专利名称：蓄电池串联充电均衡器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种应用于蓄电池串联充电的均衡调节装置，具体说是一种蓄电池 串联充电均衡器，用于防止蓄电池串联充电时出现过充和充电不足现象。
背景技术：
蓄电池组作为能量的储存和转换装置，被广泛的应用于各种电力机车和自动化设 备中。当系统所需输入功率较大时，通常将若干蓄电池串联起来使用，例如继电保护系统 中所用直流屏的供电电源通常由上百个蓄电池构成。由于在充电时采用串联的连接方式， 使得蓄电池组的整体使用寿命与单个蓄电池相比明显缩短，这主要是由于蓄电池组中各基 本单元的电化学特性存在差异。当一些单元被充满电时，另一些单元还需继续充电，这样就 使得已充满电的单元出现过充问题。过充电会对蓄电池产生非常不利的影响，主要是使得 蓄电池中产生气体。气体不仅增加了蓄电池内的压力和温度，同时由于气体粘滞在电极周 围，使电极的等效面积减小，电解液失水，从而导致蓄电池的使用寿命缩短。相反，长期充电 不足，未转化的活性物质会转化为不可逆转的高阻性钝化结块，使蓄电池容量下降，内阻增 加，造成蓄电池的提前损坏。蓄电池串联充电操作起来简单方便，但由于各电池单元电化学特性存在差异，使 得单纯地蓄电池串联充电系统存在许多弊端，其中最严重的问题是存在过充和充电不足现 象。这不仅会影响蓄电池的充电质量，缩短其寿命，而且会造成比较严重的能源浪费。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种蓄电 池串联充电均衡器。本实用新型蓄电池串联充电均衡器，由电感、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和二极 管组成，其特征是绝缘栅双极型晶体管的发射极与电感的一端连接，电感的另一端为电池 负极接点，绝缘栅双极型晶体管的集电极为电池正极接点；二极管的负极接绝缘栅双极型 晶体管的发射极。采用下列方法解决蓄电池的过充和充电不足现象。在每个电池单元的两端，将绝 缘栅双极型晶体管的集电极接在电池的正极，将电感的电池负极接点接在电池的负极上。 绝缘栅双极型晶体管的门极和发射极接对应的控制器的脉冲信号输出端。在充电的前、中 期，电子开关(绝缘栅双极型晶体管)断开，蓄电池串联充电均衡器不工作，进入充电后期 时，蓄电池串联充电均衡器开始工作，蓄电池的充电状态通过其两端的电压值进行判断。当 蓄电池端电压达到充电电压规定值时，控制器发出脉冲信号(绝缘栅双极型晶体管的门极 驱动信号)蓄电池串联充电均衡器开始工作，将原本流入蓄电池的电能存入电感，然后，在 二极管的作用下，再回送到其它未充满电的蓄电池中。本实用新型是一套用于蓄电池串联充电系统的均衡器，能够在电池串联充电系统 充电后期很好地对充电电能进行合理分配。通过检测，将要输入已充满电池单元的电能存
3入电感，这样就解决了电池过充的问题；同时，通过控制电路将电感中储存的能量反馈至未 充满的电池单元，很好地解决了电池充电不足的问题。整套装置既解决了蓄电池串联充电 系统中存在的过充和充电不足的现实问题，又实现了能源的合理利用，有效地达到节能的 目的。
图1为本实用新型蓄电池串联充电均衡器电路示意图；图2为本实用新型蓄电池串联充电均衡器在蓄电池串联充电系统中的连接关系 示意图；图3为IGBT驱动电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。实施例如图1所示，蓄电池串联充电均衡器，由电感L、绝缘栅双极型晶体管S和 二极管D组成。绝缘栅双极型晶体管的发射极与电感的一端连接，电感的另一端为电池负 极接点2，绝缘栅双极型晶体管的集电极为电池正极接点1 ；二极管的负极接绝缘栅双极型 晶体管的发射极。如图1、2所示，每个蓄电池串联充电均衡器(简称均衡器)有5个接线端。绝缘 栅双极型晶体管的集电极(电池正极接点1，称为1号接线端)接在电池的正极，将电感的 电池负极接点2 (称为2号接线端)接在电池的负极上。绝缘栅双极型晶体管的门极3(称 为3号接线端)和发射极接出的接线端5 (称为5号接线端)接对应的控制器脉冲信号输 出端。二极管的正极4(称为4号接线端)用于回送蓄电池串联充电均衡器中储存的能量。 除第一个蓄电池串联充电均衡器外，其余各蓄电池串联充电均衡器的4号接线端连接到一 起后，接充电电源的正极，第一个蓄电池串联充电均衡器的4号接线端接地。考虑到1号接线端、2号接线端和4号接线端流过较大的电流，因此接线应可靠， 对导线的截面积有一定要求。3号接线端、5号接线端为IGBT的控制端，接驱动电路的输出 线，对导线截面积的要求可适当降低。另外，对IGBT耐压和额定电流的要求，要结合控制器 输出的PWM脉冲、蓄电池串联充电均衡器中的电感值和电池单元的端电压综合考虑。蓄电池串联充电均衡器中的开关器件(IGBT)由驱动电路驱动(图3所示)。当单 元蓄电池电压为12V时，除第1个蓄电池串联充电均衡器之外，IGBT的驱动电路直接使用 蓄电池电压供电。驱动电路的输入接控制器的输出，接收来自控制器的脉冲信号。驱动电 路的输出，接IGBT管的门极和发射极。需要注意的是，由于第一个蓄电池串联充电均衡器开关器件(IGBT)的位置和其 它的不同，所以驱动电路电源和蓄电池电源不能共地，电源之间应该隔离。
权利要求一种蓄电池串联充电均衡器，由电感、绝缘栅双极型晶体管和二极管组成，其特征是绝缘栅双极型晶体管的发射极与电感的一端连接，电感的另一端为电池负极接点，绝缘栅双极型晶体管的集电极为电池正极接点；二极管的负极接绝缘栅双极型晶体管的发射极。
专利摘要本实用新型公开了一种蓄电池串联充电均衡器，由电感、绝缘栅双极型晶体管和二极管组成。绝缘栅双极型晶体管的发射极与电感的一端连接，集电极接在电池的正极，电感的另一端接在电池的负极上。绝缘栅双极型晶体管的门极和发射极接对应的控制器的脉冲信号输出端。当蓄电池端电压达到充电电压规定值时，控制器发出脉冲信号蓄电池串联充电均衡器开始工作，将原本流入蓄电池的电能存入电感，然后再回送到其它未充满电的蓄电池中。本实用新型能够对充电电能进行合理分配，解决了电池过充的问题；同时，通过控制电路将电感中储存的能量反馈至未充满的电池单元，很好地解决了电池充电不足的问题。
文档编号H02J7/00GK201639319SQ20102002227
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者姜晓亮, 孙频东, 张忠英 申请人:南京师范大学