[发明专利]一种用于锂电池充放电能源管理的均衡电路

摘要

本发明公开了一种用于锂电池充放电能源管理的均衡电路，包括均衡切换电路和均衡充放电电路。均衡切换电路用于选择需要进行充放电的电池，均衡充放电电路用于对选中的电池进行充放电。均衡切换电路中采用继电器作为选择电池的通断开关元件，既能实现无损耗均衡，同时电路结构简单，充放电效率高。若想增加电池的数量，只需要增加对应的继电器的数量，电路复杂度不增加，且整个电路中只需要一个均衡充放电电路，一个储能元件，该储能元件可以是单个蓄电池、超级电容或电池模组本身。均衡充放电电路可以双向传递电能，还可以适应电池和储能元件之间的电压差。

主权项

一种用于锂电池充放电能源管理的均衡电路，其特征在于：包括控制电路、检测电路、均衡充放电电路和接入均衡充放电电路中的储能元件，其中：检测电路为电池电压检测电路，检测电路的输入端连接锂电池，检测电路的输出端连接控制电路，由检测电路检测锂电池的电压及充放电状态，并将检测的电压信号反馈给控制电路；均衡充放电电路为双向电能传递电路，均衡充放电电路一端连接锂电池，均衡充放电电路另一端连接储能元件，由均衡充放电电路实现锂电池向储能元件放电以及储能元件向锂电池充电，且锂电池向储能元件充电过程、储能元件向锂电池充电过程分别各自由双刀单掷继电器控制，双刀单掷继电器接入控制电路由控制电路控制；控制电路根据检测电路输出的电压信号判断锂电池是否需要充电或放电，当锂电池的电压高于预设值时，控制电路通过双刀单掷继电器控制均衡充放电电路进行锂电池向储能元件放电过程，当锂电池的电压低于预设值时，控制电路通过双刀单掷继电器控制均衡充放电电路进行储能元件向锂电池充电过程；所述均衡充放电电路包括变压器T，NPN型三极管Q1、Q2，PNP型三极管Q3，电容C1、C2、C3，作为储能元件的储能电容C4，二极管D1、D2，电阻R1、R2，变压器T的初级线圈一端与储能电容C4一端连接，变压器T的初级线圈另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极与储能电容C4的另一端共接接地，电容C1、电阻R1相互串联后再接入变压器T的初级线圈两端之间，二极管D1阴极与三极管Q1的集电极共接，二极管D1的阳极与三极管Q1的发射极共接，变压器T的次级线圈一端与锂电池正极连接，变压器T的次级线圈另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极与锂电池的负极连接，电容C2、电阻R2相互串联后再接入变压器T的次级线圈两端之间，二极管D2阴极与三极管Q2的集电极连接，二极管D2的阳极与三极管Q2的发射极共接，电容C3一端连接至锂电池正极与变压器次级线圈对应端之间，电容C3另一端连接至三极管Q2发射极与三极管Q3集电极之间，所述三极管Q1、三极管Q2分别作为开关元件，三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3的基极接入控制电路由控制电路控制；当用于多个锂电池依次串联或并联构成的电池模组时，在均衡电路中加入均衡切换电路，所述均衡切换电路由多个一一对应于各个锂电池的双刀单掷继电器构成，每个锂电池通过各自对应的双刀单掷继电器接入均衡充放电电路，由多个双刀单掷继电器切换接入均衡充放电电路的锂电池，各个双刀单掷继电器分别接入控制电路由控制电路控制；控制电路根据检测电路输出的电压信号判断各个锂电池是否需要充电或放电，当某一个锂电池的电压高于预设值时，该锂电池通过其对应的双刀单掷继电器接入均衡充放电电路，控制电路通过双刀单掷继电器控制均衡充放电电路进行该锂电池向储能元件放电过程，当该锂电池的电压低于预设值时，控制电路通过双刀单掷继电器控制均衡充放电电路进行储能元件向该锂电池充电过程；所述均衡切换电路采用无载切换，即当控制电路控制均衡切换电路介入时或退出时，均衡充放电电路呈开路状态。