專利名稱：鋰電池充放電電壓平均分配器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種串聯(lián)的鋰電池組在不間斷供電時充放電電壓保護電路。
背景技術：
鋰電池充放電時對電流、電壓要求很嚴，一旦超過將在安全上和壽命上產生嚴重后果，所以鋰電池串聯(lián)使用時每組內的各節(jié)鋰電池各項參數(shù)要求一致。由于鋰電池在生產過程中各工序的累積誤差，每個成品鋰電池之間各項參數(shù)會有差異，因此在串聯(lián)使用時，各單體鋰電池上的電壓就會高低不一，尤其在充電時，極易造成某節(jié)鋰電池電壓超過額定值，嚴重時會造成不可逆轉的損壞，甚至造成安全事故。放電亦是如此，所以鋰電池串聯(lián)使用前必需經過嚴格挑選，使各項參數(shù)一致的鋰電池串聯(lián)為一組。但是，挑選工作很煩瑣，而且鋰電池的電化反應是動態(tài)的，即使在挑選時一組內鋰電池各項參數(shù)接近一致，但是各電池的動態(tài)參數(shù)也難保一致，或者經過若干次充放電后，參數(shù)也會發(fā)生變化，所以不論如何精心挑選，要達到的一致性是相對的，不一致是絕對的，因此只能在充放電時各鋰電池上電壓的平均分配上尋找技術措施。授權公告號為CN2331088Y的《蓄電池浮充電壓平均分配器》專利通過平均分配各蓄電池的充電電壓，保證了每個蓄電池工作在額定電壓內，延長了蓄電池的壽命。但該分配器在蓄電池組放電工作時也耗電，浪費了蓄電池組的電能。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種不會浪費充電電池電能的鋰電池充放電電壓平均分配器，它克服了已有的電壓平均分配器造成額外的電能損耗的缺陷。本發(fā)明的技術方案是它包括N-1個電壓取樣電路1、N-2個電壓比較電路2、N-1個分流電路3和順序排列的N個節(jié)點A1、A2...AN，每兩個相鄰的節(jié)點之間都并聯(lián)連接有電壓取樣電路1和分流電路3，每個電壓取樣電路1的輸出端分別連接在與其相鄰的兩個電壓比較電路2的各一個輸入端上，每個電壓比較電路2的兩個輸出端分別連接與其相鄰的兩個分流電路3的各一個受控端，該兩個分流電路3分別對應于輸入給電壓比較電路2信號的兩個電壓取樣電路1，它還包括 個門檻限定電路4，門檻限定電路4并聯(lián)在相鄰設置的四個節(jié)點最外側的兩個節(jié)點上，每個門檻限定電路4的輸出端都分別連接兩個電壓比較電路2的受控端，該兩個電壓比較電路2連接在該門檻限定電路4所并聯(lián)的四個節(jié)點內。本發(fā)明工作時，串聯(lián)鋰電池組中的每個電池E分別連接在N個節(jié)點A1、A2...AN中的相鄰的兩個節(jié)點之間，充電器7連接在鋰電池組的兩端上，當充電器7給鋰電池組充電時，每三個鋰電池兩端的充電電壓都高于門檻限定電路4的限定電壓，門檻限定電路4輸出控制信號，允許電壓比較電路2和分流電路3工作，電壓取樣電路1采集所對應的鋰電池E兩端的電壓，然后比較相鄰鋰電池上的電壓，對于電壓高的鋰電池，在其兩端通過分流電路3分流，從而降低其充電電壓，從而使各鋰電池上的充電電壓達到一致，使串連充電達到并連充電的效果。當充電器7停止工作后，鋰電池組給用電設備8提供電能，由于這時候每三個鋰電池兩端電壓往往低于門檻限定電路4的限定電壓，門檻限定電路2就不會向電壓比較電路2輸出允許電壓比較電路2工作的控制信號，因此鋰電池組給用電設備8供電時電壓比較電路被切斷，不會消耗電能，不會浪費鋰電池組的能量。本發(fā)明結構簡單、工作可靠，具有較大的推廣價值。


圖1是本發(fā)明與鋰電池組、用電設備和充電器的連接結構示意圖，圖2是本發(fā)明實施方式二的結構示意圖，圖3是實施方式三的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1具體說明本實施方式。本實施方式由N-1個電壓取樣電路1、N-2個電壓比較電路2、N-1個分流電路3、 個門檻限定電路4和順序排列的N個節(jié)點A1、A2...AN組成，每兩個相鄰的節(jié)點之間都并聯(lián)連接有電壓取樣電路1和分流電路3，每個電壓取樣電路1的輸出端分別連接在與其相鄰的兩個電壓比較電路2的各一個輸入端上，每個電壓比較電路2的兩個輸出端分別連接與其相鄰的兩個分流電路3的各一個受控端，該兩個分流電路3分別對應于輸入給電壓比較電路2信號的兩個電壓取樣電路1，門檻限定電路4并聯(lián)在相鄰設置的四個節(jié)點最外側的兩個節(jié)點上，每個門檻限定電路4的輸出端都分別連接兩個電壓比較電路2的受控端，該兩個電壓比較電路2連接在該門檻限定電路4所并聯(lián)的四個節(jié)點內。
具體實施方式
二下面結合圖2具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是第一節(jié)點A1與第二節(jié)點A2之間的一號電壓取樣電路1-1由第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3組成，第二節(jié)點A2與第三節(jié)點A3之間的二號電壓取樣電路1-2由第四電阻R4組成，電壓比較電路2-1由第一集成運算放大器CT1組成，第一節(jié)點A1與第二節(jié)點A2之間的一號分流電路3-1由第五電阻R5、第七電阻R7、第一穩(wěn)壓二極管D1和第一三極管T1組成，第二節(jié)點A2與第三節(jié)點A3之間的二號分流電路3-2由第六電阻R6、第八電阻R8和第二三極管T2組成，第一電阻R1的一端連接第一節(jié)點A1、第一集成運算放大器CT1的正電源端和第七電阻R7的一端，第一電阻R1的另一端連接第三電阻R3的一端和第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端連接第三節(jié)點A3，第三電阻R3的另一端連第一集成運算放大器CT1的同相輸入端，第一集成運算放大器CT1的反相輸入端連第四電阻R4的一端，第四電阻R4的另一端連接第二節(jié)點A2，第一集成運算放大器CT1的負電源端連接第三節(jié)點A3，第一集成運算放大器CT1的輸出端連接第五電阻R5的一端和第六電阻R6的一端，第五電阻R5的另一端連接第一穩(wěn)壓二極管D1的陰極，第一穩(wěn)壓二極管D1的陽極連接第一三極管T1的基極，第一三極管T1的集電極通過第七電阻R7連接第一節(jié)點A1，第一三極管T1的發(fā)射極連接第二節(jié)點A2，第六電阻R6的另一端連第二三極管T2的基極，第二三極管T2的發(fā)射極連接第二節(jié)點A2，第二三極管T2的集電極通過第八電阻R8連接第三節(jié)點A3，第一電阻R1的阻值與第二電阻R2的阻值相等。本實施方式的工作原理如下輸入第一集成運算放大器CT1的同相輸入端的電壓相當于第一節(jié)點A1和第三節(jié)點A3之間的鋰電池充電電壓的二分之一，輸入第一集成運算放大器CT1的反相輸入端的電壓相當于第二節(jié)點A2和第三節(jié)點A3之間的鋰電池充電電壓，二者比較就能看出第一節(jié)點A1與A2和第二節(jié)點A2與第三節(jié)點A3之間的電壓是否存在差別，以及誰高誰低，如果第一節(jié)點A1與A2之間電壓差高就使第一三極管T1導通，完成第一節(jié)點A1與A2之間的分流降壓，如果第二節(jié)點A2與A3之間電壓差高就使第二三極管T2導通，完成第二節(jié)點A2與A3之間的分流降壓。其它的組成和連接關系與具體實施方式
三下面結合圖3具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式二的不同點是并聯(lián)在第一節(jié)點A1與第四節(jié)點A4之間的門檻限定電路4-1由第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第六穩(wěn)壓二極管D6、第七穩(wěn)壓二極管D7、第三三極管T3、第四三極管T4和第三集成運算放大器CT3組成，第十電阻R10的阻值與第十一電阻R11的阻值相等，第十電阻R10的一端連第一節(jié)點A1、第十二電阻R12的一端和第三三極管T3的發(fā)射極，第十電阻R10的另一端連接第十一電阻R11的一端和第十三電阻R13的一端，第十一電阻R11的另一端連第四節(jié)點A4、第六穩(wěn)壓二極管D6的陽極和第四三極管T4的發(fā)射極，第十二電阻R12的另一端連第十四電阻R14的一端和第六穩(wěn)壓二極管D6的陰極，第十三電阻R13的另一端和第十四電阻R14的另一端分別連接第三集成運算放大器CT3的同相輸入端和反相輸入端，第三集成運算放大器CT3的輸出端連接第七穩(wěn)壓二極管D7的陰極，第七穩(wěn)壓二極管D7的陽極通過第十五電阻R15連接第四三極管T4的基極，第四三極管T4的集電極連接第二集成運算放大器CT2的負電源端、第一集成運算放大器CT1的負電源端和第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端連接第三三極管T3的基極，第三三極管T3的集電極連接第一集成運算放大器CT1的正電源端和第二集成運算放大器CT2的正電源端。本實施方式的工作原理是通過第三集成運算放大器CT3在電路中設置門檻電壓，只有第三集成運算放大器CT3正相輸出時，T4和T3才導通，第一集成運算放大器CT1和第二集成運算放大器CT2才能得到電源，才可以工作。如此設置，保證了本發(fā)明的電壓平均分配器在鋰電池充電時工作，放電時不工作。
權利要求
1.鋰電池充放電電壓平均分配器，它包括N-1個電壓取樣電路(1)、N-2個電壓比較電路(2)、N-1個分流電路(3)和順序排列的N個節(jié)點(A1、A2...AN)，每兩個相鄰的節(jié)點之間都并聯(lián)連接有電壓取樣電路(1)和分流電路(3)，每個電壓取樣電路(1)的輸出端分別連接在與其相鄰的兩個電壓比較電路(2)的各一個輸入端上，每個電壓比較電路(2)的兩個輸出端分別連接與其相鄰的兩個分流電路(3)的各一個受控端，該兩個分流電路(3)分別對應于輸入給電壓比較電路(2)信號的兩個電壓取樣電路(1)，其特征在于它還包括 個門檻限定電路(4)，門檻限定電路(4)并聯(lián)在相鄰設置的四個節(jié)點最外側的兩個節(jié)點上，每個門檻限定電路(4)的輸出端都分別連接兩個電壓比較電路(2)的受控端，該兩個電壓比較電路(2)連接在該門檻限定電路(4)所并聯(lián)的四個節(jié)點內。
2.根據權利要求1所述的鋰電池充放電電壓平均分配器，其特征在于第一節(jié)點(A1)與第二節(jié)點(A2)之間的一號電壓取樣電路(1-1)由第一電阻(R1)、第二電阻(R2)和第三電阻(R3)組成，第二節(jié)點(A2)與第三節(jié)點(A3)之間的二號電壓取樣電路(1-2)由第四電阻(R4)組成，電壓比較電路(2-1)由第一集成運算放大器(CT1)組成，第一節(jié)點(A1)與第二節(jié)點(A2)之間的一號分流電路(3-1)由第五電阻(R5)、第七電阻(R7)、第一穩(wěn)壓二極管(D1)和第一三極管(T1)組成，第二節(jié)點(A2)與第三節(jié)點(A3)之間的二號分流電路(3-2)由第六電阻(R6)、第八電阻(R8)和第二三極管(T2)組成，第一電阻(R1)的一端連接第一節(jié)點(A1)、第一集成運算放大器(CT1)的正電源端和第七電阻(R7)的一端，第一電阻(R1)的另一端連接第三電阻(R3)的一端和第二電阻(R2)的一端，第二電阻(R2)的另一端連接第三節(jié)點(A3)，第三電阻(R3)的另一端連第一集成運算放大器(CT1)的同相輸入端，第一集成運算放大器(CT1)的反相輸入端連第四電阻(R4)的一端，第四電阻(R4)的另一端連接第二節(jié)點(A2)，第一集成運算放大器(CT1)的負電源端連接第三節(jié)點(A3)，第一集成運算放大器(CT1)的輸出端連接第五電阻(R5)的一端和第六電阻(R6)的一端，第五電阻(R5)的另一端連接第一穩(wěn)壓二極管(D1)的陰極，第一穩(wěn)壓二極管(D1)的陽極連接第一三極管(T1)的基極，第一三極管(T1)的集電極通過第七電阻(R7)連接第一節(jié)點(A1)，第一三極管(T1)的發(fā)射極連接第二節(jié)點(A2)，第六電阻(R6)的另一端連第二三極管(T2)的基極，第二三極管(T2)的發(fā)射極連接第二節(jié)點(A2)，第二三極管(T2)的集電極通過第八電阻(R8)連接第三節(jié)點(A3)，第一電阻(R1)的阻值與第二電阻(R2)的阻值相等。
3.根據權利要求2所述的鋰電池充放電電壓平均分配器，其特征在于并聯(lián)在第一節(jié)點(A1)與第四節(jié)點(A4)之間的門檻限定電路(4-1)由第九電阻(R9)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)、第六穩(wěn)壓二極管(D6)、第七穩(wěn)壓二極管(D7)、第三三極管(T3)、第四三極管(T4)和第三集成運算放大器(CT3)組成，第十電阻(R10)的阻值與第十一電阻(R11)的阻值相等，第十電阻(R10)的一端連第一節(jié)點(A1)、第十二電阻(R12)的一端和第三三極管(T3)的發(fā)射極，第十電阻(R10)的另一端連接第十一電阻(R11)的一端和第十三電阻(R13)的一端，第十一電阻(R11)的另一端連第四節(jié)點(A4)、第六穩(wěn)壓二極管(D6)的陽極和第四三極管(T4)的發(fā)射極，第十二電阻(R12)的另一端連第十四電阻(R14)的一端和第六穩(wěn)壓二極管(D6)的陰極，第十三電阻(R13)的另一端和第十四電阻(R14)的另一端分別連接第三集成運算放大器(CT3)的同相輸入端和反相輸入端，第三集成運算放大器(CT3)的輸出端連接第七穩(wěn)壓二極管(D7)的陰極，第七穩(wěn)壓二極管(D7)的陽極通過第十五電阻(R15)連接第四三極管(T4)的基極，第四三極管(T4)的集電極連接第二集成運算放大器(CT2)的負電源端、第一集成運算放大器(CT1)的負電源端和第九電阻(R9)的一端，第九電阻(R9)的另一端連接第三三極管(T3)的基極，第三三極管(T3)的集電極連接第一集成運算放大器(CT1)的正電源端和第二集成運算放大器(CT2)的正電源端。
全文摘要
鋰電池充放電電壓平均分配器公開一種串聯(lián)的鋰電池組在不間斷供電時充放電電壓保護電路。它由N－1個電壓取樣電路1、N－2個電壓比較電路2、N－1個分流電路3、(N－1)/4個門檻限定電路4和順序排列的N個節(jié)點組成，每個相臨的節(jié)點之間都并聯(lián)連接有1和3，每個1的輸出端分別連接在與其相鄰的兩個2的各一個輸入端上，每個2的兩個輸出端分別連接與其相鄰的兩個3的各一個受控端，該兩個3分別對應于輸入給2信號的兩個1，4并聯(lián)在相鄰設置的四個節(jié)點最外側的兩個節(jié)點上，每個4的輸出端都分別連接兩個2的受控端，該兩個2連接在該4所并聯(lián)的四個節(jié)點內。由于設置了4，鋰電池組給用電設備供電時電壓比較電路被切斷，不會浪費鋰電池組的能量。
文檔編號H02J7/00GK1874106SQ20051001006
公開日2006年12月6日 申請日期2005年6月3日 優(yōu)先權日2005年6月3日
發(fā)明者顧俊峰, 李桂森 申請人:哈爾濱光宇電源股份有限公司