本實(shí)用新型涉及一種串聯(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(kāi)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(dòng)車(chē)等的電源，是由多個(gè)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(huì)有有一點(diǎn)“差異”，多個(gè)單體蓄電池組成串聯(lián)蓄電池組后，在充、放電的過(guò)程中，多個(gè)有 “差異”的單體蓄電池之間會(huì)產(chǎn)生電壓差，隨著充、放電次數(shù)的增加，上述電壓差會(huì)越來(lái)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(guò)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(guò)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(gè)動(dòng)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(cè)量裝置、控制器和均衡電路。電壓測(cè)量裝置的測(cè)量接點(diǎn)連在單體蓄電池的電接點(diǎn)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(kāi)關(guān)組，電壓測(cè)量裝置與控制器的輸入端相連，均衡電路順序開(kāi)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(shí)，單體蓄電池的電壓測(cè)量裝置分別測(cè)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(hào)后，經(jīng)對(duì)比找出電壓差最大的一對(duì)相鄰單體蓄電池，輸出控制該對(duì)相鄰單體蓄電池之間均衡電路順序開(kāi)關(guān)組的順序開(kāi)關(guān)信號(hào)，用開(kāi)關(guān)組順序開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)先用電壓較高的單體蓄電池向線圈通電儲(chǔ)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(guò)程后，可讓該對(duì)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(duì)相鄰單體蓄電池的電壓差趨近后，再?gòu)拇?lián)蓄電池組中找出電壓差最大的另一對(duì)相鄰單體蓄電池，重復(fù)上述均衡過(guò)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(fèi)用較高；

2． Cuk均衡器的均衡作用只能對(duì)相鄰單體蓄電池之間作均衡，對(duì)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(duì)串聯(lián)蓄電池組的均衡效率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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

本實(shí)用新型是用如下方法實(shí)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(diǎn)，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(kāi)關(guān)組，電壓傳感器的輸入端分別與殼體上的電接點(diǎn)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(kāi)關(guān)組有一側(cè)電接點(diǎn)并聯(lián)的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)的另一側(cè)電接點(diǎn)分別連在電壓傳感器的輸入端，

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

均衡電路的兩個(gè)接線端分別與單體蓄電池開(kāi)關(guān)組的兩個(gè)并聯(lián)點(diǎn)相連，

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

控制電路有數(shù)字信號(hào)處理芯片電路和數(shù)字信號(hào)處理芯片電路的供電電路，數(shù)字信號(hào)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(hào)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(gè)單體蓄電池，再輸出順序開(kāi)關(guān)信號(hào)，順序開(kāi)關(guān)信號(hào)依次能1.閉合電壓差最大的兩個(gè)單體蓄電池中電壓高的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，2.閉合均衡電路的第二高速開(kāi)關(guān)和第三高速開(kāi)關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲(chǔ)能，3.斷開(kāi)均衡電路的第三高速開(kāi)關(guān)，閉合第二高速開(kāi)關(guān)和第四高速開(kāi)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(kāi)電壓高的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，同時(shí)閉合電壓低的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，5. 斷開(kāi)均衡電路的第二高速開(kāi)關(guān)，閉合第一高速開(kāi)關(guān)和第四高速開(kāi)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(gè)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(hào)中比較并找出電壓差最大的另兩個(gè)單體蓄電池，重復(fù)1~6的步驟。

安裝時(shí)，把本實(shí)用新型殼體上的單體蓄電池的電接點(diǎn)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(diǎn)上。

使用時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理芯片電路接收到電壓測(cè)量裝置分別測(cè)取的每個(gè)單體蓄電池的電壓信號(hào)后，先比較并找出電壓差最大的兩個(gè)單體蓄電池序號(hào)，然后輸出順序開(kāi)關(guān)信號(hào)，順序開(kāi)關(guān)信號(hào)依次能1.閉合電壓差最大的兩個(gè)單體蓄電池中電壓高的單體蓄電池的電控開(kāi)關(guān)，2.閉合均衡電路的第二高速開(kāi)關(guān)和第三高速開(kāi)關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲(chǔ)能，3.斷開(kāi)均衡電路的第三高速開(kāi)關(guān)，閉合第二高速開(kāi)關(guān)和第四高速開(kāi)關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲(chǔ)能的同時(shí)也向電容器充電，4. 斷開(kāi)電壓高的單體蓄電池的電控開(kāi)關(guān)，同時(shí)閉合電壓低的單體蓄電池的電控開(kāi)關(guān)，5. 斷開(kāi)均衡電路的第二高速開(kāi)關(guān)，閉合第一高速開(kāi)關(guān)和第四高速開(kāi)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(gè)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(hào)中比較并找出電壓差最大的另兩個(gè)單體蓄電池序號(hào)，重復(fù)1~6的步驟。直到單體蓄電池的電壓趨于均衡。

本實(shí)用新型只用一個(gè)均衡電路，元件用量較少，電路簡(jiǎn)單，均衡器的制作費(fèi)用較低，用數(shù)字信號(hào)處理芯片電路和單體蓄電池開(kāi)關(guān)組通過(guò)對(duì)串聯(lián)蓄電池組中任意一對(duì)電壓差最大的單體蓄電池實(shí)現(xiàn)電壓均衡，對(duì)串聯(lián)蓄電池組的均衡效率較高。

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的發(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(hào)處理芯片電路的電氣原理示意圖；

圖3是數(shù)字信號(hào)處理芯片內(nèi)控制程序的框圖示意圖。

具體實(shí)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(diǎn)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(kāi)關(guān)組KG，

電壓傳感器的輸入端分別與殼體上的電接點(diǎn)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(kāi)關(guān)組有一側(cè)電接點(diǎn)1、2并聯(lián)的單體蓄電池的mosfet高速開(kāi)關(guān)K，單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)的另一側(cè)電接點(diǎn)3、4分別連在電壓傳感器的輸入端5、6，

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

均衡電路的兩個(gè)接線端分別與單體蓄電池開(kāi)關(guān)組的兩個(gè)并聯(lián)點(diǎn)相連，

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

控制電路有數(shù)字信號(hào)處理芯片電路DSP和數(shù)字信號(hào)處理芯片電路的供電電路14，數(shù)字信號(hào)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(hào)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(gè)單體蓄電池，再輸出順序開(kāi)關(guān)信號(hào)，順序開(kāi)關(guān)信號(hào)依次能1.閉合電壓差最大的兩個(gè)單體蓄電池中電壓高的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，2.閉合均衡電路的第二高速開(kāi)關(guān)和第三高速開(kāi)關(guān)，讓電壓高的單體蓄電池向線圈通電儲(chǔ)能，3.斷開(kāi)均衡電路的第三高速開(kāi)關(guān)，閉合第二高速開(kāi)關(guān)和第四高速開(kāi)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(kāi)電壓高的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，同時(shí)閉合電壓低的單體蓄電池的高速開(kāi)關(guān)，5. 斷開(kāi)均衡電路的第二高速開(kāi)關(guān)，閉合第一高速開(kāi)關(guān)和第四高速開(kāi)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(gè)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(hào)中比較并找出電壓差最大的另兩個(gè)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(shí)，串聯(lián)蓄電池組的兩端電接點(diǎn)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(hào)是：

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

均衡電路的mosfet高速開(kāi)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(hào)處理芯片(DSP芯片)：TMS320C6000。

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