專利名稱：一種充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種對(duì)可充電電池進(jìn)行充電的充電電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的充電方式多為一路交流電下的共地充電，也就是把交流電經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓后對(duì)電池進(jìn)行充電，充電和充電控制共用一個(gè)經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓后的輸入，共用一個(gè)地極，這種方式在對(duì)單體電池進(jìn)行單獨(dú)充電的情況下較為適用。電池組是由多單體電池組成，在很多情況下電池是相互連接的，不能夠取出單獨(dú)充電，而單體電池之間的差異性客觀存在，就算一致性很好，在串聯(lián)充電方式下，隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，細(xì)小的差別都會(huì)得到放大，造成了電池組的使用壽命遠(yuǎn)低于單體電池的壽命，而且一致性較好的電池組價(jià)格高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在充分的利用一路交流電輸入中的兩個(gè)半波，構(gòu)建兩路不共地的能獨(dú)立工作的充電電路，對(duì)單體電池進(jìn)行單獨(dú)充電與充電控制，目的是為了從根本上消除串聯(lián)充電所造成的離散性擴(kuò)大的問(wèn)題，并且對(duì)組成電池組的單體電池的一致性無(wú)要求，可以減少電池組的成本。
1、本發(fā)明是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的一種充電電路，包括輸入一，第一反向電流隔離，第一整流及濾波電路，第一檢測(cè)及控制電路，第一可控半導(dǎo)體，輸入二，第二反向電流隔離，第二整流及濾波電路，第二檢測(cè)及控制電路，第二可控半導(dǎo)體，端口一，端口二，端口三，其特征在于輸入一和輸入二分別與第一反向電流隔離和第二反向電流隔離的輸出端相連接；輸入一和輸入二分別與第一整流及濾波電路和第二整流及濾波電路輸入端相連接；輸入一和輸入二分別第一可控半導(dǎo)體和第二可控半導(dǎo)體的輸入端相連接；第一反向電流隔離的輸入端與第二整流及濾波電路和第二檢測(cè)及控制電路的輸出端相連接；第二反向電流隔離的輸入端與第一整流及濾波電路和第一檢測(cè)及控制電路的輸出端相連接；第一可控半導(dǎo)體和第二可控半導(dǎo)體的輸出端分別與端口一和端口二相連接；第一檢測(cè)及控制電路和第二檢測(cè)及控制電路的控制輸出端分別與第一可控半導(dǎo)體和第二可控半導(dǎo)體的控制極相連接；第一整流及濾波電路和第二整流及濾波電路的整流及濾波正級(jí)輸出端分別與第一整流及濾波電路和第二檢測(cè)及控制電路的正極輸入端相連接；端口二與第二可控半導(dǎo)體的輸出端和第二反向電流隔離的輸入端相連接；端口三與第一反向電流隔離的輸入端相連接。
所述輸入一和輸入二為交流電輸入端。
所述第一反向電流隔離、第二反向電流隔離采用一個(gè)或一個(gè)以上的二級(jí)管。
所述第一整流及濾波電路、第二整流及濾波電路采用一個(gè)或一個(gè)以上的二級(jí)管與電容。
所述第一檢測(cè)及控制電路和第二檢測(cè)及控制電路檢測(cè)部分可在電路中串接檢流電阻，在大電流充電的情況下甚至可以一段已知阻值的導(dǎo)線；控制部分可采用ΔT、ΔT/Δt、-ΔV、Tmax或Vmax等方式控制，也可采用現(xiàn)有的各種充電控制芯片。
所述第一可控半導(dǎo)體和第二可控半導(dǎo)體可采用單向可控硅、三級(jí)管或場(chǎng)效應(yīng)管等可控半導(dǎo)體，在使用可雙向?qū)ǖ目煽匕雽?dǎo)體器件時(shí)，應(yīng)在此可雙向?qū)ǖ目煽匕雽?dǎo)體器件前或后串接一個(gè)二極管，以阻止反向電流通過(guò)。
所述端口一、端口二和端口三連接可充電電池，其中端口一到端口二間可連接一節(jié)或一節(jié)以上的可充電電池，可充電電池的正極與端口一連接，負(fù)極與端口二連接；端口二到端口三間可連接另一節(jié)或一節(jié)以上的可充電電池，可充電電池的正極與端口二連接，負(fù)極與端口三連接。
電路的工作原理，當(dāng)交流電由輸入一流向輸入二時(shí)，電流經(jīng)第一可控半導(dǎo)體的輸入端流向輸出端，經(jīng)由端口一流向端口二，流向第二反向電流隔離的輸入端，第二反向電流隔離的輸入端為第一充電和第一控制部分的地，經(jīng)第二反向電流隔離的輸出端流向輸入二；當(dāng)交流電由輸入二端流向輸入一時(shí)，電流經(jīng)第二可控半導(dǎo)體的輸入端流向輸出端，經(jīng)由端口二流向端口三，流向第一反向電流隔離的輸入端，第一反向電流隔離的輸入端為第二充電和第二控制部分的地，經(jīng)第一反向電流隔離的輸入端流向輸入一。
本發(fā)明的有益效果在于一種充電電路，它利用單回路交流電下的兩個(gè)半波來(lái)構(gòu)建兩路不共地的能獨(dú)立工作的充電電路，在給串聯(lián)多單體的電池組進(jìn)行并行充電的情況下可減少變壓器次級(jí)繞組50％以上，降低了線路的復(fù)雜程度；


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖一是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖二是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖三是本發(fā)明的另一實(shí)施例的電路圖。
圖四是本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖五是本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖六是本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖七是本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖八是本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖九是本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
1在圖三中，第一反向電流隔離采用一個(gè)二極管，第一整流及濾波電路由一個(gè)二極管和一個(gè)電解電容組成，第一檢測(cè)及控制電路由R11至R18、D1 3至D16、IC11至IC14、電容C12和熱敏電阻NTC11至NTC12組成，第一可控半導(dǎo)體采用單向可控硅；第二反向電流隔離采用一個(gè)二極管，第二整流及濾波電路由一個(gè)二極管和一個(gè)電解電容組成，第二檢測(cè)及控制電路由R21至R28、D23至D26、IC21至IC24、電容C22和熱敏電阻NTC21至NTC22組成，第二可控半導(dǎo)體采用單向可控硅；端口一與端口二之間連接一可充電電池B1，端口二與端口三之間連接一可充電電池B2；此電路采用恒流充電，ΔT控制方式，在達(dá)到設(shè)定ΔT值后進(jìn)入補(bǔ)充充電。
下面以單相交流電端口AC1、AC2的電流之不同流向來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。
當(dāng)單相交流電端口AC1、AC2的電流由AC1流向AC2時(shí)，電流流向單向可控硅T1的輸入端、D22的負(fù)極和D11的正極，由于二級(jí)管的單向?qū)щ娦裕娏鞑荒軓腄22的負(fù)極流向正極，可以從D11的正極流向負(fù)極，電流從D11的負(fù)極流出后加載在C11的正極之上，也加載在了由R11至R17、IC11至IC14、D13至D16、NTC11、NTC12和C12所組成的第一充電控制電路上(以下簡(jiǎn)稱第一充電控制電路)，并經(jīng)由第一充電控制電路流向D12的正級(jí)，再經(jīng)由D22的負(fù)級(jí)流向單相交流電端口AC2。D11為第一充電控制電路提供半波整流，C11為第一充電控制電路濾波，D22作為電路隔離，也就是可以阻隔電流經(jīng)電池B2的負(fù)極流向B2的正極，還可以阻隔電池B2的正級(jí)和電池B2負(fù)極形成回路，R11和R12取相等阻值，為IC11的反相端、IC12的同相端和IC13的同相端提供此時(shí)第一充電控制電路工作電壓的二分之一電壓作為比較基準(zhǔn)，NTC11和NTC12采用阻溫特性相同的負(fù)溫度系數(shù)之NTC，NTC11用來(lái)傳感充電時(shí)的外界溫度，NTC12用來(lái)傳感B1的溫度，R15為設(shè)定的溫升值ΔT，NTC12的阻值隨著B1的溫度上升而下降，在當(dāng)NTC12加R15的阻值大于NTC11的阻值，也就是B1的溫升值小于ΔT時(shí)，IC11的反相端電壓高于同相端電壓，IC11的輸出端輸出低電平，IC11輸出的低電平與D13的正極和IC12的反相端相連接，由于二級(jí)管的單向?qū)щ娦?，低電平不能通過(guò)D13，此時(shí)IC12的同相端電壓大于反相端電壓，IC12的輸出端輸出高電平，IC12的高電平經(jīng)由D14的正極流向負(fù)極，與IC13的反相端和R13相連接，由于IC13的反相端電壓高于同相端電壓，所以輸出端輸出低電平，D14的負(fù)極高電平經(jīng)由R13流向R16，不能流向IC13的輸出端，R13與R16相連接處的電壓即為1C14的同相端電壓，在單向可控硅T1還未導(dǎo)通時(shí)，R17與R18接點(diǎn)處的電壓為零，即IC14的反相端電壓為零，IC14的輸出端輸出高電平，由于單向可控硅是電壓控制件，單向可控硅T1的控制極與IC14的輸出端相連接，單向可控硅T1導(dǎo)通，由單相交流電端口AC1的電流經(jīng)單向可控硅T1的輸入端流向輸出端，再由B1的正極流向負(fù)極，經(jīng)R18流向D12的正極，當(dāng)電流流經(jīng)R17與R18、B1的負(fù)極之接點(diǎn)處時(shí)，經(jīng)由R17流向C12，C12充電，當(dāng)IC14的反相端的電壓高于同相端時(shí)，IC14的輸出端反轉(zhuǎn)，輸出低電平，由于單向可控硅的單向性，電流不能由單向可控硅T2的輸出端流向控制極和輸入端，電流同樣不能從B2流過(guò)，這是因?yàn)槎O管D22的負(fù)極此時(shí)的電壓高于正極，所以此時(shí)由單向可控硅T1流出的電流不會(huì)流過(guò)B2。
隨著單相交流電端口AC1、AC2的電流大小的轉(zhuǎn)變，當(dāng)單向可控硅T1的輸入端電壓等于輸出端時(shí)，流過(guò)B1的電流為零，當(dāng)單向可控硅T1的輸入端電壓小于輸出端時(shí)，單向可控硅T1關(guān)斷。
當(dāng)單相交流電端口AC1、AC2的電流由AC2流向AC1時(shí)，電流流向單向可控硅T2的輸入端、D12的負(fù)極和D21的正極，由于二級(jí)管的單向?qū)щ娦?，電流不能從D12的負(fù)極流向正極，可以從D21的正極流向負(fù)極，電流從D21的負(fù)極流出后加載在C21的正極之上，也加載在了由R21至R27、IC21至IC24、D23至D26、NTC21、NTC22和C22所組成的第二充電控制電路上(以下統(tǒng)一簡(jiǎn)稱第二充電控制電路)，并經(jīng)由第二充電控制電路流向D22的正級(jí)，再經(jīng)由D22的負(fù)級(jí)流向單相交流電端口AC1。D21為第二充電控制電路提供半波整流，C21為第二充電控制電路濾波，D22作為電路隔離，也就是可以隔離不受控的電流與電池B2的正級(jí)相連接，R21和R22取相等阻值，為IC21的反相端、IC22的同相端和IC23的同相端提供此時(shí)第二充電控制電路工作電壓的二分之一電壓作為比較基準(zhǔn)，NTC21和NTC22采用阻溫特性相同的負(fù)溫度系數(shù)之NTC，NTC21用來(lái)傳感充電時(shí)的外界溫度，NTC22用來(lái)傳感B2的溫度，R25為設(shè)定的溫升值ΔT，NTC22的阻值隨著B2的溫度上升而下降，在當(dāng)NTC22加R25的阻值大于NTC21的阻值，也就是B2的溫升值小于ΔT時(shí)，IC21的反相端電壓高于同相端電壓，IC21的輸出端輸出低電平，IC21輸出的低電平與D23的正極和IC22的反相端相連接，由于二級(jí)管的單向?qū)щ娦?，低電平不能通過(guò)D23，此時(shí)IC22的同相端電壓大于反相端電壓，IC22的輸出端輸出高電平，IC22的高電平經(jīng)由D24的正極流向負(fù)極，與IC23的反相端和R23相連接，由于IC23的反相端電壓高于同相端電壓，所以輸出端輸出低電平，D24的負(fù)極高電平經(jīng)由R23流向R26，不能流向IC23的輸出端，R23與R26相連接處的電壓即為IC24的同相端電壓，在單向可控硅T2未導(dǎo)通時(shí)，R27與R28接點(diǎn)處的電壓為零，即IC24的反相端電壓為零，IC24的輸出端輸出高電平，由于單向可控硅是電壓控制件，單向可控硅T2的控制極與IC24的輸出端相連接，單向可控硅T2導(dǎo)通，由單相交流電端口AC2的電流經(jīng)單向可控硅T2的輸入端流向輸出端，再由B2的正極流向負(fù)極，經(jīng)R28流向D22的正極，再經(jīng)由D22的負(fù)極流向AC1，當(dāng)電流流經(jīng)R27與R28、B2的負(fù)極之接點(diǎn)處時(shí)，經(jīng)由R27流向C22，C22充電，當(dāng)IC24的反相端的電壓高于同相端時(shí)，IC24的輸出端反轉(zhuǎn)，輸出低電平，由于單向可控硅的單向性，電流不能由單向可控硅T1的輸出端流向控制極和輸入端，所以此時(shí)由單向可控硅T2流出的電流不會(huì)流過(guò)B1，由單向可控硅T2流出的電流不會(huì)流過(guò)R18，這是因?yàn)镈12的負(fù)極電壓此時(shí)高于正級(jí)，同樣也不能流經(jīng)第一控制電路，這是因?yàn)镈11的單向性所致，故不會(huì)形成回路。
隨著單相交流電端口AC1、AC2的電流大小的轉(zhuǎn)變，當(dāng)單向可控硅T2的輸入端電壓等于輸出端時(shí)，流過(guò)B2的電流為零，當(dāng)單向可控硅T2的輸入端電壓小于輸出端時(shí)，單向可控硅T2關(guān)斷。
在下一個(gè)由AC1流向AC2的半波來(lái)時(shí)C12通過(guò)二極管D16放電，放電至反相端電壓低于同相端電壓時(shí)，IC14輸出端的電平反轉(zhuǎn)，由低電平反轉(zhuǎn)為高電平，由歐姆定律可知流過(guò)B1的電流為(IC14反向端的電壓)/(R18的阻值)，而IC14反向端的電壓可以通過(guò)設(shè)置R13與R16的比值來(lái)解決，也就是通過(guò)設(shè)置R13與R16就可以確定流過(guò)B1的電流大小。
同樣，在下一個(gè)由AC2流向AC1的半波來(lái)時(shí)C22通過(guò)二極管D26放電，放電至反相端電壓低于同相端電壓時(shí)，IC24輸出端的電平反轉(zhuǎn)，由低電平反轉(zhuǎn)為高電平，由歐姆定律可知流過(guò)B2的電流為(IC24反向端的電壓)/(R28的阻值)，而IC24反向端的電壓可以通過(guò)設(shè)置R23與R26的比值來(lái)解決，也就是通過(guò)設(shè)置R2 3與R26就可以確定流過(guò)B2的電流大小。
當(dāng)?shù)谝怀潆娍刂齐娐返腘TC12加R15的阻值小于NTC11的阻值時(shí)，IC11輸出端的電平反轉(zhuǎn)，由低電平變?yōu)楦唠娖?，并?jīng)由D13加載在IC11的同相端，形成自鎖，也就是當(dāng)B1冷卻后，IC11的同相端不受影響，繼續(xù)維持高電平的狀態(tài)，由IC11輸出端輸出的高電平還加載在了IC12的反相端，由于IC12反相端的電壓高于同相端的電壓，IC12的輸出端電平反轉(zhuǎn)，由高電平變?yōu)榈碗娖?，由于IC12的低電平不能通過(guò)D14，IC13反相端的電壓小于同相端，IC13的輸出端電平反轉(zhuǎn)，由低電平變?yōu)楦唠娖?，IC13輸出的高電平經(jīng)由D15加載在R14和R16上，為IC14的同相端提供另一比較電壓。
當(dāng)?shù)诙潆娍刂齐娐返腘TC22加R25的阻值小于NTC21的阻值時(shí)，IC21輸出端的電平反轉(zhuǎn)，由低電平變?yōu)楦唠娖?，并?jīng)由D23加載在IC21的同相端，形成自鎖，也就是當(dāng)B2冷卻后，IC21的同相端不受影響，繼續(xù)維持高電平的狀態(tài)，由IC21輸出端輸出的高電平還加載在了IC22的反相端，由于IC22反相端的電壓高于同相端的電壓，IC22的輸出端電平反轉(zhuǎn)，由高電平變?yōu)榈碗娖?，由于IC22的低電平不能通過(guò)D24，IC23反相端的電壓小于同相端，IC23的輸出端電平反轉(zhuǎn)，由低電平變?yōu)楦唠娖?，IC23輸出的高電平經(jīng)由D25加載在R24和R26上，為IC24的同相端提供另一比較電壓。
具體實(shí)施例方式
2以12V鎳氫電池組為例，在圖4中，B1至B10為可充電電池，電池組合10個(gè)單體電池，采用5個(gè)圖三所示電路，在變壓器的次級(jí)有5個(gè)相同的繞組，每一個(gè)充電電路使用一個(gè)次級(jí)繞組，并與電池組中的每?jī)蓚€(gè)單體電池相連接。這樣電池組中的每一單體電池均為單獨(dú)充電，互不影響，先達(dá)到溫升值ΔT的電池先進(jìn)入補(bǔ)充充電，直到所有的單體電池都達(dá)到溫升值ΔT進(jìn)入補(bǔ)充充電，這樣就可以有效地解決多單體電池組成的電池組由于串連充電所帶來(lái)的不均衡。
具體實(shí)施例方式
3以24V鎳氫電池組為例，在圖5中，B1至B10和B11至B101為可充電電池，電池組包含20個(gè)單體電池，采用10個(gè)圖三所示充電電路，考慮到用戶的實(shí)際情況與電路連接線的復(fù)雜程度，在串聯(lián)的20個(gè)單體電池中設(shè)置一個(gè)開關(guān)K，在充電時(shí)斷開，在使用時(shí)連上；在變壓器的次級(jí)有5個(gè)相同的繞組，每?jī)蓚€(gè)充電電路使用一個(gè)次級(jí)繞組，每一個(gè)充電電路與電池組中的每?jī)蓚€(gè)電池相連接，充電電路與具體實(shí)施方式
1相同。電池組中的每一單體電池均為單獨(dú)充電，互不影響，先達(dá)到溫升值ΔT的電池先進(jìn)入補(bǔ)充充電，直到所有的單體電池都達(dá)到溫升值ΔT進(jìn)入補(bǔ)充充電，這樣就可以有效地解決多單體電池組成的電池組由于串連充電所帶來(lái)的不均衡。
權(quán)利要求
1.一種充電電路，包括輸入一，第一反向電流隔離，第一整流及濾波電路，第一檢測(cè)及控制電路，第一可控半導(dǎo)體，輸入二，第二反向電流隔離，第二整流及濾波電路，第二檢測(cè)及控制電路，第二可控半導(dǎo)體，端口一，端口二，端口三，其特征在于利用輸入一和輸入二輸入的一路交流電中的兩個(gè)半波，構(gòu)建了兩路不共地的能獨(dú)立工作的充電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于輸入一和輸入二分別與第一反向電流隔離和第二反向電流隔離的輸出端、第一整流及濾波電路和第二整流及濾波電路的輸入端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于輸入一和輸入二分別與第一可控半導(dǎo)體的輸入端和第二可控半導(dǎo)體的輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于第一反向電流隔離的輸入端與第二整流及濾波電路和第二檢測(cè)及控制電路的輸出端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于第二反向電流隔離的輸入端與第一整流及濾波電路和第一檢測(cè)及控制電路的輸出端相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于第一可控半導(dǎo)體和第二可控半導(dǎo)體的輸出端分別與端口一和端口二相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于第一檢測(cè)及控制電路和第二檢測(cè)及控制電路的控制輸出端分別與第一可控半導(dǎo)體和第二可控半導(dǎo)體的控制極相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于第一整流及濾波電路和第二整流及濾波電路的整流及濾波正級(jí)輸出端分別與第一檢測(cè)及控制電路和第二檢測(cè)及控制電路的正極輸入端相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于端口二與第二可控半導(dǎo)體的輸出端和第二反向電流隔離的輸入端相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充電電路，其特征在于端口三與第一反向電流隔離的輸入端相連接。
全文摘要
一種充電電路，包括輸入一，第一反向電流隔離，第一整流及濾波電路，第一檢測(cè)及控制電路，第一可控半導(dǎo)體，輸入二，第二反向電流隔離，第二整流及濾波電路，第二檢測(cè)及控制電路，第二可控半導(dǎo)體，端口一，端口二，端口三，其特征在于利用輸入一和輸入二所輸入的一路交流電中的兩個(gè)半波，構(gòu)建了兩路不共地的能獨(dú)立工作的充電電路。在給串聯(lián)多單體的電池組進(jìn)行單獨(dú)并行充電的情況下，相對(duì)可減少變壓器次級(jí)繞組50％以上，降低了線路的復(fù)雜程度，可廣泛應(yīng)用于可充電電池及可充電電池組充電領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02J7/02GK1852000SQ20061003175
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者黎山 申請(qǐng)人:黎山