CN203026968U - 串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，包括集线插头Z和充电插座DC，集线插头Z对应的每个电池引线上并联有由回差触发电路IC、回差触发推动继电器J和继电器J的第一触点组J1及放电电阻R组成的回差放电电路，集线插头Z对应的电池组正极引线和充电插座DC正极之间非门模式充电电路和或门模式充电电路，两种充电电路通过开关电路转换，在集线插头Z对应的电池组正负极引线之间还并联有散热电路，充电插座DC的负极连接到集线插头Z的温度传感开关引线上，通过在线控制接口插座内的温度传感开关连接到电池组负极形成充电回路。该控制器实现对每个单体电池的控制性饱和充电，有利于电池组性能的改善。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种串联蓄电池组充电控制装置，特别涉及一种串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器。
背景技术
串联蓄电池组在电动自行车行业的应用已经非常广泛，在实际使用过程中都是将若干个蓄电池串联成蓄电池组并集中安装于一个盒体内，整体对外供电，较常用的是36V电池组和48V电池组。随着市场对电动自行车速度、续行里程要求的不断提高，电动自行车从24V到36V又发展到48V、60V，电压越来越高，电池组配对的难度越来越大，配对质量也越来越差。一般单只蓄电池的设计寿命为3-5年，由于在制造中每个蓄电池在电容量、充电效率、漏电等多方面不尽相同，经过多次充放电循环后蓄电池产生差异性极化，造成部分电池早衰，从而导致蓄电池组只能使用1.5-2年而提前报废。传统充电技术由于不能辨别电池各个组块的电压情况，极易出现高电压组块过充，低电压组块吃不饱的现象，这直接导致了电池组中各电池的容量差异越来越大，从而造成电池寿命越来越短，电动自行车续行里程越来越短。
传统充电技术的缺点是，只根据电池组总电压的高低和充电电流的大小决定充电阶段的转化，无法管理到每个单体电池的充电过程变化，当充电器进行大电流恒流充电时，由于单体电池间内阻大小有差异，在大电流作用下，将导致充电效率的更加不同步，而整组电池中有个别回升电压高（虚电高硫化严重）的电池存在时又使整体充电速度太快，造成充电时间缩短而使整体容量未充到位，这是传统充电技术无法识别的致命缺陷；当充电器转灯进入浮充的最后充电阶段时，也只是说明电池总电压是充到过最高电压，并且充电电流从大电流缩小到了转灯电流，并不说明单个电池的容量充满了；当拔掉传统充电器后，容量未充满电池的电压将下降很快，端电压低于正常值很多，过充电池的电压又居高不下，不能回复到正常的端电压值，这样将导致电动自行车用电到终止电压时，单体电池间的差异会拉得更大。因此，传统充电技术解决不了每个电池的饱和充电问题，解决不了充电效率问题，也解决不了整组电池中每个单体电池容量真正充满而不过充的问题。
发明内容
本实用新型的目的就在于提供一种用于延长新、旧电池组寿命，结构简单，使用方便，效果良好的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，以改善传统充电器对串联电池组的充电效果，长久保持单体电池的良好性能。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：本实用新型的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，包括一个与蓄电池组在线控制接口相对应的集线插头Z和充电插座DC，集线插头Z对应的每个电池引线上并联有由回差触发电路IC、回差触发推动继电器J和继电器J的第一触点组J1及放电电阻R组成的回差放电电路，集线插头Z对应的电池组正极引线和充电插座DC正极之间设置有由继电器J的第二触点组J2和第三触点组J3分别组成的非门模式充电电路和或门模式充电电路，两种充电电路通过一开关电路转换，在集线插头Z对应的电池组正负极引线之间还并联有继电器J的第二触点组J2和第三触点组J3的常开触点并联后与散热风扇F 串联组成的散热电路，充电插座DC的负极连接到集线插头Z的温度传感开关引线上，通过在线控制接口插座内的温度传感开关连接到电池组负极形成充电回路。
进一步，回差触发电路IC由斯密特触发器集成电路或由分立元件构成的回差触发电路IC组成，回差触发电路IC的正负极并联在集线插头Z对应的每个单体电池正负极引线上，回差触发电路IC的输出端连接到继电器J线圈的一端，继电器J线圈的另一端连接到对应单体电池的正引线上，继电器J第一触点组J1的动触点连接到对应单体电池的正引线上，第一触点组J1的常开触点连接到放电放电电阻R的一端，放电电阻R的另一端接到对应单体电池负引线上。
再进一步，所述非门模式充电电路由继电器J第二触点组J2的常闭触点与下一个相邻继电器第二触点组J2的动触点依次串联组成，最上端继电器J第二触点组J2的动触点连接到集线插头Z对应的电池组正极引线上，最下端继电器J第二触点组J2的常闭触点连接到转换继电器Jk的常开触点；所述或门模式充电电路继电器J第三触点组J3的动触点并联组成，然后全部连接到集线插头Z对应的电池组正极引线上，第三触点组J3的常闭触点并联后全部连接到转换继电器Jk的常闭触点，转换继电器Jk的动触点连接到充电插座的正极端子上。
更进一步，所述开关电路包括一转换继电器Jk和回差触发电路IC，转换继电器Jk由并联在集线插头Z对应的电池组正负极引线上的回差触发电路IC控制，回差触发电路IC的输出端连接到转换继电器Jk线圈的一端，转换继电器Jk线圈的另一端连接到电池组的正引线上，转换继电器Jk的一触点组连接在充电插座DC正极与非门模式充电电路和或门模式充电电路之间。
作为优选，放电电阻R两端并联一个带限流电阻的LED2放电指示电路。
作为优选，集线插头Z对应的每个单体电池正负极引线之间还并联一个带限流电阻的LED1接口连接状态指示电路。
作为优选，集线插头Z对应的每个电池正负引线上还并联有一计时器S，计时器S的计时触发端连接到继电器J的第一触点组J1的常开触点上。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型在传统的整组充电基础上，在充电后期，通过对每个单体电池一定幅度的回差放电和或门模式及非门模式间歇充电的多次循环充放电，实现了每个单体电池的控制性饱和充电，克服了传统充电中高电压电池过充，低电压电池欠充的问题，解决了电池组中充电速率快慢不一的充电控制问题，解决了在充电器出问题充电电压过高时，同样将每个单体电池充电达到饱和状态，而不会过充坏电池的问题，极大地改善了新、旧电池组的充电效果，使压差极小的新电池组长久保持优秀性能，使压差较大的旧电池组逐渐缩小压差，利于旧电池性能的恢复，对于延长电池组的循环使用寿命有良好的作用。本实用新型结构简单，成本低廉，使用方便，广泛应用于使用串联蓄电池组的各种领域。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的电路原理图；
图2为本实用新型实施例二的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
实施例一：
参见图1，本实用新型的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，包括一个与蓄电池组在线控制接口相对应的集线插头Z和充电插座DC，集线插头Z对应的每个电池引线上并联有由回差触发电路IC、回差触发推动继电器J和继电器J的第一触点组J1及放电电阻R组成的回差放电电路，集线插头Z对应的电池组正极引线和充电插座DC正极之间设置有由继电器J的第二触点组J2和第三触点组J3分别组成的非门模式充电电路和或门模式充电电路，两种充电电路通过一开关电路转换，在集线插头Z对应的电池组正负极引线之间还并联有继电器J的第二触点组J2和第三触点组J3的常开触点并联后与散热风扇F 串联组成的散热电路，充电插座DC的负极连接到集线插头Z的温度传感开关引线上，通过在线控制接口插座内的温度传感开关连接到电池组负极形成充电回路。
回差触发电路IC由斯密特触发器集成电路或由分立元件构成的回差触发电路IC组成，回差触发电路IC的正负极并联在集线插头Z对应的每个单体电池正负极引线上，回差触发电路IC的输出端连接到继电器J线圈的一端，继电器J线圈的另一端连接到对应单体电池的正引线上，继电器J第一触点组J1的动触点连接到对应单体电池的正引线上，第一触点组J1的常开触点连接到放电放电电阻R的一端，放电电阻R的另一端接到对应单体电池负引线上。
所述非门模式充电电路由继电器J第二触点组J2的常闭触点与下一个相邻继电器第二触点组J2的动触点依次串联组成，最上端继电器J第二触点组J2的动触点连接到集线插头Z对应的电池组正极引线上，最下端继电器J第二触点组J2的常闭触点连接到转换继电器Jk的常开触点；所述或门模式充电电路继电器J第三触点组J3的动触点并联组成，然后全部连接到集线插头Z对应的电池组正极引线上，第三触点组J3的常闭触点并联后全部连接到转换继电器Jk的常闭触点，转换继电器Jk的动触点连接到充电插座的正极端子上。
非门模式充电电路是当电池组内任何一个单体电池开始放电，充电器则立即断开停止充电，当所有电池停止放电时，充电器才接通再进行充电，这种充电模式适用于压差较小电池组的在线充电，其总体充电时间延长不多，在一个用户可接受的时间范围，这种充电模式的另一优点是，可以有效防止在充电器正常的情况下，因某个电池在充满前发生微短路而产生热失控时，电池组仍然不会出现发热鼓包的现象，同时可以有效防止因充电器突然变大而充坏电池的情况发生；或门模式充电电路是当电池组内最后一个单体电池开始放电时，充电器才断开停止充电，当任意一个单体电池停止放电时，充电器则立即接通再进行充电，这种充电模式适用于各种新旧电池组采用相匹配的充电器进行的在线饱和充电，允许个别单体电池在初期出现微量过充的情况下，在较短时间内将所有电池达到饱和充电状态。
非门模式充电电路和或门模式充电电路两种充电电路也可择一使用，通过采用回差触发推动继电器J的一组触点组串联或并联构成，本实施例中采用两组触点组分别通过串联和并联的方式组成非门模式充电电路和或门模式充电电路，通过一开关电路进行转换。
所述开关电路包括一转换继电器Jk和回差触发电路IC，转换继电器Jk由并联在集线插头Z对应的电池组正负极引线上的回差触发电路IC控制，回差触发电路IC的输出端连接到转换继电器Jk线圈的一端，转换继电器Jk线圈的另一端连接到电池组的正引线上，转换继电器Jk的一触点组连接在充电插座DC正极与非门模式充电电路和或门模式充电电路之间。
非门模式充电电路和或门模式充电电路的转换也可以通过一手动开关转换和其它方式转换，本实施例中采用开关电路转换。
放电电阻R两端并联一个带限流电阻的LED2放电指示电路；集线插头Z对应的每个单体电池正负极引线之间还并联一个带限流电阻的LED1接口连接状态指示电路。当集线插头Z插入电池组在线控制接口，本充电控制器加电瞬间，各回差触发电路同时动作，导致放电电路接通，LED2指示灯亮，LED1指示灯常亮，同时，充电模式切换到非门模式，充电器断开不充电。由于用于饱和充电的本实用新型设置的回差放电停止点在接近浮充电压的位置，此放电停止点将高于未充电池的端电压，因此，回差触发电路将很快停止动作，放电电路断开，LED2指示灯熄灭，LED1指示灯仍常亮，说明线路连接畅通，充电器开始充电。
该控制器设置在传统充电器与蓄电池组之间，也可与传统充电器合并，装在一个壳体内，合并后取消充电插座和传统充电器插头线；在充电后期，利用相同的回差触发电路来推动对应继电器，在对应单体电池的设定电压区间进行放电动作，既实现单体电池在一个设定区间的回差分流放电，又实现传统充电器对整组电池的间歇充电，从而控制每个单体电池在传统整组充电的情况下，实现组内各单体电池的充电、分流性充电、停充放电、再充电的多次自动充放电循环，最终达到每个单体电池间均能得到饱和充电；同时，使用另一个回差触发电路来推动继电器在整组电池相应的总电压区间动作，实现继电器J两个触点组分别构成的或门充电和非门充电两种充电模式的自动切换，从而实现超压充电器在充到一定总电压时由或门充电向非门充电的自动切换，起到保护电池不过充，每个单体电池任然能得到相同的饱和充电的作用，极大地延长了新、旧蓄电池组的使用寿命。
实施例二：
参见图2，集线插头Z对应的每个电池正负引线上还并联有一计时器S，计时器S的计时触发端连接到继电器J的第一触点组J1的常开触点上，在第一触点组J1的常开触点接通放电的同时，记录下放电时间，实现每个单体电池在容量检测后的自动充电，其余与实施例一相同。
Claims (7)
1.一种串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：包括一个与蓄电池组在线控制接口相对应的集线插头Z和充电插座DC，集线插头Z对应的每个电池引线上并联有由回差触发电路IC、回差触发推动继电器J和继电器J的第一触点组J1及放电电阻R组成的回差放电电路，集线插头Z对应的电池组正极引线和充电插座DC正极之间设置有由继电器J的第二触点组J2和第三触点组J3分别组成的非门模式充电电路和或门模式充电电路，两种充电电路通过一开关电路转换，在集线插头Z对应的电池组正负极引线之间还并联有继电器J的第二触点组J2和第三触点组J3的常开触点并联后与散热风扇F 串联组成的散热电路，充电插座DC的负极连接到集线插头Z的温度传感开关引线上，通过在线控制接口插座内的温度传感开关连接到电池组负极形成充电回路。
2.根据权利要求1所述的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：回差触发电路IC由斯密特触发器集成电路或由分立元件构成的回差触发电路IC组成，回差触发电路IC的正负极并联在集线插头Z对应的每个单体电池正负极引线上，回差触发电路IC的输出端连接到继电器J线圈的一端，继电器J线圈的另一端连接到对应单体电池的正引线上，继电器J第一触点组J1的动触点连接到对应单体电池的正引线上，第一触点组J1的常开触点连接到放电放电电阻R的一端，放电电阻R的另一端接到对应单体电池负引线上。
3.根据权利要求1所述的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：所述非门模式充电电路由继电器J第二触点组J2的常闭触点与下一个相邻继电器第二触点组J2的动触点依次串联组成，最上端继电器J第二触点组J2的动触点连接到集线插头Z对应的电池组正极引线上，最下端继电器J第二触点组J2的常闭触点连接到转换继电器Jk的常开触点；所述或门模式充电电路继电器J第三触点组J3的动触点并联组成，然后全部连接到集线插头Z对应的电池组正极引线上，第三触点组J3的常闭触点并联后全部连接到转换继电器Jk的常闭触点，转换继电器Jk的动触点连接到充电插座的正极端子上。
4.根据权利要求1所述的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：所述开关电路包括一转换继电器Jk和回差触发电路IC，转换继电器Jk由并联在集线插头Z对应的电池组正负极引线上的回差触发电路IC控制，回差触发电路IC的输出端连接到转换继电器Jk线圈的一端，转换继电器Jk线圈的另一端连接到电池组的正引线上，转换继电器Jk的一触点组连接在充电插座DC正极与非门模式充电电路和或门模式充电电路之间。
5.根据权利要求1所述的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：放电电阻R两端并联一个带限流电阻的LED2放电指示电路。
6.根据权利要求1所述的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：集线插头Z对应的每个单体电池正负极引线之间还并联一个带限流电阻的LED1接口连接状态指示电路。
7.根据权利要求1所述的串联蓄电池组在线均衡饱和充电控制器，其特征在于：集线插头Z对应的每个电池正负引线上还并联有一计时器S，计时器S的计时触发端连接到继电器J的第一触点组J1的常开触点上。
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