专利名称：一种蓄电池控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池，具体涉及一种蓄电池控制电路。
背景技术：
如图6所示，现有的蓄电池控制电路一般包括蓄电池充电电路和蓄电 池放电电路。所述蓄电池充电电路主要由输入电源、蓄电池充电控制电路、 输入电压电流取样电路、总控制电路和辅助电源等组成。现有的蓄电池充 电控制电路主要为通断模式，它主要采用MOSFET、 IGBT等大功率开关 进行通断控制，给蓄电池充电。但是这种蓄电池充电控制电路，由于一方 面要给蓄电池充电，另一方面要防止输入电压低时蓄电池反灌，通断式开 关必须是单向的，为达到此目的，目前通常使用两个开关器件进行通断式 开关控制。而蓄电池充电控制电路必须由主控制电路控制，主控制电路一 般采用CPU或DSP等数据处理芯片进行计算控制，数据处理芯片的输入 为输入电压电流，相应地这就需要输入电压电流取样电路进行采样，同时 数据处理芯片需要模数转换和数模转换，需要晶振时钟等相关电路。同时 需要辅助电源为各种电路供电。故总体电路相当复杂。所述蓄电池放电电 路主要由蓄电池、蓄电池放电控制电路、输出电压电流取样电路、总控制 电路和辅助电源等组成。该蓄电池放电控制电路主要为通断模式，它主要 采用MOSFET、 IGBT等大功率开关进行通断控制，将蓄电池放电从而为 负载设备提供电源。而蓄电池放电控制电路须由主控制电路控制，主控制 电路一般采用CPU或DSP等数据处理芯片进行计算控制，数据处理芯片 的输入为输出电压电流，相应地，其需要输出电压电流取样电路进行采样， 同时数据处理芯片需要模数转换和数模转换，需要晶振时钟等相关电路。 同时需要辅助电源为各种电路供电。故总体电路相当复杂。
综上所述，现有的蓄电池控制电路存在以下缺点需要数字处理芯片 及其外围电路进行计算及进行电池充放电管理，电路复杂。需要各路输入 电压电流采样电路和输出电压电流采样电路进行采样。需要设置数模转换 和模数转换电路。需要辅助电源电路为各部分电路提供低压电源。辅助电
源目前一般采用开关电源或直流电源模块，会带来电磁兼容问题。总体电
路复杂,成本高，可靠性差；还需要软件进行电池管理及开关控制等。此 外通断式充电控制电路一般要采用两个开关器件来达到给蓄电池充电和防 止输入电源电压低时蓄电池反灌。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种可 以自驱动的蓄电池控制电路，电路简单。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决 一种蓄电池控制电 路，包括蓄电池充电电路，所述蓄电池充电电路包括线性调压器，所述线 性调压器连接在输入电源和蓄电池之间，所述线性调压器在输入电源的电 压大于蓄电池的电压时，使输入电源和蓄电池之间形成通路，所述线性调 压器包括第一驱动电阻和第一三极管，所述蓄电池充电电路还包括单向导 通器件和箝位器件;所述输入电源的正输出端与第一三极管的集电极相连，
所述输入电源的正输出端经单向导通器件、第一驱动电阻与第一三极管的 基极相连，所述第一三极管的发射极与所述蓄电池的正输入端相连，所述 箝位器件跨接在所述第一三极管基极与射极之间。
优选地，所述蓄电池充电电路还包括第一稳压器件，第一三极管基极 通过第一稳压器件与蓄电池的负输入端相连。
所述蓄电池充电电路还包括第二稳压器件、第六开关管和均浮充控制
单元；所述第二稳压器件连接在第一稳压器件与所述蓄电池的负输入端之 间；所述第六开关管控制端与均浮充控制单元输出端相连，所述第六开关 管的输入端连接在第一稳压器件和第二稳压器件之间，所述第六开关管的 输出端与所述蓄电池的负输入端相连；所述均浮充控制单元检测蓄电池上 的电压，输出相应信号至第六开关管控制端。
所述均浮充控制单元包括采样模块、比较器，所述采样模块采样蓄电 池上的电压并输出至比较器的一个输入端，所述比较器的另一个输入端接 有基准电压，所述比较器的输出端与第六开关管控制端相连。
所述均浮充控制单元包括第四电阻、第七稳压管、第五电阻、第六电 阻、第七电阻和第七三极管；所述第四电阻一端与蓄电池正输入端相连， 另一端经第七稳压管与第六开关管控制端相连；所述第五电阻一端与蓄电 池正输入端相连，另一端经第七电阻与第七三极管基极相连；所述第六电 阻一端与第七三极管集电极相连，另一端连至第四电阻和第七稳压管之间，
所述第七三极管射极与蓄电池负输入端相连。
还包括蓄电池放电电路，所述蓄电池放电电路包括第二驱动电阻、第 二开关管，所述蓄电池的正输出端通过第二驱动电阻与第二开关管的控制
端相连；所述第二开关管的输入端与蓄电池的输出端相连，所述第二开关 管的输出端与负载设备的输入端相连。
所述第二开关管为第二三极管，所述蓄电池的正输出端经第二驱动电 阻与第二三极管基极相连，所述第二三极管集电极与所述蓄电池的正输出 端相连，所述第二三极管射极与所述负载设备的正输入端相连。
所述第二开关管为第二三极管，所述蓄电池的正输出端经第二驱动电 阻与第二三极管基极相连，所述第二三极管射极与所述蓄电池的负输出端 相连，所述第二三极管集电极与所述负载设备的负输入端相连；所述蓄电 池放电电路还包括欠压保护单元，所述欠压保护单元包括第四稳压管、第 三三极管、第三电阻和第四三极管；所述第四稳压管连接在蓄电池正输出 端与第三三极管基极之间，所述第三三极管射极与蓄电池负输出端相连；
所述第三电阻一端与蓄电池正输出端相连，另一端分别与第三三极管集电 极和第四三极管基极相连，所述第四三极管集电极与第二三极管基极相连， 所述第四三极管射极与蓄电池负输出端相连。
还包括过压保护单元，所述过压保护单元包括第五稳压管和第五三极 管，所述第五稳压管连接在蓄电池正输出端与第五三极管基极之间，所述 第五三极管集电极与第二三极管基极相连，所述第五三极管射极与蓄电池 负输出端相连。
所述输入电源为太阳能电池。
本发明与现有技术对比的有益效果是
本发明的蓄电池控制电路中的蓄电池充电电路不需要另设充电控制电 路和对充电控制电路进行控制的主控制电路及为充电控制电路和主控制电 路提供电源的辅助电源、采样电路和数模转换、模数转换电路，即可实现 充电，从而简化电路、降低成本，更无需考虑电磁兼容问题。本发明的蓄 电池充电电路，只要一个大功率开关管即可进行通断控制，而且该大功率 开关管采用自驱动电路进行驱动控制，不需要另设单独的控制模块，也不 需要辅助电源对单独的控制模块供电，电路简单可靠。本发明的蓄电池充 电电路还设有单向导通器件，通过单向导通器件能进行反向阻断，防止蓄
电池电压对输入电源反灌，该单向导通器件采用小功率管，能减少电路功 耗、降低成本。本发明的蓄电池充电电路还设有箝位器件，通过箝位器件 能将大功率开关管的基射极间的最大电压值箝位在一定范围内，防止输入 电源的电压大于蓄电池电压时将大功率开关管击穿，起到保护的作用。该 箝位器件采用小功率管，能减少电路功耗、降低成本。
本发明的蓄电池控制电路中的蓄电池充电电路还设有稳压器件，通过 稳压器件可使蓄电池在固定电压下被充电，达到保护蓄电池的目的。该稳 压器件为小功率管，能进一步减少电路功耗、降低成本。
本发明的蓄电池控制电路中的蓄电池充电电路还设有均浮充控制单 元，可使蓄电池能自动地在均充电压和浮充电压之间转换，保证蓄电池能 随时处于满容量工作状态。
本发明的蓄电池控制电路中的蓄电池放电电路，不需要另设放电控制 电路和对放电控制电路进行控制的主控制电路及为放电控制电路和主控制 电路提供电源的辅助电源、采样电路和数模转换、模数转换电路，即可实 现有效放电，能简化电路、降低成本，也无需考虑电磁兼容问题。本发明 的蓄电池放电电路，只要一个大功率开关管即可进行通断控制，而且该大 功率开关管采用自驱动电路进行驱动控制，不需要另设单独的控制模块， 也不需要辅助电源对单独的控制模块供电，电路简单可靠。
本发明的蓄电池控制电路中的蓄电池放电电路还设有欠压保护单元， 能使蓄电池电压欠压时能关断放电通路、保护蓄电池放电电路。本发明的 蓄电池放电电路还设有过压保护单元，能使蓄电池电压过压时能关断放电 通路、保护蓄电池放电电路。
图1是本发明具体实施方式
一的结构示意图； 图2是本发明具体实施方式
二的结构示意图； 图3是本发明具体实施方式
三的结构示意图； 图4是本发明具体实施方式
四的结构示意图； 图5是本发明具体实施方式
五的结构示意图； 图6是现有技术的结构示意图。
具体实施例方式
下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
一
如图1所示， 一种蓄电池控制电路，包括蓄电池充电电路，所述蓄电 池充电电路包括线性调压器，所述线性调压器连接在输入电源和蓄电池之 间，所述线性调压器在输入电源的电压大于蓄电池的电压时，使输入电源 和蓄电池之间形成通路，这样输入电源就可给蓄电池充电。所述输入电源 优选为太阳能电池。
所述线性调压器包括第一驱动电阻R1和第一开关管Q1，所述输入电 源的正输出端经第一驱动电阻R1与第一开关管Q1的控制端相连，所述第 一开关管Ql的输入端与所述输入电源的正输出端相连，所述第一开关管 Ql的输出端与所述蓄电池的正输入端相连，所述输入电源的负输出端与所 述蓄电池的负输入端相连。所述第一开关管Ql为第一三极管，其控制端 即第一三极管Q1的基极，其输入端即第一三极管Q1的集电极，其输出端 即第一三极管Q1的射极。所述第一三极管Q1为大功率三极管。
为防止蓄电池电压对输入电源反灌，所述蓄电池充电电路还包括单向 导通器件。所述单向导通器件连接在输入电源的正输出端和第一驱动电阻 Rl之间，所述导通器件为第一二极管Dl。显然第一二极管Dl也可连接 在所述第一驱动电阻R1与第一三极管Ql基极之间。通过单向导通器件的 设置，可避免蓄电池经第一三极管Ql和第一驱动电阻Rl给输入电源充电， 防止倒灌。所述第一二极管Dl为小功率二极管，这可减少电路功耗、降 低成本。
所述蓄电池充电电路还包括箝位器件。所述箝位器件跨接在所述第一 三极管Q1基极与射极之间，所述箝位器件为第二二极管D2。第二二极管 D2能防止输入电源的电压低于蓄电池电压时，电压差超过第一三极管Ql 基射极间的反向最大耐压值而将第一三极管Ql击穿。第二二极管D2能将 第一三极管Q1基射极间的反向最大电压值箝位在第二二极管D2正向压降 范围内。所述第二二极管D2为小功率二极管，从而减少电路功耗、降低 成本。
所述蓄电池控制电路还包括蓄电池放电电路，所述蓄电池放电电路也 包线性调压器，所述线性调压器连接在蓄电池和负载设备之间，所述线性 调压器在蓄电池上的电压大于预设值时，使蓄电池和负载设备之间形成通 路。所述线性调压器包括第二驱动电阻R2和第二开关管Q2，所述蓄电池 的正输出端经第二驱动电阻R2与第二开关管Q2的控制端相连；所述第二
开关管Q2的输入端与蓄电池的正输出端相连，所述第二开关管的输出端 与负载设备的正输入端相连，所述蓄电池的负输出端与所述负载设备的负 输入端相连。所述第二开关管Q2为第二三极管，其控制端即第二三极管 Q2的基极，其输入端即第二三极管Q2的集电极，其输出端即第二三极管 Q2的射极。所述第二三极管Q2为大功率三极管。
所述蓄电池控制电路的工作原理如下当输入电源上的电压大于蓄电 池电压时，通过第一驱动电阻R1在第一三极管Q1基极形成基极驱动电流， Ql导通。输入电源的正输出端通过第一三极管Q1的集电极和射极与蓄电 池正输入端相连，输入电源的负输出端直接与蓄电池负输入端相连，这就 使输入电源和蓄电池之间形成了充电通路，从而完成输入电源对蓄电池的 充电。单向导通器件Dl可避免蓄电池经第一三极管Ql和第一驱动电阻 Rl给输入电源充电，防止倒灌。箝位器件D2能将第一三极管Ql基射极 间的反向最大电压值箝位在第二二极管D2正向压降范围内，避免第一三 极管Q1上的基射极电压差超过第一三极管Q1基射极间的反向最大耐压值 而将第一三极管Q1击穿。
正常情况下，蓄电池经第二驱动电阻R2在第二三极管Q2基极形成基 极驱动电流，使第二三极管Q2导通，从而为负载设备供电。当蓄电池电 压较低时，通过第二驱动电阻R2的电流变小，第二三极管Q2不能饱和导 通，第二三极管Q2开始工作在放大区，第二三极管Q2集射极电压变大， 流到负载的电流和电压也逐渐变小，到一定程度时，第二三极管Q2接近 于断开状态，从而蓄电池不被完全放亏。
所述蓄电池控制电路采用单管(第一三极管Q1、第二三极管Q2)进 行通断控制，而且该单管采用自驱动电路进行驱动控制，不需要另设单独 的控制模块，也不需要辅助电源对单独的控制模块供电，电路简单可靠。
具体实施方式
二
如图2所示，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同之处在于本具体实施方式
的蓄电池控制电路，可使蓄电池在在充电时能在固定电压下 被充电，达到保护蓄电池的目的。在本具体实施方式
中，蓄电池充电电路 增设了第一稳压器件，所述第一稳压器件连接在所述第一三极管Ql基极 与蓄电池的负输入端之间，该第一稳压器件为稳压二极管D3，所述稳压二 极管D3的稳压值可为蓄电池的浮充电压或为蓄电池的均充电压。所述稳 压二极管D3为小功率管，从而减少电路功耗、降低成本。
具体实施方式
三
如图3所示，本具体实施方式
的蓄电池控制电路与具体实施方式
二的 不同之处在于蓄电池放电电路部分；具体的不同点包括第二三极管Q2、第 二驱动电阻R2的接法；此外，本具体实施方式
的蓄电池放电电路还增设 了欠压保护单元和过压保护单元，使蓄电池电压过压和欠压时能关断放电 通路、保护蓄电池放电电路。
在本具体实施方式
中，所述蓄电池的正输出端经第二驱动电阻R2与
第二三极管Q2基极相连，所述第二三极管Q2射极与所述蓄电池的负输出 端相连，所述第二三极管Q2集电极与所述负载设备的负输入端相连。所 述蓄电池的正输出端与所述负载设备的正输入端相连。本具体实施方式
也 采用单管(第二三极管Q2)进行通断控制，而且该单管采用自驱动电路进 行驱动控制，不需要另设单独的控制模块，也不需要辅助电源对单独的控 制模块供电，电路简单可靠。
所述欠压保护单元包括第四稳压管D4、第三三极管Q3、第三电阻R3 和第四三极管Q4，所述第四稳压管D4连接在蓄电池正输出端与第三三极 管Q3基极之间，所述第三三极管Q3射极与蓄电池负输出端相连；所述第 三电阻R3 —端与蓄电池正输出端相连，另一端分别与第三三极管Q3集电 极和第四三极管Q4基极相连，所述第四三极管Q4集电极与第二三极管 Q2基极相连，所述第四三极管Q4射极与蓄电池负输出端相连。
所述过压保护单元包括第五稳压管D5和第五三极管Q5，所述第五稳 压管D5连接在蓄电池正输出端与第五三极管Q5基极之间，所述第五三极 管Q5集电极与第二三极管Q2基极相连，所述第五三极管Q5射极与蓄电 池负输出端相连。
本具体实施方式
的欠压保护和过压保护的工作原理如下当蓄电池电 压低于第四稳压管D4稳压值和第三三极管Q3基极开通电压之和时，第三 三极管Q3不导通，第四三极管Q4导通，第二三极管基极被拉低，不能导 通，从而达到输出欠压保护的目的。当蓄电池电压大于第五稳压管D5稳 压值加第五三极管Q5基极导通电压时，第五三极管Q5开通，索二三极管 Q2基极电压被拉低，第二三极管Q2断开，从而达到输出过压保护的目的。
具体实施方式
四
如图3所示，本具体实施方式
与具体实施方式
三的不同之处在于本具体实施方式
的蓄电池控制电路，可使蓄电池在充电时能自动地在均充电
压和浮充电压之间转换，保证蓄电池能随时处于满容量工作状态。在本具
体实施方式中，蓄电池充电电路还包括第二稳压器件D6、第六开关管Q6 和均浮充控制单元；所述第一三极管Q1基极经第一稳压器件D3、第二稳 压器件D6和蓄电池的负输入端相连;所述第六开关管Q6控制端与均浮充 控制单元输出端相连，所述第六开关管Q6的输入端连接在第一稳压器件 D3和第二稳压器件D6之间，所述第六开关管Q6的输出端与所述蓄电池 的负输入端相连；所述均浮充控制单元检测蓄电池上的电压输出相应控制 信号至第六开关管Q6控制端。所述第六开关管Q6为三极管。所述第一稳 压器件D3、第二稳压器件D6均为稳压二极管。
所述均浮充控制单元包括第四电阻R4、第七稳压管D7、第五电阻R5、 第六电阻R6、第七电阻R7和第七三极管Q7;所述第四电阻R4—端与蓄 电池正输入端相连,另 一端经第七稳压管D7与第六开关管Q6控制端相连； 所述第五电阻R5 —端与蓄电池正输入端相连，另一端经第七电阻R7与第 七三极管Q7基极相连；所述第六电阻R6 —端与第七三极管Q7集电极相 连，另一端连至第四电阻R4和第七稳压管D7之间，所述第七三极管Q7 射极与蓄电池负输入端相连。所述均浮充控制单元采用基本原件搭建而成， 无需使用MCU|、 DSP等复杂芯片，电路简单、成本低。所述第一稳压器 件D3、第二稳压器件D6、第六开关管Q6和第七三极管Q7均为小功率管， 从而减少电路功耗、降低成本。
所述第一稳压器件D3的稳压值与蓄电池的浮充电压接近，即第一稳 压器件D3稳压值减去第一三极管Ql基极开通压降应等于蓄电池浮充电 压。第一稳压器件D3的稳压值加上第二稳压器件D6的稳压值减去第一三 极管Ql基极开通压降应等于蓄电池均充电压，第七稳压管D7稳压值等于 蓄电池的浮充转均充电压值。蓄电池的均充转浮充电压按下式来确定 ■'及4
其中，L',。'为蓄电池的均充转浮充电压，^为第七稳压管D7的稳
为第四电阻R4的阻值，^为第六电阻R6的阻值。在这里，均 充转浮充电压要略小于均充电压。
第五电阻R5为第七三极管Q7提供基极驱动电流，第七电阻R7用于 防止第七三极管07导通时其基极导通电压将第二稳压器件D6上的电压拉 低。
这里，我们简单说明一下电池充电管理的过程当蓄电池电压较低时,
第七三极管Q7导通，第六开关管Q6截止，输入电源对蓄电池进行均充， 均充电压为第一稳压器件D3稳压值加上第二稳压器件D6的稳压值减去第 一三极管Ql管基极开通压降；当蓄电池电压逐渐上升至
C^。。, (I + ^)时，第七稳压管D7导通，第六开关管Q6导通，第七
三极管截止，第二稳压器件D6被第六开关管Q6短路，电路转入到浮充状 态，浮充电压为第一稳压器件D3稳压值减去第一三极管Ql管基极开通压 降。当蓄电池电压因放电其上的电压逐步下降到低于第七稳压管D7稳压 值加第六开关管Q6基极导通压降时，第六开关管Q6截止，第七三极管 Q7导通，充电电路进入下一个充电循环。
具体实施方式
五
如图5所示，本具体实施方式
与具体实施方式
四的不同之处在于本具体实施方式
的蓄电池充电电路的均浮充控制单元采用比较器构成。所述 均浮充控制单元包括第五电阻R5、第六电阻R6、第四电阻R4和比较器 U7。所述五电阻R5 —端与蓄电池正输入端相连，另一端经第六电阻R6 与蓄电池负输入端相连。所述第五电阻R5和第六电阻R6组成采样模块， 用于采样蓄电池上的电压，并输出至比较器U7的负输入端，所述比较器 的正输入端接有基准电压Vref，所述第四电阻R4跨接在比较器U7的正输 入端和输出端之间，所述比较器的输出端U7与第六开关管Q6控制端相连。 本具体实施方式
的均浮充控制工作过程与具体实施方式
四类似，此处不再 赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
一种蓄电池控制电路，包括蓄电池充电电路，其特征在于所述蓄电池充电电路包括线性调压器，所述线性调压器连接在输入电源和蓄电池之间，所述线性调压器在输入电源的电压大于蓄电池的电压时，使输入电源和蓄电池之间形成通路，所述线性调压器包括第一驱动电阻(R1)和第一三极管(Q1)，所述蓄电池充电电路还包括单向导通器件(D1)和箝位器件(D2)；所述输入电源的正输出端与第一三极管(Q1)的集电极相连，所述输入电源的正输出端经单向导通器件(D1)、第一驱动电阻(R1)与第一三极管(Q1)的基极相连，所述第一三极管(Q1)的发射极与所述蓄电池的正输入端相连，所述箝位器件(D2)跨接在所述第一三极管(Q1)基极与射极之间。
10.根据权利要求l-5任一所述的蓄电池控制电路，其特征在于所述输入 电源为太阳能电池。
全文摘要
本发明公开了一种蓄电池控制电路，包括蓄电池充电电路，蓄电池充电电路包括线性调压器，线性调压器连接在输入电源和蓄电池之间，线性调压器在输入电源的电压大于蓄电池的电压时，使输入电源和蓄电池之间形成通路，线性调压器包括第一驱动电阻和第一三极管，蓄电池充电电路还包括单向导通器件和箝位器件；输入电源的正输出端与第一三极管的集电极相连，输入电源的正输出端经单向导通器件、第一驱动电阻与第一三极管的基极相连，第一三极管的发射极与蓄电池的正输入端相连，箝位器件跨接在第一三极管基极与射极之间。本发明电路简单、成本低，还无需考虑电磁兼容问题。
文档编号H02J7/35GK101102051SQ20071007542
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者吴连日 申请人:艾默生网络能源有限公司