[發明專利]內置充電管理式電池組

無效

• 申請號: 201310300198.0
• 申請日: 2013-07-14
• 公開（公告）號: CN103390917A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 盧祥軍;張志福;李志農;肖堯先;周武生
• 申請（專利權）人: 鷗瑞智諾能源科技（北京）有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種內置充電管理式電池組，屬于新能源應用領域。?

背景技術

目前，電動車，尤其是電動自行車、電動摩托車因其具有使用方便、省力、快速和環保等優點，已得到廣泛使用。用戶除了關心電動車的使用壽命之外，還對如何充電、充電是否方便的問題犯愁。傳統的電動車充電器都是獨立于電池而設計的，每次電動車需要充電的時候都必須連接好獨立的充電器或充電樁才可以充電，這樣比較麻煩。另外，傳統充電器采用磁鐵芯式的電磁變壓器，具有體積大、磁場干擾、發熱、效率低、控制精度差等缺點。為了克服這些缺點，本發明設計了一種功能更強、能耗低、體積小的集成一體化充電電池管理模式，即把充電器的充電功能集成到電池組上，并進行了電路優化。?

本發明創新性地將充電模塊用陶瓷變壓器替代了傳統的電磁變壓器，并經過專門設計，在器件選擇、電路設計（控制電路、穩壓電路和檢測電路）、熱管理上實現了模塊集成和功能優化，使其電性能穩定、體積小、安全性能高、能耗低、效率高、無電磁干擾、發熱量小、便于內置，可以方便快捷地給電池充電，而不用隨身攜帶充電器，非常適用于電動自行車、電動汽車、筆記本電腦等數碼產品等，并且設計美觀、維護方便，符合大眾的要求。?

發明內容

本發明涉及一種內置充電管理式電池組，具體涉及充電器、電池管理系統和蓄電池組。其主要由外殼1、充電模塊2、管理模塊3和電池組4組成，充電模塊2、管理模塊3和電池組4都置于外殼1內。其特征在于所述內置充電管理式電池組是經過專門的設計，在器件選擇、電路設計（控制電路、穩壓電路和檢測電路）上實現了模塊集成和功能優化，使其具備體積小，重量輕、無電磁干擾等優勢，從而將充電和管理功能集成并內置到電池殼內部，可以方便快捷地給電池充電，而且充電能耗低、效率高、安全可靠。?

傳統充電器采用磁鐵芯式變壓器（其原理是通過電磁感應原理變換初級線圈的交流電?壓，鐵芯中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓）等器件通過變換電路將220V等電壓變成合適的電壓給電池充電。其有三種充電模式：1、線性充電；2、PWM充電；3、脈沖充電。其優缺點如下：線性充電采用線性調整管進行充電電路與電壓的調節，調整管上功耗很大，需要采取有效措施來解決散熱問題；PWM充電通過改變開關管的導通與關斷占空比來實現恒流與恒壓，開關管工作在開關狀態，損耗小，但是電路較復雜；脈沖充電兼有兩者的優點，但是由于充電器本身不調節電流，所以需要一個限流型的電源適配器其配合使用。?

所述充電模塊2改進了以上所有的缺點，它采用壓電陶瓷變壓器取代傳統的磁鐵芯式變壓器，采用S1701電壓檢測穩壓器代替了傳統的檢測電路和穩壓二極管等元器件，并進行了電路優化。與傳統充電器比較，所述充電模塊2功耗小、效率高、安全可靠等優點外，更具有以下兩個特征：1、體積小、重量輕，所以它非常易于內置到電池外殼1內部；2、電路簡單、無電磁干擾，所以它可以直接和管理模塊3及其他電路連接，而不用考慮電磁兼容性。?

所述壓電陶瓷變壓器是一種壓電換能器，它利用壓電陶瓷的機電能量轉換機理先將輸入的電能轉換為機械能，再將機械能轉換為電能，即：電能→機械能→電能，以Rosen型升壓變壓器為例在輸入端施加一定頻率的電壓，由逆壓電效應在變壓器內部首先將電能轉換為機械能——縱駐波傳播，然后變壓器輸出端再將機械能轉換為電能，體積小、效率高且無電磁干擾。?

所述外殼1的材質可以是鋁合金、普通金屬，也可以是塑料的。?

所述充電模塊2主要由整流電路、濾波電路、降壓電路、穩壓電路、檢測電路和控制電路組成。220V交流電經過整流電路進行整流，形成直流脈動；再經過濾波電路進行濾波，形成穩定的300V左右的直流電；再經過降壓電路把300V電壓降低到電池充電電壓；最后經過穩壓電路輸出所需的穩定的電池充電電壓。在這個過程中檢測電路一直檢測穩壓電路的輸出電壓和電池組的電壓，并反饋給控制電路，從而調節整流電路和降壓電路的輸入和輸出，使最后輸出的電池充電電壓穩定且精度高。?

所述整流電路是由四個整流二極管構成一個全橋整流電路D1。?

所述濾波電路為阻容濾波電路，由低壓濾波電容C11和電阻R5并聯而成。?

所述降壓電路主要元器件為壓電式陶瓷降壓變壓器T1。其特征在于壓電陶瓷降壓變壓器T1尺寸極小、節約空間，并大幅提高穩壓性能、熱管理以及電磁抗干擾性能，其原理是是將電能轉化為機械能，再轉為電能來實現降壓，其工藝是用陶瓷壓電材料燒結、高壓極化等制成。電路分為驅動和發電部分，驅動部分接輸入端Vi，發電部分接輸出端Vo。?