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Abstract

本实用新型涉及一种电池组充电的可线性调整限压电路装置,由一个或一个以上串联连接的二极管或包括齐纳二极管在内的齐纳效应元件,与阻抗元件Z0串联连接后组成,同极性地并联连接在电池组两端。与二极管等串接的阻抗元件Z0产生的分流电流ICR,在阻抗元件Z0两端产生随ICR变化的电压降,再与二极管的正向电压降相加,获得随分流电流而线性调整的电池组的充电电压,并进一步与电池组端电压合成接近电池组的饱和标准电压。

Description

电池组充电的可线性调整限压电路装置
本实用新型涉及一种电池组充电装置，更确切地说是涉及电池组充电装置的可线性调整限压电路装置。
传统的电池组充电装置包括直流充电电源、限压电路和电池组，其中限压电路的传统作法是以两组串联的二极管作为限压分流元件并并接在电池组两端，当二极管及与其并联的电池组充电一段时间后，二极管的正向电压降VF与电池组的端电压VB合成为稳定电压，此时二极管与电池组呈分流状态。当合成稳定的端电压高于电池组充电饱和时的标准合成电压VS值时，则会因为电池组的充电电流IB太大而使电池组过度充电发热而受损，如附图1中所示，而当充电中的合成稳定电压小于电池组充电饱和时的标准合成电压VS时，则电池组充电电流IBAT变得极小或为零，电池组将无法充满，如附图2中所示。图1、图2中的横轴T为时间轴(TIME)，纵轴为电压轴(VOLTAGE)。
本申请人在先获得授权的5118993美国专利及0487204欧洲专利，所涉及的以多电压输出对电池组充电的技术中，也同样存在上述两方面的问题。由于直接以二极管的正向压降VF或齐纳二极管的齐纳电压与电池组并联，没有线性调节调整功能，在电池组充电过程中，当电池组端电压VB超过VF时，通过二极管的电流ICR会突然增大，因此很难使电池组充电到让合成稳定的端电压与电池组充电饱和时的标准电压VS相同，以使通过二极管的ICR与电池组充电电流IBAT呈最佳分配状态，也不能限制通过二极管或齐纳二极管的电流，以解决二极管过热时的损坏问题。
本实用新型的目的是设计一种电池组充电的可线性调整限压电路装置，与充电电池组并联，具有可线性调整功能，可与各种电池组的饱和电压值VS相匹配。
本实用新型的目的是这样实现的：一种电池组充电的可线性调整限压电路装置，包括一个或一个以上串联连接的二极管或包括齐纳二极管在内的齐纳效应元件，或两种或两种以上二极管或包括齐纳二极管在内的齐纳效应元件混合串联，与电池组并联连接，其特征在于：还包括有阻抗元件Z0，与呈串联连接的二极管或齐纳效应元件串连连接。
所述的电池组是由铅酸、镍氢、镍锌、镍铁、锂电池，或其它各种可再充电的二次电池组成的单组电池组，所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路同极性地并联连接在所述电池组两端。
所述的电池组是由铅酸、镍氢、镍锌、镍铁、锂电池，或其它各种可再充电的二次电池组成的呈串联连接的多组电池组，所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路同极性地并联连接在所述电池组两端。
123所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路通过开关或插头插座或接头端子同极性地并联连接在所述电池组两端。
所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路在通过分流电流时产生正电压的一端与所述电池组的正极连接，产生负电压的一端与所述电池组的负极连接。
所述的阻抗元件Z0是电阻性阻抗或电感性阻抗或电容性阻抗或由两种或两种以上的电阻性阻抗、电感性阻抗、电容性阻抗混合连接构成。
所述的电阻性阻抗是单个的一般电阻或正温度系数电阻或负温度系数电阻或由两种或两种以上的一般电阻、正温度系数电阻、负温度系数电阻串联连接或并联连接或串并联连接构成。
所述的二极管包括由各种材料及各种结构组成的二极管，或在通过电流时能产生二极管正向电压降的半导体固态电子元件；所述的齐纳二极管包括能产生齐纳二极管齐纳效应的固态电子元件。
用于线性电流调整的阻抗元件Z0与呈串联连接的二极管或齐纳效应元件的分流电流ICR形成电压降，进而在阻抗Z0两端产生随ICR增减的电压降VZ0，VZ0和通过二极管或齐纳效应元件的正向电压降VF相加，而获得电池组所需的可随分流电流而线性调整的充电电压值，形成与各种电池组的饱和标准电压VS相同或接近的最佳匹配状态，并使通过二极管或齐纳效应元件的电流受到电阻性阻抗Z0的限制。
本实用新型的可线性调整限压电路装置可直接同极性地并联在单组电池组两端，或由两组或两组以上可线性调整限压电路装置同极性串连，并按可线性调整限压电路装置通过分流电流后的电压降极性而同极性地匹配并联于电池组两端。各个串联连接的可线性调整限压电路装置可同时或个别输出供匹配连接可充电电池组，以同时或个别地对电池组充电。
本实用新型可线性调整限压电路装置的输入端可与各种充电电路匹配连接，在充电饱和后，可由人工切断充电或通过检测电池组端电压、温升及负电压效应等控制断电，或以定时装置控制切断充电。可通过控制充电电压、充电电流的方式对电池组充电。
下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术。
图1是传统的以直接并联二极管作限压分流时的电池组过度充电过程示意图
图2是传统的以直接并联二极管作限压分流时的电池组充电不足过程示意图
图3是传统的以直接并联二极管作限压分流时的电池组理想充电过程示意图
图4是与单电池组连接匹配时的可线性调整限压电路装置的电路结构示意图
图5是与多组电池组连接匹配时的可线性调整限压电路装置的电路结构示意图
本实用新型是与充电电池组并联的可线性调整限压电路装置，包括一个或一个以上呈串联连接的二极管或包括齐纳二极管在内的齐纳效应元件，和进一步串接的作为线性电流调整的阻抗Z0，二极管与阻抗的分流电流ICR所形成的电压降产生随ICR增、减而改变的阻抗Z0的端电压VZ0，VZ0与通过二极管或齐纳效应元件的正向电压降VF相加，而获得所需的能随分流电流作线性调整的对电池组充电的电压，以进一步与所并联的电池组形成选定的合成稳定电压，并与各种电池组的饱和标准电压VS相同或接近，达到最佳匹配状态，如图3中所示，而通过二极管或齐纳效应元件的电流也经阻抗Z0作线性调整。
参见图4，图4中所示是以本实用新型的可线性调整限压电路装置与单组电池组并联连接匹配时的电路。由一个或一个以上的二极管或由含齐纳二极管的齐纳效应元件相互串连连接，或由两种或两种以上二极管或齐纳元件混合串接后，再进一步与阻抗Z0串连连接。根据二极管的正向压降特性或齐纳元件的齐纳限压特性及所串联的阻抗Z0而构成可线性调整限压电路装置，按分流电流的电压降极性而同极性地与单组充电电池组两端并联连接、匹配。
所述的电池组是由一个或一个以上的单组电池或多组呈串联连接的电池组所构成的铅酸、镍氢、镍锌、镍铁、锂电池，或其它各种可再充电的二次电池，其与可线性调整限压电路装置的匹配方式包括：在电池组正、负极间直接同极性地并联连接可线性调整限压电路装置；电池组以其两端的开关或插头插座或接头端子P100，同极性地与可线性调整限压电路装置两端连接。即电池组正极与可线性调整限压电路装置在通过分流电流时产生电压降的正极端连接，电池组负极与可线性调整限压电路装置在通过分流电流时产生电压降的负极端连接。
图4所示的与电池组并联的可线性调整限压电路装置，其输入端可与各种充电电路装置匹配连接，以便在充电饱和后由人工切断充电，或通过检测电池组充电时的端电压或检测电池组充电时的温升效应自动中断充电，或通过电池组充电饱和时的负电压效应作为充电饱和时的操作控制或断电的参照，或以定时装置控制切断对电池组的充电，或以其它操作控制充电电压、电流的方式来控制电池组的充电。
参见图5，图中示出可与多组电池组匹配的可线性调整限压电路装置的电路，与电池组并联的可线性调整限压电路装置可进一步由多组可线性调整限压电路同极性串联而构成多组输出电路。包括：由一个或一个以上的二极管或由含齐纳二极管的齐纳效应元件相互串连连接，或由两种或两种以上二极管或齐纳元件混合串接后，再进一步与阻抗Z0串连连接。根据二极管的正向压降特性或齐纳元件的齐纳限压特性及所串联的阻抗Z0而构成可线性调整限压电路装置；并由两组或两组以上可线性调整限压电路装置呈同极性串连连接，按可线性调整限压电路装置在通过分流电流后的压降极性而同极性地并联匹配于电池组两端。
所述的电池组是由一个或一个以上的单组电池或多组呈串联连接的电池组所构成的铅酸、镍氢、镍锌、镍铁、锂电池，或其它各种可再充电的二次电池，其与可线性调整限压电路装置的匹配方式包括：在各电池组正、负极间直接同极性地并联连接可线性调整限压电路装置；各电池组以其两端的开关或插头插座或接头端子P100，同极性地与可线性调整限压电路装置两端连接。即各电池组正极与可线性调整限压电路装置在通过分流电流时产生电压降的正极端连接，各电池组负极与可线性调整限压电路装置在通过分流电流时产生电压降的负极端连接。
同极性串连连接的各组可线性调整限压电路装置的各输出端与可充电电池组匹配连接，以同时或个别地对电池组充电，各种可线性调整限压电路同极性串联，其充电输出状态包括：各组可线性调整限压电路装置的输出端同时连接可充电电池组；各组可线性调整限压电路装置部分连接于可充电电池组，未连接可充电电池的可线性调整限压电路则形成分压效应。
图5中所示的与电池组并联的可线性调整限压电路装置，其输入端与各种充电电路装置匹配连接，以便在充电饱和后由人工切断充电，或通过检测电池组充电时的端电压或检测电池组充电时的温升效应自动中断充电，或通过电池组充电饱和时的负电压效应作为充电饱和时的操作控制或断电的参照，或以定时装置控制切断对电池组的充电，或以其它操作控制充电电压、电流的方式来控制电池组的充电。
图4与图5中所示的二极管或齐纳效应元件以及阻抗Z0可按电路需要从下述元件中选用，包括：阻抗Z0可选用电阻性阻抗，或在所使用的直流充电电源是含有纹波的直流脉动电源时，采用电感性阻抗或电容性阻抗或采用电阻性、电感性、电容性阻抗中的两种或两种以上的混合阻抗；电阻性阻抗包括一般电阻，或正温度系数电阻PTC或负温度系数电阻NTC，或以两种或两种以上的一般电阻、正温度系数电阻、负温度系数电阻的串联或并联或串、并联组成；二极管包括由各种材料及结构构成的二极管，以及其它在通过电流后具有二极管正向电压降效应的半导体或固态电子元件。
综上所述，本实用新型的可线性调整限压电路装置与充电电池组并联，可确保电池组充电时的充份饱和，并能防止电池组因过度充电而损坏，不仅电路结构设计新颖，且成本低廉。

Claims (8)

1.一种电池组充电的可线性调整限压电路装置，包括一个或一个以上串联连接的二极管或包括齐纳二极管在内的齐纳效应元件，或两种或两种以上二极管或包括齐纳二极管在内的齐纳效应元件混合串联，与电池组并联连接，其特征在于：还包括有阻抗元件Z0，与呈串联连接的二极管或齐纳效应元件串连连接。
2.根据权利要求1所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的电池组是由铅酸、镍氢、镍锌、镍铁、锂电池，或其它各种可再充电的二次电池组成的单组电池组，所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路同极性地并联连接在所述电池组两端。
3.根据权利要求1所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的电池组是由铅酸、镍氢、镍锌、镍铁、锂电池，或其它各种可再充电的二次电池组成的呈串联连接的多组电池组，所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路同极性地并联连接在所述电池组两端。
4.根据权利要求1或2或3所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路通过开关或插头插座或接头端子同极性地并联连接在所述电池组两端。
5.根据权利要求4所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的阻抗元件Z0与二极管、齐纳效应元件的串连连接电路在通过分流电流时产生正电压的一端与所述电池组的正极连接，产生负电压的一端与所述电池组的负极连接。
6.根据权利要求1所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的阻抗元件Z0是电阻性阻抗或电感性阻抗或电容性阻抗或由两种或两种以上的电阻性阻抗、电感性阻抗、电容性阻抗混合连接构成。
7.根据权利要求1所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的电阻性阻抗是单个的一般电阻或正温度系数电阻或负温度系数电阻或由两种或两种以上的一般电阻、正温度系数电阻、负温度系数电阻串联连接或并联连接或串并联连接构成。
8.根据权利要求1所述的电池组充电的可线性调整限压电路装置，其特征在于：所述的二极管包括由各种材料及各种结构组成的二极管，或在通过电流时能产生二极管正向电压降的半导体固态电子元件；所述的齐纳二极管包括能产生齐纳二极管齐纳效应的固态电子元件。
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