一種全自動平衡式電池組充電器裝置的製作方法
2023-04-24 08:14:36
專利名稱：一種全自動平衡式電池組充電器裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池充電器，具體地，涉及一種全自動平衡式電池組充電器裝置。
背景技術：
一般地，電池組充電器採用串充充電或並充充電，其中，串充充電的電路結構簡 單，效率高，成本低；與串充充電相比，並充充電的電路結構複雜，效率低，成本高。但是，在串充充電的過程中，無法監測電池組中單節電池的電壓，容易造成單節電 池過充或充不飽(即電壓的不平衡)，從而導致電池組容量降低或電池組被充壞。另外，在並充充電的過程中，可以監測電池組中單節電池的電壓；但是，當電池組 是由N節電池組成時，電池組充電器就需要完全獨立的N個充電器組成，導致電池組充電器 的成本非常高，而且很難把N個充電器的電壓控制一致，無法有效推廣。綜上所述，在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術中至少存在以下缺 陷(1)電壓平衡性差串充充電的時，無法監測電池組中單節電池的電壓，易造成電 壓不平衡，從而導致電池組容量降低或電池組被充壞；(2)成本高並充充電的過程中時，當電池組是由N節電池組成時，電池組充電器 就需要完全獨立的N個充電器組成，導致電池組充電器的成本非常高；(3)電壓一致性控制難度大並充充電的過程中時，當電池組充電器就需要完全 獨立的N個充電器組成時，很難把N個充電器的電壓控制一致，無法有效推廣。
發明內容本實用新型的目的在於，針對上述問題，提出一種全自動平衡式電池組充電器裝 置，以實現電壓平衡性好、成本低、電壓一致性控制難度小與使用壽命長的優點。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種全自動平衡式電池組充電 器裝置，包括AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組；其中所述AC 輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組，依次連接。進一步地，所述中央處理單元包括串充控制開關、DC-DC隔離電源、恆流控制模 塊、MCU供電電源、MCU、電子開關、恆流電源與隔離控制模塊，其中所述串充恆壓、恆流充 電器，串充控制開關，以及電池組，依次連接；所述串充恆壓、恆流充電器，DC-DC隔離電源， MCU供電電源，MCU，電子開關，隔離控制模塊，以及電池組，依次連接；所述DC-DC隔離電源、 恆流控制模塊、恆流電源與隔離控制模塊，依次連接；所述MCU與串充控制開關連接，隔離 控制模塊與MCU連接，電子開關與恆流控制模塊連接。進一步地，所述電池組包括第1至N節電池。本實用新型各實施例的全自動平衡式電池組充電器裝置，由於包括AC輸入單元， 串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組；其中AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電 器，中央處理單元與電池組，依次連接；使用該全自動平衡式電池組充電器裝置，可以使電池組一直處於均衡狀態；從而可以克服現有技術中電壓平衡性差、成本高與電壓一致性控 制難度大的缺陷，以實現電壓平衡性好、成本低、電壓一致性控制難度小與使用壽命長的優
點o本實用新型的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。本實用新型的目的和其他優點可通過 在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本實用 新型的實施例一起用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1為根據本實用新型全自動平衡式電池組充電器裝置的工作原理示意圖。結合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下1-AC輸入單元；2-串充恆壓、恆流充電器；3-串充控制開關；4-DC-DC隔離電源； 5-恆流控制模塊；6-MCU供電電源；7-MCU ；8-電子開關；9-恆流電源；10-隔離控制模塊； 11-電池組；1101-第1節電池；110n-第N節電池。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優 選實施例僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。根據本實用新型實施例，提供了一種全自動平衡式電池組充電器裝置。如圖1所 示，本實施例包括AC輸入單元1，串充恆壓、恆流充電器2，中央處理單元與電池組11 ；其 中AC輸入單元1，串充恆壓、恆流充電器2，中央處理單元與電池組11，依次連接。這裡，電 池組11包括第1至N節電池，如第1節電池1101，第N節電池110n。其中，上述中央處理單元包括串充控制開關3、DC_DC隔離電源4、恆流控制模塊5、 MCU供電電源6、MCU 7、電子開關8、恆流電源9與隔離控制模塊10，具體地，串充恆壓、恆 流充電器2，串充控制開關3，以及電池組11，依次連接；串充恆壓、恆流充電器2，DC-DC隔 離電源4，MCU供電電源6，MCU 7，電子開關8，隔離控制模塊10，以及電池組11，依次連接； DC-DC隔離電源4、恆流控制模塊5、恆流電源9與隔離控制模塊10，依次連接；MCU 7與串 充控制開關3連接，隔離控制模塊10與MCU 7連接，電子開關8與恆流控制模塊5連接。在上述實施例中，AC輸入單元1，與串充恆壓、恆流充電器2為一般串充充電器，用 於提供電池組11充電所需的電壓、電流、以及全自動平衡式電池組充電器裝置的供電；串 充控制開關3為可控制的串充充電的開關；DC-DC隔離電源4為DC-DC隔離電源，把所有均 衡模塊與串充充電器完全隔離；恆流控制模塊5為可控制的恆流電源，可控制恆流電源9是 否啟動充電；MCU供電電源6為一組電源，給MCU 7供電；MCU 7對隔離控制模塊10採集的 數據進行處理，並控制串充控制開關3與電子開關8 ；電子開關控制恆流控制模塊5的開和 關，控制隔離控制模塊10對單節電池的控制；恆流電源9提供均衡電源；隔離控制模塊10 可根據要求對單節電池電壓檢測或充電。中央處理單元為本實施例的核心部分，具體工作流程為當充電器給電池組11充電時，串充充電斷開，先對電池組11單節電池進行檢測，如有低於最低起機電壓電池，均衡 電路啟動，對欠壓電池依次充電，當所有電池都滿足最低起機電壓時，串充充電開啟，開始 對電池組11充電；如單節電池檢測都滿足最低起機電壓時則直接開啟串充，對電池組11充電。其中，串充充電的時候同時開啟單節電池檢測，自動選擇單節電池最高電壓為基 準，依次對電池進行比較；如所測電池壓差都在範圍以內則不啟動均衡電路；如所測電池 壓差超過範圍則啟動均衡電路，對欠壓電池進行補充充電。在整個充電過程中定時的開啟 單節電池檢測，如有發現電池壓差超差，則啟動均衡電路，真正做到了全過程均衡。另外，在單節電池檢測時如發現過壓，則立即關閉串充充電，如單節電池電壓都在 範圍內則充電器處在監控狀態；如有單節電池電壓在範圍外則單獨啟動均衡電路，對不足 電池進行補充充電，直至所有電池電壓都在範圍內充電器轉入監測狀態。例如，以10串錳酸鋰電池組為例電池組由10個4. 2V每節的錳酸鋰電池串聯組 成，電池組11需把每節電池串聯點都引線到充電口，需要11根線。當充電器給電池組充電 時會先檢測每節錳酸鋰電池的電壓，如其中有低於2. 5V(根據客戶要求定)的電池，充電器 會啟動均衡電路(均衡電流根據客戶定)，先把所有欠壓的電池充到2. 5V以上才開始啟動 串充。在串充充電開始同時，充電器還會對每節電池電壓進行監控，自動選擇10個電池 中最高電壓為基準，對其餘電池電壓進行比較，對壓差超過10mV的電池啟動均衡電路進行 補充充電，從多到少依次充電，直至所有電池壓差都控制在10mV以內，均衡電路關閉，充電 器處於監控狀態；在整個充電過程中充電器始終會對每節電池進行監控，如有超差自動啟 動均衡電路。在監控過程中如發現有過充電池(過充電壓根據客戶需求設定)，則關閉充電 串充充電，單獨啟動均衡電路，對壓差超範圍電池進行補充充電，直至所有電池電壓都在範 圍內充電器轉入監測狀態。上述實施例的全自動平衡式電池組充電器裝置，可以在串充中增加少量成本，達 到串並充的完美結合，並且由MCU 7控制，從開始充電之時就開始檢測單節電池的電壓，單 節電池有沒達到預充電要求的，先開始並充進行預充電，等到單節電池達到預充電電壓，才 開始開啟串充進行大電流充電；從而避免了一般串充檢測總電壓，有單節電池沒達到預充 電電壓就開始大電流充電的現象。從充電開始就對電壓低的電池開始均衡；均衡時間長，整 個充電過程都在進行均衡。而一般的串充，在充電的最後當電池電壓過壓保護的時候才開始進行均衡，均衡 時間短；在開始均衡的時候，電池已經被過充了 ；並且，一般的並充在一組電池組中，很難 把N個充電器電壓控制一致；一般的串充使用電流檢測，並不能保證單節電池不被過充；即 使有充電均衡電路，當有單體電池開始過充電的時候，如果此時充電電流大於均衡電流，電 池依然會被過充電。本實施例對一組電池組中的N節電池使用一個充電器進行雙重隔離充 電，使一組中的N節電池的充電電壓保持一致，在充電結束使用MCU檢測單節電池電壓，發 現有電池充飽，即刻結束串充，單獨使用並充對電池組進行充電，避免了電池會造成過充的 現象；可見，使用該全自動平衡式電池組充電器裝置後，可以使電池組一直處於均衡狀態， 有利於大大提高電池組11的使用壽命。綜上所述，本實用新型各實施例的全自動平衡式電池組充電器裝置，由於包括AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組；其中AC輸入單元，串充恆壓、 恆流充電器，中央處理單元與電池組，依次連接；使用該全自動平衡式電池組充電器裝置， 可以使電池組一直處於均衡狀態；從而可以克服現有技術中電壓平衡性差、成本高與電壓 一致性控制難度大的缺陷，以實現電壓平衡性好、成本低、電壓一致性控制難度小與使用壽 命長的優點。 最後應說明的是以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本 實用新型，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員 來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵 進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均 應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種全自動平衡式電池組充電器裝置，其特徵在於，包括AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組；其中所述AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組，依次連接。
2.根據權利要求1所述的全自動平衡式電池組充電器裝置，其特徵在於，所述中央處 理單元包括串充控制開關、DC-DC隔離電源、恆流控制模塊、MCU供電電源、MCU、電子開關、 恆流電源與隔離控制模塊，其中所述串充恆壓、恆流充電器，串充控制開關，以及電池組，依次連接； 所述串充恆壓、恆流充電器，DC-DC隔離電源，MCU供電電源，MCU,電子開關，隔離控制 模塊，以及電池組，依次連接；所述DC-DC隔離電源、恆流控制模塊、恆流電源與隔離控制模塊，依次連接； 所述MCU與串充控制開關連接，隔離控制模塊與MCU連接，電子開關與恆流控制模塊連接。
3.根據權利要求1或2所述的全自動平衡式電池組充電器裝置，其特徵在於，所述電池 組包括第1至N節電池。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動平衡式電池組充電器裝置，包括AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組；其中所述AC輸入單元，串充恆壓、恆流充電器，中央處理單元與電池組，依次連接。本實用新型所述全自動平衡式電池組充電器裝置，可以克服現有技術中電壓平衡性差、成本高與電壓一致性控制難度大等缺陷，以實現電壓平衡性好、成本低、電壓一致性控制難度小與使用壽命長的優點。
文檔編號H02J7/04GK201758301SQ201020254980
公開日2011年3月9日 申請日期2010年7月12日 優先權日2010年7月12日
發明者任慶, 孫科, 高劍峰 申請人:無錫晶磊電子有限公司