專利名稱：一種動力電池組充電均衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動力電池充電技術(shù)領(lǐng)域，更特別涉及一種動力電池組充電均衡電路。
背景技術(shù)：
電動汽車的動力電池的性能在很大程度上決定了電動車的性能，目前電動汽車的動力電池一般由多節(jié)單體電池串聯(lián)而成，由于單體電池存在不一致性，其容量會產(chǎn)生差異， 而串聯(lián)電池組的容量是由單體電池的最小容量來決定的，因而這些差異會縮短電池組的使用壽命，為了降低這種不平衡性對動力電池的影響，在充電過程中優(yōu)先考慮使用均衡充電電路。均衡充電分為化學(xué)均衡法和物理均衡法兩種?；瘜W(xué)充電均衡法是在電池電解液中添加一定比例的氧化還原電對，以防止電池過充電，但是該方法難以控制；物理充電均衡法大致包括損耗型、集中式無源均衡和智能充電均衡等，其中損耗型能量損耗較大，集中式無源均衡包括單體到組、組到單體和雙向三種，它們都是采用一個磁芯，初次級匝比一致性較差，提升電池組的壽命并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種動力電池組充電均衡電路，其實現(xiàn)了動力電池串聯(lián)充電時的電池電量飽和均衡方式。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種動力電池組充電均衡電路， 它包括
具有第一輸入端以及第二輸入端和第一輸出端以及第二輸出端的單元電池，多個單元電池相串聯(lián)組成動力電池組，每個單元電池的第一輸入端與外部充電源相連；
采樣比較器，與所述單元電池的第一輸出端相連，用于將單元電池的電壓值與基準電壓進行比較，當單元電池電源低于或等于基準電壓時，所述采樣比較器不能輸出有效電平信號；當單元電池電壓高于基準電壓時，所述采樣比較器輸出一有效電平信號；
具有第一輸入端以及第二輸入端和輸出端的開關(guān)電路和驅(qū)動電源，所述開關(guān)電路將從其第一輸入端和第二輸入端輸入的電平信號轉(zhuǎn)換為控制驅(qū)動電源的開啟信號或斷開信號， 當驅(qū)動電源接收到開啟信號或斷開信號后，驅(qū)動電源供電或斷電，所述開關(guān)電路的第一輸入端與所述采樣比較器相連，所述開關(guān)電路接收到所述采樣比較器輸出的所述有效電平信號并將其轉(zhuǎn)換為一開啟信號，驅(qū)動電源供電；
振蕩電路，當驅(qū)動電源供電后，振蕩電路輸出振蕩信號，當驅(qū)動電源斷電后，振蕩電路停止輸出振蕩信號；
具有第一輸入端以及第二輸入端和輸出端的飽和放電電能反饋電路，所述飽和放電電能反饋電路的第一輸入端與所述單元電池的第二輸出端相連，所述飽和放電電能反饋電路的第二輸入端與振蕩電路相連，所述飽和放電電能反饋電路用于在接收到所述振蕩電路輸出的所述振蕩信號后，驅(qū)動所述單元電池放電，所述飽和放電電能反饋電路的輸出端與所述動力電池組中電壓未達到標準電壓的單元電池的第二輸入端相連，所述飽和放電電能反饋電路用于將所述單元電池放出的電能反饋至動力電池組中未達到標準電壓的單元電池；
光耦隔離控制電路，用于對每個單元電池的電壓進行監(jiān)測，當所述光耦隔離控制電路監(jiān)測到每個單元電池處于基準電壓時，向所述開關(guān)電路的第二輸入端輸出無效的電平信號，所述開關(guān)電路的第二輸入端在接收到無效的電平信號后將其轉(zhuǎn)換為斷開信號，驅(qū)使驅(qū)動電源斷電。優(yōu)選地，所述開關(guān)電路包括一第一三極管(V2)，當單元電池電壓高于基準電壓時，所述采樣比較器輸出一高電平信號，驅(qū)動所述第一三極管(V2)導(dǎo)通，進一步向所述振蕩電路開通電源供電5V。優(yōu)選地，所述振蕩電路在接收到驅(qū)動電源后，驅(qū)動一第二三極管(％)導(dǎo)通，再驅(qū)動一功率MOSFET (V6)，開啟單元電池放電。優(yōu)選地，當所有單元電池充電飽和或充電結(jié)束時，所述光耦隔離控制電路驅(qū)動一第三三極管(M)導(dǎo)通，從而關(guān)斷所述第一三極管(V2)，進一步關(guān)斷所述振蕩電路，停止單元電池放電。優(yōu)選地，所述飽和放電電能反饋電路中包括一反激式變壓器(Tl)。優(yōu)選地，所述基準電壓為3. 8V。本發(fā)明對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于本發(fā)明所公開的動力電池組充電均衡電路可精確地控制單元模塊的飽和電壓和放電電流，先飽和的電池單元能量反饋給電池組，并且先飽和的單元電池脈沖瞬間放電，改善了單元電池的J. A. MAS可充電曲線，從而改善整個串聯(lián)電池組的壽命。本發(fā)明的動力電池組電路結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、成本低廉。


附圖1為本發(fā)明的均衡電路原理框架示意圖； 附圖2為本發(fā)明的均衡電路的拓撲結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖1-2對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍作出更為清楚明確的界定。參閱圖1及圖2，本發(fā)明的動力電池組充電均衡電路包括正5V電源電路，輸入的單元電池電壓通過m構(gòu)成的5V非隔離電壓轉(zhuǎn)換器升壓為5V，即，形成前述正5V電源電路， 其為電路中的各控制電路的電源電壓供電；采樣比較器，其由N2構(gòu)成，用于對輸入的單元電池電壓與基準電壓進行比較，其中該基準電壓為由上述正5V電源電路提供的3. 8V電壓， 當該采樣比較器獲得輸入的單元電池電壓高于該基準電壓(3. 8V)的信息時，輸出一有效電平信號，在該實施例中，該有效電平信號為一高電平信號，當輸入的單元電池電壓低于該基準電壓時，則繼續(xù)充電；開關(guān)電路，其用于在接收到采樣比較器輸出的有效電平信號后，開通5V供電電源，給振蕩電路提供電源；振蕩電路，其用于在接收到開關(guān)電路開通5V供電電源后，輸出一振蕩信號；飽和放電電能反饋電路，包括一反激式變壓器Tl，其用于在接收到振蕩電路輸出的振蕩信號后，驅(qū)動單元電池電壓放電電路，并將該單元電池電壓轉(zhuǎn)換出的電能反饋至動力電池組；光耦隔離控制電路，其用于接收CPU發(fā)送的關(guān)斷控制信號，當所有單元電池充電飽和后或充電結(jié)束時，向開關(guān)電路輸出一有效電平信號，使得開關(guān)電路關(guān)斷 5V供電電源，進而關(guān)斷振蕩電路。繼續(xù)參閱圖1及圖2，在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，開關(guān)電路包括一第一三極管 V2，當輸入的單元電池電壓高于3. 8V的基準電壓時，采樣比較器輸出一高電平信號，驅(qū)動該第一三極管V2導(dǎo)通，向振蕩電路提供5V電源，在振蕩電路接收到5V電源后，輸出一振蕩信號，驅(qū)動一第二三極管V5導(dǎo)通，再驅(qū)動一功率MOSFET V6，在飽和放電電能反饋電路在接收到該振蕩信號后，驅(qū)動輸入的單元電池放電，并將單元電池轉(zhuǎn)換出的電能反饋至動力電池組。主控CPU隨機監(jiān)測各單元電池電壓，當所有單元電池充電飽和或充電結(jié)束時，光耦隔離控制電路驅(qū)動一第三三極管V3導(dǎo)通，從而關(guān)斷第一三極管V2，進一步關(guān)斷振蕩電路，停止單元電池向動力電池組放電。本發(fā)明的動力電池組充電均衡電路，通過設(shè)計5V電源來保證控制電路的供電，設(shè)計采樣比較電路來控制飽和放電，設(shè)計振蕩電路來控制放電頻率和放電電流，設(shè)計飽和放電電能反饋電路來控制放電電能和饋電回路電流，設(shè)計光耦隔離控制電路來保證在所有單元電池充電飽和后或電池組充電結(jié)束后及時隔離控制單元電池停止放電；其中振蕩頻率的計算公式為
f=l/(4*ln2*R*C) 式中，R=R8，C=C4=C5 ；
而單元電池的平均飽和放電電流If=3. 8/2 π fL;式中，f為方波振蕩頻率，L為反激式變壓器Tl的初級電感值，可參閱圖2。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種動力電池組充電均衡電路，其特征在于包括具有第一輸入端以及第二輸入端和第一輸出端以及第二輸出端的單元電池，多個單元電池相串聯(lián)組成動力電池組，每個單元電池的第一輸入端與外部充電源相連；采樣比較器，與所述單元電池的第一輸出端相連，用于將單元電池的電壓值與基準電壓進行比較，當單元電池電源低于或等于基準電壓時，所述采樣比較器不能輸出有效電平信號；當單元電池電壓高于基準電壓時，所述采樣比較器輸出一有效電平信號；具有第一輸入端以及第二輸入端和輸出端的開關(guān)電路和驅(qū)動電源，所述開關(guān)電路將從其第一輸入端和第二輸入端輸入的電平信號轉(zhuǎn)換為控制驅(qū)動電源的開啟信號或斷開信號， 當驅(qū)動電源接收到開啟信號或斷開信號后，驅(qū)動電源供電或斷電，所述開關(guān)電路的第一輸入端與所述采樣比較器相連，所述開關(guān)電路接收到所述采樣比較器輸出的所述有效電平信號并將其轉(zhuǎn)換為一開啟信號，驅(qū)動電源供電；振蕩電路，驅(qū)動電源供電后，振蕩電路輸出振蕩信號，驅(qū)動電源斷電后，振蕩電路停止輸出振蕩信號；具有第一輸入端以及第二輸入端和輸出端的飽和放電電能反饋電路，所述飽和放電電能反饋電路的第一輸入端與所述單元電池的第二輸出端相連，所述飽和放電電能反饋電路的第二輸入端與振蕩電路相連，所述飽和放電電能反饋電路用于在接收到所述振蕩電路輸出的所述振蕩信號后，驅(qū)動所述單元電池放電，所述飽和放電電能反饋電路的輸出端與所述動力電池組中電壓未達到標準電壓的單元電池的第二輸入端相連，所述飽和放電電能反饋電路用于將所述單元電池放出的電能反饋至動力電池組中未達到標準電壓的單元電池；光耦隔離控制電路，用于對每個單元電池的電壓進行監(jiān)測，當所述光耦隔離控制電路監(jiān)測到每個單元電池處于基準電壓時，向所述開關(guān)電路的第二輸入端輸出無效的電平信號，所述開關(guān)電路的第二輸入端在接收到無效的電平信號后將其轉(zhuǎn)換為斷開信號，驅(qū)使驅(qū)動電源斷電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組充電均衡電路，其特征在于所述開關(guān)電路包括一第一三極管(V2)，當單元電池電壓高于基準電壓時，所述采樣比較器輸出一高電平信號，驅(qū)動所述第一三極管(V2)導(dǎo)通，進一步向所述振蕩電路開通電源供電5V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組充電均衡電路，其特征在于所述振蕩電路在接收到驅(qū)動電源后，驅(qū)動一第二三極管(V5)導(dǎo)通，再驅(qū)動一功率MOSFET (V6)，開啟單元電池放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組充電均衡電路，其特征在于當所有單元電池充電飽和或充電結(jié)束時，所述光耦隔離控制電路驅(qū)動一第三三極管(V； )導(dǎo)通，從而關(guān)斷所述第一三極管(V2 )，進一步關(guān)斷所述振蕩電路，停止單元電池放電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組充電均衡電路，其特征在于所述飽和放電電能反饋電路中包括一反激式變壓器(Tl)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池組充電均衡電路，其特征在于所述基準電壓為 3. 8V。
全文摘要
本發(fā)明公開一種動力電池組充電均衡電路，包括單元電池，采樣比較器，用于比較輸入的單元電池電壓與基準電壓，當前者高于后者時，輸出一有效電平信號；開關(guān)電路，用于在接收到該有效電平信號后，開關(guān)電路導(dǎo)通；振蕩電路，用于在接收到5V電源后，輸出一振蕩信號；飽和放電電能反饋電路，用于在接收到振蕩信號后，驅(qū)動輸入的單元電池電壓放電，并將單元電池飽和放電的電能反饋至電池組；光耦隔離控制電路，用于接收電池組充電飽和后CPU送來的關(guān)斷控制信號，當所有單元電池充電飽和后或充電結(jié)束后，主CPU向光耦隔離控制電路發(fā)送關(guān)斷控制信號，再控制開關(guān)電路，切斷振蕩器的5V電源，關(guān)斷振蕩電路，停止單元電池放電。
文檔編號H02J7/00GK102364812SQ20111033285
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者周芳, 桑泉, 王新標 申請人:中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心