专利名称：一种电动自行车蓄电池均衡装置的制作方法
技术领域：
本发明属于动力电池的技术领域，涉及电动自行车蓄电池技术。更具体地说，本发明涉及一种电动自行车蓄电池均衡装置。
背景技术：
蓄电池已广泛应用于各个领域，尤其是近几年出现的改进型铅酸蓄电池，以其高性价比优势，被大量使用在电动自行车上。电动自行车需要对蓄电池频繁充放电，对电池的性能提出了更高的要求，也将电池的性能发挥到了极限。由于单体电池电压一般很小，在众多应用场合中，不是单体电池就能胜任的，而需要将单体电池串联才能满足设备对电压的要求。所以电池一般都是将多个电池串联成组后使用。即使成组前经过筛选电池的一致性较好，经过一段时间的使用后也会出现差异。在放电过程中，单体蓄电池的电压低，又丧失了放电的能力，这时它就成为了一个用电器，其它尚有容量的蓄电池就串联起来给它充电，出现蓄电池的反极现象，使得整个蓄电池组不能够正常工作，同时对反极的蓄电池寿命造成极大的影响。在充电过程中，首先放完电的蓄电池，又会首先被充满，这样就会出现过充电现象，使得整个蓄电池组不能正常被充满电。蓄电池随着充放电的循环次数增加，放电容量在逐渐下降，实际上一组蓄电池实际放电的容量是由实际容量最小的铅蓄电池所决定的，达到规定的最低容量限度时就算失效，也就是循环寿命结束。目前市场上的电动自行车用铅酸蓄电池组普遍没有安装均衡装置，导致电动车在续航能力和蓄电池使用寿命上大打折扣，从而无形中增加了电动自行车的使用成本。
发明内容
本发明提供一种电动自行车蓄电池均衡装置，其目的是提高蓄电池组的续航能力并延长其使用寿命。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为本发明所提供的电动自行车蓄电池均衡装置，所述的电动自行车蓄电池包括蓄电池组，所述的蓄电池组设有与外电源连接的结构；所述的均衡装置设有电压均衡模块、控制模块，所述的电压均衡模块与所述的蓄电池组连接；所述的电压均衡模块通过高频开关与所述的控制模块连接。所述的电压均衡模块还通过输出电压反馈模块、光电耦合模块与所述的控制模块连接。所述的电压均衡模块还通过输入电压反馈模块与所述的控制模块连接。所述的电压均衡模块通过输出电压反馈模块、光电耦合模块与所述的控制模块连接；所述的电压均衡模块还通过输入电压反馈模块与所述的控制模块连接；所述的输入电压反馈模块还与光电耦合模块连接。所述的控制模块采用UC3841B芯片。所述的输入电压采样模块是由TL431稳压管构成的可调输出电压稳压器。本发明采用上述技术方案，与现有技术中的电动自行车相比较，由于采用了蓄电池均衡装置，使各单体电池能够均衡一致地充、放电，在很大程度上保证蓄电池组内各单体电池的各项参数一致，大大延长蓄电池组的使用寿命，提高蓄电池组的整体性能，最大程度上减轻用户维护蓄电池的负担和减少电池组提前报废率，从而降低电动自行车的使用成本。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明图1为本发明的蓄电池均衡装置模块图；图2为图1中的蓄电池均衡装置的电路原理图。图1中的标记为1、控制模块，2、高频开关(Q)，3、电压均衡模块，4、蓄电池组，5、外电源；6、光电耦合模块(PC817), 7、输出电压反馈模块；8、输入电压米样模块。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图1、图2所表达的本发明的结构，为一种电动自行车蓄电池均衡装置，是一种价格低廉、高效率和低维护成本的电动自行车用蓄电池均衡装置。所述的电动自行车蓄电池包括蓄电池组4，所述的蓄电池组4设有与外电源5连接的结构。电池的荷电状态SOC (State of Charge)是电池性能差异的集中反映，均衡电池的SOC无疑是最有效的均衡措施，但由于SOC受放电率、温度、循环次数等多个因素的影响，其估算精度不高。而且要估算和均衡每个单体电池的S0C，其线路是非常庞大的，均衡系统的成本、体积和质量都是难以接受的。为简化电池包的均衡电路，可采用简化均衡参数和减少均衡对象来实现。由于电池的开路电压与其SOC有一定的对应关系，因此可通过均衡开路电压来间接均衡电池的SOC。为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高蓄电池组的续航能力并延长其使用寿命的发明目的，本发明采取的技术方案为如图1所示，本发明所提供的电动自行车蓄电池均衡装置，设有电压均衡模块3、控制模块I，所述的电压均衡模块3与所述的蓄电池组4连接；所述的电压均衡模块3通过高频开关2与所述的控制模块I连接。常用电动自行车蓄电池组由4节单体蓄电池串联而成，每节单体电池的额定衡准电压为12V，总额定衡准电压为48V。该装置集中均衡就是整个电池组共用一个均衡器，均衡系统结构框图见图1，图中El、E2、E3、E4为电池组。模块3为均衡器模块，其核心是高频变压器T组成的DC-DC变换器，变换器有一个输入Us和4个输出U1 U4,电路设计时使U1=U2=U3=U4=Us/^=12V, Us为蓄电池组端电压。控制模块I通过检测是否有低电平，来控制高频开关的导通，然后直接作用于电压均衡模块3作出相应的动作,使蓄电池组4达到均衡。与现有技术中的电动自行车相比较，由于采用了蓄电池均衡装置，做好单体电池的一致性均衡充、放电，在很大程度上保证蓄电池组内各单体电池的各项参数一致，大大延长蓄电池组的使用寿命，提高蓄电池组的整体性能，最大程度上减轻用户维护蓄电池的负担和减少电池组提前报废率，从而降低电动自行车的使用成本。本发明的上述技术方案，价格低廉、效率高、维护成本低。 所述的电压均衡模块3还通过输出电压反馈模块7、光电耦合模块6与所述的控制模块I连接。所述的电压均衡模块3还通过输入电压反馈模块8与所述的控制模块I连接。所述的电压均衡模块3通过输出电压反馈模块7、光电耦合模块6与所述的控制模块I连接；所述的电压均衡模块3还通过输入电压反馈模块8与所述的控制模块I连接；所述的输入电压反馈模块8还与光电耦合模块6连接。所述的控制模块I采用UC3841B芯片。所述的输入电压采样模块8是由TL431稳压管构成的可调输出电压稳压器。用于产生基准参考电压和给芯片提供稳压电源。下面分析本发明的工作原理如图1所示，当外电源5向电池组模块4充电时，Us升高；当蓄电池组4向负载供电时，Us降低。蓄电池组4中的4个输出分别接4个单体蓄电池。当其外电源5向蓄电池组4充电时，每个单体蓄电池有2个充电电流，即is (外电源充电电流)和^ (i =1、2、3、4，均衡器模块3对蓄电池组4的充电电流)。通过检测当前蓄电池的单体电池电压和基准电压通过光电耦合模块6 (PC817)t匕较，输出信号给控制模块I，控制模块I根据是否有输入信号来控制高频开关2导通与关闭，以控制均衡模块3是否要给单体蓄电池充电。单体蓄电池的端电压通过输出电压反馈模块7与输入电压采样模块8提供的基准电压相比较；若相等，则光电耦合模块6不导通，控制模块I没有接受到输入信号，高频开关2不导通，则电压均衡模块3不向各自连接的单体蓄电池充电。若单体蓄电池的端电
压与基准电压比较不相等，即单体蓄电池的端电压低UEi<Us/4=12V时，均衡器模块
3向该单体蓄电池充电，将有^和is —起对单体蓄电池组充电；若单体蓄电池的端电压高
Ue1≤Us/4=12V时，二极管截止(即ii=o)，只有Ue1≤Us/4=12V对这些蓄电池组充电。这样端电压
低的蓄电池组充电电流大，其端电压上升得快一些，过程持续到蓄电池组间电压相同为止，达到了均衡控制的目的。由图2可知，当切断外电源5时，电压均衡器模块3通过高频变压器耦合，实现单体电池间能量的自动转移，从而能逐步减小蓄电池组4中各单体蓄电池的不一致性，将能量从电压高的电池转移到电压低的电池，从而实现均衡电压。
充电时，在充电开始瞬间立即开启电压均衡模块3，使所有的单体蓄电池电压先均衡到同一水平，然后让所有单体蓄电压以同样的斜率上升直至满充。放电过程也如此，电压均衡模块3在放电开始瞬间就开启，使各个单体保持一致的斜率下降，从而使蓄电池组4迅速达到均衡状态。在本发明的技术方案中，蓄电池均衡装置具有开关频率较低、导通损耗小、结构简单，容易实现快速高效的能量转移等特点，同时具有低成本、低维护，容易再市场推广的特点。上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电动自行车蓄电池均衡装置，所述的电动自行车蓄电池包括蓄电池组(4)，所述的蓄电池组(4)设有与外电源(5)连接的结构，其特征在于所述的均衡装置设有电压均衡模块(3)、控制模块(1)，所述的电压均衡模块(3)与所述的蓄电池组(4)连接；所述的电压均衡模块(3)通过高频开关(2)与所述的控制模块(I)连接。
2.按照权利要求1所述的电动自行车蓄电池均衡装置，其特征在于所述的电压均衡模块(3 )还通过输出电压反馈模块(7 )、光电耦合模块(6 )与所述的控制模块(I)连接。
3.按照权利要求1所述的电动自行车蓄电池均衡装置，其特征在于所述的电压均衡模块(3 )还通过输入电压反馈模块(8 )与所述的控制模块(I)连接。
4.按照权利要求1所述的电动自行车蓄电池均衡装置，其特征在于所述的电压均衡模块(3)通过输出电压反馈模块(7)、光电耦合模块(6)与所述的控制模块(I)连接；所述的电压均衡模块(3)还通过输入电压反馈模块(8)与所述的控制模块(I)连接；所述的输入电压反馈模块(8 )还与光电耦合模块(6 )连接。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的电动自行车蓄电池均衡装置，其特征在于所述的控制模块(I)采用UC3841B芯片。
6.按照权利要求4所述的电动自行车蓄电池均衡装置，其特征在于所述的输入电压采样模块(8)是由TL431稳压管构成的可调输出电压稳压器。
全文摘要
本发明公开了一种电动自行车蓄电池均衡装置，电动自行车蓄电池包括蓄电池组，蓄电池组设有与外电源连接的结构，均衡装置设有电压均衡模块、控制模块，电压均衡模块与蓄电池组连接；电压均衡模块通过高频开关与控制模块连接。上述技术方案由于采用了蓄电池均衡装置，使各单体电池能够均衡一致地充、放电，在很大程度上保证蓄电池组内各单体电池的各项参数一致，大大延长蓄电池组的使用寿命，提高蓄电池组的整体性能，最大程度上减轻用户维护蓄电池的负担和减少电池组提前报废率，从而降低电动自行车的使用成本。
文档编号H02J7/00GK103036291SQ20121054472
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月15日 优先权日2012年12月15日
发明者陈其工, 高文根, 许钢, 汪石农, 俞晓峰, 周鹏, 孙少伟 申请人:安徽工程大学