專(zhuān)利名稱(chēng)：蓄電池串聯(lián)充電均衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種應(yīng)用于蓄電池串聯(lián)充電的均衡調(diào)節(jié)裝置，具體說(shuō)是一種蓄電池 串聯(lián)充電均衡器，用于防止蓄電池串聯(lián)充電時(shí)出現(xiàn)過(guò)充和充電不足現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
蓄電池組作為能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換裝置，被廣泛的應(yīng)用于各種電力機(jī)車(chē)和自動(dòng)化設(shè) 備中。當(dāng)系統(tǒng)所需輸入功率較大時(shí)，通常將若干蓄電池串聯(lián)起來(lái)使用，例如繼電保護(hù)系統(tǒng) 中所用直流屏的供電電源通常由上百個(gè)蓄電池構(gòu)成。由于在充電時(shí)采用串聯(lián)的連接方式， 使得蓄電池組的整體使用壽命與單個(gè)蓄電池相比明顯縮短，這主要是由于蓄電池組中各基 本單元的電化學(xué)特性存在差異。當(dāng)一些單元被充滿電時(shí)，另一些單元還需繼續(xù)充電，這樣就 使得已充滿電的單元出現(xiàn)過(guò)充問(wèn)題。過(guò)充電會(huì)對(duì)蓄電池產(chǎn)生非常不利的影響，主要是使得 蓄電池中產(chǎn)生氣體。氣體不僅增加了蓄電池內(nèi)的壓力和溫度，同時(shí)由于氣體粘滯在電極周 圍，使電極的等效面積減小，電解液失水，從而導(dǎo)致蓄電池的使用壽命縮短。相反，長(zhǎng)期充電 不足，未轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)化為不可逆轉(zhuǎn)的高阻性鈍化結(jié)塊，使蓄電池容量下降，內(nèi)阻增 加，造成蓄電池的提前損壞。蓄電池串聯(lián)充電操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便，但由于各電池單元電化學(xué)特性存在差異，使 得單純地蓄電池串聯(lián)充電系統(tǒng)存在許多弊端，其中最嚴(yán)重的問(wèn)題是存在過(guò)充和充電不足現(xiàn) 象。這不僅會(huì)影響蓄電池的充電質(zhì)量，縮短其壽命，而且會(huì)造成比較嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種蓄電 池串聯(lián)充電均衡器。本實(shí)用新型蓄電池串聯(lián)充電均衡器，由電感、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和二極 管組成，其特征是絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與電感的一端連接，電感的另一端為電池 負(fù)極接點(diǎn)，絕緣柵雙極型晶體管的集電極為電池正極接點(diǎn)；二極管的負(fù)極接絕緣柵雙極型 晶體管的發(fā)射極。采用下列方法解決蓄電池的過(guò)充和充電不足現(xiàn)象。在每個(gè)電池單元的兩端，將絕 緣柵雙極型晶體管的集電極接在電池的正極，將電感的電池負(fù)極接點(diǎn)接在電池的負(fù)極上。 絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極和發(fā)射極接對(duì)應(yīng)的控制器的脈沖信號(hào)輸出端。在充電的前、中 期，電子開(kāi)關(guān)(絕緣柵雙極型晶體管)斷開(kāi)，蓄電池串聯(lián)充電均衡器不工作，進(jìn)入充電后期 時(shí)，蓄電池串聯(lián)充電均衡器開(kāi)始工作，蓄電池的充電狀態(tài)通過(guò)其兩端的電壓值進(jìn)行判斷。當(dāng) 蓄電池端電壓達(dá)到充電電壓規(guī)定值時(shí)，控制器發(fā)出脈沖信號(hào)(絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極 驅(qū)動(dòng)信號(hào))蓄電池串聯(lián)充電均衡器開(kāi)始工作，將原本流入蓄電池的電能存入電感，然后，在 二極管的作用下，再回送到其它未充滿電的蓄電池中。本實(shí)用新型是一套用于蓄電池串聯(lián)充電系統(tǒng)的均衡器，能夠在電池串聯(lián)充電系統(tǒng) 充電后期很好地對(duì)充電電能進(jìn)行合理分配。通過(guò)檢測(cè)，將要輸入已充滿電池單元的電能存
3入電感，這樣就解決了電池過(guò)充的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)控制電路將電感中儲(chǔ)存的能量反饋至未 充滿的電池單元，很好地解決了電池充電不足的問(wèn)題。整套裝置既解決了蓄電池串聯(lián)充電 系統(tǒng)中存在的過(guò)充和充電不足的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了能源的合理利用，有效地達(dá)到節(jié)能的 目的。

圖1為本實(shí)用新型蓄電池串聯(lián)充電均衡器電路示意圖；圖2為本實(shí)用新型蓄電池串聯(lián)充電均衡器在蓄電池串聯(lián)充電系統(tǒng)中的連接關(guān)系 示意圖；圖3為IGBT驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例如圖1所示，蓄電池串聯(lián)充電均衡器，由電感L、絕緣柵雙極型晶體管S和 二極管D組成。絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與電感的一端連接，電感的另一端為電池負(fù) 極接點(diǎn)2，絕緣柵雙極型晶體管的集電極為電池正極接點(diǎn)1 ；二極管的負(fù)極接絕緣柵雙極型 晶體管的發(fā)射極。如圖1、2所示，每個(gè)蓄電池串聯(lián)充電均衡器(簡(jiǎn)稱(chēng)均衡器)有5個(gè)接線端。絕緣 柵雙極型晶體管的集電極(電池正極接點(diǎn)1，稱(chēng)為1號(hào)接線端)接在電池的正極，將電感的 電池負(fù)極接點(diǎn)2 (稱(chēng)為2號(hào)接線端)接在電池的負(fù)極上。絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極3(稱(chēng) 為3號(hào)接線端)和發(fā)射極接出的接線端5 (稱(chēng)為5號(hào)接線端)接對(duì)應(yīng)的控制器脈沖信號(hào)輸 出端。二極管的正極4(稱(chēng)為4號(hào)接線端)用于回送蓄電池串聯(lián)充電均衡器中儲(chǔ)存的能量。 除第一個(gè)蓄電池串聯(lián)充電均衡器外，其余各蓄電池串聯(lián)充電均衡器的4號(hào)接線端連接到一 起后，接充電電源的正極，第一個(gè)蓄電池串聯(lián)充電均衡器的4號(hào)接線端接地?？紤]到1號(hào)接線端、2號(hào)接線端和4號(hào)接線端流過(guò)較大的電流，因此接線應(yīng)可靠， 對(duì)導(dǎo)線的截面積有一定要求。3號(hào)接線端、5號(hào)接線端為IGBT的控制端，接驅(qū)動(dòng)電路的輸出 線，對(duì)導(dǎo)線截面積的要求可適當(dāng)降低。另外，對(duì)IGBT耐壓和額定電流的要求，要結(jié)合控制器 輸出的PWM脈沖、蓄電池串聯(lián)充電均衡器中的電感值和電池單元的端電壓綜合考慮。蓄電池串聯(lián)充電均衡器中的開(kāi)關(guān)器件(IGBT)由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)(圖3所示)。當(dāng)單 元蓄電池電壓為12V時(shí)，除第1個(gè)蓄電池串聯(lián)充電均衡器之外，IGBT的驅(qū)動(dòng)電路直接使用 蓄電池電壓供電。驅(qū)動(dòng)電路的輸入接控制器的輸出，接收來(lái)自控制器的脈沖信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電 路的輸出，接IGBT管的門(mén)極和發(fā)射極。需要注意的是，由于第一個(gè)蓄電池串聯(lián)充電均衡器開(kāi)關(guān)器件(IGBT)的位置和其 它的不同，所以驅(qū)動(dòng)電路電源和蓄電池電源不能共地，電源之間應(yīng)該隔離。
權(quán)利要求一種蓄電池串聯(lián)充電均衡器，由電感、絕緣柵雙極型晶體管和二極管組成，其特征是絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與電感的一端連接，電感的另一端為電池負(fù)極接點(diǎn)，絕緣柵雙極型晶體管的集電極為電池正極接點(diǎn)；二極管的負(fù)極接絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種蓄電池串聯(lián)充電均衡器，由電感、絕緣柵雙極型晶體管和二極管組成。絕緣柵雙極型晶體管的發(fā)射極與電感的一端連接，集電極接在電池的正極，電感的另一端接在電池的負(fù)極上。絕緣柵雙極型晶體管的門(mén)極和發(fā)射極接對(duì)應(yīng)的控制器的脈沖信號(hào)輸出端。當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到充電電壓規(guī)定值時(shí)，控制器發(fā)出脈沖信號(hào)蓄電池串聯(lián)充電均衡器開(kāi)始工作，將原本流入蓄電池的電能存入電感，然后再回送到其它未充滿電的蓄電池中。本實(shí)用新型能夠?qū)Τ潆婋娔苓M(jìn)行合理分配，解決了電池過(guò)充的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)控制電路將電感中儲(chǔ)存的能量反饋至未充滿的電池單元，很好地解決了電池充電不足的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201639319SQ20102002227
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者姜曉亮, 孫頻東, 張忠英 申請(qǐng)人:南京師范大學(xué)