CN203660568U - 一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路及保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路及保护电路，包括一第一电压比较器和一第二电压比较器；该第一比较器的同相输入端与第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的正极与电池负极相连，该第一比较器的反相输入端通过一电容与电池负极相连，该Vcc端与电池的正极相连，该第一比较器的输出端连接充放电电路；该第二比较器的同相输入端与第一比较器的反相输入端相连，该第二比较器的反相输入端与第二稳压二极管的负极相连，该第二稳压二极管的正极与电池负极相连，该第二比较器的输出端连接充放电电路。本实用新型在每个电池单体增加一个保护电路，实现并联充电，及充放电的过充、过放、过流和短路保护，还可实现充电器的统一。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池充电电路领域，特别是铅酸串联蓄电池组的并联充电电路及一种充放电保护电路。
背景技术
现有的串联铅酸蓄电池组都是采用串联充电方式，这种充电方式只能通过控制电池组的总电压和总电流来实现充电。由于每个电池单体的内阻不同，所处电池组位置的不同。使得每个电池单体很难获得相同的充电电压，而每个电池单体的充电电流是相同的。这就造成有些电池单体处于过充电，有些充电不满的状态。长期处于过充电状态的电池单体，将很快老化失效，并影响其它电池单体，最终造成整个电池组的老化失效。
串联铅酸蓄电池组在放电过程中，同样由于每个电池单体的内阻不同，所处电池组位置的不同。造成有些电池单体处于过放电的状态。长期处于过放电状态的电池单体，将很快老化失效，并影响其它电池单体，最终造成整个电池组的老化失效。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术中，提出一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路及保护电路。
本实用新型采用如下技术方案：
一种电池充放电保护电路，包括连接于电池充电正极、电池充电负极、电池放电正极、电池放电负极与对应的电池正极、电池负极之间的充放电电路、该电池正极与电池放电正极相连，其特征在于：还包括一第一电压比较器，一第二电压比较器，该第一电压比较器包括一同相输入端、一反相输入端、一输出端和一Vcc端，该第二电压比较器也包括一同相输入端、一反相输入端、一输出端和一接地端；
该第一比较器的同相输入端与第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的正极与电池负极相连，该第一比较器的反相输入端通过一电容与电池负极相连，该Vcc端与电池的正极相连，该第一比较器的输出端连接充放电电路；
该第二比较器的同相输入端与第一比较器的反相输入端相连，该第二比较器的反相输入端与第二稳压二极管的负极相连，该第二稳压二极管的正极与电池负极相连，该第二比较器的输出端连接充放电电路。
进一步的，所述充放电电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第一场效应管、一第二场效应管、一第三场效应管、一第一三极管，一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻；
电池充电正极连接第一电阻一端、第二电阻一端和第一二极管正极；该第一电阻另一端连接第二场效应管的栅极和一第三电阻一端，该第二场效应管的漏极与第一场效应管的源极相连，该第二场效应管的源极与电池充电负极相连；该第二电阻另一端连接一第二二极管正极，该第二二极管负极连接一第一三极管基极，该第一三极管的集电极连接第三场效应管的栅极，该第三场效应管的漏极连接电池放电负极；该第三场效应管的栅极还连接所述第二比较器的输出端，第一场效应管的栅极与所述第一比较器的输出端相连；该第一场效应管的漏极、第一三极管的发射极、第三电阻的另一端及第三场效应管的源极均与电池负极相连。
进一步的，还包括一第三二极管，该第三二极管的负极与第二二极管的正极相连，第三二极管的正极连接一第四电阻一端，该第四电阻另一端连接所述电池放电负极。
进一步的，所述第一比较器和第二比较器采用集成电路LM393实现。
进一步的，所述第一场效应管、所述第二场效应管和所述第三场效应管为N型场效应管。
进一步的，所述第一三极管为NPN型三极管。
一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路，其特征在于：包括并联于所述电池组充电正极和电池组充电负极之间的多组电池充电正极和电池充电负极，及串联于电池组放电正极和电池组放电负极之间的多组电池放电正极和电池放电负极，在每组的电池充电正极、电池充电负极、电池放电正极、电池放电负极与对应的电池正极、电池负极之间连接有上述的电池充放电保护电路。
由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型的电池充放电保护电路，采用具有第一比较器和第二比较器的双限比较器，通过限制电池的过充、过放限制电压，实现充放电保护；
2、本实用新型的一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路，在每个电池单体增加一个保护电路，实现并联充电，及充放电的过充、过放、过流和短路保护，还可实现充电器的统一，只按单体电压设计即可。
附图说明
图1为本实用新型电池充放电保护电路的电路图；
图2为本实用新型的铅酸串联蓄电池组的并联充电原理图；
图3本实用新型的铅酸串联蓄电池组的并联充电电路图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
参照图1，一种电池充放电保护电路，以单个电池为例，包括电池正极B+、电池负极B-、电池充电正极C+、电池充电负极C_、电池放电正极P+和电池放电负极P-，连接于电池和电源/负载之间的充放电电路，该电池正极B+与充放电路的电池放电正极P+相连。
还包括一第一电压比较器和一第二电压比较器，该第一电压比较器包括一同相输入端、一反相输入端、一输出端和一Vcc端，该第二电压比较器也包括一同相输入端、一反相输入端、一输出端和一接地端。该第一比较器和第二比较器采用集成电路LM393实现，该集成电路LM393的1脚VO1为第二比较器的输出端，2脚的VI1-为第二比较器的反相输入端，3脚VI1+是第二比较器的同相输入端，4脚GND为接地端，5脚VI2+是第一比较器的同相输入端，6脚VI2-为第一比较器的反相输入端,7脚VO2为第一比较器的输出端，8脚为VCC端。
该第一比较器的同相输入端VI2+与第一稳压二极管ZD1的负极相连，该第一稳压二极管ZD1的正极与电池负极B-相连，该第一比较器的反相输入端VI2-通过一电容C1与电池负极B-相连，该Vcc端与电池正极B+相连，该第一比较器的输出端VO2连接充放电电路。
该第二比较器的同相输入端VI1+与第一比较器的反相输入端VI2-相连，该第二比较器的反相输入端VI1-与第二稳压二极管ZD2的负极相连，该第二稳压二极管ZD2的正极与电池负极B-相连，该第二比较器的输出端VO1连接充放电电路。
充放电电路包括一第一二极管D2、一第二二极管D2、一第一场效应管VD1、一第二场效应管VD2、一第三场效应管VD3、一第一三极管VD4，一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3。场效应管VD1-VD3为N型场效应管，第一三极管VD4为NPN型三极管。
电池充电正极C+连接第一电阻R1一端、第二电阻R2一端和第一二极管D2正极；该第一电阻R1另一端连接第二场效应管VD2的栅极和一第三电阻R3一端，该第二场效应管VD2的漏极与第一场效应管VD1的源极相连，该第二场效应管VD2的源极与电池充电负极C-相连；该第二电阻R2另一端连接一第二二极管D2正极，该第二二极管D2负极连接一第一三极管VD4基极，该第一三极管VD4的集电极连接第三场效应管VD3的栅极，该第三场效应管VD3的漏极连接电池放电负极P-；该第三场效应管VD3的栅极还连接第二比较器的输出端VO1，第一场效应管VD1的栅极与第一比较器的输出端VO2相连；该第一场效应管VD1的漏极、第一三极管VD4的发射极、第三电阻R3的另一端及第三场效应管VD3的源极均与电池正极B+相连。
还包括一第三二极管D3，该第三二极管D3的负极与第二二极管D2的正极相连，第三二极管D3的正极连接一第四电阻R4一端，该第四电阻R4另一端连接电池放电负极P-。
另外，LM393的第一比较器的输出端VO2与电池正极B+之间还连接有第五电阻R5，第一比较器的同相输入端VI2+与电池正极B+之间还连接有第六电阻R6，第二比较器的输出端VO1与电池正极B+之间还连接有第七电阻R7，第二比较器的反相输入端VI1-与电池正极B+之间还连接有第八电阻R8，第二比较器的同相输入端VI1+与电池正极B+之间还连接有第九电阻R9。
本实用新型还提出一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路，参照图2为多个电池充放电电路示意图，包括并联于电池组充电正极C+和电池组充电负极C-之间的多组电池充电正极C+1--C+N和电池充电负极C-1--C-N，及串联于电池组放电正极P+和电池组放电负极P-之间的多组电池放电正极P+1--P+N和电池放电负极P-1--P-N，在每组的电池充电正极C+n、电池充电负极C-n、电池放电正极P+n、电池放电负极P-n与对应的电池正极B+n、电池负极B-n之间连接有上述的充放电电路。
本实用新型的集成电路LM393与外围元件构成双限比较器，上限电压为13.6V，下限电压为10V，这两个电压就是12V铅酸蓄电池的过充、过放限制电压。当充电电压高于13.6V时，7脚VO2输出低电平。当放电电压低于10V时，1脚VO1输出低电平。在10-13.6V之间，VO1、VO2输出高电平。
参照图1，为单个电池充电过程：当C+、C-加入充电电压时，VD2、VD4的控制端即栅极分别通过R1、R2获得高电平导通，VD4导通后，VD3的栅极获得低电平关闭，串联放电断开，电流经C+→D1→B+→B-→VD1→VD2→C-，实现并联充电。当电池电压正常时，LM393的7脚VO2端为高电平，VD1导通，正常充电。当电池电压高于正常电压时，通过6脚VI2-输入，控制7脚VO2输出低电平，VD1关闭。停止单体电池充电，这时，如果其它单体电池还没充满，可以继续充电，不受影响。D1、D2是隔离二极管，防止放电倒灌。
放电过程：参照图2、图3，当C+、C-关闭充电电压时，VD2、VD4的栅极变成低电平关闭，VD4关闭后，VD3的栅极获得高电平导通，串联放电开启，电流通过B+1→P+1→负载→P-n→B-n→Pn-1→Bn-1→......→P-1→VD3→B-1,实现串联放电。当电池电压正常时，LM393的1脚VO1端为高电平，VD3导通，正常放电。当某一电池单体电压低于正常电压时，通过3脚VI1+输入，控制1脚VO1输出低电平，VD3关闭,实现过放电保护。
过流保护：在放电过程中，当某种原因，过流时，通过R4的检测电压升高，经D3控制VD4导通，VD3的控制端为低电平VD3关闭，实现过流保护。D3是隔离二极管，防止充电倒灌。
短路保护：在放电过程中，当负载短路时，通过R4的检测电压升高，经D3控制VD4导通，VD3的控制端为低电平VD3关闭。同时，电池电压也会过低，通过3脚VI+1输入,VO1变成低电平，VD3关闭,实现短路保护。
上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种电池充放电保护电路，包括连接于电池充电正极、电池充电负极、电池放电正极、电池放电负极与对应的电池正极、电池负极之间的充放电电路、该电池正极与电池放电正极相连，其特征在于：还包括一第一电压比较器，一第二电压比较器，该第一电压比较器包括一同相输入端、一反相输入端、一输出端和一Vcc端，该第二电压比较器也包括一同相输入端、一反相输入端、一输出端和一接地端；
该第一比较器的同相输入端与第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的正极与电池负极相连，该第一比较器的反相输入端通过一电容与电池负极相连，该Vcc端与电池的正极相连，该第一比较器的输出端连接充放电电路；
该第二比较器的同相输入端与第一比较器的反相输入端相连，该第二比较器的反相输入端与第二稳压二极管的负极相连，该第二稳压二极管的正极与电池负极相连，该第二比较器的输出端连接充放电电路。
2.如权利要求1所述的一种电池充放电保护电路，其特征在于：所述充放电电路包括一第一二极管、一第二二极管、一第一场效应管、一第二场效应管、一第三场效应管、一第一三极管，一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻；
电池充电正极连接第一电阻一端、第二电阻一端和第一二极管正极；该第一电阻另一端连接第二场效应管的栅极和一第三电阻一端，该第二场效应管的漏极与第一场效应管的源极相连，该第二场效应管的源极与电池充电负极相连；该第二电阻另一端连接一第二二极管正极，该第二二极管负极连接一第一三极管基极，该第一三极管的集电极连接第三场效应管的栅极，该第三场效应管的漏极连接电池放电负极；该第三场效应管的栅极还连接所述第二比较器的输出端，第一场效应管的栅极与所述第一比较器的输出端相连；该第一场效应管的漏极、第一三极管的发射极、第三电阻的另一端及第三场效应管的源极均与电 池负极相连。
3.如权利要求2所述的一种电池充放电保护电路，其特征在于：还包括一第三二极管，该第三二极管的负极与第二二极管的正极相连，第三二极管的正极连接一第四电阻一端，该第四电阻另一端连接所述电池放电负极。
4.如权利要求1所述的一种电池充放电保护电路，其特征在于：所述第一比较器和第二比较器采用集成电路LM393实现。
5.如权利要求2所述的一种电池充放电保护电路，其特征在于：所述第一场效应管、所述第二场效应管和所述第三场效应管为N型场效应管。
6.如权利要求2所述的一种电池充放电保护电路，其特征在于：所述第一三极管为NPN型三极管。
7.一种铅酸串联蓄电池组的并联充电电路，其特征在于：包括并联于所述电池组充电正极和电池组充电负极之间的多组电池充电正极和电池充电负极，及串联于电池组放电正极和电池组放电负极之间的多组电池放电正极和电池放电负极，在每组的电池充电正极、电池充电负极、电池放电正极、电池放电负极与对应的电池正极、电池负极之间连接有如权利要求1至6所述的任一电池充放电保护电路。
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| CN104505905A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-08 | 常州先进制造技术研究所 | 一种独立充电串联放电的锂电池组 |
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