CN202737514U

CN202737514U - 基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路

Info

Publication number: CN202737514U
Application number: CN 201220361013
Authority: CN
Inventors: 俞峰
Original assignee: Scud Fujian Electronic Co ltd
Current assignee: Scud Fujian Electronic Co ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-07-24

Abstract

本实用新型提供了一种基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，所述多节串联电池为多个电池串联连接，所述各电池两端均连接有一所述均衡充电的电路，该电路包括：一开关控制元件、三个电阻R1、R2、R3以及一三端稳压管；所述开关控制元件的一端与所述电池的正极连接，另一端分别与所述电阻R1、电阻R3连接；所述电阻R3与所述三端稳压管的负极连接；所述电阻R1分别与所述电阻R2、三端稳压管的电压调整端连接；所述电阻R2与所述电池的负极连接；所述三端稳压管的正极与所述电池的负极连接。本实用新型避免了多节串联电池组由于一致性差异而造成充电时有的电池过充、有的电池没有充满的问题。

Description

基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路

【技术领域】

本实用新型涉及一种基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，特别涉及应用于多节串联使用的电池组中，使电池组里的每个电池在充电完成时，都达到预设电压值，从而达到充电均衡的目的。

【背景技术】

随着电池行业的飞速发展，多节串联电池的应用越来越多，比如电动自行车、电动汽车、储能系统、通信后备电池组等领域。而电池在多节串联使用时，由于电池的不一致性，会造成电池组的荷电状态不一致而失去平衡，这又会导致在电池组在充电时，内部会有一些电芯出现过充电，而有一些电芯没有充满；在电池组放电时，没充满的电芯容易出现过放电而导致寿命衰减加剧或是出现安全问题，这使得电池组整体使用寿命大大缩短，因此多节串联的电池组在没有进行平衡而使用时，寿命会很短，而且容易出现安全性问题。

目前市场上几乎所有的铅酸电池组和相当一部分的锂离子电池组在充电时都不带充电平衡系统，多数带有充电平衡系统的电池组所采用的平衡方案成本较高，如果可以利用低成本的三端可调精密稳压管来实现精确的电压监控和分流平衡，不仅平衡的电压精度会较高，而且平衡电路的成本会较低，有利于电池组充电平衡管理应用的普及，从而使电池组的整体寿命得以延长。

【发明内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路；该充电的电路在电池充电时可以监测电池的电压，并在电池电压达到预设电压值时，打开分流放电电路，使电池电压稳定在预设电压值上，在电池组充电完成时，电池组中每个电池的电压值就是所预设的电压值。

本实用新型是这样实现的：一种基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，所述多节串联电池为多个电池串联连接，所述各电池两端均连接有一所述均衡充电的电路，该电路包括：一开关控制元件、三个电阻R1、R2、R3以及一三端稳压管；所述开关控制元件的一端与所述电池的正极连接，另一端分别与所述电阻R1、电阻R3连接；所述电阻R3与所述三端稳压管的负极连接；所述电阻R1分别与所述电阻R2、三端稳压管的电压调整端连接；所述电阻R2与所述电池的负极连接；所述三端稳压管的正极与所述电池的负极连接。

进一步地，所述均衡充电的电路还包括一二极管，所述二极管串联于所述电阻R3和三端稳压管之间，即所述二极管的正极与所述电阻R3连接，二极管的负极与所述三端稳压管的负极连接；或者所述二极管设于所述电阻R3和开关控制元件之间，即所述二极管的正极与所述开关控制元件连接，所述二极管的负极与所述电阻R3连接。

进一步地，所述开关控制元件为开关、场效应管、三极管、继电器、光电耦合器中的任意一种。

进一步地，所述三端稳压管的型号为TL431或者TL432。

本实用新型的优点在于：本实用新型将多节串联电池中的每个串联电池都连接有一个采用三端稳压管为核心元件构成的均衡充电的电路，在电池进行充电时，将开关控制元件导通，如果串联中的单节电池电压低于预设电压值，与电池相连的均衡充电的电路不会产生放电电流，当某节电池电压达到或超过预设电压值时，相对应的均衡充电的电路就会对该节电池进行放电，放电电流可以通过调整R3的阻值使流过的电流预设在10mA～100mA之间，在电池组充电电流小于该放电电流时，随着充电进行，电池电压最终都会稳定在预设电压值，在充电完成时，所有电池都会达到预设电压值，达到电池均衡充满的目的。本实用新型避免了多节串联电池组由于一致性差异而造成充电时有的电池过充、有的电池没有充满的问题。

【附图说明】

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型第二实施例的结构示意图。

图3是本实用新型第三实施例的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，本实用新型的第一实施例的一种基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，所述多节串联电池为多个电池串联连接，所述各电池两端均连接有一所述均衡充电的电路，该电路包括：一开关控制元件、三个电阻R1、R2、R3以及一三端稳压管N1；所述开关控制元件的一端与所述电池的正极连接，另一端分别与所述电阻R1、电阻R3连接；所述电阻R3与所述三端稳压管N1的负极连接；所述电阻R1分别与所述电阻R2、三端稳压管N1的电压调整端连接；所述电阻R2与所述电池的负极连接；所述三端稳压管N1的正极与所述电池的负极连接。其中，所述开关控制元件为开关、场效应管、三极管、继电器、光电耦合器中的任意一种。在本实施例中，所述三端稳压管N1的型号为TL431或者TL432。

请参阅图2所示，为本实用新型的第二实施例的结构示意图。该第二实施例与第一实施例的区别在于：所述均衡充电的电路还包括一二极管VD1，所述二极管VD1串联于所述电阻R3和三端稳压管N1之间，即所述二极管VD1的正极与所述电阻R3连接，二极管VD1的负极与所述三端稳压管N1的负极连接。

请参阅图3所示，为本实用新型的第三实施例的结构示意图。该第三实施例与第一实施例的区别在于：所述均衡充电的电路还包括一二极管VD1，所述二极管VD1设于所述电阻R3和开关控制元件之间，即所述二极管VD1的正极与所述开关控制元件连接，所述二极管VD1的负极与所述电阻R3连接。

本实用新型的工作原理如下：

当多节串联电池组处于充电状态时，将所有均衡充电的电路中的开关控制元件都导通，这时，电池的电压经过两个串联电阻R1和电阻R2分压后，成为三端稳压管N1的输入控制电压，三端稳压管N1产生分流的动作电压值为预设的电池充满电压，当电源电压为2.5V时，预设电压值与电阻R1和电阻R2的关系为：

预设电压值＝2.5V*（R2+R1）/R2

例如，当电阻R1＝5.1k，电阻R2＝7.5k时，预设电压值为4.2V；

以预设电压值为4.2V此值为例，在充电过程中，当电池的电压值小于4.2V时，这时三端稳压管N1的输入电压值小于2.5V，三端稳压管N1处于截止状态，这时均衡充电的电路不对电池放电，当电池的电压达到4.2V时，三端稳压管N1的输入电压达到2.5V，此时三端稳压管N1会处于导通状态，会有电流从电阻R3、二极管VD1和三端稳压管N1流过，均衡充电的电路成为一个并联精密稳压电路，只要电池组的充电电流小于均衡充电的电路的平衡电流值，对此节电池的充电电流会自动处于平衡状态，使电池电压稳定在4.2V，随着充电过程的进行，电池最终会完全充满，充满后的电压保持在4.2V。

由于该均衡充电的电路会使电池组中的所有串联电池，在充电完成时的电压都稳定在4.2V，因此达到了整个电池组充电均衡的目的。

其中，均衡充电的电路的放电电流值可以通过电阻R3的电阻阻值来预设，电流设定值可以在10mA～100mA之间，超过100mA有可能会损坏三端稳压管N1。最大放电电流值与电阻R3的关系为：

最大放电电流值＝（预设电压值－二极管VD1的管压降值－三端稳压管N1的完全导通电压值）/R3。

例子1、在锂离子电池组的实际运用中，电阻R1设为5.1k，电阻R2设为7.5k，二极管VD1采用1N4148（该二极管的压降值为0.7V），三端稳压管N1型号采用TL431（该三端稳压管N1的完全导通电压值为1.7V），电阻R3阻值设为20Ω，则电压预设值为普通锂离子电池的恒压充电值4.2V；

最大放电电流值＝（4.2V－0.7V－1.7V）/20Ω＝0.09A＝90mA

在实际应用过程中，二极管VD1也可以取消不用，直接短路即可。二极管VD1存在的好处是可以防止电池反极性接入时烧坏均衡充电的电路，但它不是必须的。

在实际应用过程中，由于三端稳压管N1型号为TL431的输入参考电压为2.5V，对于需要稳压在小于2.5V的应用场合，三端稳压管TL431就无法实用，这时可以用三端稳压管TL432来代替TL431。

例子2、如果要对铅酸电池组进行均衡，铅酸电池的单体电压只有2V，浮充电压为2.35V，这时就可以用三端稳压管TL432来代替三端稳压管TL431，因为三端稳压管TL432的输入参考电压为1.25V，其它功能则和三端稳压管TL431相同。

实际的铅酸电池组均衡举例如下：

将电阻R1取8.8k，电阻R2取10k，电阻R3取10Ω，二极管VD1用1N4148，则该衡充电的电路的参数如下：

预设电压值＝1.25V*（R2+R1）/R2＝2.35V

最大放电电流值＝（2.35V－0.7V－0.9V）/10Ω=0.075A=75mA

该衡充电的电路就可以应用于铅酸电池组的均衡使用。

总之，本实用新型将多节串联电池中的每个串联电池都连接有一个采用三端稳压管为核心元件构成的均衡充电的电路，该电路避免了多节串联电池组由于一致性差异而造成充电时有的电池过充、有的电池没有充满的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，所述多节串联电池为多个电池串联连接，其特征在于：所述各电池两端均连接有一所述均衡充电的电路，该电路包括：一开关控制元件、三个电阻R1、R2、R3以及一三端稳压管；所述开关控制元件的一端与所述电池的正极连接，另一端分别与所述电阻R1、电阻R3连接；所述电阻R3与所述三端稳压管的负极连接；所述电阻R1分别与所述电阻R2、三端稳压管的电压调整端连接；所述电阻R2与所述电池的负极连接；所述三端稳压管的正极与所述电池的负极连接。

2.根据权利要求1所述的基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，其特征在于：所述均衡充电的电路还包括一二极管，所述二极管串联于所述电阻R3和三端稳压管之间，即所述二极管的正极与所述电阻R3连接，二极管的负极与所述三端稳压管的负极连接；或者所述二极管设于所述电阻R3和开关控制元件之间，即所述二极管的正极与所述开关控制元件连接，所述二极管的负极与所述电阻R3连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，其特征在于：所述开关控制元件为开关、场效应管、三极管、继电器、光电耦合器中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的基于多节串联电池中保证各电池均衡充电的电路，其特征在于：所述三端稳压管的型号为TL431或者TL432。