專利名稱：：均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種電池組，尤其涉及一種均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)。技術(shù)背景鉛酸蓄電池單體額定電壓為2V，商品電池的電壓一般為2V、4V、6V、8V、12V、24V,超過24V的電池一般選擇多個2V的電池單體或多個12V的電池組串聯(lián)。在串聯(lián)電路中，電池組充電或放電的電流是完全一樣的，在理論上，每個單體的容量相同，在設(shè)置電池的充電電壓或放電終止電壓時，可以設(shè)置電池組的總電壓，以達到可以控制過度充電和防止過度放電的目的。但是，電池組中每個單體的實際容量不可能是完全一樣的，制造過程總是存在一定的誤差。以一組36V12Ah實際使用的電動自行車電池為例36V12Ah的電池組由3只12V12Ah的電池構(gòu)成編號為1#、2#、3#:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本組電池中1#電池的實際容量12.4Ah，3#電池的實際容量為12.6Ah,容量差為1.59%，電池制造廠不管用多好的制造設(shè)備，2%以內(nèi)的容量誤差是不可避免的。本組電池也完全符合標準要求和實際使用的要求?？墒?，存在較小容量差異的電池經(jīng)過10個充放電循環(huán)后，容量差異增加到3.5%,經(jīng)過100次循環(huán)后，容量差異增加到21.3%，經(jīng)過200次循環(huán)后容量差異超過65%，根本無法正常使用:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在上述電池組中，新電池的容量在開始使用時誤差很小，才1.59%,在循環(huán)200次后容量差異達到65%,產(chǎn)生差異主要有兩個原因1、在串聯(lián)電路中通過電池組的電流和時間是完全相同的，即充入或放電的容量是完全相同的，所以在充電中容量偏小的電池將過度充電造成失水，失水后的電池容量進一步下降，這樣造成惡性循環(huán)，容量小的就會越小。2、在以上串聯(lián)電路中，容量偏大的電池在放電中沒有完全放電，當(dāng)充電時就造成過度充電造成失水，失水后的電池容量進一步下降。以上兩個原因造成電池循環(huán)后容量差異，相串聯(lián)的蓄電池容量差異較大時，便會造成蓄電池過充電或過放電，導(dǎo)致蓄電池使用壽命縮短。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種使用壽命較長的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)。本實用新型的技術(shù)方案是這樣的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，包括復(fù)數(shù)個相串聯(lián)的電池，上述每個電池的兩端分別并接有當(dāng)電池兩端的電壓高于充電電壓設(shè)定值時導(dǎo)通、當(dāng)電池兩端的電壓低于充電電壓設(shè)定值時不導(dǎo)通的均衡電路。上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管和第一電阻，上述第一穩(wěn)壓二極管的負極端連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一穩(wěn)壓二極管的正極端連接上述第一電阻的一端，上述第一電阻的另一端連接對應(yīng)的上述電池的負極端。上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管、第一電阻、第一三極管和第三電阻，上述第一穩(wěn)壓二極管的負極端連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一穩(wěn)壓二極管的正極端連接上述第一電阻的一端，上述第一電阻的另一端連接上述第一三極管的基極，上述第三電阻連接于上述第一三極管的集電極與對應(yīng)的上述電池的正極端之間，上述第一三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)的上述電池的負極端。上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管、第一電阻、第一三極管、第二穩(wěn)壓二極管、第二電阻、第二三極管和第三電阻，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的負極端分別連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的正極端分別連接上述第一電阻、第二電阻的一端，上述第一電阻、第二電阻的另一端分別連接上述第一三極管、第二三極管的基極，上述第三電阻連接于上述第一三極管的集電極與對應(yīng)的上述電池的正極端之間，上述第一三極管的發(fā)射極連接上述第二三極管的集電極，上述第二三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)的上述電池的負極端。上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管、第一電阻、第一三極管、第二穩(wěn)壓二極管、第二電阻、第二三極管、第三三極管和第三電阻，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的負極端分別連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的正極端分別連接上述第一電阻、第二電阻的一端，上述第一電阻、第二電阻的另一端分別連接上述第一三極管、第二三極管的基極，上述第三電阻連接于上述第一三極管的集電極與對應(yīng)的上述電池的正極端之間，上述第一三極管的發(fā)射極分別連接上述第二三極管、第三三極管的集電極，上述第二三極管的發(fā)射極連接上述第三三極管的基極，上述第三三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)的上述電池的負極端。上述均衡電路包括三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路、可調(diào)電阻和電阻，此可調(diào)電阻的一端連接對應(yīng)的上述電池的負極端、另一端連接此三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路的調(diào)節(jié)端，此三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路的輸入端連接對應(yīng)的上述電池的正極端、輸出端連接此電阻的一端，此電阻的另一端連接對應(yīng)的上述電池的負極端。采用上述方案后，本實用新型的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，當(dāng)其中某個電池兩端的電壓達到充電電壓設(shè)定值時，其對應(yīng)的均衡電路導(dǎo)通，充電電流主要經(jīng)過其均衡電路，這樣，此電池就不會因為過度充電損壞，此時充電電流并對電壓較低的其它電池繼續(xù)充電，直到每個電池的電壓同時達到充電電壓設(shè)定值以上后，充電器將自動轉(zhuǎn)化充電模式為浮充狀態(tài)。同樣的方法，在放電過程中也能很好地保護電池單體不因為過度放電造成損壞。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有可保持相串聯(lián)的各個電池之間的容量的一致性、提高使用壽命的優(yōu)點。附困說明圖1為本實用新型的原理方框圖。圖2為第一種均衡電路的電路圖。圖3為第二種均衡電路的電路圖。圖4為第三種均衡電路的電路圖。圖5為第四種均衡電路的電路圖。圖6為第五種均衡電路的電路圖。具體實施方式本實用新型的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，以三個電池單體為例，多個電池單體的原理相同。如圖1所示，在電池組中，電池單體l、2、3分別并聯(lián)一個均衡電路ll、21、31。第一種均衡電路如圖2所示，均衡電路ll、21、31分別由三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路IC1和電阻Rll和可調(diào)電阻R21構(gòu)成，可調(diào)電阻R21可以精確調(diào)整均衡電路ll、21、31的導(dǎo)通電壓，可調(diào)電阻R21的一端連接對應(yīng)的電池的負極端、另一端連接三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路IC1的調(diào)節(jié)端，三端可調(diào)節(jié)賴、壓集成電路IC1的輸入端連接對應(yīng)的電池的正+及端、輸出端連4妻電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端連接對應(yīng)的電池的負極端。工作原理當(dāng)充電設(shè)備給予電池組的總電壓U達到電池充電的飽和電壓時，分布在電池單體l、2、3上的電壓分別為U1、U2、U3,總電壓與分電壓的關(guān)系為U=U1+U2+U3。假設(shè)均衡電路ll、21、31的導(dǎo)通電壓為U0，U=3U0。當(dāng)U1〉U0時，均衡電路11的三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路IC1導(dǎo)通，充電電流主要經(jīng)過均衡電路11,經(jīng)過均衡電路的電阻Rll放電，充電電流對電池2、3繼續(xù)充電，這樣，電池l就不會因為過度充電損壞。電池2、3的原理相同，直到3只電池的電壓同時達到U0以上后，充電器將自動轉(zhuǎn)化充電模式為浮充狀態(tài)。同樣的方法，在放電過程中也能很好地保護電池單體不因為過度放電造成損壞。第二種均衡電路如圖3所示，均衡電路ll、21、31分別由足夠精密的穩(wěn)壓二極管Dl和電阻Rl組成，穩(wěn)壓二極管Dl的負極端連接對應(yīng)的電池的正4L端，穩(wěn)、壓二;feL管Dl的正極端連接此電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接對應(yīng)的電池的負極端。當(dāng)電池兩端的電壓大于穩(wěn)壓二極管Dl的導(dǎo)通電壓時，穩(wěn)壓二極管D1導(dǎo)通，充電電流主要經(jīng)過與此電池對應(yīng)的均衡電路，經(jīng)過均衡電路的電阻Rl放電，充電電流對其他電池繼續(xù)充電。由于穩(wěn)壓二極管所能承受的電流有限，在充電電流較大的使用場合，我們在第二種均衡電路的基礎(chǔ)上增加了三極管起到放大放電電流的作用。第三種均衡電路如圖4所示，均衡電路ll、21、31分別由穩(wěn)壓二極管Dl、電阻R1、三極管Q1和電阻R3組成，穩(wěn)壓二極管D1的負極端連接對應(yīng)的電池的正極端，穩(wěn)壓二極管Dl的正極端連接電阻R1的一端，電阻R1的另一端連接三極管Q1的基極，電阻R3連接于三極管Q1的集電極與對應(yīng)的電池的正極端之間，三極管Q1的發(fā)射極連接對應(yīng)的電池的負極端。當(dāng)電池兩端的電壓大于穩(wěn)壓二極管Dl和三極管Ql的導(dǎo)通電壓時，穩(wěn)壓二極管D1、三極管Q1導(dǎo)通，充電電流主要經(jīng)過與此電池對應(yīng)的均衡電路，經(jīng)過均衡電路的電阻R1、R3;改電。如果均衡電路中的元件擊穿，均衡電路將會對所對應(yīng)的電池進行放電，導(dǎo)致電池的電被放光，為了防止這種狀況的發(fā)生，我們在第三種均衡電路的基礎(chǔ)上并接一個放電回路，各個放電回路形成一個類似于"與門"的電路，即一路不通則各路都不通。第四種均衡電路如圖5所示，均衡電路ll、21、31分別由穩(wěn)壓二極管Dl、電阻R1、三極管Q1、穩(wěn)壓二極管D2、電阻R2、三極管Q2和電阻R3組成，穩(wěn)壓二極管D1、D2的負極端分別連接對應(yīng)的電池的正極端，穩(wěn)壓二極管Dl、D2的正極端分別連接電阻Rl、R2的一端，電阻R1、R2的另一端分別連接三極管Q1、Q2的基極，電阻R3連接于三極管Ql的集電極與對應(yīng)的電池的正極端之間，三極管Ql的發(fā)射極連接三極管Q2的集電極，三極管Q2的發(fā)射極連接對應(yīng)的電池的負極端。當(dāng)電池兩端的電壓大于穩(wěn)壓二極管Dl、三極管Ql和三極管Q2的導(dǎo)通電壓，且大于穩(wěn)壓二極管D2和三極管Q2的導(dǎo)通電壓時，穩(wěn)壓二極管Dl、三極管Ql、穩(wěn)壓二極管D2和三極管Q2導(dǎo)通，充電電流主要經(jīng)過與此電池對應(yīng)的均衡電路，經(jīng)過均衡電路的電阻R1、R2、R3放電。為了提高均衡電路的靈敏度，我們給放電回路增加了一個三極管進行兩級放大。第五種均衡電路如圖6所示，均衡電路ll、21、31分別由穩(wěn)壓二極管D1、電阻R1、三極管Q1、穩(wěn)壓二極管D2、電阻R2、三極管Q2、三極管Q3和電阻R3組成，穩(wěn)壓二極管D1、D2的負極端分別連接對應(yīng)的電池的正極端，穩(wěn)壓二極管Dl、D2的正極端分別連接電阻Rl、R2的一端，電阻R1、R2的另一端分別連接三極管Q1、Q2的基極，電阻R3連接于三極管Ql的集電極與對應(yīng)的電池的正極端之間，三極管Ql的發(fā)射極分別連接三極管Q2、Q3的集電極，三極管Q2的發(fā)射極連接三極管Q3的基極，三極管Q3的發(fā)射極連接對應(yīng)的電池的負極端。當(dāng)電池兩端的電壓大于穩(wěn)壓二極管Dl、三極管Q1和三極管Q3的導(dǎo)通電壓，且大于穩(wěn)壓二極管DL三極管(^和三極管Q3的導(dǎo)通電壓時，穩(wěn)壓二極管D1、三極管Q1、穩(wěn)壓二極管D2、三極管Q2、三極管Q3導(dǎo)通，充電電流主要經(jīng)過與此電池對應(yīng)的均衡電路，經(jīng)過均衡電路的電阻R1、R2、R3放電。下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進行進一步的說明。以36V的電動自行車電池為例36V的電動自行車電池組由3個12V的電池組構(gòu)成，一般采用的循環(huán)充電電壓為14.5V/12V,充電器提供給電池組的總充電電壓為43.5V,在充電過程中，當(dāng)?shù)谝恢浑姵氐竭_14.5V的時^f'美，其對應(yīng)的均衡電路導(dǎo)通，電流經(jīng)過此均衡電路并對電壓較低的另外2只電池繼續(xù)充電，直到3只電池的電壓同時達到14.5V以上后，充電器將自動轉(zhuǎn)化充電模式為浮充狀態(tài)，電壓一般為13.9V/12V。本實用新型這種均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，總是保持串聯(lián)電路充電到末期電壓分配的均衡，保護電池不因為電壓過高造成損壞。本實用新型中的均衡電路對用額定電壓為3V/單體的鋰離子電池依然適用，目前鋰離子電池在手機上只使用一個單體，只需要給予4.2V的恒定電壓就滿足要求。但鋰離子電池在電動汽車上串聯(lián)使用時就必須使用均衡電路，因為鋰離子電池充電電壓超過4.2V不但會造成電池損壞，更可能導(dǎo)致爆炸的危險。電動旅游車、電瓶叉車、UPS電池組，電力、電訊等使用鉛酸蓄電池組的設(shè)備都應(yīng)該采用均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)或外掛電池均衡電路，可以保證電池更長使用壽命和安全可靠。權(quán)利要求1、均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，包括復(fù)數(shù)個相串聯(lián)的電池，其特征在于上述每個電池的兩端分別并接有當(dāng)電池兩端的電壓高于充電電壓設(shè)定值時導(dǎo)通、當(dāng)電池兩端的電壓低于充電電壓設(shè)定值時不導(dǎo)通的均衡電路。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，其特征在于上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管和第一電阻，上述第一穩(wěn)壓二極管的負極端連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一穩(wěn)壓二極管的正極端連接上述第一電阻的一端，上述第一電阻的另一端連接對應(yīng)的上述電池的負極端。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，其特征在于上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管、第一電阻、第一三極管和第三電阻，上述第一穩(wěn)壓二極管的負極端連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一穩(wěn)壓二極管的正極端連接上述第一電阻的一端，上述第一電阻的另一端連接上述第一三極管的基極，上述第三電阻連接于上述第一三極管的集電極與對應(yīng)的上述電池的正極端之間，上述第一三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)的上述電池的負極端。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，其特征在于上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管、第一電阻、第一三極管、第二穩(wěn)壓二極管、第二電阻、第二三極管和第三電阻，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的負極端分別連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的正極端分別連接上述第一電阻、第二電阻的一端，上述第一電阻、第二電阻的另一端分別連接上述第一三極管、第二三極管的基極，上述第三電阻連接于上述第一三極管的集電極與對應(yīng)的上述電池的正極端之間，上述第一三極管的發(fā)射極連接上述第二三極管的集電極，上述第二三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)的上述電池的負才及端。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，其特征在于上述均衡電路包括第一穩(wěn)壓二極管、第一電阻、第一三極管、第二穩(wěn)壓二極管、第二電阻、第二三極管、第三三極管和第三電阻，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的負極端分別連接對應(yīng)的上述電池的正極端，上述第一、第二穩(wěn)壓二極管的正極端分別連接上述第一電阻、第二電阻的一端，上迷第一電阻、第二電阻的另一端分別連接上述第一三極管、第二三極管的基極，上述第三電阻連接于上述第一三極管的集電極與對應(yīng)的上述電池的正極端之間，上述第一三極管的發(fā)射極分別連接上述第二三極管、第三三極管的集電極，上述第二三極管的發(fā)射極連接上述第三三極管的基極，上述第三三極管的發(fā)射極連接對應(yīng)的上述電池的負極端。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，其特征在于上述均衡電路包括三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路、可調(diào)電阻和電阻，此可調(diào)電阻的一端連接對應(yīng)的上述電池的負極端、另一端連接此三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路的調(diào)節(jié)端，此三端可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓集成電路的輸入端連接對應(yīng)的上述電池的正極端、輸出端連接此電阻的一端，此電阻的另一端連接對應(yīng)的上述電池的負極端。專利摘要本實用新型公開了一種均衡電池組的改進結(jié)構(gòu)，其在電池組的各個電池的兩端分別并接有均衡電路，能夠自動均衡各個電池的容量，防止循環(huán)使用后造成各個電池間的容量差異，保持各個電池容量的一致性，提高了電池的使用壽命。文檔編號H02J7/00GK201044365SQ20072000676公開日2008年4月2日申請日期2007年4月10日優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日發(fā)明者陳振富申請人:陳振富