[發明專利]后備電源的均壓電路

有效

• 申請號: 200710069826.3
• 申請日: 2007-06-30
• 公開（公告）號: CN101119037A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 袁明祥
• 申請（專利權）人: 杭州中恒電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00;H02J7/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人: 徐關壽

技術領域

本發明涉及一種后備電源，主要設計蓄電池或超級電容，尤其是串聯的蓄電池組或超級電容組。

背景技術

在通信、電力、金融、保險等領域大量采用直流電源或不間斷電源，而這些電源都以蓄電池組作為后備電源，由于這些電壓比較高，通常采用一組電池串聯的應用方式，如通信直流電源通常采用24節2V電池串聯，電力直流電源通常采用104節2V電池串聯等。隨著超級電容技術的發展，其應用也越來越廣泛，特別在電動汽車中的應用，然而大容量超級電容的耐壓只有1.6V左右，對于電壓要求比較高的應用場合，通常需要幾十甚至幾百個電容串聯應用。在電池或電容串聯時，通常采用一個電源給電池或電容充電，各單體的充電電流和放電電流(負載電流)都是相同的。然而各單體電池或電容的容量不可能做得完全一致，在使用過程中的特性變化也不可能完全一致，這樣導致的后果是容量相對較小的單體在充電時其端電壓上升得快，而在放電時又下降得快，嚴重時會導致該單體的過充和過放甚至損壞，而整組電池或電容的容量卻又無法充分利用。因此從理論上來說對于串聯的電池和電容來說，其充電方式最好是每個單體用一個獨立電源電源給它充電，但這從經濟上來說代價是很高的。目前通常采用的方式是采用并電阻均壓的方式，如附圖1為電池組的均壓電路，圖2為電容組的均壓電路，BT1、BT2、...、BTn和C1、C2、...、Cn為電池組和超級電容組，RL為負載，R1、R2、...、Rn為均壓電阻；該方式對電池組或電容組容量不是太大且一致性比較好時比較合適，但對容量比較大或一致性比較差的情況，均壓電阻阻值相對要求比較小，功耗和發熱比較大，就需要另想均壓辦法。

發明內容

為了克服已有后備電源的均壓電路的適用性差、因均壓引起的損耗大的不足，本發明提供了一種既能防止串聯蓄電池組或超級電容組的電壓不平衡，又能充分利用蓄電池組或超級電容組的容量，同時降低因均壓引起的損耗的后備電源的均壓電路。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種后備電源的均壓電路，所述后備電源包括相互串聯的n個電源單體，所述的均壓電路包括取樣電阻Rs、輸入開關電路、變壓器T1以及n個輸出整流濾波電路；所述輸入開關電路與變壓器T1的原邊串聯后通過取樣電阻Rs與后備電源的兩端相連；所述變壓器T1的副邊設有n個降壓輸出端，每個降壓輸出端的輸出電壓完全一致且緊密耦合；所述的每個整流濾波電路與一個降壓輸出端相連，所述的每個整流濾波電路與輸入開關電路構成單端反激；所述的每個整流濾波電路分別與每個電源單體并聯。

作為優選的一種方案：所述的變壓器T1副邊設有n個副邊繞組，每個副邊繞組匝數相同。每個副邊繞組對應一個降壓輸出端。

或者是：所述的變壓器T1為中心抽頭型式，變壓器T1副邊設有n/2個副邊繞組，其中n為偶數，每個副邊繞組設有兩個降壓輸出端。

所述的整流濾波電路包括二極管D和電容C，所述的二極管D和電容C串聯，所述的電容與電源單體并聯。

所述輸入開關電路為開關管Q1。

進一步，所述的后備電源為蓄電池組，所述電源單體為蓄電池。

或者是：所述的后備電源為超級電容組，所述電源單體為超級電容。

本發明的技術構思為：該均壓電路包括輸入開關電路、取樣電阻Rs、變壓器、n(n為蓄電池或超級電容的個數)個輸出整流濾波電路，具體有：

(1)輸入開關電路中開關管Q1和變壓器T1原邊串聯后通過取樣電阻Rs與整組蓄電池組(或超級電容組)兩端相連，開關管Q1工作在開關狀態；

(2)變壓器T1為有n個副邊繞組的降壓型變壓器，副邊繞組匝數完全一致且緊密耦合，原邊繞組匝數通常為副邊匝數的n倍；

(3)n個輸出整流濾波電路由D1和C1、D2和C2、...、Dn和Cn組成，每個整流濾波電路和T1的一個副邊繞組相連，與變壓器T1的極性接法使它們和原邊開關管Q1構成單端反激，即當Q1導通時，變壓器副邊感應電壓使副邊二極管承受反向電壓而截止，而Q1關斷時，變壓器副邊感應電壓使副邊二極管承受正向電壓而導通；

(4)輸出整流濾波電路中的C1、C2、...、Cn分別和串聯電池組(超級電容)的每個單體相并聯。

在充電過程中，當監測到電壓不均衡度超限時，啟動均壓電路，實現整組電壓對電壓最低單體充電(相應的其它單體充電電流就減小)，通過合理的控制方式最終使所有各單體之間電壓保持平衡，既能防治過充，又能充分利用電池(或超級電容)的容量。