无采样电池自动均衡装置的制造方法

文档序号:10897384阅读:759来源:国知局
无采样电池自动均衡装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及无采样电池自动均衡装置,包括主电路、压差检测单元、负反馈控制系统,负反馈控制系统包括正向误差比较单元和负向误差比较单元。本实用新型提出了一种无采样电池自动均衡装置,无需通过电压传感器对单体电池电压进行采样,通过模拟电路实现相邻两节单体电池的自动均衡,并能够实时调整均衡电流,均衡电流的大小随着均衡过程中相邻两节单体电池不一致性的减小而减小,提高了均衡的可靠性。该装置不但省去了单体电池的电压采样环节和电池管理系统控制环节,减小了系统的软硬件复杂程度,可移植性高;而且能够实现相邻两节单体电池的自动均衡,并能够实时调整均衡电流,提高了均衡的可靠性。
【专利说明】
无采样电池自动均衡装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种无采样电池自动均衡装置。
【背景技术】
[0002]单体电池的电压较低,为适应不同的工作场合,需要将多节电池串联进行工作,而电池单体间的差异性导致其串联充放电时不均衡。常规的基于电感均衡方法主要是通过电压传感器检测串联电池组中相邻两节单体电池的电压,对电压较高的单体电池进行放电,利用电感将能量转移到电压较低的单体电池中。这种方法需要对电池电压进行采样,将采样结果传输到电池管理系统中进行均衡控制,会增加系统的软硬件复杂程度。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对现有技术存在的不足,提供了无采样电池自动均衡装置,具体技术方案如下:
[0004]无采样电池自动均衡装置,包括主电路、压差检测单元、负反馈控制系统,所述负反馈控制系统包括正向误差比较单元和负向误差比较单元;所述主电路包括充电电路、第一单体电池、第二单体电池、电感器、第一控制开关、第二控制开关、第一二极管、第二二极管,第一单体电池的正极与充电电路的正极连接,第一单体电池的负极与第二单体电池的正极连接,第二单体电池的负极与充电电路的负极连接,第一单体电池的正极与第一控制开关的输入端连接,第一控制开关的输出端与第二控制开关的输入端连接,第二控制开关的输出端与第二单体电池的负极连接,电感器的一端与第二单体电池的正极连接,电感器的另一端与第二控制开关的输入端连接,第一二极管的负极与第一控制开关的输入端连接,第一二极管的正极与第一控制开关的输出端连接且第一二极管的正极与第二二极管的负极连接,第二二极管的负极与第二控制开关的输入端连接,第二二极管的正极与第二控制开关的输出端连接;所述压差检测单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器,第一运算放大器的反相输入端与第三电阻器上的第一引脚连接,第三电阻器上的第二引脚与第一二极管的负极连接,第一电阻器上的第一引脚与第一二极管的正极连接且第一电阻器上的第一引脚与第二电阻器上的第一引脚连接,第一电阻器上的第二引脚与第一运算放大器的正相输入端连接,第二电阻器上的第二引脚与第一运算放大器的正相输入端连接,第二电阻器上的第一引脚与第二二极管的正极连接且第二电阻器上的第一引脚与第七电阻器上的第一引脚连接,第四电阻器上的第一引脚与第一运算放大器的反相输入端连接,第四电阻器上的第二引脚与第一运算放大器的输出端连接,第五电阻器上的第一引脚与第一运算放大器的输出端连接,第五电阻器上的第二引脚与第二运算放大器的反相输入端连接,第六电阻器上的第一引脚与第二运算放大器的反相输入端连接,第六电阻器上的第二引脚与第二运算放大器的输出端连接,第七电阻器上的第二引脚与第二运算放大器的正相输入端连接,第八电阻器上的第一引脚与第二运算放大器的正相输入端连接,第八电阻器上的第二引脚与第二二极管的正极连接;通过压差检测单元得到第一单体电池和第二单体电池之间的电压差A U,电压差△ U与基准值进行比较后得到误差信号,误差信号与正向误差比较单元或负向误差比较单元中对应的三角波信号交截产生PWM信号,PffM信号通过负反馈控制系统驱动主电路中的第一控制开关或第二控制开关动作。
[0005]作为上述技术方案的改进,所述正向误差比较单元中的三角波信号为小于O的倒三角波,负向误差比较单元中的三角波信号为大于O的正三角波;当电压差AU为正数时,正向误差比较单元动作,对应的倒三角波信号与误差信号进行比较产生PWM信号,而负向误差比较单元对应的正三角波信号与误差信号不产生交截;当电压差A U为负数时,负向误差比较单元动作,对应的正三角波信号与误差信号进行比较产生PWM信号,而正向误差比较单元对应的倒三角波信号与误差信号不产生交截。
[0006]本实用新型提出了一种无采样电池自动均衡装置,无需通过电压传感器对单体电池电压进行采样。通过模拟电路实现相邻两节单体电池的自动均衡,并能够实时调整均衡电流,均衡电流的大小随着均衡过程中相邻两节单体电池不一致性的减小而减小,提高了均衡的可靠性。与现有技术相比,该装置的有益效果在于:I)、省去了单体电池的电压采样环节和电池管理系统控制环节,减小了系统的软硬件复杂程度,可移植性高;2)、能够实现相邻两节单体电池的自动均衡,并能够实时调整均衡电流,提高了均衡的可靠性。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型所述无采样电池自动均衡装置电路原理图。
【具体实施方式】
[0008]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
[0009]如图1所示,图1为本实用新型所述无采样电池自动均衡装置结构示意图。所述无采样电池自动均衡装置,包括主电路10、压差检测单元20、负反馈控制系统,所述负反馈控制系统包括正向误差比较单元31和负向误差比较单元32;所述主电路10包括充电电路U、第一单体电池U1、第二单体电池U2、电感器L、第一控制开关S1、第二控制开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2,第一单体电池U1的正极与充电电路U的正极连接,第一单体电池U1的负极与第二单体电池U2的正极连接,第二单体电池U2的负极与充电电路U的负极连接,第一单体电池山的正极与第一控制开的输入端连接,第一控制开的输出端与第二控制开关S2的输入端连接,第二控制开*S2的输出端与第二单体电池U2的负极连接,电感器L的一端与第二单体电池U2的正极连接,电感器L的另一端与第二控制开关S2的输入端连接,第一二极管〕:的负极与第一控制开的输入端连接,第一二极管D1的正极与第一控制开的输出端连接且第一二极管0工的正极与第二二极管D2的负极连接,第二二极管D2的负极与第二控制开关S2的输入端连接,第二二极管D2的正极与第二控制开关S2的输出端连接;所述压差检测单元20包括第一运算放大器F1、第二运算放大器F2、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8,第一运算放大器F1的反相输入端与第三电阻器R3上的第一引脚连接,第三电阻器R3上的第二引脚与第一二极管01的负极连接,第一电阻器R1上的第一引脚与第一二极管D1的正极连接且第一电阻器R1上的第一引脚与第二电阻器R2上的第一引脚连接,第一电阻器R1上的第二引脚与第一运算放大器F1的正相输入端连接,第二电阻器R2上的第二引脚与第一运算放大器F1的正相输入端连接,第二电阻器R2上的第一引脚与第二二极管02的正极连接且第二电阻器心上的第一引脚与第七电阻器R7上的第一引脚连接,第四电阻器R4上的第一引脚与第一运算放大器F1的反相输入端连接,第四电阻器R4上的第二引脚与第一运算放大器F1的输出端连接,第五电阻器R5上的第一引脚与第一运算放大器F1的输出端连接,第五电阻器R5上的第二引脚与第二运算放大器F2的反相输入端连接,第六电阻器R6上的第一引脚与第二运算放大器F2的反相输入端连接,第六电阻器R6上的第二引脚与第二运算放大器F2的输出端连接,第七电阻器R7上的第二引脚与第二运算放大器F2的正相输入端连接,第八电阻器R8上的第一引脚与第二运算放大器F2的正相输入端连接,第八电阻器R8上的第二引脚与第二二极管02的正极连接;通过压差检测单元20得到第一单体电池U1和第二单体电池1]2之间的电压差Δ U,电压差△ U与基准值进行比较后得到误差信号,误差信号与正向误差比较单元31或负向误差比较单元32中对应的三角波信号交截产生PffM信号,PffM信号通过负反馈控制系统驱动主电路10中的第一控制开关S1S第二控制开关S2动作。
[0010]进一步的,所述正向误差比较单元31中的三角波信号为小于O的倒三角波,负向误差比较单元32中的三角波信号为大于O的正三角波;当电压差AU为正数时,正向误差比较单元31动作,对应的倒三角波信号与误差信号进行比较产生PffM信号,而负向误差比较单元32对应的正三角波信号与误差信号不产生交截;当电压差AU为负数时,负向误差比较单元32动作,对应的正三角波信号与误差信号进行比较产生PffM信号,而正向误差比较单元31对应的倒三角波信号与误差信号不产生交截。
[0011]如图1所示,压差检测单元20直接输出第一单体电池瓜和第二单体电池U2之间的电压差A U,无需电压传感器对第一单体电池U1和第二单体电池1]2的端电压进行采样,电压差A U用于后续的闭环控制,当第一单体电池山和第二单体电池1]2之间完全均衡时,电压差Δ U应为O,故闭环控制中电压差△ U的基准值△ U*应等于O,实际的电压差△ U与基准值△ U*进行比较后得到误差信号,误差信号再分别送入正向误差比较单元31或负向误差比较单元32,与对应的三角波信号交截。其中正向误差比较单元31中的三角波信号为小于O的倒三角波,负向误差比较单元32中的三角波信号为大于O的正三角波。
[0012]当电压差AU>0时,即第一单体电池瓜电量大于第二单体电池U2的电量,此时误差信号为负数,会与正向误差比较单元31中的倒三角波信号交截产生HVM信号;当HVM信号为高电平时,主电路10中的第一控制开关S1导通,第一单体电池瓜向电感器L释放能量;当PWM信号为低电平时,第一控制开关断,电感器L向第二单体电池1]2释放能量,反复如此直到第一单体电池Ui电量和第二单体电池U2电量近似相等。
[0013]当电压差ΔΙΚΟ时,即第二单体电池U2的电量大于第一单体电池U1的电量,此时误差信号为正数,会与负向误差比较单元32中的正三角波信号交截产生PWM信号;当PWM信号为高电平时,主电路10中的第二控制开关S2导通,第二单体电池U2向电感器L释放能量,当PWM信号为低电平时,第二控制开关52关断,电感器L向第一单体电池瓜释放能量,反复如此直到第一单体电池U1电量和第二单体电池U2电量近似相等。
[0014]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.无采样电池自动均衡装置,其特征在于:包括主电路、压差检测单元、负反馈控制系统,所述负反馈控制系统包括正向误差比较单元和负向误差比较单元; 所述主电路包括充电电路、第一单体电池、第二单体电池、电感器、第一控制开关、第二控制开关、第一二极管、第二二极管,第一单体电池的正极与充电电路的正极连接,第一单体电池的负极与第二单体电池的正极连接,第二单体电池的负极与充电电路的负极连接,第一单体电池的正极与第一控制开关的输入端连接,第一控制开关的输出端与第二控制开关的输入端连接,第二控制开关的输出端与第二单体电池的负极连接,电感器的一端与第二单体电池的正极连接,电感器的另一端与第二控制开关的输入端连接,第一二极管的负极与第一控制开关的输入端连接,第一二极管的正极与第一控制开关的输出端连接且第一二极管的正极与第二二极管的负极连接,第二二极管的负极与第二控制开关的输入端连接,第二二极管的正极与第二控制开关的输出端连接; 所述压差检测单元包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器,第一运算放大器的反相输入端与第三电阻器上的第一引脚连接,第三电阻器上的第二引脚与第一二极管的负极连接,第一电阻器上的第一引脚与第一二极管的正极连接且第一电阻器上的第一引脚与第二电阻器上的第一引脚连接,第一电阻器上的第二引脚与第一运算放大器的正相输入端连接,第二电阻器上的第二引脚与第一运算放大器的正相输入端连接,第二电阻器上的第一引脚与第二二极管的正极连接且第二电阻器上的第一引脚与第七电阻器上的第一引脚连接,第四电阻器上的第一引脚与第一运算放大器的反相输入端连接,第四电阻器上的第二引脚与第一运算放大器的输出端连接,第五电阻器上的第一引脚与第一运算放大器的输出端连接,第五电阻器上的第二引脚与第二运算放大器的反相输入端连接,第六电阻器上的第一引脚与第二运算放大器的反相输入端连接,第六电阻器上的第二引脚与第二运算放大器的输出端连接,第七电阻器上的第二引脚与第二运算放大器的正相输入端连接,第八电阻器上的第一引脚与第二运算放大器的正相输入端连接,第八电阻器上的第二引脚与第二二极管的正极连接; 通过压差检测单元得到第一单体电池和第二单体电池之间的电压差△ U,电压差Δ U与基准值进行比较后得到误差信号,误差信号与正向误差比较单元或负向误差比较单元中对应的三角波信号交截产生PWM信号,PWM信号通过负反馈控制系统驱动主电路中的第一控制开关或第二控制开关动作。2.根据权利要求1所述的无采样电池自动均衡装置,其特征在于:所述正向误差比较单元中的三角波信号为小于O的倒三角波,负向误差比较单元中的三角波信号为大于O的正三角波;当电压差A U为正数时,正向误差比较单元动作,对应的倒三角波信号与误差信号进行比较产生PWM信号,而负向误差比较单元对应的正三角波信号与误差信号不产生交截;当电压差AU为负数时,负向误差比较单元动作,对应的正三角波信号与误差信号进行比较产生PWM信号,而正向误差比较单元对应的倒三角波信号与误差信号不产生交截。
【文档编号】H02J7/00GK205583732SQ201620178337
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】陈曦, 吴泽勇
【申请人】陈曦
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