充電機及其均衡充電方法
2023-07-30 12:01:56 1
充電機及其均衡充電方法
【專利摘要】本發明涉及一種充電機及其均衡充電方法。其中，充電機包括控制模塊和多個分別與一個電池連接的隔離模塊：控制模塊與多個隔離模塊分別連接，用於採集各隔離模塊的電信號，根據電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊發送充電指令信號；隔離模塊用於基於控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。採用本發明的充電機及其均衡充電方法，可以為串聯電池組中的所有電池進行獨立、均衡充電，充電過程不因其中任意一個電池充滿而影響其他電池的充電。
【專利說明】充電機及其均衡充電方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種均衡充電技術，特別是一種充電機及其均衡充電方法。
【背景技術】
[0002]包含多個串聯電池的電池組充電時，當電池組中某一電池先充滿後，該電池的內阻會急劇增大導致整個電池組內電阻增大，這時候充電機輸出電流減小，使得其他未充滿電池不能充滿。當此電池組在使用時，未充滿電的電池將會提前放完電，使得充滿的電池不能把剩餘電量放完。第二次充電時未放完電的電池將會更快充滿，使得放完電的電池充進的電量更小。循環往復，電池越來越不均衡。串聯電池組中當一個電池電量不足時將影響整個電池組的輸出。這樣在使用電池組時放電時間越來越小。
[0003]現有的均衡充電方法是每個電池單元增加一個均衡電路，當電池組某一組電壓過高時接於單體電池兩端的M0S管會導通，從而消耗掉一些電量以達到降低電池組中個別電壓過高的電池。此方法缺點是M0S管消耗的電量有限，當電池組不均衡度稍微偏高時，均衡就起不到作用，均衡能力十分有限。另外M0S管發熱散熱問題也是此種方法的很大缺點。
【發明內容】
[0004]在下文中給出關於本發明的簡要概述，以便提供關於本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述並不是關於本發明的窮舉性概述。它並不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的範圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍後論述的更詳細描述的前序。
[0005]本發明的一個主要目的在於提供一種充電機及其均衡充電方法，可以為串聯電池組中的所有電池進行獨立、均衡充電，充電過程不因其中任意一個電池充滿而影響其他電池的充電。
[0006]根據本發明的第一方面，一種充電機，用於對包含多個相互串聯的電池的電池組進行充電，包括控制模塊和多個分別與一個所述電池連接的隔離模塊:
[0007]其中，
[0008]所述控制模塊與多個所述隔離模塊分別連接，用於採集各所述隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與所述各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向所述多個隔離模塊發送充電指令信號；
[0009]每個所述隔離模塊用於基於所述控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
[0010]根據本發明的第二方面，一種基於充電機的均衡充電方法，用於對包含多個相互串聯的電池的電池組進行充電，包括:
[0011]控制模塊採集每個隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向多個隔離模塊發送充電指令信號；
[0012]每個隔離模塊基於控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
[0013]採用本發明的充電機及其均衡充電方法，可以為串聯電池組中的所有電池進行獨立、均衡充電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]參照下面結合附圖對本發明實施例的說明，會更加容易地理解本發明的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本發明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特徵或部件將採用相同或類似的附圖標記來表示。
[0015]圖1為本發明的充電機的一種實施方式的結構圖；
[0016]圖2為本發明的均衡充電方法的一種實施方式的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面參照附圖來說明本發明的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特徵可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特徵相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0018]參見圖1所示，為本發明的充電機的一種實施方式的結構圖。
[0019]在本實施方式中，充電機用於對包含多個相互串聯的電池的電池組進行充電。
[0020]充電機包括控制模塊10和多個分別與一個電池連接的隔離模塊20。
[0021]其中，控制模塊10與多個隔離模塊20分別連接，用於採集各隔離模塊20的電信號，根據電信號判斷與各隔離模塊20對應連接的電池的剩餘電量，並向與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊20發送充電指令信號。電信號例如可以包括電壓信號、電流信號等，控制模塊10例如可以是單片機。
[0022]該與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊20用於基於控制模塊10輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
[0023]由於電池組中的每個電池均由獨立的隔離模塊20對其進行充電，每個電池的充電將不受其它電池電量的影響，且總是為當前剩餘電量最少的電池進行充電，使得電池組中的各電池可以在相同時刻完成充電。
[0024]作為一種實施方式，控制模塊10可以包括定時器單元11和處理器單元12。
[0025]定時器單元11用於為處理器單元12提供穩定的時鐘。
[0026]處理器單元12用於基於時鐘周期性地串行採集每個隔離模塊20的電信號，並生成充電指令信號。
[0027]作為一種實施方式，隔離模塊20可以包括通信單元21和充電單元22。
[0028]充電單元22用於基於控制模塊10輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
[0029]通信單元21用於將充電單元22的電信號傳輸至控制模塊10，並將接收到的控制模塊10發送的充電指令信號發送給充電單元22。
[0030]作為一種優選方案，每個隔離模塊20互不共地。且控制模塊10在採集每個隔離模塊20的電信號時，與該隔離模塊20共地。這樣一來，每個隔離模塊20之間絕對獨立，不會互相影響。進而使得每個隔離單元20向對應電池充電的過程保持獨立。
[0031]作為一種優選方案，處理器單元12基於採集到的每個隔離模塊20的電信號，判斷出當前剩餘電量最少的電池，並將充電指令信號發送至與該當前剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊20。
[0032]在一種實施方式中，處理器單元還基於每個隔離模塊20發送的電信號判斷對應的電池是否充滿，並在充滿時向該隔離模塊20發送切斷指令信號。電信號例如可以包括電流在一定時間內的下滑速度、充電電流、充電時間的一種或多種。
[0033]作為一種優選方案，充電機還可以散熱風扇40和輔助電源模塊30。
[0034]輔助電源模塊30用於為控制模塊10和散熱風扇40供電。
[0035]散熱風扇40用於基於控制模塊10的控制指令開啟或關閉，並在開啟時為隔離模塊20散熱。
[0036]在一種實施方式中，輔助電源模塊30可以採用30W多路輸出電源，例如，反激高頻開關電源。輔助電源模塊30可以有多路電壓值不同的輸出，分別為控制模塊10和散熱風扇40供電。
[0037]參見圖2所示，為本發明的基於如上所述的充電機的均衡充電方法的一種實施方式的流程圖。該均衡充電方法用於對包含多個相互串聯的電池的電池組進行充電。
[0038]在本實施方式中，均衡充電方法包括:
[0039]S10:控制模塊採集每個隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，控制模塊向與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊發送充電指令信號；
[0040]S20:該隔離模塊基於控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
[0041]在一種實施方式中，步驟S10可以具體包括:
[0042]S11:定時器單元為處理器單元提供穩定的時鐘；
[0043]S12:處理器單元基於時鐘周期性地串行採集每個隔離模塊的電信號，根據電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊發送充電指令信號。
[0044]優選地，步驟S20可以具體包括:
[0045]S21:隔離模塊中的充電單元基於控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電；
[0046]S22:隔離模塊中的通信單元將隔離模塊中的充電單元的電信號傳輸至控制模塊，並將接收到的控制模塊發送的充電指令信號發送給充電單元。
[0047]優選地，步驟S12可以具體包括:
[0048]處理器單元基於採集到的每個隔離模塊的電信號，判斷出當前剩餘電量最少的電池，並將充電指令信號發送至與該當前剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊。
[0049]在一種實施方式中，均衡充電方法還可以包括:
[0050]S30:處理器單元基於每個隔離模塊發送的電信號判斷對應的電池是否充滿，並在充滿時向所述隔離模塊發送切斷指令信號。
[0051 ] 採用本發明的充電機及其均衡充電方法，可以為串聯電池組中的所有電池進行獨立、均衡充電，充電過程不因其中任意一個電池充滿而影響其他電池的充電。
[0052]上面對本發明的一些實施方式進行了詳細的描述。如本領域的普通技術人員所能理解的，本發明的方法和裝置的全部或者任何步驟或者部件，可以在任何計算設備(包括處理器、存儲介質等)或者計算設備的網絡中，以硬體、固件、軟體或者它們的組合加以實現，這是本領域普通技術人員在了解本發明的內容的情況下運用他們的基本編程技能就能實現的，因此不需在此具體說明。
[0053]此外，顯而易見的是，在上面的說明中涉及到可能的外部操作的時候，無疑要使用與任何計算設備相連的任何顯示設備和任何輸入設備、相應的接口和控制程序。總而言之，計算機、計算機系統或者計算機網絡中的相關硬體、軟體和實現本發明的前述方法中的各種操作的硬體、固件、軟體或者它們的組合，即構成本發明的設備及其各組成部件。
[0054]因此，基於上述理解，本發明的目的還可以通過在任何信息處理設備上運行一個程序或者一組程序來實現。所述信息處理設備可以是公知的通用設備。因此，本發明的目的也可以僅僅通過提供包含實現所述方法或者設備的程序代碼的程序產品來實現。也就是說，這樣的程序產品也構成本發明，並且存儲或者傳輸這樣的程序產品的介質也構成本發明。顯然，所述存儲或者傳輸介質可以是本領域技術人員已知的，或者將來所開發出來的任何類型的存儲或者傳輸介質，因此也沒有必要在此對各種存儲或者傳輸介質一一列舉。
[0055]在本發明的設備和方法中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解後重新組合的。這些分解和/或重新組合應視為本發明的等效方案。還需要指出的是，執行上述系列處理的步驟可以自然地按照說明的順序按時間順序執行，但是並不需要一定按照時間順序執行。某些步驟可以並行或彼此獨立地執行。同時，在上面對本發明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特徵可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特徵相組合，或替代其它實施方式中的特徵。
[0056]應該強調，術語「包括/包含」在本文使用時指特徵、要素、步驟或組件的存在，但並不排除一個或更多個其它特徵、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0057]雖然已經詳細說明了本發明及其優點，但是應當理解在不超出由所附的權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本申請的範圍不僅限於說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內的普通技術人員從本發明的公開內容將容易理解，根據本發明可以使用執行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來要被開發的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的範圍內包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。
【權利要求】
1.一種充電機，用於對包含多個相互串聯的電池的電池組進行充電，其特徵在於，包括控制模塊和多個分別與一個所述電池連接的隔離模塊: 其中， 所述控制模塊與多個所述隔離模塊分別連接，用於採集各所述隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與所述各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向與剩餘電量最少的電池連接的所述隔離模塊發送充電指令信號； 所述隔離模塊用於基於所述控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
2.根據權利要求1所述的充電機，其特徵在於: 所述控制模塊包括定時器單元和處理器單元； 所述定時器單元用於為所述處理器單元提供穩定的時鐘； 所述處理器單元用於基於所述時鐘周期性地串行採集每個所述隔離模塊的電信號，並生成所述充電指令信號。
3.根據權利要求1或2所述的充電機，其特徵在於，所述隔離模塊包括通信單元和充電單元； 其中， 所述充電單元用於基於所述控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電； 所述通信單元用於將所述充電單元的所述電信號傳輸至所述控制模塊，並將接收到的所述控制模塊發送的充電指令信號發送給所述充電單元。
4.根據權利要求3所述的充電機，其特徵在於: 每個所述隔離模塊互不共地； 所述控制模塊在採集每個所述隔離模塊的電信號時，與該隔離模塊共地。
5.根據權利要求2所述的充電機，其特徵在於: 所述處理器單元還用於基於採集到的每個所述隔離模塊的電信號，判斷出當前剩餘電量最少的電池，並將充電指令信號發送至與該當前剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊； 所述處理器單元還用於基於每個所述隔離模塊發送的電信號判斷對應的電池是否充滿，並在充滿時向所述隔離模塊發送切斷指令信號。
6.根據權利要求1，2或5所述的充電機，其特徵在於，還包括散熱風扇和輔助電源模塊； 所述輔助電源模塊用於為所述控制模塊和散熱風扇供電； 所述散熱風扇用於基於所述控制模塊的控制指令開啟或關閉，並在開啟時為所述隔離模塊散熱。
7.一種基於如權利要求1-6任意一項所述的充電機的均衡充電方法,用於對包含多個相互串聯的電池的電池組進行充電，其特徵在於，包括: 控制模塊採集每個隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊發送充電指令信號； 該隔離模塊基於控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電。
8.根據權利要求7所述的均衡充電方法，其特徵在於，所述「控制模塊採集每個隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向多個隔離模塊發送充電指令信號」具體包括: 定時器單元為處理器單元提供穩定的時鐘； 處理器單元基於所述時鐘周期性地串行採集每個隔離模塊的電信號，根據所述電信號判斷與各隔離模塊對應連接的電池的剩餘電量，並向與剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊發送充電指令信號。
9.根據權利要求7或8所述的均衡充電方法，其特徵在於，所述「該隔離模塊基於控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電」具體包括: 隔離模塊中的充電單元基於所述控制模塊輸出的充電指令信號為與之連接的電池充電； 隔離模塊中的通信單元將隔離模塊中的充電單元的電信號傳輸至控制模塊，並將接收到的控制模塊發送的充電指令信號發送給充電單元。
10.根據權利要求8所述的均衡充電方法，其特徵在於，所述「處理器單元基於所述時鐘周期性地串行採集每個隔離模塊的電信號，並生成所述充電指令信號」具體包括: 處理器單元基於採集到的每個隔離模塊的電信號，判斷出當前剩餘電量最少的電池，並將充電指令信號發送至與該當前剩餘電量最少的電池連接的隔離模塊； 所述均衡充電方法還包括: 處理器單元基於每個隔離模塊發送的電信號判斷對應的電池是否充滿，並在充滿時向所述隔離模塊發送切斷指令信號。
【文檔編號】H02J7/00GK104283291SQ201410601418
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】翟順利 申請人:翟順利