具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24v充電器的製作方法
2023-05-22 02:46:46 1
專利名稱：具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24v充電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池充電技術領域，具體地說，涉及一種磷酸鐵鋰電池充電器。
背景技術：
眾所周知，充電器是用來給電池充電的一種電子設備，但是由於電池的特性，在實際生產生活中都是多節電池串聯工作，當給這種電池組進行充電時，一般的充電器是直接連接電池組的正負極，給電池組充電，沒有考慮單節電池的特性狀況，長時間用此種充電器對電池組充電會嚴重影響到電池的使用壽命，尤其是磷酸鐵鋰等新型鋰離子電池。為此，電池組使用電池管理系統(BMS)進行輔助充電，然而其平衡電流一般在毫安級，當使用充電器充電時無法對電池進行有效的均衡。專利申請號為201010042753.0的專利申請中公開了一種動力電池平衡充電方法及動力電池平衡電路。該發明專利申請中提供的動力電池平衡充電方法，由電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中各個電池單元的電壓，並將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護晶片，平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低於預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池範圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低於預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell),並對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的範圍時，停止補充，依次類推，對其它電池單元進行充電。上述發明專利申請還提供了一種動力電池平衡電路，包括電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路、內部恆流源電路(LDO)及電源管理及保護晶片，所述電壓檢測分析比較電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，並將檢測結果分別送到平衡切換電路和電源管理及保護晶片；平衡切換電路對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓低於預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，通過切換電路將補電電池與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的範圍時，停止補充；電壓檢測分析比較電路將進行再一次的檢測，平衡切換電路再確定另一個電壓低於預定電壓值，且該電池單元是電池組中電壓最低的電池單元(cell)，並對該電池單元補電，當該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電壓電池的範圍時，停止補充，依次類推，對其它電池單元進行充電；所述的恆流源電路(LDO)為電壓檢測分析比較電路、平衡切換電路提供電源。綜上所述可知，專利申請號為201010042753.0的專利申請中公開的一種動力電池平衡充電方法及動力電池平衡電路，採用補電電池對充電電池進行補電，雖然可以在充電和放電時進行補電，但是由於補電電池的電量一定，使用一段時間後就不能再進行補電，存在使用壽命短的問題，且容易造成資源浪費，影響環保。
實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有充電器存在的無法對電池進行有效均衡充電等上述問題，提供了一種具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器。本實用新型的技術方案為:本實用新型提供了一種具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，包括殼體，殼體內設置在平衡切換電路、檢測控制電路和充電電路，檢測控制電路包括微控制器(MCU)和電池電壓檢測電路，微控制器(MCU)連接有模擬開關陣列，用於控制平衡切換電路工作；充電電路包括220V轉24V電池充電電路和24V轉12V、5V隔離電路，220V轉24V電池充電電路為微控制器(MCU)供電，並輸出24V直流電壓供給24V轉12V、5V隔離電路，為電池組充電；24V轉12V、5V隔離電路中，輸出12V為恆壓源，用以為模擬開關陣列、平衡切換電路和微控制器(MCU)供電，輸出5V為恆流源，用於為電池提供均衡電流。優選的是，所述電池電壓檢測電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，並將檢測結果送到微控制器(MCU)，微控制器(MCU)對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓最低的電池單元，微控制器(MCU)控制平衡切換電路，通過平衡切換電路將24V轉12V、5V隔離電路中產生的5V恆流源與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當電池電壓檢測電路檢測到該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電池電壓範圍時，停止補充；依此類推，直到電池組中的各電池電壓值達到預定值3.65V，結束電池均衡，若電池電壓檢測電路再次檢測到電池組需要均衡時，微控制器(MCU)將再次啟動平衡切換電路進行補電。優選的是，平衡切換電路中對應每一個電池單元均有兩個MOS管與電池電壓檢測電路相接，每個MOS管均連接有一個二極體。優選的是，所述電池組為8個獨立電池串聯構成。本實用新型的有益效果為:(I)本實用新型採用隔離電路輸出的直流恆流源為電池補電，與補電電池相比，無使用壽命問題，更加安全，環保；且補電電流恆定，並且不受電池電壓波動的影響，可隨時進行。(2)本實用新型平衡切換電路使用MOS管與二極體組合的方式，可有效防止電池短路，更加安全；(3)雙電源供電，有外部電源時使用外部電源補電，外部無法供電時使用電池組供電，不受外界限制，可長久的對電池組進行均衡，保持電池組處於最佳狀態。(4)本實用新型結構簡單，控制方便，體積小，質量輕，便以集成開發和應用。
圖1為本實用新型檢測控制電路的原理圖。圖2為本實用新型24V轉12V、5V隔離電路的原理圖。圖3為本實用新型平衡切換電路的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。本實用新型提供的一種具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，包括殼體，殼體內設置在平衡切換電路、檢測控制電路和充電電路，檢測控制電路包括微控制器(MCU)和電池電壓檢測電路，微控制器(MCU)連接有模擬開關陣列，用於控制平衡切換電路工作；充電電路包括220V轉24V電池充電電路和24V轉12V、5V隔離電路，220V轉24V電池充電電路為微控制器(MCU)供電，並輸出24V直流電壓供給24V轉12V、5V隔離電路，為電池組充電；24V轉12V、5V隔離電路中，輸出12V為恆壓源，用以為模擬開關陣列、平衡切換電路和微控制器(MCU)供電，輸出5V為恆流源，用於為電池提供均衡電流。上述電池電壓檢測電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，並將檢測結果送到微控制器(MCU)，微控制器(MCU)對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓最低的電池單元，微控制器(MCU)控制平衡切換電路，通過平衡切換電路將24V轉12V、5V隔離電路中產生的5V恆流源與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當電池電壓檢測電路檢測到該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電池電壓範圍時，停止補充；依此類推，直到電池組中的各電池電壓值達到預定值3.65V，結束電池均衡，若電池電壓檢測電路再次檢測到電池組需要均衡時，微控制器(MCU)將再次啟動平衡切換電路進行補電。上述220V轉24V電池充電電路與微控制器(MCU)的控制端連接，並為整個充電器系統供電，當電池電壓檢測電路檢測到電池電壓達到預定值3.65V(即磷酸鋰電池的截止電壓)時，微控制器(MCU)控制關閉220V轉24V電池充電電路。此時，整個充電系統的能源由電池組供電，實現了雙電源供電，不受外界限制，可長久的對電池組進行均衡，保持電池組處於最佳狀態。如圖3所示的8串電池組中，上述平衡切換電路中對應每一個電池單元均有兩個MOS管與電池電壓檢測電路相接，為了提高安全性能，每個MOS管均連接有一個二極體，用於防止電池短路。上述兩個MOS管中，其中一個MOS管為P-MOS管，補電時正極導通，一個MOS管為N-MOS管，補電時負極導通；補電時正極導通的P-MOS管的腳通過平衡切換電路與5V恆流源相連，這樣就可以實現對單個電池單元進行充電。
權利要求1.一種具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，其特徵在於:包括殼體，殼體內設置在平衡切換電路、檢測控制電路和充電電路，檢測控制電路包括微控制器和電池電壓檢測電路，微控制器連接有模擬開關陣列，用於控制平衡切換電路工作；充電電路包括220V轉24V電池充電電路和24V轉12V、5V隔離電路，220V轉24V電池充電電路為微控制器供電，並輸出24V直流電壓供給24V轉12V、5V隔離電路，為電池組充電；24V轉12V、5V隔離電路中，輸出12V為恆壓源，用以為模擬開關陣列、平衡切換電路和微控制器供電，輸出5V為恆流源，用於為電池提供均衡電流。
2.根據權利要求1所述的具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，其特徵在於:所述電池電壓檢測電路實時檢測電池組中的各個電池單元的電壓，並將檢測結果送到微控制器，微控制器對檢測結果中的所有電壓作比較評判，找出其中電壓最低的電池單元，微控制器控制平衡切換電路，通過平衡切換電路將24V轉12V、5V隔離電路中產生的5V恆流源與該電池單元接通，對該電池單元進行補電，當電池電壓檢測電路檢測到該電池單元的電壓達到平均電壓或最高電池電壓範圍時，停止補充；依此類推，直到電池組中的各電池電壓值達到預定值3.65V，結束電池均衡，若電池電壓檢測電路再次檢測到電池組需要均衡時，微控制器將再次啟動平衡切換電路進行補電。
3.根據權利要求1或2任意一項所述的具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，其特徵在於:平衡切換電路中對應每一個電池單元均有兩個MOS管與電池電壓檢測電路相接，每個MOS管均連接有一個二極體。
4.根據權利要求1所述的具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，其特徵在於:所述電池組為8個獨立電池串聯構成。
專利摘要本實用新型涉及一種具有動態均衡功能的磷酸鐵鋰電池用24V充電器，包括殼體，殼體內設置在平衡切換電路、檢測控制電路和充電電路，檢測控制電路包括微控制器和電池電壓檢測電路，微控制器連接有模擬開關陣列；充電電路包括220V轉24V電池充電電路和24V轉12V、5V隔離電路，220V轉24V電池充電電路為微控制器供電，並輸出24V直流電壓供給24V轉12V、5V隔離電路，為電池組充電；24V轉12V、5V隔離電路輸出的12V為恆壓源為模擬開關陣列、平衡切換電路和微控制器供電，輸出的5V為恆流源為電池提供均衡電流。本實用新型採用隔離電路輸出的直流恆流源為電池補電，與補電電池相比，無使用壽命問題，更加安全，環保；且補電電流恆定，並且不受電池電壓波動的影響，可隨時進行。
文檔編號H02J7/00GK202997622SQ20122068349
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月12日 優先權日2012年12月12日
發明者趙永瑞, 張興, 楊熙, 趙蒞龍, 金緯地 申請人:中國石油大學(華東)