一種基于igbt的電池切換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池(Battery)指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，具有正極、負(fù)極之分。隨著科技的進(jìn)步，電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置，如燃料電池、干電池、鉛蓄電池、太陽(yáng)能電池。利用電池作為能量來(lái)源，可以得到具有穩(wěn)定電壓，穩(wěn)定電流，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定供電，受外界影響很小的電流，并且電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，攜帶方便，充放電操作簡(jiǎn)便易行，不受外界氣候和溫度的影響，性能穩(wěn)定可靠，在現(xiàn)代社會(huì)生活中的各個(gè)方面發(fā)揮有很大作用。
[0003]燃料電池是一種將燃料的化學(xué)能透過(guò)電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。燃料電池是利用氫氣在陽(yáng)極進(jìn)行的是氧化反應(yīng)，將氫氣氧化成氫離子，而氧氣在陰極進(jìn)行還原反應(yīng)，與由陽(yáng)極傳來(lái)的氫離子結(jié)合生成水，氧化還原反應(yīng)過(guò)程中就可以產(chǎn)生電流。燃料電池包括堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、恪融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)，以及直接甲醇燃料電池(DMFC)等。
[0004]常用的一種干電池是碳一鋅干電池，負(fù)極是鋅做的圓筒，內(nèi)有氯化銨作為電解質(zhì)，少量氯化鋅、惰性填料及水調(diào)成的糊狀電解質(zhì)，正極是四周裹以摻有二氧化錳的糊狀電解質(zhì)的一根碳棒。電極反應(yīng)是:負(fù)極處鋅原子成為鋅離子(Zn++)，釋出電子，正極處銨離子(NH4+)得到電子而成為氨氣與氫氣，用二氧化錳驅(qū)除氫氣以消除極化，電動(dòng)勢(shì)約為1.5伏。
[0005]燃料電池是一種把燃料在燃燒過(guò)程中釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。與蓄電池不同之處，是它可以從外部分別向兩個(gè)電極區(qū)域連續(xù)地補(bǔ)充燃料和氧化劑而不需要充電。燃料電池由燃料(例如氫、甲烷等)、氧化劑(例如氧和空氣等)、電極和電解液等四部分構(gòu)成，其電極具有催化性能，且是多孔結(jié)構(gòu)的，以保證較大的活性面積。工作時(shí)將燃料通入負(fù)極，氧化劑通入正極，它們各自在電極的催化下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)以獲得電能。
[0006]鉛蓄電池最為常用，其極板是用鉛合金制成的格柵，電解液為稀硫酸，兩極板均覆蓋有硫酸鉛，但充電后，正極處極板上硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，負(fù)極處硫酸鉛轉(zhuǎn)變成金屬鉛，放電時(shí)，則發(fā)生反方向的化學(xué)反應(yīng)。
[0007]鉛蓄電池的工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好(尤其適于干式荷電貯存)、造價(jià)較低，因而應(yīng)用廣泛。采用新型鉛合金和電解液添加納米碳溶膠，可改進(jìn)鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長(zhǎng)其使用壽命;采用鉛鋰合金鑄造正板柵，則可減少自放電和滿足密封的需要。此外，開(kāi)口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，并發(fā)展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。
[0008]鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為2伏，常用串聯(lián)方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時(shí)硫酸濃度減小，可用測(cè)電解液比重的方法來(lái)判斷蓄電池是否需要充電或者充電過(guò)程是否可以結(jié)束。鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是比能量(單位重量所蓄電能)小，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。
[0009]電池組一般包括多節(jié)串聯(lián)連接的電池，但當(dāng)電池組中的某一節(jié)或者某幾節(jié)電池電源耗盡或者損壞時(shí)，該電池的電阻將變得很大。如果繼續(xù)與其他正常電池串聯(lián)連接給系統(tǒng)供電，該電池將消耗大量能量，從而降低了效率，縮短了電池組的使用時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提出一種基于IGBT的電池切換電路，解決了現(xiàn)有的電池組中的某一節(jié)或者某幾節(jié)電池電源耗盡或者損壞時(shí)，該電池的電阻將變得很大的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種基于IGBT的電池切換電路，包括:η個(gè)串聯(lián)連接的電池，其中η為自然數(shù)；與相應(yīng)電池并聯(lián)連接的η個(gè)短接開(kāi)關(guān)；以及，與相應(yīng)電池并聯(lián)耦接的η個(gè)短接控制電路，其中所述每個(gè)短接控制電路接收相應(yīng)電池兩端電壓，并根據(jù)相應(yīng)電池兩端電壓提供控制信號(hào)，用以將相應(yīng)短接開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或斷開(kāi);所述短接控制電路包括:比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端;偏置電路，具有正端和負(fù)端，其正端耦接至比較器的同相輸入端;其中所述電池和短接開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接在比較器的同相輸入端和偏置電路的負(fù)端之間，所述短接開(kāi)關(guān)包括耦接至所述比較器輸出端的控制端;所述短接開(kāi)關(guān)為IGBT晶體管。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]短接電池組中電量耗盡或損壞的電池，延長(zhǎng)了電池組的使用時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明一種基于IGBT的電池切換電路的電路控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明一種基于IGBT的電池切換電路，電池組117包括η個(gè)串聯(lián)連接的電池(211、221、……、2nl)，其中η為自然數(shù)；與相應(yīng)電池并聯(lián)連接的η個(gè)短接開(kāi)關(guān)(212、222、……、2η2);以及與相應(yīng)電池并聯(lián)耦接的η個(gè)短接控制電路(213、223、……、2η3)，所述每個(gè)短接控制電路接收相應(yīng)電池兩端電壓，并根據(jù)相應(yīng)電池兩端電壓提供控制信號(hào)，用以將相應(yīng)短接開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或斷開(kāi)，從而在相應(yīng)電池兩端電壓很低時(shí)將該電池短接。
[0019]圖1中的短接控制電路(213、223、……、2η3)結(jié)構(gòu)相同。
[0020]短接控制電路213包括:比較器2101，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端;偏置電路2102，具有正端和負(fù)端，其正端耦接至比較器2101的同相輸入端;其中電池211和短接開(kāi)關(guān)212并聯(lián)耦接在比較器2101的同相輸入端和偏置電路102的負(fù)端之間，所述短接開(kāi)關(guān)212包括耦接至所述比較器2101輸出端的控制端。
[0021]在所述電池組電壓短接控制電路213運(yùn)行時(shí)，比較器2101比較其電池211兩端電壓與偏置電路2102提供的電壓。
[0022]當(dāng)電池211的電源耗盡或損壞，使得其兩端電壓低于偏置電路2102提供的電壓水平時(shí)，比較器2101將短接開(kāi)關(guān)212導(dǎo)通，以電池211，從而最小化該電池通路的電阻。
[0023]優(yōu)選地，所述短接開(kāi)關(guān)為IGBT晶體管。
[0024]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣棚.雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低，非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
[0025]本發(fā)明的基于IGB T的電池切換電路，短接電池組中電量耗盡或損壞的電池，延長(zhǎng)了電池組的使用時(shí)間。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于IGBT的電池切換電路，其特征在于，包括:η個(gè)串聯(lián)連接的電池，其中η為自然數(shù)； 與相應(yīng)電池并聯(lián)連接的η個(gè)短接開(kāi)關(guān)，所述短接開(kāi)關(guān)為IGBT晶體管； 以及，與相應(yīng)電池并聯(lián)耦接的η個(gè)短接控制電路，其中所述每個(gè)短接控制電路接收相應(yīng)電池兩端電壓，并根據(jù)相應(yīng)電池兩端電壓提供控制信號(hào)，用以將相應(yīng)短接開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或斷開(kāi)；所述短接控制電路包括:比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端； 偏置電路，具有正端和負(fù)端，其正端耦接至比較器的同相輸入端； 其中，所述電池和短接開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接在比較器的同相輸入端和偏置電路的負(fù)端之間，所述短接開(kāi)關(guān)包括耦接至所述比較器輸出端的控制端。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于IGBT的電池切換電路，包括：n個(gè)串聯(lián)連接的電池；與相應(yīng)電池并聯(lián)連接的n個(gè)短接開(kāi)關(guān)；與相應(yīng)電池并聯(lián)耦接的n個(gè)短接控制電路，其中所述每個(gè)短接控制電路接收相應(yīng)電池兩端電壓，并根據(jù)相應(yīng)電池兩端電壓提供控制信號(hào)，用以將相應(yīng)短接開(kāi)關(guān)導(dǎo)通或斷開(kāi)；所述短接控制電路包括：比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端；偏置電路，具有正端和負(fù)端，其正端耦接至比較器的同相輸入端；其中所述電池和短接開(kāi)關(guān)并聯(lián)耦接在比較器的同相輸入端和偏置電路的負(fù)端之間，所述短接開(kāi)關(guān)包括耦接至所述比較器輸出端的控制端。本發(fā)明的基于IGBT的電池切換電路，短接電池組中電量耗盡或損壞的電池，延長(zhǎng)了電池組的使用時(shí)間。
【IPC分類】H02J7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105552982
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510874215
【發(fā)明人】劉海生
【申請(qǐng)人】青島盛嘉信息科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日