CN100395938C - 电池组均衡充放电节能保护模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组均衡充放电节能保护模块。它包括一个电压比较电路，一个脉宽调制电路，一个高频振荡电路、一个输出电路及一个反馈电路。其中电压比较电路的两个输入端接在电池组的两侧，输出端接脉宽调制电路；脉宽调制电路接高频振荡电路，高频振荡电路接输出电路；在输出电路与脉宽调制电路之间接有反馈电路。本电池组均衡充放电节能保护模块可以对各类动力用二次电池进行充放电，不仅可以实现在充放电过程中的恒压充电、恒流放电，而且还可以避免在充放电过程中因分流而造成的能量损耗，节能环保。

Description

电池组均衡充放电节能保护模块

技术领域

本发明涉及一种电池组充放电模块，特别涉及一种可以使电池组在充放电过程中实现恒压充电、恒流放电，并且节约能源的电池组均衡充放电节能保护模块，属于电源技术领域。

背景技术

现在，锂离子电池、铅酸电池等各类动力用二次电池因其具有工作电压高、工作温度范围广、循环寿命长、无记忆效应等显著优点而得到越来越广泛的使用。但是，该类电池对其充电有其特殊的要求。在生产及使用的过程中，为保护该类电池的安全性以及使电池实现满充，通常采用先恒流后恒压的充电方式，即通过限流限压的充电方式进行充电。这种充电方式的不足在于在充电过程中分流释放的能量会被完全消耗掉。这就不仅造成了能量的巨大浪费，而且会因为产生的热量无法及时散掉而出现散热的难题。随着此类电池容量的不断提高和使用量的不断扩大，在充电过程中分流所浪费的能量已不再是一个可以忽视的数字，而且随之而来的散热问题也会造成安全上的隐患。因此，市场迫切需要一种针对上述诸问题的新的解决方案出现。

发明内容

本发明的目的在于针对现有各类动力用二次电池对充电过程的技术要求，提供一种新型的电池组均衡充放电节能保护模块。使用该模块对各类动力用二次电池进行充放电，不仅可以实现在充放电过程中的恒压充电、恒流放电，而且还可以避免在充放电过程中因分流而造成的能量损耗，节能环保。

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述保护模块包括一个电压比较电路，一个脉宽调制电路，一个高频振荡电路、一个输出电路及一个反馈电路；其中电压比较电路的两个输入端接在电池组的两侧，输出端接所述脉宽调制电路；所述脉宽调制电路接所述高频振荡电路，所述高频振荡电路接所述输出电路；在所述输出电路与所述脉宽调制电路之间接有所述反馈电路。

本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块具有如下特点：

1.可以实现电池充放电过程中的恒压充电、恒流放电；

2.在电池充放电过程中不会因分流而造成能量损耗，节能环保；

3.与同类产品相比，电路结构简单，生产和使用的成本较低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块的基本电路原理图。

图2为本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块的另一个实施例的原理图。

图3为本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块的又一个实施例的原理图。

图4为本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块并联使用，对电池进行恒流充电时的电路连接图。

图5为本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块对电池进行充电，并同时外接外部负载的电路连接图。

具体实施方式

本发明所述的电池组均衡充放电节能保护模块的基本电路结构如图1所示。该电路主要用于对电池进行充电。它包括一个电压比较电路，一个PWM电路，一个高频振荡电路、一个输出电路及一个反馈电路。图中的Bn为待充电的电池或者电池组，如锂离子电池、铅酸电池或者其它二次电池等。其BT-端接地。电压比较电路由电压比较器IC1及电阻R1、R2和R3，稳压管Z1所组成，其作用在于提供电池电压与基准电压的比较，保证对电池的恒压充电。其中R1的一端接在Bn的BT+端，另一端接在IC1的同向输入端，R3的一端接BT+端，另一端接IC1的反向输入端，IC1的输出端接在电阻R4和R5之间，而R4和R5则分别与BT+端和BT-端相连接。PWM电路由脉宽调制芯片UC2825和有关的电阻、电容所组成，其芯片的输出端11、14脚通过电阻与高频振荡电路相接，输入端1、3、5脚与光耦输出端O1和O2相接，而光耦O1和O2的输入端与上述电压比较电路相接。高频振荡电路由高频变压器TR1，开关管N1和N2以及二极管D1和D2所组成。其中TR1的中心抽头处引出信号至电感L1，L1与电池Bn的BT+端相连，在L1的两端分别接有接地的滤波电容C5和C6。

在电池Bn的充电过程中，当充电电压达到设定恒压值V时，电压比较器IC1的输出使PWM芯片UC2825开始工作。UC2825的11脚OUT A与14脚OUTB两个输出通道输出脉冲使开关管N1、N2间断导通，开关管N1、N2的导通使高频变压器两段输入线圈分时间断产生振荡电流，其输出经电感L2后接整流滤波电路，经整流滤波电路后输出，连接外部负载，即：OUT+与OUT-之间接外部负载。在输出端与PWM芯片的9、16脚之间接有光耦O3构成的反馈电路。该反馈电路使用光耦的考虑是不仅要获得反馈信号，还要保证输出信号与输入信号的隔离。

在图2所示的另一个实施例中，其它部分的电路与图1所示的基本电路相同，不同之处在于在电感L2与整流滤波电路之间增加了一个换能器T1。这里所用的换能器T1可以选用AC/AC变换器、变压器及电-机械-电等形式的多种形式换能器。它的输入端接电感L2，输出端接整流滤波电路。

图3所示的又一个实施例用在对电池进行恒流放电的场合。这个实施例所示的电路与图2所示的电路相比，在Bn的BT-端与地之间增加了一个采样电阻Rf，这是为了保证对电池的放电是恒流的。在这一电路中，电压比较电路中选与电池串联使用的采样电阻Rf的电压与基准电压比较，以保证对电池的恒流放电。

在实际使用中，若干个本电池组均衡充放电节能保护模块可以并联使用。以进行恒压充电为例，若以充电过程中的电池为负载，其连接图如图4所示，每一个需测试的电池分别配置一个本电池组均衡充放电节能保护模块。保护模块1、保护模块2、保护模块3、…、保护模块n的输入端分别并联于锂离子二次电池B1、B2、B3、…、Bn的两端，输出端并联于电池总的充电回路两端。模块输出并联接入电池充电总回路中，即作为电池组充电的充电能量。若电池B1在充电过程中充电至预设定的恒压值，而其它电池仍处于恒流充电状态时，B1自动向保护模块1进行分流以保持电池进行恒压充电，而保护模块1中的输出又并入总充电回路中，其能量作为回路中电池充电的能量，若其他电池在充电过程中充电至恒压值后如前所述，向对应的保护模块进行分流，从保护模块中的输出又并入总充电回路中，其能量作为回路中锂离子二次电池充电能量，从而减少了外界补充能量的输入，达到降低能耗的目的。若如图5所示的那样，同时外接有外部负载，则保护模块中的输出也同样并入负载供电回路中，其能量作为回路中负载消耗能量的补充，可以减少外界补充能量的输入，从而也达到降低能耗的目的。

需要声明的是，本发明的特定实施例已经对本发明的内容做了详尽的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，特别是对若干部件的等同替换，都构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述保护模块包括一个电压比较电路，一个脉宽调制电路，一个高频振荡电路、一个输出电路及一个反馈电路；其中电压比较电路的两个输入端接在电池组的两侧，输出端接所述脉宽调制电路；所述脉宽调制电路接所述高频振荡电路，所述高频振荡电路接所述输出电路；在所述输出电路与所述脉宽调制电路之间接有所述反馈电路。

2.如权利要求1所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

在所述高频振荡电路与所述输出电路之间还接有一个换能器。

3.如权利要求1所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

在所述电池组的负端与地之间接有一个采样电阻。

4.如权利要求1所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述电压比较电路中的第一电阻的一端接在所述电池组的正端，另一端接在电压比较器的同向输入端；第二电阻的一端接在所述电池组的正端，另一端接所述电压比较器的反向输入端。

5.如权利要求1所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述脉宽调制电路中具有脉宽调制芯片。

6.如权利要求4或5所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述电压比较电路中的电压比较器的输出端与所述脉宽调制芯片的输入端之间接有光耦。

7.如权利要求1或5所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述高频振荡电路内具有一个高频变压器、第一开关管和第二开关管，其中所述第一开关管和第二开关管的输入端分别接所述脉宽调制芯片的两个输出端，所述第一开关管和第二开关管的输出端分别接在所述高频变压器的原边两端。

8.如权利要求7所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述高频变压器的中间抽头处与所述电池组的正端之间接有一个电感。

9.如权利要求1所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述反馈电路中具有一个光耦。

10.如权利要求1所述的电池组均衡充放电节能保护模块，其特征在于：

所述输出电路中具有整流滤波电路，所述整流滤波电路直接与外部负载相连接。

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