CN2850094Y - 一种蓄电池组充电自动均衡保护装置 - Google Patents

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黄国林
冯兆瑞
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FULLRIVER BATTERY Co Ltd PANYU GUANGZHOU
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Abstract

本实用新型一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,该装置包括壳体、多头接线端子、多路相同的电压采样比较放大分流电路,电压比较器电路和功率驱动电路之间通过一个反馈电阻组合成一个具有较大驱动能力的功率比较器电路,分流电能可以变换成光能消耗,本实用新型可以较长时间有效地保证电池组中各单体电池的均衡一致性,保证电池组的可用容量,进而有效延长电池组的使用寿命,具有较好实用价值和经济效益。

Description

一种蓄电池组充电自动均衡保护装置
技术领域
本实用新型一种蓄电池组充电自动均衡保护装置属于充电电池技术领域,特别是涉及一种锂离子电池组的充电自动均衡保护装置。
背景技术
充电蓄电池作为直流电源应用领域日益广泛,为了给设备提供足够的电压,电池组通常由多个单体电池串联而成,但是如果电池之间容量失配,会影响整个电池组的容量。电池组中单体电池容量的不匹配,包括荷电状态的失配和容量/能量的失配,不论哪一种失配,整个电池组的总容量只能达到组成电池组最差一只单体电池的容量。通常串联电池组又是由一个充电设备进行整体充电的,随着使用时间的延长,单体电池之间的差异(失配)还会越来越大,因为在电池组中一个或几个单体电池会在其他电池尚需充电时便已达到了最大容量,而在放电时未完全充电的电池又会比其他电池先放完电,使电池组因电压不足而停止放电,这样不仅影响电池组的容量,而且还会因个别电池的早期失效而造成整个电池组的失效,最终影响了电池组的使用寿命。上述问题是普遍存在的,对于锂离子电池来说,其充放电电压、电流等对其电池性能和寿命影响更为敏感,更容易产生单体电池间容量的不匹配,造成电池的早期失效,影响电池组的容量,使电池组因电压不足而停止放电,个别电池的早期失效而造成整个电池组的失效。
实用新型的内容
本实用新型的目的在于采用电池均衡保护处理技术,解决因充放电对电池性能、寿命影响造成的电池间差异、失配,提高电池组的有效使用寿命,提供一种可以实现有效保护,成本低的蓄电池组,特别是锂离子电池组充电自动均衡保护装置。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是,充电自动均衡保护装置与现有蓄电池组充电设备配合使用,在蓄电池组充电过程中,对电池组中各单体电池进行电压采样比较后,适时启动功率负载,实现自动分流均衡,达到对蓄电池和蓄电池组实现有效均衡保护。蓄电池组充电自动均衡保护装置是包括壳体、多头接线端子、一路以上相同的电压采样比较放大分流电路。壳体上装有多头接线端子,用于同被充电电池组和充电设备相连接,壳体上设有多个发光二极管显示器(LED),用于指示电池组中单体电池的充电后期状态。电压采样比较放大分流电路由电压采样比较放大电路和功率放大电路组成,电压采样比较放大电路由电压比较器电路和功率驱动电路组成,电压比较器电路和功率驱动电路之间通过一个反馈电阻组合成一个具有较大驱动能力的功率比较器电路,在功率放大电路连接有功率负载。
功率负载由半导体功率器件或继电器带动。功率负载可以是耗电的发热功率器件,也可以是耗电发光器件;功率负载的接入动作,可由半导体双极性功率器件、MOSFET功率器件、其他电子电力功率器件或继电器完成。分流电能可以变换成光能消耗。
本实用新型装置中,电压采样比较放大分流电路的数量与被充电蓄电池组所含有单体电池数量相同,多头接线端子的接头数比电压采样比较放大分流电路数量多一头,以便分别对各单体电池进行充电取样比较和分流均衡。
蓄电池组充电自动均衡保护装置的供电电源来自蓄电池组充电设备。
电压采样比较放大分流电路设有分流显示LED,其点亮时表明对应单体电池容量已接近充满,可及时发现较差的落后电池,以便提醒用户及时处理或更换。
本实用新型通过对充电过程中的电池组中各单体电池实时监测,用采样比较及自动分流方法保证各单体电池的充电均衡,可以较长时间有效地保证电池组中各单体电池的均衡一致性,保证电池组的可用容量,进而有效地延长电池组的使用寿命,具有较好实用价值和经济效益。
附图说明
附图1是本实用新型装置的接线示意方框图。
附图2是本实用新型的电压采样比较放大分流电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如附图1所示,本实用新型单体蓄电池2安装在蓄电池组1内,线路板4置于壳体中,壳体侧面安装头接线端子3与电池组1的各单体电池2相互对应连接,充电设备11正负极输出端与正负端及蓄电池组的正负电极相连接。总体线路中的一路电压采样比较放大分流电路5。
如附图2所示,本实用新型的单路电压采样比较放大分流电路图,是总体线路中的一路,由功率负载6,电压采样比较放大电路8,功率放大电路9组成,驱动晶体管T1发射极输出A点通过电阻R6反馈连接到电压采样比较器IC的反相输入端,构成整体负反馈的功率比较器,其特点是具有较强的驱动能力,用于推动末极功率放大器件T2,带动功率负载6。蓄电池组在充电初期,各个电池电压都比较低,电压采样比较放大电路处于截止状态,R7上无电流通过,末极功率负载无电流通过,对与其并联的电池充电电流没有影响,末极分流指示发光二极管不亮。随着电流充电,蓄电池电压逐渐升高,当某一个电池端电压上升到接近蓄电池的设定上限电保护压时,电压采样比较放大电路翻转,T2导通,功率负载有电流通过,这将对与其相并联蓄电池的充电电流进行分流,同时该路分流显示LED自动点亮,显示对应的电池已接近充满电,其充电电流开始被分流。电池组中其他荷电较少、电压较低的电池仍然以充电设备的总电流继续充电,直至充电末期,各个电池都相继接近充满电时,其相对应分流功率负载都启动,LED指示灯点亮,此时充电设备已经进入恒压充电阶段,电压不会再上升,充电电流逐渐减小,保证了各个单体电池都能够充满电。
在充电过程中,通过对单体电池的电压采样比较放大和分流,各个蓄电池充电自动达到均衡,保证个单体都能充满电,使得先充满电的电池在充电后期充入较少电流,而不会造成过充电,其他电池继续充电,直到充满而不会欠充电;在放电使用时,各个电池均以充满电状态放电,不致造成个别电池的过放电,这样便通过这种充电均衡,实现了对各单体电池的充电保护,避免过充过放电对电池的损坏,有效地延长了电池的有效寿命。
在电压采样比较放大电路8中,设置了带有负反馈电阻R6的功率比较电路,使得该电路工作更稳定,提高了驱动能力和可靠性。
分流电路部分的功率负载6,可以是不同的电流功率变换形式,它可以是直接消耗电能的电热器件,也可以是消耗电能的发光器件,如白炽灯等。虽然后者少见使用,但是为了有效地减少本装置的温升,将分流电能转换成光能散发出去,也不失为一种较好的方法,能够避免过多热量造成温升,提高了装置的可靠性,具有较好的实际意义。
本实用新型装置中所设置的发光二极管显示器(LED),能够在相应单体蓄电池接近充满电时自动点亮,若在蓄电池组充电末期仍然有个别蓄电池对应发光二极管未被点亮,说明该电池存在问题,这样便于提醒使用者及时采取处理措施,以确保蓄电池组的正常使用。
本实用新型提供了具有较强驱动能力的统一组合功率比较器和将分流电能变换成光能的方法,更便于对较大容量蓄电池组充电进行均衡保护中有效使用,设置发光二极管对单体电池充满电显示,既便于得知蓄电池组充电进程和状态,又可以在充电过程中及时发现不良电池。特别适用于对充电、放电有较严格要求的液体锂离子电池和聚合物锂离子电池。这些对于有效提高蓄电池组的使用寿命,确保电源设备可靠性,具有较好实用性和节约运行成本的经济效益。

Claims (6)

1、一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,它包括壳体、多头接线端子,一路以上相同的电压采样比较放大分流电路,壳体上装有多头接线端子,电压采样比较放大分流电路由电压采样比较放大电路和功率放大电路组成,电压采样比较放大电路由电压比较器电路和功率驱动电路组成,其特征是电压比较器电路和功率驱动电路之间通过一个反馈电阻组合成一个驱动电路,在功率放大电路连接有功率负载。
2、根据权利要求1所述的一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,其特征是驱动晶体管发射极输出点通过电阻反馈连接到电压采样比较器的反相输入端。
3、根据权利要求1所述的一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,其特征是功率负载可以是耗电发热器件,也可以是耗电发光器件。
4、根据权利要求1所述的一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,其特征是电压采样比较放大分流电路的数量与电池组所含有单体电池数量相同,多头接线端子的接头数比电压采样比较放大分流电路数量多一头。
5、根据权利要求1所述的一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,其特征是壳体上设有多个发光二极管显示器。
6、根据权利要求1所述的一种蓄电池组充电自动均衡保护装置,其特征是其功率放大电路可以是功率半导体器件或继电器。
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