無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，包括主電路、壓差檢測(cè)單元、負(fù)反饋控制系統(tǒng)，負(fù)反饋控制系統(tǒng)包括正向誤差比較單元和負(fù)向誤差比較單元。本實(shí)用新型提出了一種無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，無(wú)需通過(guò)電壓傳感器對(duì)單體電池電壓進(jìn)行采樣，通過(guò)模擬電路實(shí)現(xiàn)相鄰兩節(jié)單體電池的自動(dòng)均衡，并能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整均衡電流，均衡電流的大小隨著均衡過(guò)程中相鄰兩節(jié)單體電池不一致性的減小而減小，提高了均衡的可靠性。該裝置不但省去了單體電池的電壓采樣環(huán)節(jié)和電池管理系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)，減小了系統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜程度，可移植性高；而且能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰兩節(jié)單體電池的自動(dòng)均衡，并能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整均衡電流，提高了均衡的可靠性。
【專利說(shuō)明】
無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]單體電池的電壓較低，為適應(yīng)不同的工作場(chǎng)合，需要將多節(jié)電池串聯(lián)進(jìn)行工作，而電池單體間的差異性導(dǎo)致其串聯(lián)充放電時(shí)不均衡。常規(guī)的基于電感均衡方法主要是通過(guò)電壓傳感器檢測(cè)串聯(lián)電池組中相鄰兩節(jié)單體電池的電壓，對(duì)電壓較高的單體電池進(jìn)行放電，利用電感將能量轉(zhuǎn)移到電壓較低的單體電池中。這種方法需要對(duì)電池電壓進(jìn)行采樣，將采樣結(jié)果傳輸?shù)诫姵毓芾硐到y(tǒng)中進(jìn)行均衡控制，會(huì)增加系統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜程度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，具體技術(shù)方案如下:
[0004]無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，包括主電路、壓差檢測(cè)單元、負(fù)反饋控制系統(tǒng)，所述負(fù)反饋控制系統(tǒng)包括正向誤差比較單元和負(fù)向誤差比較單元;所述主電路包括充電電路、第一單體電池、第二單體電池、電感器、第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)、第一二極管、第二二極管，第一單體電池的正極與充電電路的正極連接，第一單體電池的負(fù)極與第二單體電池的正極連接，第二單體電池的負(fù)極與充電電路的負(fù)極連接，第一單體電池的正極與第一控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第一控制開(kāi)關(guān)的輸出端與第二控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第二控制開(kāi)關(guān)的輸出端與第二單體電池的負(fù)極連接，電感器的一端與第二單體電池的正極連接，電感器的另一端與第二控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第一二極管的負(fù)極與第一控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第一二極管的正極與第一控制開(kāi)關(guān)的輸出端連接且第一二極管的正極與第二二極管的負(fù)極連接，第二二極管的負(fù)極與第二控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第二二極管的正極與第二控制開(kāi)關(guān)的輸出端連接;所述壓差檢測(cè)單元包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一電阻器、第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器、第六電阻器、第七電阻器、第八電阻器，第一運(yùn)算放大器的反相輸入端與第三電阻器上的第一引腳連接，第三電阻器上的第二引腳與第一二極管的負(fù)極連接，第一電阻器上的第一引腳與第一二極管的正極連接且第一電阻器上的第一引腳與第二電阻器上的第一引腳連接，第一電阻器上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第二電阻器上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第二電阻器上的第一引腳與第二二極管的正極連接且第二電阻器上的第一引腳與第七電阻器上的第一引腳連接，第四電阻器上的第一引腳與第一運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，第四電阻器上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，第五電阻器上的第一引腳與第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，第五電阻器上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，第六電阻器上的第一引腳與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，第六電阻器上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，第七電阻器上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第八電阻器上的第一引腳與第二運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第八電阻器上的第二引腳與第二二極管的正極連接;通過(guò)壓差檢測(cè)單元得到第一單體電池和第二單體電池之間的電壓差A(yù) U，電壓差△ U與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較后得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)與正向誤差比較單元或負(fù)向誤差比較單元中對(duì)應(yīng)的三角波信號(hào)交截產(chǎn)生PWM信號(hào)，PffM信號(hào)通過(guò)負(fù)反饋控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)主電路中的第一控制開(kāi)關(guān)或第二控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
[0005]作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述正向誤差比較單元中的三角波信號(hào)為小于O的倒三角波，負(fù)向誤差比較單元中的三角波信號(hào)為大于O的正三角波；當(dāng)電壓差A(yù)U為正數(shù)時(shí)，正向誤差比較單元?jiǎng)幼?，?duì)應(yīng)的倒三角波信號(hào)與誤差信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，而負(fù)向誤差比較單元對(duì)應(yīng)的正三角波信號(hào)與誤差信號(hào)不產(chǎn)生交截；當(dāng)電壓差A(yù) U為負(fù)數(shù)時(shí)，負(fù)向誤差比較單元?jiǎng)幼?，?duì)應(yīng)的正三角波信號(hào)與誤差信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，而正向誤差比較單元對(duì)應(yīng)的倒三角波信號(hào)與誤差信號(hào)不產(chǎn)生交截。
[0006]本實(shí)用新型提出了一種無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，無(wú)需通過(guò)電壓傳感器對(duì)單體電池電壓進(jìn)行采樣。通過(guò)模擬電路實(shí)現(xiàn)相鄰兩節(jié)單體電池的自動(dòng)均衡，并能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整均衡電流，均衡電流的大小隨著均衡過(guò)程中相鄰兩節(jié)單體電池不一致性的減小而減小，提高了均衡的可靠性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置的有益效果在于:I)、省去了單體電池的電壓采樣環(huán)節(jié)和電池管理系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)，減小了系統(tǒng)的軟硬件復(fù)雜程度，可移植性高;2)、能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰兩節(jié)單體電池的自動(dòng)均衡，并能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整均衡電流，提高了均衡的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型所述無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0009]如圖1所示，圖1為本實(shí)用新型所述無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，包括主電路10、壓差檢測(cè)單元20、負(fù)反饋控制系統(tǒng)，所述負(fù)反饋控制系統(tǒng)包括正向誤差比較單元31和負(fù)向誤差比較單元32;所述主電路10包括充電電路U、第一單體電池U1、第二單體電池U2、電感器L、第一控制開(kāi)關(guān)S1、第二控制開(kāi)關(guān)S2、第一二極管D1、第二二極管D2，第一單體電池U1的正極與充電電路U的正極連接，第一單體電池U1的負(fù)極與第二單體電池U2的正極連接，第二單體電池U2的負(fù)極與充電電路U的負(fù)極連接，第一單體電池山的正極與第一控制開(kāi)的輸入端連接，第一控制開(kāi)的輸出端與第二控制開(kāi)關(guān)S2的輸入端連接，第二控制開(kāi)*S2的輸出端與第二單體電池U2的負(fù)極連接，電感器L的一端與第二單體電池U2的正極連接，電感器L的另一端與第二控制開(kāi)關(guān)S2的輸入端連接，第一二極管〕:的負(fù)極與第一控制開(kāi)的輸入端連接，第一二極管D1的正極與第一控制開(kāi)的輸出端連接且第一二極管0工的正極與第二二極管D2的負(fù)極連接，第二二極管D2的負(fù)極與第二控制開(kāi)關(guān)S2的輸入端連接，第二二極管D2的正極與第二控制開(kāi)關(guān)S2的輸出端連接;所述壓差檢測(cè)單元20包括第一運(yùn)算放大器F1、第二運(yùn)算放大器F2、第一電阻器R1、第二電阻器R2、第三電阻器R3、第四電阻器R4、第五電阻器R5、第六電阻器R6、第七電阻器R7、第八電阻器R8,第一運(yùn)算放大器F1的反相輸入端與第三電阻器R3上的第一引腳連接，第三電阻器R3上的第二引腳與第一二極管01的負(fù)極連接，第一電阻器R1上的第一引腳與第一二極管D1的正極連接且第一電阻器R1上的第一引腳與第二電阻器R2上的第一引腳連接，第一電阻器R1上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器F1的正相輸入端連接，第二電阻器R2上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器F1的正相輸入端連接，第二電阻器R2上的第一引腳與第二二極管02的正極連接且第二電阻器心上的第一引腳與第七電阻器R7上的第一引腳連接，第四電阻器R4上的第一引腳與第一運(yùn)算放大器F1的反相輸入端連接，第四電阻器R4上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器F1的輸出端連接，第五電阻器R5上的第一引腳與第一運(yùn)算放大器F1的輸出端連接，第五電阻器R5上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器F2的反相輸入端連接，第六電阻器R6上的第一引腳與第二運(yùn)算放大器F2的反相輸入端連接，第六電阻器R6上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器F2的輸出端連接，第七電阻器R7上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器F2的正相輸入端連接，第八電阻器R8上的第一引腳與第二運(yùn)算放大器F2的正相輸入端連接，第八電阻器R8上的第二引腳與第二二極管02的正極連接;通過(guò)壓差檢測(cè)單元20得到第一單體電池U1和第二單體電池1]2之間的電壓差Δ U，電壓差△ U與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較后得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)與正向誤差比較單元31或負(fù)向誤差比較單元32中對(duì)應(yīng)的三角波信號(hào)交截產(chǎn)生PffM信號(hào)，PffM信號(hào)通過(guò)負(fù)反饋控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)主電路10中的第一控制開(kāi)關(guān)S1S第二控制開(kāi)關(guān)S2動(dòng)作。
[0010]進(jìn)一步的，所述正向誤差比較單元31中的三角波信號(hào)為小于O的倒三角波，負(fù)向誤差比較單元32中的三角波信號(hào)為大于O的正三角波；當(dāng)電壓差A(yù)U為正數(shù)時(shí)，正向誤差比較單元31動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的倒三角波信號(hào)與誤差信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PffM信號(hào)，而負(fù)向誤差比較單元32對(duì)應(yīng)的正三角波信號(hào)與誤差信號(hào)不產(chǎn)生交截；當(dāng)電壓差A(yù)U為負(fù)數(shù)時(shí)，負(fù)向誤差比較單元32動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的正三角波信號(hào)與誤差信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PffM信號(hào)，而正向誤差比較單元31對(duì)應(yīng)的倒三角波信號(hào)與誤差信號(hào)不產(chǎn)生交截。
[0011]如圖1所示，壓差檢測(cè)單元20直接輸出第一單體電池瓜和第二單體電池U2之間的電壓差A(yù) U，無(wú)需電壓傳感器對(duì)第一單體電池U1和第二單體電池1]2的端電壓進(jìn)行采樣，電壓差A(yù) U用于后續(xù)的閉環(huán)控制，當(dāng)?shù)谝粏误w電池山和第二單體電池1]2之間完全均衡時(shí)，電壓差Δ U應(yīng)為O，故閉環(huán)控制中電壓差△ U的基準(zhǔn)值△ U*應(yīng)等于O，實(shí)際的電壓差△ U與基準(zhǔn)值△ U*進(jìn)行比較后得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)再分別送入正向誤差比較單元31或負(fù)向誤差比較單元32，與對(duì)應(yīng)的三角波信號(hào)交截。其中正向誤差比較單元31中的三角波信號(hào)為小于O的倒三角波，負(fù)向誤差比較單元32中的三角波信號(hào)為大于O的正三角波。
[0012]當(dāng)電壓差A(yù)U>0時(shí)，即第一單體電池瓜電量大于第二單體電池U2的電量，此時(shí)誤差信號(hào)為負(fù)數(shù)，會(huì)與正向誤差比較單元31中的倒三角波信號(hào)交截產(chǎn)生HVM信號(hào)；當(dāng)HVM信號(hào)為高電平時(shí)，主電路10中的第一控制開(kāi)關(guān)S1導(dǎo)通，第一單體電池瓜向電感器L釋放能量；當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，第一控制開(kāi)關(guān)斷，電感器L向第二單體電池1]2釋放能量，反復(fù)如此直到第一單體電池Ui電量和第二單體電池U2電量近似相等。
[0013]當(dāng)電壓差ΔΙΚΟ時(shí)，即第二單體電池U2的電量大于第一單體電池U1的電量，此時(shí)誤差信號(hào)為正數(shù)，會(huì)與負(fù)向誤差比較單元32中的正三角波信號(hào)交截產(chǎn)生PWM信號(hào)；當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí)，主電路10中的第二控制開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通，第二單體電池U2向電感器L釋放能量，當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，第二控制開(kāi)關(guān)52關(guān)斷，電感器L向第一單體電池瓜釋放能量，反復(fù)如此直到第一單體電池U1電量和第二單體電池U2電量近似相等。
[0014]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，其特征在于:包括主電路、壓差檢測(cè)單元、負(fù)反饋控制系統(tǒng)，所述負(fù)反饋控制系統(tǒng)包括正向誤差比較單元和負(fù)向誤差比較單元； 所述主電路包括充電電路、第一單體電池、第二單體電池、電感器、第一控制開(kāi)關(guān)、第二控制開(kāi)關(guān)、第一二極管、第二二極管，第一單體電池的正極與充電電路的正極連接，第一單體電池的負(fù)極與第二單體電池的正極連接，第二單體電池的負(fù)極與充電電路的負(fù)極連接，第一單體電池的正極與第一控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第一控制開(kāi)關(guān)的輸出端與第二控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第二控制開(kāi)關(guān)的輸出端與第二單體電池的負(fù)極連接，電感器的一端與第二單體電池的正極連接，電感器的另一端與第二控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第一二極管的負(fù)極與第一控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第一二極管的正極與第一控制開(kāi)關(guān)的輸出端連接且第一二極管的正極與第二二極管的負(fù)極連接，第二二極管的負(fù)極與第二控制開(kāi)關(guān)的輸入端連接，第二二極管的正極與第二控制開(kāi)關(guān)的輸出端連接； 所述壓差檢測(cè)單元包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、第一電阻器、第二電阻器、第三電阻器、第四電阻器、第五電阻器、第六電阻器、第七電阻器、第八電阻器，第一運(yùn)算放大器的反相輸入端與第三電阻器上的第一引腳連接，第三電阻器上的第二引腳與第一二極管的負(fù)極連接，第一電阻器上的第一引腳與第一二極管的正極連接且第一電阻器上的第一引腳與第二電阻器上的第一引腳連接，第一電阻器上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第二電阻器上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第二電阻器上的第一引腳與第二二極管的正極連接且第二電阻器上的第一引腳與第七電阻器上的第一引腳連接，第四電阻器上的第一引腳與第一運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，第四電阻器上的第二引腳與第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，第五電阻器上的第一引腳與第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，第五電阻器上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，第六電阻器上的第一引腳與第二運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，第六電阻器上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，第七電阻器上的第二引腳與第二運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第八電阻器上的第一引腳與第二運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，第八電阻器上的第二引腳與第二二極管的正極連接； 通過(guò)壓差檢測(cè)單元得到第一單體電池和第二單體電池之間的電壓差△ U，電壓差Δ U與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較后得到誤差信號(hào)，誤差信號(hào)與正向誤差比較單元或負(fù)向誤差比較單元中對(duì)應(yīng)的三角波信號(hào)交截產(chǎn)生PWM信號(hào)，PWM信號(hào)通過(guò)負(fù)反饋控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)主電路中的第一控制開(kāi)關(guān)或第二控制開(kāi)關(guān)動(dòng)作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)采樣電池自動(dòng)均衡裝置，其特征在于:所述正向誤差比較單元中的三角波信號(hào)為小于O的倒三角波，負(fù)向誤差比較單元中的三角波信號(hào)為大于O的正三角波；當(dāng)電壓差A(yù) U為正數(shù)時(shí)，正向誤差比較單元?jiǎng)幼鳎瑢?duì)應(yīng)的倒三角波信號(hào)與誤差信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，而負(fù)向誤差比較單元對(duì)應(yīng)的正三角波信號(hào)與誤差信號(hào)不產(chǎn)生交截；當(dāng)電壓差A(yù)U為負(fù)數(shù)時(shí)，負(fù)向誤差比較單元?jiǎng)幼鳎瑢?duì)應(yīng)的正三角波信號(hào)與誤差信號(hào)進(jìn)行比較產(chǎn)生PWM信號(hào)，而正向誤差比較單元對(duì)應(yīng)的倒三角波信號(hào)與誤差信號(hào)不產(chǎn)生交截。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205583732SQ201620178337
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月9日
【發(fā)明人】陳曦, 吳澤勇
【申請(qǐng)人】陳曦