移到低電壓的電池中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個或更多電池之間電量的均衡。但是，這種電池均衡器不易控制，還存在均衡精度均不高、均衡速度不快和成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種均衡精度高的壓差式電池能量均衡電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種電池能量均衡電路，包括電池系統(tǒng)、差分放大驅(qū)動模塊和均衡模塊；電池系統(tǒng)分別與差分放大驅(qū)動模塊、均衡模塊連接構(gòu)成閉合回路，差分放大驅(qū)動模塊的輸出端連接均衡模塊的輸入端。
[0006]優(yōu)選的，所述電池系統(tǒng)為兩節(jié)以上直流電池串聯(lián)構(gòu)成的直流電池組，直流電池組的一端接地，另一端負(fù)載輸出，各直流電池間均引導(dǎo)線連接至差分放大驅(qū)動模塊。
[0007]優(yōu)選的，所述差分放大驅(qū)動模塊包括串聯(lián)在直流電池組兩端的匹配電阻和連接在直流電池間的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器外設(shè)基本外圍電路，運(yùn)算放大器一個輸入端采集直流電池間壓差，另一輸入端采集匹配電阻間的壓差，運(yùn)算放大器的輸出端連接均衡模塊。
[0008]優(yōu)選的，所述匹配電阻的數(shù)量等于直流電池的數(shù)量。
[0009]優(yōu)選的，所述匹配電阻的大小相同。
[0010]優(yōu)選的，所述均衡模塊包括與電池組高電壓端串聯(lián)的負(fù)載電阻和低電壓端串聯(lián)的負(fù)載電阻；負(fù)載電阻分別串聯(lián)一個三極管，三極管之間基極串聯(lián)；三極管基極串聯(lián)產(chǎn)生的線路引導(dǎo)線一端連接運(yùn)算放大器的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器測量直流電池間壓差的輸入端。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:通過均衡模塊對電池進(jìn)行均衡控制，差分放大驅(qū)動模塊把電池兩端的壓差轉(zhuǎn)化為線性驅(qū)動的電路模塊，克服了一般均衡電路將高電壓的電池的能量通過儲能單元轉(zhuǎn)移到低電壓的電池中導(dǎo)致的電池均衡器不易控制、均衡精度不高、均衡速度不快等問題，使均衡時(shí)間更長，均衡效果明顯，低功耗的運(yùn)放電路節(jié)約了電路消耗，延長了電池的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0013]圖1為本發(fā)明一種電池能量均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]其中:1.電池系統(tǒng)、2.差分放大驅(qū)動模塊、3.均衡模塊。
[0015]下面結(jié)合附圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式:一種電池能量均衡電路，包括電池系統(tǒng)1、差分放大驅(qū)動模塊2和均衡模塊3 ;電池系統(tǒng)I分別與差分放大驅(qū)動模塊2和均衡模塊3連接構(gòu)成閉合回路，差分放大驅(qū)動模塊2的輸出端連接均衡模塊3的輸入端。
[0016]電池系統(tǒng)I為直流鋰電池CELL1、CELL2串聯(lián)構(gòu)成的直流電池組，直流電池組的一端接地，一端負(fù)載輸出，CELL1、CELL2的串聯(lián)連線上均引導(dǎo)線連接至差分放大驅(qū)動模塊2。
[0017]差分放大驅(qū)動模塊2包括串聯(lián)在直流電池組兩端的匹配電阻R1/R2和連接在直流電池間的運(yùn)算放大器U1，運(yùn)算放大器Ul外設(shè)R3、R4構(gòu)成基本外圍電路，R3/R4=l:100,運(yùn)算放大器Ul —個輸入端采集直流電池V1/V2間壓差，另一輸入端采集匹配電阻R1/R2間的壓差，運(yùn)算放大器Ul的輸出端連接均衡模塊。匹配電阻R1/R2的數(shù)量等于直流電池U1/U2的數(shù)量，匹配電阻R1/R2的大小相同。這樣，差分放大驅(qū)動模塊2就將電池兩端的壓差轉(zhuǎn)化為線性驅(qū)動，克服了一般均衡電路簡單的將高電壓的電池的能量通過儲能單元轉(zhuǎn)移到低電壓的電池中而導(dǎo)致的電池均衡器不易控制、均衡精度不高、均衡速度不快等問題。差分放大驅(qū)模塊中線性放大器的選擇使用節(jié)約了電路中的功耗，延長了電池的使用壽命。
[0018]均衡模塊3包括分別與電池組高電壓端和低電壓端串聯(lián)的負(fù)載電阻R5/R6，負(fù)載電阻串接三極管Q1/Q2，三極管之間采用基極串聯(lián)的方式連接，基極串聯(lián)線路引導(dǎo)線連接差分放大驅(qū)動模塊Ul，這樣均衡控制模塊對電池V1、V2進(jìn)行均衡控制。均衡模塊中三極管的使用，可以控制均衡模塊對電路進(jìn)行均衡，從而使整個電路的均衡效果更加直接、明顯。
[0019]在本發(fā)明中電池組的電壓V2通過電阻R1\R2分壓產(chǎn)生Vref信號，通過低功耗運(yùn)放Ul和R3\R4網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生線性放大的輸出信號，當(dāng)V2>V1時(shí)，輸出為高，Ql導(dǎo)通，由R5\Q1構(gòu)成均衡系統(tǒng)。當(dāng)V2〈V1時(shí)，輸出為低，Q2導(dǎo)通，由R6\Q2構(gòu)成均衡系統(tǒng)。
[0020]Vcell2 = V2-V1 Vcelll = Vl- VO 當(dāng) Vcell2 = Vcelll 時(shí)，Vout=O 當(dāng) Vcell2 >Vcelll時(shí)，Vl〈 Vref，Vout=H(接近V2)，Ql通，均衡工作，Q2截至，上部均衡。當(dāng)Vcell2 <Vcelll 時(shí)，Vl > Vref，Vout=L(接近 VO)，Q2 通，Ql 截至，下部均衡。
[0021]假設(shè)兩直流電池間的壓差為20mv，R1=R2=500KQ , R4=100R3=10MΩ時(shí)，依據(jù)電路間的運(yùn)算公式，得出Vout>2伏(20mvX100=2V)。
[0022]以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電池能量均衡電路，其特征在于:包括電池系統(tǒng)、差分放大驅(qū)動模塊和均衡模塊；電池系統(tǒng)分別與差分放大驅(qū)動模塊、均衡模塊連接構(gòu)成閉合回路，差分放大驅(qū)動模塊的輸出端連接均衡模塊的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池能量均衡電路，其特征在于:所述電池系統(tǒng)為兩節(jié)以上直流電池串聯(lián)構(gòu)成的直流電池組，直流電池組的一端接地，另一端負(fù)載輸出，各直流電池間均引導(dǎo)線連接至差分放大驅(qū)動模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池能量均衡電路，其特征在于:所述差分放大驅(qū)動模塊包括串聯(lián)在直流電池組兩端的匹配電阻和連接在直流電池間的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器外設(shè)基本外圍電路，運(yùn)算放大器一個輸入端采集直流電池間壓差，另一輸入端采集匹配電阻間的壓差，運(yùn)算放大器的輸出端連接均衡模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電池能量均衡電路，其特征在于:所述匹配電阻的數(shù)量等于直流電池的數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電池能量均衡電路，其特征在于:所述匹配電阻的大小相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池能量均衡電路，其特征在于:所述均衡模塊包括與電池組高電壓端串聯(lián)的負(fù)載電阻和低電壓端串聯(lián)的負(fù)載電阻；負(fù)載電阻分別串聯(lián)一個三極管，三極管之間基極串聯(lián)；三極管基極串聯(lián)產(chǎn)生的線路引導(dǎo)線一端連接運(yùn)算放大器的輸出端，另一端連接運(yùn)算放大器測量直流電池間壓差的輸入端。
【文檔編號】H02J7/00GK203813457SQ201320833807
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】洪平, 徐嘉 申請人:蕪湖天元汽車電子有限公司