專利名稱：電池充電平衡電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及給電池充電的輔助技術(shù)，特別是涉及一種用于串聯(lián)電池組的充電平衡電路。
背景技術(shù)：
在串連電池組當(dāng)中，由于生產(chǎn)工藝的原因，在容量、內(nèi)阻等方面均存在著較大的差異。在正常充電時如果某單節(jié)電池的容量或內(nèi)阻過高，那么這節(jié)電池(問題電池)的電壓就必然會出現(xiàn)電壓過高現(xiàn)象，從而較相鄰電池提前到達(dá)限制電壓(衡壓)，此時如果不加以限制，電壓將繼續(xù)上升。電壓過高，對不同類型的充電電池會產(chǎn)生相應(yīng)的不同損毀。如，對鉛酸電池，電壓過高就會導(dǎo)致電池大量析氣而失水(電解液損失)。經(jīng)周而復(fù)始，問題電池將出現(xiàn)惡性循環(huán)充電，從而因失水過多導(dǎo)致提前損毀，繼而導(dǎo)致相鄰電池也因過充電引發(fā)熱失控、失水等現(xiàn)象，使之徹底損毀。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種用于快速防止串聯(lián)電池組充電時單節(jié)電池過充或欠充、抑制問題電池的惡性循環(huán)充電的電池充電平衡電路。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種電池充電平衡電路，是用于與充電電池并聯(lián)的分流支路，包括分流元件和開關(guān)模塊，所述開關(guān)模塊包括電壓設(shè)定電路和開關(guān)電路，所述電壓設(shè)定電路并聯(lián)外接充電電池，所述開關(guān)電路至少包括兩個極連的三端子開關(guān)管，其中最后一個三端子開關(guān)管是場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管的開關(guān)端串聯(lián)所述分流元件后并聯(lián)外接充電電池，所述場效應(yīng)管的控制端接前一級三端子開關(guān)管的一個開關(guān)端，另一個開關(guān)端則接入電路中構(gòu)成回路；第一個三端子開關(guān)管的控制端作為開關(guān)電路的控制端接入電壓設(shè)定電路中，當(dāng)電壓設(shè)定電路兩端電壓超過其設(shè)定值時，所述控制端控制所述開關(guān)端接通。
優(yōu)選的是，所述電壓設(shè)定電路包括串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和限流電阻，當(dāng)穩(wěn)壓二極管擊穿時，流入所述控制端的電流隨電壓的升高而增加。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述限流電阻包括至少一個可調(diào)變阻器，使得設(shè)定的分流電壓值可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。
上述電路中的分流元件優(yōu)選采用陶瓷功率電阻。
采用上述方案，本實用新型有益的技術(shù)效果在于采用場效應(yīng)管可以縮小三極管Q1放大區(qū)帶來的Q2滯后導(dǎo)通問題，以達(dá)到快速導(dǎo)通的目的，使Q2工作在準(zhǔn)開關(guān)狀態(tài)，提高控制精度。
本實用新型的電路通過設(shè)置具有合適的擊穿電壓的穩(wěn)壓二極管，能夠使電壓未達(dá)到該擊穿電壓時，電路不導(dǎo)通，從而實現(xiàn)零功耗。
本實用新型的電池充電平衡電路通過使用片狀的陶瓷功率電阻作為分流電阻，克服了采用普通圓柱形電阻產(chǎn)生的發(fā)熱集中、熱量無法排除并導(dǎo)致塑料殼體因過熱而變形的問題。
本實用新型的電路廣泛適用于各類串連鉛酸電池組的充電平衡保護(hù)，特別適用于鉛酸電池組的配套使用，亦適合維修市場的加裝使用。配置該電路后能大大延長電池的正常使用期。并且，本實用新型的電路以及平衡器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，精度高，造價低，安裝方便。


下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1是本實用新型的一種電池充電平衡電路圖。
圖2是本實用新型的一種電池充電平衡器的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2中電池充電平衡器保留部分外殼的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一、一種電池充電平衡電路，如圖1所示，是用于與充電電池并聯(lián)的分流支路。所述電路包括用作分流元件的電阻R4和開關(guān)模塊。所述開關(guān)模塊包括由三極管Q1和場效應(yīng)管Q2構(gòu)成的級連開關(guān)電路；由限流電阻R1、R2、W1以及穩(wěn)壓二極管AZ1串聯(lián)構(gòu)成的電壓設(shè)定電路；以及電容C1。其中電阻W1為一個可調(diào)滑動變阻器。
場效應(yīng)管Q2的開關(guān)端作為開關(guān)電路的開關(guān)端串聯(lián)電阻R4，電阻R3的一端接正極板柵，另一端并接Q2的控制極和Q1的集極，場效應(yīng)管Q2的導(dǎo)通與截止控制電阻R4是否接入電路中對充電電池進(jìn)行分流，場效應(yīng)管Q2的狀態(tài)由其上級開關(guān)管Q1控制，Q1的控制端作為開關(guān)電路的控制端接入電壓設(shè)定電路中。這里采用兩級開關(guān)管控制的目的是為了提高電路控制的精確度，原則上也可以只使用一個開關(guān)管或多個級連開關(guān)管來進(jìn)行控制，但單級控制精度不夠高，而級數(shù)過多會導(dǎo)致電路復(fù)雜，增加成本，且對控制精度沒有明顯的作用。這里采用場效應(yīng)管可以縮小三極管Q1放大區(qū)帶來的Q2滯后導(dǎo)通問題，以達(dá)到快速導(dǎo)通的目的，使Q2工作在準(zhǔn)開關(guān)狀態(tài)，提高控制精度。
電壓設(shè)定電路并聯(lián)外接充電電池，由依次串聯(lián)的R2、W1、AZ1和R1構(gòu)成，Q1的控制端接在W1和AZ1之間。當(dāng)充電電壓高于AZ1的反向擊穿電壓時，AZ1開通，Q1的控制端即有電流流過，隨著并聯(lián)電壓的升高Q1的控制電流不斷增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到一定強(qiáng)度時，Q1即開通。并聯(lián)電壓的升高與Q1基極電流的關(guān)系由限流電阻的阻值確定，因此，可以通過調(diào)整滑動變阻器W1來改變本電池充電平衡電路的分流電壓值。當(dāng)然，如果確定只需要唯一的分流電壓值，也可以用普通電阻來取代滑動變阻器W1。此外，為了避免出現(xiàn)意外的反向電流，還給AZ1串聯(lián)一個與并聯(lián)電壓方向相同的二極管D3。
為了提高電路的穩(wěn)定性，還增加設(shè)置一個電容C1并聯(lián)外接充電電池。
工作時，將該電路的并聯(lián)于充電電池組中的單個電池，注意使電池的正負(fù)極分別對應(yīng)穩(wěn)壓二極管的負(fù)正極。當(dāng)充電電壓低于穩(wěn)壓二極管AZ1的擊穿電壓時，該平衡電路不導(dǎo)通，從而實現(xiàn)零功耗。通過調(diào)整W1的阻值，使并聯(lián)電壓達(dá)到充電電池的限制電壓時場效應(yīng)管Q2開始導(dǎo)通，從而電流通過R4旁路進(jìn)行分流，以減少該問題電池的充電電流。分流后相鄰電池正常充電的同時也以較小電流給之繼續(xù)充電，經(jīng)數(shù)次充電調(diào)整后可以完全實現(xiàn)電池組的充電平衡。
為更好的理解本實用新型，下面給出一種可用于本實用新型電路封裝的結(jié)構(gòu)，即一種電池充電平衡器，如圖2、圖3所示，包括殼體與電池充電平衡電路。該電池充電平衡電路為實施例1中所描述的電路，其分流元件21采用片狀陶瓷功率電阻，并且電路中除片狀發(fā)熱電阻外的其他元件均安裝于電路板22上，這樣整個電路結(jié)構(gòu)更為緊湊，便于封裝。
電池充電平衡電路用于與充電電池并聯(lián)的兩極分別自封裝殼體中引出；封裝殼體的一個側(cè)壁由金屬散熱片11構(gòu)成，其余部分為塑封外殼。片狀陶瓷功率電阻21緊貼散熱片11固定，以達(dá)到良好的散熱效果。電路板22固定在封裝殼體中。由于金屬散熱片11本身作為殼體的一部分，一面與片狀電阻21緊貼，另一面暴露于平衡器外部，利于散熱。該平衡器采用塑封工藝使鋁板、電路模塊、片狀分流電阻形成一個整體，從而散熱效果好，外形美觀，安裝方便。
權(quán)利要求1.一種電池充電平衡電路，是用于與充電電池并聯(lián)的分流支路，其特征在于包括分流元件和開關(guān)模塊，所述開關(guān)模塊包括電壓設(shè)定電路和開關(guān)電路，所述電壓設(shè)定電路并聯(lián)外接充電電池，所述開關(guān)電路至少包括兩個極連的三端子開關(guān)管，其中最后一個三端子開關(guān)管是場效應(yīng)管，所述場效應(yīng)管的開關(guān)端串聯(lián)所述分流元件后并聯(lián)外接充電電池，所述場效應(yīng)管的控制端接前一級三端子開關(guān)管的一個開關(guān)端，另一個開關(guān)端則接入電路中構(gòu)成回路；第一個三端子開關(guān)管的控制端作為開關(guān)電路的控制端接入電壓設(shè)定電路中，當(dāng)電壓設(shè)定電路兩端電壓超過其設(shè)定值時，所述控制端控制所述開關(guān)端接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電平衡電路，其特征在于所述電壓設(shè)定電路包括串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管和限流電阻，當(dāng)穩(wěn)壓二極管擊穿時，流入所述控制端的電流隨電壓的升高而增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電平衡電路，其特征在于所述限流電阻包括至少一個可調(diào)變阻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種電池充電平衡電路，其特征在于所述分流元件采用陶瓷功率電阻。
專利摘要一種電池充電平衡電路，包括分流元件和開關(guān)模塊，開關(guān)模塊包括電壓設(shè)定電路和開關(guān)電路，電壓設(shè)定電路并聯(lián)外接充電電池，開關(guān)電路至少包括兩個極連的三端子開關(guān)管，其中最后一個三端子開關(guān)管是場效應(yīng)管，場效應(yīng)管的開關(guān)端串聯(lián)分流元件后并聯(lián)外接充電電池，場效應(yīng)管的控制端接前一級三端子開關(guān)管的一個開關(guān)端，另一個開關(guān)端則接入電路中構(gòu)成回路，第一個三端子開關(guān)管的控制端作為開關(guān)電路的控制端接入電壓設(shè)定電路中。本實用新型通過并聯(lián)在電池組的單節(jié)電池上，設(shè)定使開關(guān)模塊在電池達(dá)到限制電壓時導(dǎo)通，并利用分流元件進(jìn)行分流，能夠克服電池的過充電問題，并在分流后相鄰電池正常充電的同時也以較小電流給之繼續(xù)充電，經(jīng)數(shù)次充電調(diào)整后實現(xiàn)電池組的充電平衡。
文檔編號H02J7/04GK2909661SQ20062005951
公開日2007年6月6日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者周海 申請人:周海