一种废弃电池剩余能量回收电路的制作方法

本发明涉及一种废弃电池剩余能量回收电路，属于电力电子技术领域。

背景技术：

随着开关电源技术的发展和各种手持设备的广泛应用，各种电池已广泛应用于各行各业的电子设备和系统中，各类电池的应用总量非常大，因此就会产生大量的废弃电池。而废弃电池其实仍有剩余电量残留，尤其是电动汽车对动力电池的性能要求很严格，所以电动汽车淘汰的动力电池一般还有80％左右的剩余能量，这些残留的剩余电量已经无法让用电设备正常工作，但是如果直接报废的话，就会造成能量的巨大浪费，可利用回收装置将这些剩余能量回收转存到蓄电池后加以利用。

目前，国内外研究废弃电池剩余电量回收的比较少。其中，国外有ー款路灯，可以充分利用废弃电池的剩余电量，同时具备回收站的作用。这款路灯底部配有多个大小不同的孔，可以适应不同型号的电池，由于采用高效的led灯来提供照明，因此可以将电池内剰余的电量充分耗尽。在使用时，用户只需将自己用过的废弃电池放到相应的孔中即可。该路灯有效地利用了废弃电池的剰余能量，但是却不能将废弃电池的剰余能量有效地提取并储存起来。国内研究者提出了通过boost电路将废弃电池中的电能回收到充电蓄电池中，但是在电能回收过程中，废弃电池中的电能只能现取现存，boost电路的控制无法同时兼顾废弃电池和充电蓄电池的性能，例如无法兼顾按照最大功率取电以及最大转换功率存电，导致电池安全性降低、寿命减小的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种废弃电池剩余能量回收电路，用于解决现有的废弃电池能量回收方式无法同时兼顾废弃电池和充电蓄电池的性能会导致电池安全性降低、寿命减小的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种废弃电池剩余能量回收电路，包括电能收集电路、电能缓存单元和电能转存电路，所述电能收集电路为第一dc/dc电路，所述电能转存电路为第二dc/dc电路；所述电能收集电路的输入端用于连接废弃电池的电能输出端、其输出端连接所述电能缓存单元，用于将废弃电池中的能量缓存到电能缓存单元中；所述电能转存电路的输入端连接所述电能缓存单元、其输出端用于连接转存电池，用于将电能缓存单元中缓存的能量转存到转存电池中。

本发明的有益效果是：通过设置电能缓存单元，可以将废弃电池中的能量取出并暂时存储在电能缓存单元中，在需要进行能量转存时，再将电能缓存单元中存储的能量转存到转存电池中，由于电能收集电路和电能转存电路可以单独进行控制，能够同时兼顾废弃电池和转存电池的性能，避免了电能回收对废弃电池和转存电池的安全性和寿命造成损害。

进一步的，为了可靠实现能量的缓存，所述电能缓存单元包括储能电容。

进一步的，为了从废弃电池中可靠取出能量进行缓存，并将缓存的能量转存到转存电池，所述第一dc/dc电路和/或第二dc/dc电路为boost电路。

进一步的，为了对boost电路进行控制，还包括控制器，所述控制器控制连接所述boost电路。

进一步的，为了对boost电路进行可靠控制，所述控制器通过pwm控制电路控制连接所述boost电路。

进一步的，为了使控制器正常工作，还包括辅助电源，所述辅助电源供电连接所述控制器。

进一步的，所述boost电路包括升压电感、控制开关和单向导通器件；所述升压电感的一端连接所述boost电路的第一输入端，所述升压电感的另一端连接所述单向导通器件的阳极，所述单向导通器件的阴极连接所述boost电路的第一输出端，所述控制开关的第一导通端连接所述升压电感和单向导通器件的连接端，所述控制开关的第二导通端分别连接所述boost电路的第二输入端和第二输出端。

进一步的，所述控制开关为mos管。

进一步的，所述单向导通器件为单向隔离二极管。

附图说明

图1是本发明的废弃电池剩余能量回收电路的原理图；

图2是本发明的废弃电池剩余能量回收电路的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本实施例提供了一种废弃电池剩余能量回收电路，如图1所示，包括电能收集电路、电能缓存单元、电能转存电路、控制器以及给控制器供电的辅助电源。其中，电能收集电路的输入端用于连接废弃电池的电能输出端、其输出端连接电能缓存单元，用于将废弃电池中的能量缓存到电能缓存单元中。电能转存电路的输入端连接电能缓存单元、其输出端用于连接转存电池，用于将电能缓存单元中缓存的能量转存到转存电池中。

如图2所示，该电能收集电路为dc/dc电路，该dc/dc电路具体为一个boost电路，该boost电路包括升压电感l1、mos管q1和单向隔离二极管d1。其中，升压电感l1的一端作为该电能收集电路的第一输入端，用于连接废弃电池的阳极。升压电感l1的另一端连接单向隔离二极管d1的阳极，单向隔离二极管d1的阴极作为该电能收集电路的第一输出端，用于连接电能缓存单元的第一连接端。mos管q1的漏极连接升压电感l1和单向隔离二极管d1的连接端，mos管q1的源极分别作为该电能收集电路的第二输入端和第二输出端，分别用于连接废弃电池的阴极和电能缓存单元的第二连接端。

需要说明的是，图2中的boost电路仅是dc/dc电路的一个具体实施方式，可以对该boost电路进行相应变形。例如，mos管q1可以替换为三极管等其他类型的控制开关，单向隔离二极管d1可以替换为其他类型的单向导通器件。当然，作为其他的实施方式，该电能收集电路也可以采用现有技术中其他形式的dc/dc电路。

如图2所示，该电能转存电路为dc/dc电路，该dc/dc电路具体为一个boost电路，该boost电路包括升压电感l2、mos管q2和单向隔离二极管d2。其中，升压电感l2的一端作为该电能转存电路的第一输入端，用于连接电能缓存单元的第一连接端，升压电感l2的另一端连接单向隔离二极管d2的阳极，单向隔离二极管d2的阴极作为该电能转存电路的第一输出端，用于连接转存电池的阳极。mos管q2的漏极连接升压电感l2和单向隔离二极管d2的连接端，mos管q2的源极分别作为该电能转存电路的第二输入端和第二输出端，分别用于连接电能缓存单元的第二连接端和缓存电池的阴极。

与电能收集电路类似，这里的电能转存电路仅是给出了一个具体的实施方式，作为其他的实施方式，该电能转存电路也可以采用现有技术中其他形式的dc/dc电路，其具体电路可以与电能收集电路相同，也可以不同。

如图2所示，该电能缓存单元为储能电容c，该储能电容c的一端作为电能缓存单元第一连接端，分别用于连接电能收集电路的第一输出端和电能转存电路的第一输入端；储能电容c的另一端作为电能缓存单元第二连接端，分别用于连接电能收集电路的第二输出端和电能转存电路的第二输入端。当然，作为其他的实施方式，该电能缓存单元也可以由多个储能电容串联、并联或串-并联构成。

如图2所示，该控制器(检测与控制器)控制连接mos管q1和mos管q2，s1为mos管q1的控制信号，s2为mos管q2的控制信号。在具体控制时，该控制器可以通过pwm控制电路来控制boost电路中的mos管。该控制器由辅助电源进行供电，而辅助电源从废弃电池和转存电池中并行取能，两者只要其中一个具有电能就可，具有升/降压适配功能，经dc/dc变换后给控制器提供工作电源输入。另外，该控制器还可以采集废弃电池的端电压uc1、废弃电池的放电电流ic1、转存电池的端电压uc2、转存电池的放电电流ic2、流经mos管q1的电流iq1和流经mos管q2的电流iq2。

在上述的废弃电池剩余能量回收电路中，在控制器的控制下，电能收集电路负责将废弃电池中的剩余能量完全彻底地高效率取出，mos管q1导通时升压电感l1储能，mos管q1关断时升压电感l1释放能量，将能量暂时缓存到储能电容c中；电能转存电路负责将储能电容c中缓存的能量完全彻底地高效率取出，mos管q2导通时升压电感l2储能，mos管q2关断时升压电感l2释放能量，将能量转存到转存电池中。储能电容c作为电能缓存容器，可短时间缓存已从废弃电池中取出的电能，等待电能转存电路取出，其作用是使电能收集电路与电能转存电路独立工作，可独立地按各自需求优化运行。另外，为了避免电能收集电路工作时，有能量给转存电池充电，可以在转存电池与单向隔离二极管d2之间串设一个开关。

由于电能收集电路与电能转存电路相互独立，可以采用相互独立的控制方法实施控制。例如，电能收集电路和电能转存电路均可以采用电流控制的方式，经过能量缓存后，电能收集电路和电能转存电路可以在控制器的控制下独立地工作。从而，电能收集电路可以按满足废弃电池的最大功率输出条件的方式工作，使废弃电池的电能收集最大化，减少收集过程中的能量损耗。电能转存级电路可以按转存电池综合性能优化、转存功率最大化的方式工作，确保转存电池的安全性和寿命最大化，同时使转存功率最大化，减少转存过程中的能量损耗。

由于电能收集电路和电能转存电路可以采用现有技术中现有的控制方法来实现各自的控制，此处不再赘述。

由于本发明的电能收集电路与电能转存电路间由电能缓存单元衔接，两个电路可各自按自己的规律运行。其中，电能收集电路按废弃电池最大功率输出的规则运行，可最大化剩余能量的收集效率。电能转存电路按转存电池综合性能最优化规则运行，可优化转存电池综合性能。本发明能够同时兼顾废弃电池和转存电池的性能，例如废弃电池能量回收效率的最大化和转存电池综合性能最优，避免了能量回收效率和转存电池性能优化的矛盾以及电能回收对废弃电池和转存电池的安全性和寿命造成损害。