一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路及保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路及保護(hù)電路，包括一第一電壓比較器和一第二電壓比較器；該第一比較器的同相輸入端與第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，該第一穩(wěn)壓二極管的正極與電池負(fù)極相連，該第一比較器的反相輸入端通過一電容與電池負(fù)極相連，該Vcc端與電池的正極相連，該第一比較器的輸出端連接充放電電路；該第二比較器的同相輸入端與第一比較器的反相輸入端相連，該第二比較器的反相輸入端與第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，該第二穩(wěn)壓二極管的正極與電池負(fù)極相連，該第二比較器的輸出端連接充放電電路。本實(shí)用新型在每個(gè)電池單體增加一個(gè)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)充電，及充放電的過充、過放、過流和短路保護(hù)，還可實(shí)現(xiàn)充電器的統(tǒng)一。
【專利說明】—種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路及保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池充電電路領(lǐng)域，特別是鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路及一種充放電保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的串聯(lián)鉛酸蓄電池組都是采用串聯(lián)充電方式，這種充電方式只能通過控制電池組的總電壓和總電流來實(shí)現(xiàn)充電。由于每個(gè)電池單體的內(nèi)阻不同，所處電池組位置的不同。使得每個(gè)電池單體很難獲得相同的充電電壓，而每個(gè)電池單體的充電電流是相同的。這就造成有些電池單體處于過充電，有些充電不滿的狀態(tài)。長期處于過充電狀態(tài)的電池單體，將很快老化失效，并影響其它電池單體，最終造成整個(gè)電池組的老化失效。
[0003]串聯(lián)鉛酸蓄電池組在放電過程中，同樣由于每個(gè)電池單體的內(nèi)阻不同，所處電池組位置的不同。造成有些電池單體處于過放電的狀態(tài)。長期處于過放電狀態(tài)的電池單體，將很快老化失效，并影響其它電池單體，最終造成整個(gè)電池組的老化失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中，提出一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路及保護(hù)電路。
[0005]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種電池充放電保護(hù)電路，包括連接于電池充電正極、電池充電負(fù)極、電池放電正極、電池放電負(fù)極與對(duì)應(yīng)的電池正極、電池負(fù)極之間的充放電電路、該電池正極與電池放電正極相連，其特征在于:還包括一第一電壓比較器，一第二電壓比較器，該第一電壓比較器包括一同相輸入端、一反相輸入端、一輸出端和一 Vcc端,該第二電壓比較器也包括一同相輸入端、一反相輸入端、一輸出端和一接地端；
[0007]該第一比較器的同相輸入端與第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，該第一穩(wěn)壓二極管的正極與電池負(fù)極相連，該第一比較器的反相輸入端通過一電容與電池負(fù)極相連，該Vcc端與電池的正極相連，該第一比較器的輸出端連接充放電電路；
[0008]該第二比較器的同相輸入端與第一比較器的反相輸入端相連，該第二比較器的反相輸入端與第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，該第二穩(wěn)壓二極管的正極與電池負(fù)極相連，該第二比較器的輸出端連接充放電電路。
[0009]進(jìn)一步的，所述充放電電路包括一第一二極管、一第二二極管、一第一場效應(yīng)管、一第二場效應(yīng)管、一第三場效應(yīng)管、一第一三極管，一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻；
[0010]電池充電正極連接第一電阻一端、第二電阻一端和第一二極管正極；該第一電阻另一端連接第二場效應(yīng)管的柵極和一第三電阻一端，該第二場效應(yīng)管的漏極與第一場效應(yīng)管的源極相連，該第二場效應(yīng)管的源極與電池充電負(fù)極相連；該第二電阻另一端連接一第二二極管正極，該第二二極管負(fù)極連接一第一三極管基極，該第一三極管的集電極連接第三場效應(yīng)管的柵極，該第三場效應(yīng)管的漏極連接電池放電負(fù)極；該第三場效應(yīng)管的柵極還連接所述第二比較器的輸出端，第一場效應(yīng)管的柵極與所述第一比較器的輸出端相連；該第一場效應(yīng)管的漏極、第一三極管的發(fā)射極、第三電阻的另一端及第三場效應(yīng)管的源極均與電池負(fù)極相連。
[0011]進(jìn)一步的，還包括一第三二極管，該第三二極管的負(fù)極與第二二極管的正極相連，第三二極管的正極連接一第四電阻一端，該第四電阻另一端連接所述電池放電負(fù)極。
[0012]進(jìn)一步的，所述第一比較器和第二比較器采用集成電路LM393實(shí)現(xiàn)。
[0013]進(jìn)一步的，所述第一場效應(yīng)管、所述第二場效應(yīng)管和所述第三場效應(yīng)管為N型場
效應(yīng)管。
[0014]進(jìn)一步的，所述第一三極管為NPN型三極管。
[0015]一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路，其特征在于:包括并聯(lián)于所述電池組充電正極和電池組充電負(fù)極之間的多組電池充電正極和電池充電負(fù)極,及串聯(lián)于電池組放電正極和電池組放電負(fù)極之間的多組電池放電正極和電池放電負(fù)極,在每組的電池充電正極、電池充電負(fù)極、電池放電正極、電池放電負(fù)極與對(duì)應(yīng)的電池正極、電池負(fù)極之間連接有上述的電池充放電保護(hù)電路。
[0016]由上述對(duì)本實(shí)用新型的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0017]1、本實(shí)用新型的電池充放電保護(hù)電路，采用具有第一比較器和第二比較器的雙限比較器，通過限制電池的過充、過放限制電壓，實(shí)現(xiàn)充放電保護(hù)；
[0018]2、本實(shí)用新型的一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路，在每個(gè)電池單體增加一個(gè)保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)充電，及充放電的過充、過放、過流和短路保護(hù)，還可實(shí)現(xiàn)充電器的統(tǒng)一，只按單體電壓設(shè)計(jì)即可。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型電池充放電保護(hù)電路的電路圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電原理圖；
[0021]圖3本實(shí)用新型的鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0023]參照?qǐng)D1，一種電池充放電保護(hù)電路，以單個(gè)電池為例，包括電池正極B+、電池負(fù)極B-、電池充電正極C+、電池充電負(fù)極C_、電池放電正極P+和電池放電負(fù)極P-，連接于電池和電源/負(fù)載之間的充放電電路,該電池正極B+與充放電路的電池放電正極P+相連。
[0024]還包括一第一電壓比較器和一第二電壓比較器，該第一電壓比較器包括一同相輸入端、一反相輸入端、一輸出端和一 Vcc端,該第二電壓比較器也包括一同相輸入端、一反相輸入端、一輸出端和一接地端。該第一比較器和第二比較器采用集成電路LM393實(shí)現(xiàn)，該集成電路LM393的I腳VOl為第二比較器的輸出端，2腳的VIl-為第二比較器的反相輸入端，3腳VIl+是第二比較器的同相輸入端，4腳GND為接地端，5腳VI2+是第一比較器的同相輸入端，6腳VI2-為第一比較器的反相輸入端，7腳V02為第一比較器的輸出端,8腳為VCC 端。[0025]該第一比較器的同相輸入端VI2+與第一穩(wěn)壓二極管ZDl的負(fù)極相連，該第一穩(wěn)壓二極管ZDl的正極與電池負(fù)極B-相連，該第一比較器的反相輸入端VI2-通過一電容Cl與電池負(fù)極B-相連，該Vcc端與電池正極B+相連，該第一比較器的輸出端V02連接充放電電路。
[0026]該第二比較器的同相輸入端VIl+與第一比較器的反相輸入端VI2-相連，該第二比較器的反相輸入端VIl-與第二穩(wěn)壓二極管ZD2的負(fù)極相連，該第二穩(wěn)壓二極管ZD2的正極與電池負(fù)極B-相連，該第二比較器的輸出端VOl連接充放電電路。
[0027]充放電電路包括一第一二極管D2、一第二二極管D2、一第一場效應(yīng)管VD1、一第二場效應(yīng)管VD2、一第三場效應(yīng)管VD3、一第一三極管VD4，一第一電阻Rl、一第二電阻R2、一第三電阻R3。場效應(yīng)管VD1-VD3為N型場效應(yīng)管，第一三極管VD4為NPN型三極管。
[0028]電池充電正極C+連接第一電阻Rl —端、第二電阻R2—端和第一二極管D2正極；該第一電阻Rl另一端連接第二場效應(yīng)管VD2的柵極和一第三電阻R3 —端,該第二場效應(yīng)管VD2的漏極與第一場效應(yīng)管VDl的源極相連，該第二場效應(yīng)管VD2的源極與電池充電負(fù)極C-相連；該第二電阻R2另一端連接一第二二極管D2正極，該第二二極管D2負(fù)極連接一第一三極管VD4基極，該第一三極管VD4的集電極連接第三場效應(yīng)管VD3的柵極，該第三場效應(yīng)管VD3的漏極連接電池放電負(fù)極P-;該第三場效應(yīng)管VD3的柵極還連接第二比較器的輸出端V01，第一場效應(yīng)管VDl的柵極與第一比較器的輸出端V02相連；該第一場效應(yīng)管VDl的漏極、第一三極管VD4的發(fā)射極、第三電阻R3的另一端及第三場效應(yīng)管VD3的源極均與電池正極B+相連。
[0029]還包括一第三二極管D3，該第三二極管D3的負(fù)極與第二二極管D2的正極相連，第三二極管D3的正極連接一第四電阻R4 —端，該第四電阻R4另一端連接電池放電負(fù)極P-。
[0030]另外，LM393的第一比較器的輸出端V02與電池正極B+之間還連接有第五電阻R5，第一比較器的同相輸入端VI2+`與電池正極B+之間還連接有第六電阻R6，第二比較器的輸出端VOl與電池正極B+之間還連接有第七電阻R7，第二比較器的反相輸入端VIl-與電池正極B+之間還連接有第八電阻R8，第二比較器的同相輸入端VIl+與電池正極B+之間還連接有第九電阻R9。
[0031]本實(shí)用新型還提出一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路，參照?qǐng)D2為多個(gè)電池充放電電路示意圖，包括并聯(lián)于電池組充電正極C+和電池組充電負(fù)極C-之間的多組電池充電正極C+i—C+N和電池充電負(fù)極O1--C-P及串聯(lián)于電池組放電正極P+和電池組放電負(fù)極P-之間的多組電池放電正極P+i—P+N和電池放電負(fù)極P-1—P-M，在每組的電池充電正極c+n、電池充電負(fù)極c-n、電池放電正極P+n、電池放電負(fù)極p-n與對(duì)應(yīng)的電池正極B+n、電池負(fù)極B-n之間連接有上述的充放電電路。
[0032]本實(shí)用新型的集成電路LM393與外圍元件構(gòu)成雙限比較器，上限電壓為13.6V，下限電壓為10V，這兩個(gè)電壓就是12V鉛酸蓄電池的過充、過放限制電壓。當(dāng)充電電壓高于13.6V時(shí)，7腳V02輸出低電平。當(dāng)放電電壓低于IOV時(shí)，I腳VOl輸出低電平。在10-13.6V之間，V01、V02輸出高電平。
[0033]參照?qǐng)D1，為單個(gè)電池充電過程:當(dāng)C+、C-加入充電電壓時(shí)，VD2、VD4的控制端即柵極分別通過Rl、R2獲得高電平導(dǎo)通，VD4導(dǎo)通后，VD3的柵極獲得低電平關(guān)閉，串聯(lián)放電斷開，電流經(jīng)C+ —Dl — B+ —B- —VDl — VD2 —C-，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)充電。當(dāng)電池電壓正常時(shí)，LM393的7腳V02端為高電平，VDl導(dǎo)通，正常充電。當(dāng)電池電壓高于正常電壓時(shí)，通過6腳VI2-輸入，控制7腳V02輸出低電平，VDl關(guān)閉。停止單體電池充電，這時(shí)，如果其它單體電池還沒充滿，可以繼續(xù)充電，不受影響。D1、D2是隔離二極管，防止放電倒灌。
[0034]放電過程:參照?qǐng)D2、圖3，當(dāng)C+、C-關(guān)閉充電電壓時(shí)，VD2、VD4的柵極變成低電平關(guān)閉，VD4關(guān)閉后，VD3的柵極獲得高電平導(dǎo)通，串聯(lián)放電開啟，電流通過Bh — Pt —負(fù)載
—P-n — B-n — Pn-! — Bn-! —......— — VD3 — B-”實(shí)現(xiàn)串聯(lián)放電。當(dāng)電池電壓正
常時(shí)，LM393的I腳VOl端為高電平，VD3導(dǎo)通，正常放電。當(dāng)某一電池單體電壓低于正常電壓時(shí)，通過3腳VIl+輸入，控制I腳VOl輸出低電平，VD3關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)過放電保護(hù)。
[0035]過流保護(hù):在放電過程中，當(dāng)某種原因，過流時(shí)，通過R4的檢測(cè)電壓升高，經(jīng)D3控制VD4導(dǎo)通，VD3的控制端為低電平VD3關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。D3是隔離二極管，防止充電倒灌。
[0036]短路保護(hù):在放電過程中，當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，通過R4的檢測(cè)電壓升高，經(jīng)D3控制VD4導(dǎo)通，VD3的控制端為低電平VD3關(guān)閉。同時(shí)，電池電壓也會(huì)過低，通過3腳VI+1輸入，VOl變成低電平，VD3關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。
[0037]上述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本實(shí)用新型保護(hù)范圍的行為。`
【權(quán)利要求】
1.一種電池充放電保護(hù)電路,包括連接于電池充電正極、電池充電負(fù)極、電池放電正極、電池放電負(fù)極與對(duì)應(yīng)的電池正極、電池負(fù)極之間的充放電電路、該電池正極與電池放電正極相連，其特征在于:還包括一第一電壓比較器，一第二電壓比較器，該第一電壓比較器包括一同相輸入端、一反相輸入端、一輸出端和一 Vcc端,該第二電壓比較器也包括一同相輸入端、一反相輸入端、一輸出端和一接地端； 該第一比較器的同相輸入端與第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，該第一穩(wěn)壓二極管的正極與電池負(fù)極相連，該第一比較器的反相輸入端通過一電容與電池負(fù)極相連，該Vcc端與電池的正極相連，該第一比較器的輸出端連接充放電電路； 該第二比較器的同相輸入端與第一比較器的反相輸入端相連，該第二比較器的反相輸入端與第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連，該第二穩(wěn)壓二極管的正極與電池負(fù)極相連，該第二比較器的輸出端連接充放電電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電池充放電保護(hù)電路，其特征在于:所述充放電電路包括一第一二極管、一第二二極管、一第一場效應(yīng)管、一第二場效應(yīng)管、一第三場效應(yīng)管、一第一三極管，一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻； 電池充電正極連接第一電阻一端、第二電阻一端和第一二極管正極；該第一電阻另一端連接第二場效應(yīng)管的柵極和一第三電阻一端，該第二場效應(yīng)管的漏極與第一場效應(yīng)管的源極相連，該第二場效應(yīng)管的源極與電池充電負(fù)極相連；該第二電阻另一端連接一第二二極管正極，該第二二極管負(fù)極連接一第一三極管基極，該第一三極管的集電極連接第三場效應(yīng)管的柵極，該第三場效應(yīng)管的漏極連接電池放電負(fù)極；該第三場效應(yīng)管的柵極還連接所述第二比較器的輸出端，第一場效應(yīng)管的柵極與所述第一比較器的輸出端相連；該第一場效應(yīng)管的漏極、第一三極管的發(fā)射極、第三電阻的另一端及第三場效應(yīng)管的源極均與電池負(fù)極相連。
3.如權(quán)利要求2所述的一種電池充放電保護(hù)電路，其特征在于:還包括一第三二極管，該第三二極管的負(fù)極與第二二極管的正極相連，第三二極管的正極連接一第四電阻一端，該第四電阻另一端連接所述電池放電負(fù)極。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電池充放電保護(hù)電路，其特征在于:所述第一比較器和第二比較器采用集成電路LM393實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求2所述的一種電池充放電保護(hù)電路，其特征在于:所述第一場效應(yīng)管、所述第二場效應(yīng)管和所述第三場效應(yīng)管為N型場效應(yīng)管。
6.如權(quán)利要求2所述的一種電池充放電保護(hù)電路，其特征在于:所述第一三極管為NPN型三極管。
7.一種鉛酸串聯(lián)蓄電池組的并聯(lián)充電電路，其特征在于:包括并聯(lián)于所述電池組充電正極和電池組充電負(fù)極之間的多組電池充電正極和電池充電負(fù)極,及串聯(lián)于電池組放電正極和電池組放電負(fù)極之間的多組電池放電正極和電池放電負(fù)極,在每組的電池充電正極、電池充電負(fù)極、電池放電正極、電池放電負(fù)極與對(duì)應(yīng)的電池正極、電池負(fù)極之間連接有如權(quán)利要求I至6所述的任一電池充放電保護(hù)電路。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203660568SQ201320751852
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】許陵, 張國金 申請(qǐng)人:閩南師范大學(xué)