一种串联蓄电池组充、放电均衡器的制作方法

本发明涉及一种串联蓄电池组充、放电均衡器，特别是一种串联蓄电池组充、放电均衡器的单体蓄电池开关组、控制电路和均衡电路。

背景技术：

单体蓄电池的电压不是很高。一些需要较高电压的直流用电器如电动车等的电源，是由多个单体蓄电池串联组成的串联蓄电池组。

单体蓄电池因原材料、制作工艺、工作温度、使用情况等区别因素的影响，即使同一批次生产的单体蓄电池电压都会有有一点“差异”，多个单体蓄电池组成串联蓄电池组后，在充、放电的过程中，多个有 “差异”的单体蓄电池之间会产生电压差，随着充、放电次数的增加，上述电压差会越来越大，使串联蓄电池组的整体性能大大降低。

众所周知，用在串联蓄电池组连接串联蓄电池组充、放电均衡器的方法，在充、放电的过程中，可以减轻因单体蓄电池之间的电压差造成的串联蓄电池组性能降低的现象，能大大地提高串联蓄电池组的整体性能。

串联蓄电池组充、放电均衡器在串联蓄电池组充、放电过程中，能把电压较高的单体蓄电池的电能转移到电压较低的单体蓄电池。从而使串联蓄电池的单体蓄电池处在一个动态平衡中，从而有效地保护串联蓄电池组。

现有技术中，常用的串联蓄电池组充、放电均衡器有Cuk均衡器。

Cuk均衡器有相连的电压测量装置、控制器和均衡电路。电压测量装置的测量接点连在单体蓄电池的电接点上，均衡电路是在各相邻单体蓄电池之间，均衡电路有串联的线圈和电容器及顺序开关组，电压测量装置与控制器的输入端相连，均衡电路顺序开关组的控制端与控制器的输出端相连。

具有Cuk均衡器的串联蓄电池组在充、放电时，单体蓄电池的电压测量装置分别测取各单体蓄电池的电压，控制器收到各单体蓄电池的电压信号后，经对比找出电压差最大的一对相邻单体蓄电池，输出控制该对相邻单体蓄电池之间均衡电路顺序开关组的顺序开关信号，用开关组顺序开关，实现先用电压较高的单体蓄电池向线圈通电储能，然后向电容器加压充电，再用加压充电后的电容器向电压较低的单体蓄电池充电，多次循环上述过程后，可让该对相邻单体蓄电池的电压趋于均衡，待串联蓄电池组中该对相邻单体蓄电池的电压差趋近后，再从串联蓄电池组中找出电压差最大的另一对相邻单体蓄电池，重复上述均衡过程。

这种串联蓄电池组充、放电均衡器有如下不足：

1． Cuk均衡器的均衡电路是在相邻的单体蓄电池之间，均衡电路的数量较多，元件用量较多，使电路复杂，还造成均衡器的制作费用较高；

2． Cuk均衡器的均衡作用只能对相邻单体蓄电池之间作均衡，对于相间的单体蓄电池之间即使电压差再大也不能作均衡，所以对串联蓄电池组的均衡效率不高。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述不足，提出一种制作费用较低、均衡效率较高的串联蓄电池组充、放电均衡器。

本发明是用如下方法实现的。

串联蓄电池组充、放电均衡器有壳体，壳体上有单体蓄电池的电接点，壳体内有电路板，电路板上有均控电路，均控电路有相连的电压传感器、控制电路、均衡电路和单体蓄电池开关组，电压传感器的输入端分别与壳体上的电接点相连，电压传感器的输出端与控制电路的输入端相连，单体蓄电池开关组有一侧电接点并联的单体蓄电池的高速开关，单体蓄电池的高速开关的另一侧电接点分别连在电压传感器的输入端，

均衡电路有两个接线端，两个接线端之间有线圈、电容器和四个高速开关，第一高速开关和第三高速开关串联后连在两个接线端之间，线圈、第二高速开关、第三高速开关和电容器依次串联后连在两个接线端之间，第一高速开关和第三高速开关的连接点与第二高速开关和第四高速开关的连接点相连，

均衡电路的两个接线端分别与单体蓄电池开关组的两个并联点相连，

控制电路的输出端分别与单体蓄电池开关组的高速开关的控制端和均衡电路的高速开关的控制端相连，

控制电路有数字信号处理芯片电路和数字信号处理芯片电路的供电电路，数字信号处理芯片内有控制程序，控制程序使控制电路在接收到单体蓄电池的电压信号后，先比较单体蓄电池的电压的大小，然后找出电压差最大的两个单体蓄电池，再输出顺序开关信号，顺序开关信号依次能1.闭合电压差最大的两个单体蓄电池中电压高的单体蓄电池的高速开关，2.闭合均衡电路的第二高速开关和第三高速开关，让电压高的单体蓄电池向线圈通电储能，3.断开均衡电路的第三高速开关，闭合第二高速开关和第四高速开关，让电压高的单体蓄电池与线圈共同向电容器充电，4. 断开电压高的单体蓄电池的高速开关，同时闭合电压低的单体蓄电池的高速开关，5. 断开均衡电路的第二高速开关，闭合第一高速开关和第四高速开关，用充电后的电容器向电压低的单体蓄电池充电，6.重复1~5的步骤，直到上述电压差最大的两个单体蓄电池的电压差趋近后，再在接收到单体蓄电池的电压信号中比较并找出电压差最大的另两个单体蓄电池，重复1~6的步骤。

安装时，把本发明壳体上的单体蓄电池的电接点分别连在需要充、放电的串联蓄电池组的单体蓄电池的电接点上。

使用时，数字信号处理芯片电路接收到电压测量装置分别测取的每个单体蓄电池的电压信号后，先比较并找出电压差最大的两个单体蓄电池序号，然后输出顺序开关信号，顺序开关信号依次能1.闭合电压差最大的两个单体蓄电池中电压高的单体蓄电池的电控开关，2.闭合均衡电路的第二高速开关和第三高速开关，让电压高的单体蓄电池向线圈通电储能，3.断开均衡电路的第三高速开关，闭合第二高速开关和第四高速开关，让电压高的单体蓄电池向线圈通电储能的同时也向电容器充电，4. 断开电压高的单体蓄电池的电控开关，同时闭合电压低的单体蓄电池的电控开关，5. 断开均衡电路的第二高速开关，闭合第一高速开关和第四高速开关，用充电后的电容器向电压低的单体蓄电池充电，6.重复1~5的步骤，直到上述电压差最大的两个单体蓄电池的电压差趋近。

再在接收到单体蓄电池的电压信号中比较并找出电压差最大的另两个单体蓄电池序号，重复1~6的步骤。直到单体蓄电池的电压趋于均衡。

本发明只用一个均衡电路，元件用量较少，电路简单，均衡器的制作费用较低，用数字信号处理芯片电路和单体蓄电池开关组通过对串联蓄电池组中任意一对电压差最大的单体蓄电池实现电压均衡，对串联蓄电池组的均衡效率较高。

下面结合附图，对本发明作进一步地说明。

附图说明

图1是根据本发明的发明方案提出的一种串联蓄电池组充、放电均衡器的立体示意图;

图2是数字信号处理芯片电路的电气原理示意图；

图3是数字信号处理芯片内控制程序的框图示意图。

具体实施方式

图1~图3中，串联蓄电池组充、放电均衡器有壳体S，壳体上有单体蓄电池的电接点JD，壳体内有电路板B，电路板上有均控电路JK，均控电路有相连的电压传感器DY、控制电路KZ、均衡电路JH和单体蓄电池开关组KG，

电压传感器的输入端分别与壳体上的电接点相连，电压传感器的输出端11与控制电路的输入端IN相连，

单体蓄电池开关组有一侧电接点1、2并联的单体蓄电池的mosfet高速开关K，单体蓄电池的高速开关的另一侧电接点3、4分别连在电压传感器的输入端5、6，

均衡电路有两个接线端7、8，两个接线端之间有线圈Ｌ、电容器Ｃ和四个mosfet高速开关Q1、Q2、Q3、Q4，第一高速开关和第三高速开关串联后连在两个接线端之间，线圈、第二高速开关、第三高速开关和电容器依次串联后连在两个接线端之间，第一高速开关和第三高速开关的连接点9与第二高速开关和第四高速开关的连接点10相连，

均衡电路的两个接线端分别与单体蓄电池开关组的两个并联点相连，

控制电路的输出端OUT分别与单体蓄电池开关组的高速开关的控制端12和均衡电路的高速开关的控制端13相连，

控制电路有数字信号处理芯片电路DSP和数字信号处理芯片电路的供电电路14，数字信号处理芯片内有控制程序，控制程序使控制电路在接收到单体蓄电池的电压信号后，先比较单体蓄电池的电压的大小，然后找出电压差最大的两个单体蓄电池，再输出顺序开关信号，顺序开关信号依次能1.闭合电压差最大的两个单体蓄电池中电压高的单体蓄电池的高速开关，2.闭合均衡电路的第二高速开关和第三高速开关，让电压高的单体蓄电池向线圈通电储能，3.断开均衡电路的第三高速开关，闭合第二高速开关和第四高速开关，让电压高的单体蓄电池与线圈共同向电容器充电，4. 断开电压高的单体蓄电池的高速开关，同时闭合电压低的单体蓄电池的高速开关，5. 断开均衡电路的第二高速开关，闭合第一高速开关和第四高速开关，用充电后的电容器向电压低的单体蓄电池充电，6.重复1~5的步骤，直到上述电压差最大的两个单体蓄电池的电压差趋近后，

再在接收到单体蓄电池的电压信号中比较并找出电压差最大的另两个单体蓄电池，重复1~6的步骤。

串联蓄电池组充、放电均衡器在使用时，串联蓄电池组的两端电接点连有充电器或用电器15。

上述串联蓄电池组充、放电均衡器中，主要元件的参数或型号是：

单体蓄电池开关组的mosfet高速开关：IRFY140M；

均衡电路的mosfet高速开关：IRFY140M；

均衡电路的线圈：0.1 mH；

均衡电路的电容器：200μF；

数字信号处理芯片(DSP芯片)：TMS320C6000。

为了隔离不正常电流，第一高速开关与第一高速开关和第三高速开关的连接点之间有第一隔离二极管Q5, 第二高速开关与第二高速开关和第四高速开关的连接点之间有第二隔离二极管Q6。