[实用新型]一种高效率充放电控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池充放电装置，尤其涉及一种高效节能的充放电控制电路。 

背景技术

在电池生产或使用的过程（如电池的化成与分容）中，经常要用到充放电电路。充放电电路基本包括：依次串联的整流器、充电电路、电池；电池充放电电路可能但不仅限于图1至3所示结构。如图1所示，电池单接放电电路，整流器负责把交流电变换成一定电压的直流电，作为后面的充电电路的输入，给充电电路提供能量来源。如图2所示，电池与整流器输出端之间串接放电电路，形成能量回馈电路，放电电池的能量通过放电电路回馈到整流器的输出端，可供其它充电电路使用，或通过其它的逆变器再将能量回馈至电网，以达到放电能量再利用的目的。此时，整流器的输出电压即为放电电路的输出电压。如图3所示，充电电路和放电电路集合为充/放电电路，亦形成能量回馈电路。 

由于电池电压有着较宽的电压范围，而且不同类型的电池电压范围也不相同，为使充放电电路在电池在电压全范围都能正常工作，并且具有较为广泛的应用范围，因此一般来说整流器的输出电压一般都设定在一个比较高的值。因此，在很多情况下，功率变换电路（充电电路和/或放电电路）的输入输出电压之差都较大。功率变换电路可以是基于线性电源工作原理的电路，也可以是基于开关电源原理的电路。无论其属于何种电路，都有一种共同的特性，就是电路的输入电压和输出电压差距越大，其能量损耗越大。在线性电路里这种特性表现得尤为明显，因为其 

损耗=（输入电压-输出电压）*电流

比如在图1至图3任一的电路结构里，如果整流器输出电压6V，电池电压2V，电流10A，那么给电池充电总共消耗60W的功率，但其中有40W都以发热的形式消耗掉了。

在一些高精度的电池生产环节（如化成和分容），为了得到较小的充放电纹波，大多采用线性充放电电路。这也就是为什么电池生产企业一般都是高能耗的企业，每年的电费都是一笔很大的开支。如果是开关型的充电电路或放电电路，虽然能量损耗跟输入输出电压之差的关系不如线性电路这么突出，但也不容小视。 

因此，如果在电池充放电的过程中，可以根据电池电压的不同来调节整流器的输出电压，让充放电电路的输入输出电压之差尽可能的小，就可以极大的减小电路的能量损耗，给电池企业带来极大的经济效益。 

一种类似的办法是台湾致茂电子股份有限公司的专利CN200910132274.5，其方法是针对线性充放电电路，控制电路中充放电的限流晶体管和限流电阻上的电压为一个固定值，这样可以在一定程度降低整流器的输出电压。在该方案里： 

损耗=（控制的固定值+电路中其它的线路电阻*电流）*电流

但是该方案有两个方面的问题：

1. 为了控制限流晶体管和限流电阻上的电压为一个固定值，需要复杂的闭环控制，设备成本高昂；

2. 假设限流晶体管和限流电阻的导通电阻一定，则电流越大，其两端的电压越高。另外由于工作过程中的发热，其导通电阻还会增大，因此其两端的电压会更高。为了保证电路在大电流长期充放电时控制的稳定性，该方案必须将这个固定值设得较高。那么在小电流充放电的时候，本来不需要这么高的固定值，反而带来了不必要的能量损耗。

实用新型内容

本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种能够在电池充放电过程中，根据电池的电压和电流的波动，实时地调整整流器输出电压，达到节能降耗的目的充放电控制电路。 

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种高效率充放电控制电路，其包括依次串联的整流器、充放电电路、电池，其还包括：分别与电池连接的电压采样电路和电流采样电路、与电压采样电路和电流采样电路连接的控制单元，所述的控制单元分别与整流器和充放电电路连接。 

上述整流器可以包含正极输出端和负极输出端，上述充放电电路包括充电晶体管、放电晶体管、限流电阻、公共端、接待充电池的充电正极和充电负极，其中充电晶体管的漏极接正极输出端、源极接公共端、栅极接控制单元第二控制端；放电晶体管的漏极接公共端、源极接负极输出端、栅极接控制单元第三控制端；限流电阻串接在公共端与充电正极之间，负极输出端接充电负极。 

上述电压采样电路可以包括第三运算放大器，其正相输入端通过第六电阻接充电正极并通过第七电阻接地，其反相输入端接其输出端，其输出端接控制单元一输入端。 

上述电流采样电路包括第二运算放大器，其正相输入端通过第二电阻接公共端并通过第四电阻接地，其反相输入端通过第三电阻接充电正极并通过第五电阻接其输出端，其输出端接控制单元另一输入端。