CN222127679U - 蓄电池组均衡管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及均衡管理技术领域，提出了蓄电池组均衡管理系统，均衡管理电路包括变阻器RP1、稳压器U2、电阻R1和开关管Q1，变阻器RP1的第一端连接单体电池B1的正极，单体电池B1的正极用于连接充电电源，变阻器RP1的第二端连接单体电池B1的负极，变阻器RP1的滑动端连接稳压器U2的参考极、稳压器U2的阴极连接变阻器RP1的第一端，稳压器U2的阳极通过电阻R1连接变阻器RP1的第二端，稳压器U2的阳极连接开关管Q1的控制端，开关管Q1的第一端连接单体电池B1的正极，开关管Q1的第二端连接单体电池B1的负极。通过上述技术方案，解决了相关技术中对蓄电池组进行充电时个别单体电池容易发生过充电或充电不足的问题。

Description

蓄电池组均衡管理系统

技术领域

本实用新型涉及均衡管理技术领域，具体的，涉及蓄电池组均衡管理系统。

背景技术

电力直流系统在正常状态下为断路器、继电保护、通信设备等提供直流电源。在站用电中断的情况下，直流蓄电池组发挥其独立电源的作用，为断路器、继电保护、通信设备、事故照明等提供直流电源。由于蓄电池组容量的限制，需要经常对其进行充电，蓄电池组在生产过程中，每个单体电池的性能参数不可能达到完全一致，这就会导致有的单体电池的额定电压偏高，有点单体电池的额定电压偏低，在对蓄电池组进行充电时个别单体电池容易发生过充电或充电不足的现象，过充电容易使蓄电池发热，电解液失水；充电不足会使蓄电池内化学反应不充分，达不到额定的电压，会使蓄电池容量下降，长期下去影响蓄电池组的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型提出蓄电池组均衡管理系统，解决了相关技术中对蓄电池组进行充电时个别单体电池容易发生过充电或充电不足的问题。

本实用新型的技术方案如下：

蓄电池组均衡管理系统，包括：

多个单体电池B1，多个所述单体电池B1串联连接，每个所述单体电池B1均对应一路均衡管理电路；

所述均衡管理电路包括变阻器RP1、稳压器U2、电阻R1和开关管Q1，所述变阻器RP1的第一端连接所述单体电池B1的正极，所述单体电池B1的正极作为所述蓄电池组的正极，所述单体电池B1的正极用于连接充电电源，所述变阻器RP1的第二端连接所述单体电池B1的负极，所述变阻器RP1的滑动端连接所述稳压器U2的参考极、所述稳压器U2的阴极连接所述变阻器RP1的第一端，所述稳压器U2的阳极通过所述电阻R1连接所述变阻器RP1的第二端，所述稳压器U2的阳极连接所述开关管Q1的控制端，所述开关管Q1的第一端连接所述单体电池B1的正极，所述开关管Q1的第二端连接所述单体电池B1的负极。

进一步，本实用新型中所述均衡管理电路还包括电阻R3，所述电阻R3的第一端连接所述开关管Q1的第二端，所述电阻R3的第二端连接所述单体电池B1的负极。

进一步，本实用新型中所述均衡管理电路还包括电阻R12和发光二极管LED1，所述电阻R12的第一端连接所述开关管Q1的第二端，所述电阻R12的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极连接所述单体电池B1的负极。

进一步，本实用新型中还包括电阻R14、电阻R15和控制单元，所述电阻R14的第一端连接所述蓄电池组的正极，所述蓄电池组的负极接地，所述电阻R14的第二端通过所述电阻R15接地，所述电阻R14的第二端连接所述控制单元的第一输入端。

进一步，本实用新型中还包括开关管Q4，所述开关管Q4的控制端连接所述控制单元的第一输出端，所述开关管Q4的第一端用于连接充电电源，所述开关管Q4的第二端连接所述单体电池B1的正极。

进一步，本实用新型中还包括运放U4和开关管Q5，所述运放U4的反相输入端连接所述电阻R14的第二端，所述运放U4的同相输入端连接Vref参考电压，所述运放U4的输出端连接所述开关管Q5的控制端，所述开关管Q5的第一端连接所述蓄电池组的正极，所述开关管Q5的第二端作为蓄电池组均衡管理系统的输出端。

进一步，本实用新型中还包括电流传感器U6、电阻R23、电阻R22、运放U7、电阻R21和电阻R24，所述电流传感器U6的第一端连接所述开关管Q5的第二端，所述电流传感器U6的第二端作为蓄电池组均衡管理系统的输出端，所述电流传感器U7的第三端通过所述电阻R23接地，所述电流传感器U6的第三端通过所述电阻R22连接所述运放U7的同相输入端，所述运放U7的反相输入端通过所述电阻R21接地，所述运放U7的输出的通过所述电阻R24连接所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出的连接所述控制单元的第二输入端。

进一步，本实用新型中还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括电阻R18、电阻R19、运放U5、电阻R17和热敏电阻RT，所述电阻R18的第一端连接5V电源，所述电阻R18的第二端通过所述电阻R19接地，所述电阻R18的第二端连接所述运放U5的同相输入端，所述运放U5的反相输入端通过所述电阻R17接地，所述运放U5的输出端通过所述热敏电阻RT连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端连接所述控制单元的第三输入端。

进一步，本实用新型中所述温度检测电路还包括电阻R20和电容C4，所述电阻R20的第一端连接所述运放U5的输出端，所述电阻R20的第二端通过所述电容C4接地，所述电阻R20的第二端连接所述控制单元的第三输入端。

进一步，本实用新型中还包括充电电路，所述充电电路包括变压器T1、整流器D5和电容C7，所述变压器T1的第一输入端连接火线，所述变压器T1的第二输入端连接零线，所述变压器T1的第一输出端连接所述整流器D5的第一输入端，所述变压器T1的第二输出端连接所述整流器D5的第二输入端，所述整流器D5的第一输出端连接所述电容C7的正极，所述整流器D5的第二输出端接地，所述电容C7的第二端接地，所述整流器D5的第一输出端连接所述蓄电池组的正极。

进一步，本实用新型中所述充电电路还包括电阻R25、三极管Q6、变阻器RP4和稳压器U8，所述三极管Q6的集电极连接所述整流器D5的第一输出端，所述三极管Q6的集电极通过所述电阻R25连接所述三极管Q6的基极，所述三极管Q6的集电极连接所述变阻器RP4的第一端，所述变阻器RP4的滑动端连接所述稳压器U8的参考极，所述稳压器U8的阴极连接所述三极管Q6的基极，所述变阻器RP4的第二端连接所述稳压器U8的阳极，所述变阻器RP4的第二端连接所述蓄电池组的正极。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，多个单体电池B1串联构成蓄电池组，每个单体电池的理想额定电压为2.25V，由于每个单体电池的性能参数无法达到完全一致，充电过程中，充电电源同时为三个单体电池充电假设其中一单体电池B1的额定电压为2V，变阻器RP1和稳压器U2构成稳压源，调整变阻器RP1的阻值，可使稳压器U2的稳压值设定在2V，当单体电池B1的电压低于2V时，稳压器U2不工作，即开关管Q1的控制端为低电平，开关管Q1截止，单体电池B1继续充电。当单体电池B1的充电电压达到2V时，单体电池B1充满电，这时，达到稳压器U2的稳压值，稳压器U2阴极和阳极导通，电阻R1上产生电压，即开关管Q1的控制端变为高电平，开关管Q1导通，这时单体电池B1被旁路，充电电源经开关管Q1加至另一单体电池的正极，为其它单体电池充电，而不再为单体电池B1充电，保证每个单体电池的电压都达到额定电压。

本实用新型中，每个单体电池都对应设置一路均衡管理电路，保证每个单体电池的充电电压都达到额定电压，从而提高蓄电池组的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中蓄电池组均衡管理系统的电路图；

图2为本实用新型中温度检测电路的电路图；

图3为本实用新型中温度检测电路的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了蓄电池组均衡管理系统，包括：多个单体电池B1，多个单体电池B1串联连接，每个单体电池B1均对应一路均衡管理电路；均衡管理电路包括变阻器RP1、稳压器U2、电阻R1和开关管Q1，变阻器RP1的第一端连接单体电池B1的正极，单体电池B1的正极作为蓄电池组的正极，单体电池B1的正极用于连接充电电源，变阻器RP1的第二端连接单体电池B1的负极，变阻器RP1的滑动端连接稳压器U2的参考极、稳压器U2的阴极连接变阻器RP1的第一端，稳压器U2的阳极通过电阻R1连接变阻器RP1的第二端，稳压器U2的阳极连接开关管Q1的控制端，开关管Q1的第一端连接单体电池B1的正极，开关管Q1的第二端连接单体电池B1的负极。

本实施例中，采用铅酸电池作为单体电池B1、单体电池B2和单体电池B3，单体电池B1、单体电池B2和单体电池B3串联构成蓄电池组，每个单体电池的理想额定电压为2.25V，单体电池B1、单体电池B2和单体电池B3由于性能参数无法达到完全一致，假设单体电池B1的额定电压为2V，单体电池B1的额定电压为2.25V，单体电池B1的额定电压为2.3V，假设蓄电池组的电量低于设定值，充电电压同时为三个单体电池充电，变阻器RP1和稳压器U2构成稳压源，调整变阻器RP1的阻值，可使稳压器U2的稳压值设定在2V，当单体电池B1的电压低于2V时，稳压器U2不工作，即开关管Q1的控制端为低电平，开关管Q1截止，单体电池B1继续充电。当单体电池B1的充电电压达到2V时，单体电池B1充满电，这时，达到稳压器U2的稳压值，稳压器U2阴极和阳极导通，电阻R1上产生电压，即开关管Q1的控制端变为高电平，开关管Q1导通，这时单体电池B1被旁路，充电电源经开关管Q1加至单体电池B2的正极，持续为单体电池B2和单体电池B3充电，而不再为单体电池B1充电。同理，稳压器U1的稳压值为2.25V，当单体电池B2的电压达到2.25V时，开关管Q2导通，单体电池B1和单体电池B2停止充电，直到单体电池B3的充电电压达到2.3V。从而保证每个单体电池的电压都达到额定电压。

本实施例中，每个单体电池都对应设置一路均衡管理电路，保证每个单体电池的充电电压都达到额定电压，从而提高蓄电池组的使用寿命。

如图1所示，本实施例中均衡管理电路还包括电阻R3，电阻R3的第一端连接开关管Q1的第二端，电阻R3的第二端连接单体电池B1的负极。

本实施例中，电阻R3可以起到限流的作用，可以减小开关管Q1的工作电流，同时起到当单体电池B1停止充电后，限制其他单体电池的充电电流，避免单体电池的充电电流过高。

如图1所示，本实施例中均衡管理电路还包括电阻R12和发光二极管LED1，电阻R12的第一端连接开关管Q1的第二端，电阻R12的第二端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极连接单体电池B1的负极。

本实施例中，每个均衡管理电路都对应一个报警电路，当单体电池B1达到额定电压时，稳压器U2阴极和阳极导通，开关管Q1导通，充电电源经开关管Q1的第二端后分流，经电阻R12后加至发光二极管LED1两端，发光二极管LED1被点亮。当发光二极管LED1亮起时，表明单体电池B1已经充至额定电压。

如图1所示，本实施例中还包括电阻R14、电阻R15和控制单元，电阻R14的第一端连接蓄电池组的正极，蓄电池组的负极接地，电阻R14的第二端通过电阻R15接地，电阻R14的第二端连接控制单元的第一输入端。

电阻R14和电阻R15构成分压电路，用于检测这个蓄电池组的电压，取电阻R15上的电压为采样电压，将电阻R15上的电压大小送至主控单元的第一输入端，主控单元可借助通信单元将监测到的蓄电池组的电量剩余情况在显示设备上实时显示。

如图1所示，本实施例中还包括开关管Q4，开关管Q4的控制端连接控制单元的第一输出端，开关管Q4的第一端用于连接充电电源，开关管Q4的第二端连接单体电池B1的正极。

本实施例中，开关管Q4构成充电开关电路，主控单元检测蓄电池组的电量，当蓄电池组的剩余电量低于设定下限时，主控单元向开关管Q4的控制端发送低电平，开关管Q4导通，这时充电电源可通过开关管Q4为蓄电池组充电。当蓄电池组的剩余电量达到设定上限时，主控单元的第一输出端输出高电平信号，开关管Q4截止，蓄电池组停止充电，避免蓄电池组过充。

如图1所示，本实施例中还包括运放U4和开关管Q5，运放U4的反相输入端连接电阻R14的第二端，运放U4的同相输入端连接Vref参考电压，运放U4的输出端连接开关管Q5的控制端，开关管Q5的第一端连接蓄电池组的正极，开关管Q5的第二端作为蓄电池组均衡管理系统的输出端。

本实施例中，运放U4和开关管Q5构成过放保护电路，当蓄电池组中的电压高于设定值时，电阻R15上的电压大于Vref参考电压，运放U4构成比较器，这时运放U4输出低电平，开关管Q5导通，蓄电池组可通过开关管Q5正常放电。当蓄电池组中的电压低于设定值时，电阻R15上的电压小于Vref参考电压，运放U4输出高电平，开关管Q5截止，蓄电池组停止放电，避免蓄电池组出现过放现象。

如图1所示，本实施例中还包括电流传感器U6、电阻R23、电阻R22、运放U7、电阻R21和电阻R24，电流传感器U6的第一端连接开关管Q5的第二端，电流传感器U6的第二端作为蓄电池组均衡管理系统的输出端，电流传感器U7的第三端通过电阻R23接地，电流传感器U6的第三端通过电阻R22连接运放U7的同相输入端，运放U7的反相输入端通过电阻R21接地，运放U7的输出的通过电阻R24连接运放U7的反相输入端，运放U7的输出的连接控制单元的第二输入端。

本实施例中，电流传感器U6、电阻R23、电阻R22、运放U7、电阻R21和电阻R24构成电流检测电路，用于检测蓄电池组在放电过程中的电流大小，从而判断蓄电池组是否正常。蓄电池组放电时，放电电流流过电流传感器U6，本实施例采用霍尔传感器作为电流传感器U6，这时电流传感器U6的第三端输出感应电流，该电流经过电阻R23转为电压信号，但该电压信号比较微弱，因此，运放U7构成了放大电路，用于放大电阻R23上的电压，然后将放大后的电压送至主控单元。

如图2所示，本实施例中还包括温度检测电路，温度检测电路包括电阻R18、电阻R19、运放U5、电阻R17和热敏电阻RT，电阻R18的第一端连接5V电源，电阻R18的第二端通过电阻R19接地，电阻R18的第二端连接运放U5的同相输入端，运放U5的反相输入端通过电阻R17接地，运放U5的输出端通过热敏电阻RT连接运放U5的反相输入端，运放U5的输出端连接控制单元的第三输入端。

本实施例中，蓄电池组如果在使用过程中存在不当会导致蓄电池组发热严重，比如充电电压过高，蓄电池组的内阻变大等，这会导致单体电池内部能量转换的损失增大，同时也会导致蓄电池组电压和循环寿命的降低，为此，本实施例中加入了温度检测电路，用于检测蓄电池组的温度变化。

其中，电阻R18、电阻R19和稳压管D3构成稳压电路，用于产生稳定的基准电压并加至运放U5的同相输入端，热敏电阻RT用于检测蓄电池组的温度，热敏电阻RT作为运放U5的反馈电路，本实施例中的热敏电阻RT为负温度系数，热敏电阻RT的阻值随着温度升高而下降，因此，蓄电池组的温度越高，运放U5输出的电压也就越小，反之越大，主控单元根据运放U5输出电压的大小即可判断蓄电池组的温度情况。

如图2所示，本实施例中温度检测电路还包括电阻R20和电容C4，电阻R20的第一端连接运放U5的输出端，电阻R20的第二端通过电容C4接地，电阻R20的第二端连接控制单元的第三输入端。

温度检测过程中，运放U5输出的电压可能存在纹波，影响温度检测的精度，因此，电阻R20和电容C4构成低通滤波电路，用于滤除运放U5输出电压中的纹波，然后将滤波后的电压送至主控单元。

如图3所示，本实施例中还包括充电电路，充电电路包括变压器T1、整流器D5和电容C7，变压器T1的第一输入端连接火线，变压器T1的第二输入端连接零线，变压器T1的第一输出端连接整流器D5的第一输入端，变压器T1的第二输出端连接整流器D5的第二输入端，整流器D5的第一输出端连接电容C7的正极，整流器D5的第二输出端接地，电容C7的第二端接地，整流器D5的第一输出端连接蓄电池组的正极。

本实施例中，充电电路用于将220V市电转为24V直流电压为蓄电池组充电，其中，变压器T1用于将200V交流电压转为小交流信号，然后经过整流器D5和电容C7整流、滤波后转为24V直流信号为蓄电池组充电。

如图3所示，本实施例中充电电路还包括电阻R25、三极管Q6、变阻器RP4和稳压器U8，三极管Q6的集电极连接整流器D5的第一输出端，三极管Q6的集电极通过电阻R25连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接变阻器RP4的第一端，变阻器RP4的滑动端连接稳压器U8的参考极，稳压器U8的阴极连接三极管Q6的基极，变阻器RP4的第二端连接稳压器U8的阳极，变阻器RP4的第二端连接蓄电池组的正极。

本实施例中，200V市电存在不稳定的情况，导致滤波后的直流电压存在浮动，导致蓄电池组的充电电流忽大忽小，影响蓄电池组的正常充电。为此，本实施例在上述充电电路的基础上加入了恒流源电路，恒流源电路由电阻R25、三极管Q6、变阻器RP4和稳压器U8构成。为蓄电池组提供一个稳定的充电电流。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，包括：

多个单体电池B1，多个所述单体电池B1串联连接，每个所述单体电池B1均对应一路均衡管理电路；

所述均衡管理电路包括变阻器RP1、稳压器U2、电阻R1和开关管Q1，所述变阻器RP1的第一端连接所述单体电池B1的正极，所述单体电池B1的正极作为所述蓄电池组的正极，所述单体电池B1的正极用于连接充电电源，所述变阻器RP1的第二端连接所述单体电池B1的负极，所述变阻器RP1的滑动端连接所述稳压器U2的参考极、所述稳压器U2的阴极连接所述变阻器RP1的第一端，所述稳压器U2的阳极通过所述电阻R1连接所述变阻器RP1的第二端，所述稳压器U2的阳极连接所述开关管Q1的控制端，所述开关管Q1的第一端连接所述单体电池B1的正极，所述开关管Q1的第二端连接所述单体电池B1的负极。

2.根据权利要求1所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，所述均衡管理电路还包括电阻R3，所述电阻R3的第一端连接所述开关管Q1的第二端，所述电阻R3的第二端连接所述单体电池B1的负极。

3.根据权利要求1所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，所述均衡管理电路还包括电阻R12和发光二极管LED1，所述电阻R12的第一端连接所述开关管Q1的第二端，所述电阻R12的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极连接所述单体电池B1的负极。

4.根据权利要求1所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，还包括电阻R14、电阻R15和控制单元，所述电阻R14的第一端连接所述蓄电池组的正极，所述蓄电池组的负极接地，所述电阻R14的第二端通过所述电阻R15接地，所述电阻R14的第二端连接所述控制单元的第一输入端。

5.根据权利要求4所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，还包括开关管Q4，所述开关管Q4的控制端连接所述控制单元的第一输出端，所述开关管Q4的第一端用于连接充电电源，所述开关管Q4的第二端连接所述单体电池B1的正极。

6.根据权利要求4所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，还包括运放U4和开关管Q5，所述运放U4的反相输入端连接所述电阻R14的第二端，所述运放U4的同相输入端连接Vref参考电压，所述运放U4的输出端连接所述开关管Q5的控制端，所述开关管Q5的第一端连接所述蓄电池组的正极，所述开关管Q5的第二端作为蓄电池组均衡管理系统的输出端。

7.根据权利要求6所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，还包括电流传感器U6、电阻R23、电阻R22、运放U7、电阻R21和电阻R24，所述电流传感器U6的第一端连接所述开关管Q5的第二端，所述电流传感器U6的第二端作为蓄电池组均衡管理系统的输出端，所述电流传感器U7的第三端通过所述电阻R23接地，所述电流传感器U6的第三端通过所述电阻R22连接所述运放U7的同相输入端，所述运放U7的反相输入端通过所述电阻R21接地，所述运放U7的输出的通过所述电阻R24连接所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出的连接所述控制单元的第二输入端。

8.根据权利要求4所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括电阻R18、电阻R19、运放U5、电阻R17和热敏电阻RT，所述电阻R18的第一端连接5V电源，所述电阻R18的第二端通过所述电阻R19接地，所述电阻R18的第二端连接所述运放U5的同相输入端，所述运放U5的反相输入端通过所述电阻R17接地，所述运放U5的输出端通过所述热敏电阻RT连接所述运放U5的反相输入端，所述运放U5的输出端连接所述控制单元的第三输入端。

9.根据权利要求8所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，所述温度检测电路还包括电阻R20和电容C4，所述电阻R20的第一端连接所述运放U5的输出端，所述电阻R20的第二端通过所述电容C4接地，所述电阻R20的第二端连接所述控制单元的第三输入端。

10.根据权利要求1所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，还包括充电电路，所述充电电路包括变压器T1、整流器D5和电容C7，所述变压器T1的第一输入端连接火线，所述变压器T1的第二输入端连接零线，所述变压器T1的第一输出端连接所述整流器D5的第一输入端，所述变压器T1的第二输出端连接所述整流器D5的第二输入端，所述整流器D5的第一输出端连接所述电容C7的正极，所述整流器D5的第二输出端接地，所述电容C7的第二端接地，所述整流器D5的第一输出端连接所述蓄电池组的正极。

11.根据权利要求10所述的蓄电池组均衡管理系统，其特征在于，所述充电电路还包括电阻R25、三极管Q6、变阻器RP4和稳压器U8，所述三极管Q6的集电极连接所述整流器D5的第一输出端，所述三极管Q6的集电极通过所述电阻R25连接所述三极管Q6的基极，所述三极管Q6的集电极连接所述变阻器RP4的第一端，所述变阻器RP4的滑动端连接所述稳压器U8的参考极，所述稳压器U8的阴极连接所述三极管Q6的基极，所述变阻器RP4的第二端连接所述稳压器U8的阳极，所述变阻器RP4的第二端连接所述蓄电池组的正极。