群组式开关均衡电路的制作方法

本实用新型涉及一种蓄电池均衡电路，尤其涉及一种群组式开关均衡电路。

背景技术：

现有的蓄电池保护均衡电路，由并联在蓄电池两端的开关控制电阻或小开关式电源(升压变压器或电感)组成，无论是升压传递还是开关控制电阻及电容阵列传递，均衡传递的能量很小，电流级别只有百毫安到安培级别，作为充电时均衡还算勉强可用，放电时实时动态均衡能效甚微；可是，在几十安培甚至几百安培高速充放电时，即便严格分容组串的蓄电池组，串联的各个单体电池难免性能存在差异，随着使用时日的积累性能也会随之劣化，这些都会使容差等参数变得不一致，导致储存的能量不能全部释放，更严重的是，当一个或者几个单元容量偏低严重或者内阻急剧增大，串联组只能按最小容量单元释放能量，容量大的单元不能完全放尽，大电流充电时，早一些时间充足的蓄电池由于充电电流大于均衡电流，过充会影响性能和寿命，甚至严重发热导致火灾。所以，一套既可以实时动态有选择接入脱离某节蓄电池能否参与工作，又可以做到几十A甚至更大电流级别的实时动态均衡的，并且还可以相互自由传递能量的充放电方案极其重要。

技术实现要素：

本实用新型是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种群组式开关均衡电路，本实用新型不需要升压电路，也不需要电容阵列，即可将容量较大的蓄电池的能量通过开关切换并传递给容量较小的蓄电池，即只是通过把相邻的一节或者几节蓄电池通过开关直接并联甚至可以在相隔的蓄电池进行跨越式均衡，以此实现高效快速大电流均衡能量。

本实用新型的技术解决方案是：一种群组式开关均衡电路，包括由多个传递均衡单元组成的组串，每个传递均衡单元包括蓄电池BA、与蓄电池BA串联的开关K、并联在串接的蓄电池BA和开关K两端的开关S，各传递均衡单元中的开关S依次串联并且串联后两端为整个组串的输出正端及充电正端B+、输出负端及充电负端B-，该群组式开关均衡电路还包括与传递均衡单元数量相同并且一一对应的开关N，各开关N串联在一起且串联后两端引出下一组级联端口负端DN-和上一组级联端口负端UP-，该群组式开关均衡电路还包括与传递均衡单元数量相同并且一一对应的开关P，各开关P串联在一起且串联后两端引出下一组级联端口正端DN+和上一组级联端口正端UP+，输出负端及充电负端B-、下一组级联端口负端DN-和下一组级联端口正端DN+位于同一侧，所述开关N的上端连接在对应单元的蓄电池BA的负极，所述开关P的下端连接在对应单元蓄电池BA的正极。

进一步地，所述开关S、K、P、N均采用MOS管，且通过控制单元控制通断。

进一步地，所述开关S、P、N采用单MOS管，所述开关K采用双MOS管。

本实用新型的有益效果是：

各组对应的开关P和N，为跨越式传递均衡的通道选择开关，开关P负责与上一组中的电池正极连接，开关N负责与下一组中的电池正负极连接，依此类推，就可以连续串接若干组的级联；各组对应的开关S和K，为跨越式传递均衡的电池选择脱离开关，每组的开关S和K可以都关断，而开通只能一个开通，开关K为电池脱离开关，开关S为脱离组与的上下组的连接开关。各组的开关的控制信号可以稳态信号做直连，也可以调脉宽信号控制，通过给不同开关所需的占空比调制信号，就可以达到不同的跨接/并联/均衡的不同电流分配，以此完成最优跨接/并联/均衡，从而达到高效快速大电流传递均衡能量。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型的传递均衡单元的电路原理图；

图3是本实用新型(X个蓄电池)全并联均衡示意图；

图4是本实用新型的其中X单元与1单元进行跨越均衡的连接示意图；

图5是本实用新型的开关采用MOS管的电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细描述。

如图1、图2所示，本实用新型包括由多个传递均衡单元(共X个)组成的组串，传递均衡单元1包括蓄电池BA1、与蓄电池BA1串联的开关K1、并联在串接的蓄电池BA1和开关K1两端的开关S1，传递均衡单元2包括蓄电池BA2、与蓄电池BA2串联的开关K2、并联在串接的蓄电池BA2和开关K2两端的开关S2，传递均衡单元3包括蓄电池BA3、与蓄电池BA3串联的开关K3、并联在串接的蓄电池BA3和开关K3两端的开关S3…传递均衡单元X包括蓄电池BAX、与蓄电池BAX串联的开关KX、并联在串接的蓄电池BAX和开关KX两端的开关SX，各传递均衡单元中的开关S1、S2、S3…SX依次串联并且串联后两端为整个组串的输出正端及充电正端B+、输出负端及充电负端B-，该群组式开关均衡电路还包括与传递均衡单元数量相同并且一一对应的开关N1、N2、N3…NX，开关N1、N2、N3…NX串联在一起且串联后两端引出下一组级联端口负端DN-和上一组级联端口负端UP-，该群组式开关均衡电路还包括与传递均衡单元数量相同并且一一对应的开关P1、P2、P3…PX，开关P1、P2、P3…PX串联在一起且串联后两端引出下一组级联端口正端DN+和上一组级联端口正端UP+，输出负端及充电负端B-、下一组级联端口负端DN-和下一组级联端口正端DN+位于同一侧，所述开关N1、N2、N3…NX的上端连接在对应单元的蓄电池BA1、BA1、BA3…BAX的负极，所述开关P1、P2、P3…PX的下端连接在对应单元蓄电池BA1、BA1、BA3…BAX的正极。

UP+和UP-为向上一组级联的端口，级联到最上一组后，可以空置，DN+和DN-为向下一组级联的端口，级联到最下上一组后，可以空置。

各组对应的开关P和开关N，为跨越式传递均衡的通道选择开关，开关P负责与上一组中的电池正极连接，N负责与下一组中的电池正负极连接，依此类推，就可以连续串接若干组的级联。

各组对应的开关S和开关K，为跨越式传递均衡的电池选择脱离开关，每组的开关S和开关K可以都关断，而开通只能一个开通，开关K为电池脱离开关，开关S为脱离组与的上下组的连接开关。

各组的开关的控制信号可以稳态信号做直连，也可以调脉宽信号控制，通过给不同开关所需的占空比调制信号，就可以达到不同的跨接/并联/均衡的不同电流分配，以此完成最优跨接/并联/均衡收效。

如图3所示，开关P和开关N全部接通，开关S和开关K全部关断，使蓄电池1BA、2BA、3BA…、XBA并联，这种情况下均衡后各蓄电池电压相等。

如图4所示，当蓄电池1BA与XBA(其中一个端电压较高、另一个端电压较小)进行跨越传递时，通过控制单元接通开关XS、开关2N～XN以及开关1P～2P，其它开关处于断开状态，从而实现蓄电池1BA与XBA的跨越式能量传递。

如图5所示，在整个组串的输出正端及充电正端B+、输出负端及充电负端B-之间串联串联法拉电容C1、C2、C3…CN，以解决在开关切换时电流不连续问题，并提高瞬时大电流性能。开关S、P、N采用单MOS管，所述开关K采用双MOS管。开关XK1与XK2串联构成双向阻断/导通开关，等效一个开关，以下以此类同，开关XS、XP、XN可以利用栅极受控，正反向通态阻值极小特性工作在双向开关(如MOS管做同步整流电流工作模式)，根据不同需求，开关XS、XP、XN也可以变成双MOS管串联串联构成双向阻断/导通开关，等效一个开关，完成不同功能。

以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。