一種電池能量轉(zhuǎn)移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轉(zhuǎn)移均衡電路，包括電源模塊、微處理器模塊、電池電壓采樣模塊和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊的輸出端連接微處理器模塊的輸入端，微處理器模塊雙向接通電池電壓采樣模塊和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊為微功耗直流電源，微功耗直流電源一端連接所需均衡的電池的高壓端，一端連接電池的接地端；微處理器模塊為MCS51單片機(jī)，MCS51單片機(jī)的VCC接口與電源模塊相連，AD接口與電池電壓采樣模塊相連；均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊包括兩個(gè)以上的電池組，每個(gè)電池組的兩端分別連接兩倍電池組數(shù)量的動(dòng)態(tài)開關(guān)，動(dòng)態(tài)開關(guān)之間并聯(lián)連接后與電容串聯(lián)后并聯(lián)倒相放大器，倒相放大器的輸入端與微處理器模塊相連。本實(shí)用新型控制簡單、均衡精度高、均衡速度快。
【專利說明】一種電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路

【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轉(zhuǎn)移均衡電路。

【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(gè)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(gè)電池 之間存在一定的差異，而且對(duì)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(gè)電池的老化程度以及溫度不同，使得各個(gè)電池的狀態(tài)可能各個(gè)不相 同，導(dǎo)致各個(gè)電池之間的電壓差逐漸增加，從而導(dǎo)致各個(gè)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(gè)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(huì)對(duì)該串聯(lián)電池組造成永久性的損壞。
[0003] 針對(duì)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(gè)電池的電壓，然后將高電壓的電池的能量通過儲(chǔ)能單元轉(zhuǎn)移到低 電壓的電池中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)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電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路，包括 電源模塊、微處理器模塊、電池電壓米樣模塊和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊的輸出端連接 微處理器模塊的輸入端，微處理器模塊雙向接通電池電壓采樣模塊和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊。
[0006] 優(yōu)選的，所述電源模塊為微功耗直流電源，所述微功耗直流電源一端連接電池組 的高壓端，一端連接電池組的接地端。
[0007] 優(yōu)選的，所述微處理器模塊為MCS51單片機(jī)，所述MCS51單片機(jī)的VCC接口與電源 模塊相連，AD接口與電池電壓采樣模塊相連。
[0008] 優(yōu)選的，所述均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊包括兩個(gè)以上的電池組，每個(gè)電池組的兩端分別 連接兩倍電池組數(shù)量的動(dòng)態(tài)開關(guān)，動(dòng)態(tài)開關(guān)之間并聯(lián)連接后與電容串聯(lián)后并聯(lián)倒相放大 器，倒相放大器的輸入端與微處理器模塊相連。
[0009] 優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)開關(guān)為三極管。
[0010] 優(yōu)選的，所述電池電壓采樣模塊包括控制模塊中的電池組與和電池組間串聯(lián)的電 阻，引導(dǎo)線至MCS51單片機(jī)AD接口。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：微處理器模塊通過電池電壓采樣模塊采樣電池單節(jié)電壓可 以對(duì)電路中的電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過在MCS51單片機(jī)中對(duì)均衡電流的設(shè)定，可以產(chǎn)生合 理的均衡啟停條件。三極管作為開關(guān)的應(yīng)用可以快速接收微處理器模塊的輸出指令，并進(jìn) 行相應(yīng)的關(guān)閉與斷開，可以快速、精確的控制電容充放電。均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊倒相放大器和 電容對(duì)各節(jié)電池電壓進(jìn)行相應(yīng)的均衡控制，從而可以準(zhǔn)確有效的控制均衡電路的均衡時(shí)間 和均衡效果，避免了無意義的均衡狀態(tài)，提高了串聯(lián)電池組的實(shí)際使用能量和效率，延長了 電池組的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明一種電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路的結(jié)構(gòu)示意圖：
[0013] 其中：1.電源模塊、2.微處理器模塊、3.電池電壓采樣模塊、4.均衡控制驅(qū)動(dòng)模 塊。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)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。
[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：一種電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路， 包括電源模塊1、微處理器模塊2、電池電壓米樣模塊3和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊4 ;電源模塊1 的輸出端連接微處理器模塊2的輸入端，微處理器模塊2雙向接通電池電壓采樣模塊3和 均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊4。
[0016] 電源模塊1為微功耗直流電源，微功耗直流電源一端連接電池組的高壓端，一端 連接電池組的接地端。
[0017] 微處理器模塊2為MCS51單片機(jī)，MCS51單片機(jī)的VCC接口與電源模塊1相連，AD 接口與電池電壓采樣模塊3相連，通過電池電壓采樣模塊3采樣電池單節(jié)電壓，根據(jù)各節(jié)電 池電壓進(jìn)行相應(yīng)的均衡控制。微處理器模塊通過電池電壓采樣模塊采樣電池單節(jié)電壓可以 對(duì)電路中的電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過在MCS51單片機(jī)中對(duì)均衡電流的設(shè)定，可以產(chǎn)生合理 的均衡啟停條件。
[0018] 均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊4包括兩個(gè)以上的電池組，每個(gè)電池組的兩端分別連接兩倍電 池組數(shù)量的動(dòng)態(tài)開關(guān)，所述動(dòng)態(tài)開關(guān)為三極管，動(dòng)態(tài)開關(guān)之間并聯(lián)連接后與電容串聯(lián)后并 聯(lián)倒相放大器，倒相放大器的輸入端與微處理器模塊相連。三極管作為開關(guān)的應(yīng)用可以快 速接收微處理器模塊的輸出指令，并進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)閉與斷開，可以快速、精確的控制電容充 放電均衡電池組。均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊倒相放大器和電容對(duì)各節(jié)電池電壓進(jìn)行相應(yīng)的均衡控 制，可以準(zhǔn)確有效的控制均衡電路的均衡時(shí)間和均衡效果，避免了無意義的均衡狀態(tài)，提高 了串聯(lián)電池組的實(shí)際使用能量和使用效率，延長了電池組的使用壽命。
[0019] 電池電壓采樣模塊3包括均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊4中的電池組及與和電池組間串聯(lián)的 電阻，形成閉合回路。在閉合回路上引導(dǎo)線至MCS51單片機(jī)AD接口，這樣即可分別采集電 池組間的電壓信號(hào)，傳送至微處理器模塊2,對(duì)電池間的電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，使得MUS51單 片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)更加及時(shí)、準(zhǔn)確。
[0020] 微處理器模塊2通過AD1\AD2采樣到電池 V2\V1的分壓信號(hào)，得到電池電壓， 根據(jù)電池電壓的差值大于某個(gè)設(shè)定值，開啟均衡控制電流，Vf上產(chǎn)生脈沖信號(hào)，不斷的 驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)開關(guān)SI, S2, S3, S4,通過不斷的給電容C1充放電，達(dá)到電池間電壓的均衡。 4m = G _ 廠1，Kelli = G G，以此類推。
[0021] 在本實(shí)施例中設(shè)定啟動(dòng)條件：| Geffi I〉Kef假設(shè)Gif = 50mV，并且 和時(shí)均衡啟動(dòng)，假設(shè)，否則進(jìn)入最小功耗狀態(tài)。微處理器模塊2從 讀入電壓，滿足啟動(dòng)條件時(shí)由I/O發(fā)出一定頻率和脈寬的方波。當(dāng)K = i/ , A， 4導(dǎo)通，巧，A截止，電容接于上端電池進(jìn)行充電或放電；當(dāng)K = ￡ , A , 4截止，冬，高導(dǎo) 通，電容接于下端電池進(jìn)行充電或放電。動(dòng)態(tài)的均衡電流和壓差成正比關(guān)系。效率和巧的 頻率一定程度上成正比關(guān)系。
[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(duì)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. 一種電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路，其特征在于：包括電源模塊、微處理器模塊、電池電壓 米樣模塊和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊；電源模塊的輸出端連接微處理器模塊的輸入端，微處理器 模塊雙向接通電池電壓采樣模塊和均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊；所述電源模塊為微功耗直流電源， 微功耗直流電源一端連接所需均衡的電池的高壓端，一端連接電池的接地端；所述微處理 器模塊為MCS51單片機(jī)，MCS51單片機(jī)的VCC接口與電源模塊相連，AD接口與電池電壓采樣 模塊相連；所述均衡控制驅(qū)動(dòng)模塊包括兩個(gè)以上的電池組，每個(gè)電池組的兩端分別連接兩 倍電池組數(shù)量的動(dòng)態(tài)開關(guān)，動(dòng)態(tài)開關(guān)之間并聯(lián)連接后與電容串聯(lián)后并聯(lián)倒相放大器，倒相 放大器的輸入端與微處理器模塊相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池能量轉(zhuǎn)移均衡電路，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)開關(guān)為三極 管；所述電池電壓采樣模塊包括控制模塊中的電池組與和電池組間串聯(lián)的電阻，引導(dǎo)線至 MCS51單片機(jī)AD接口。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203895993SQ201320834366
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)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(qǐng)人:蕪湖天元汽車電子有限公司