[發明專利]主動式平衡充電裝置

在審

• 申請號: 201510801474.0
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN106786816A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳莆堦
• 申請（專利權）人: 低碳動能開發股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及二次電池的充電裝置，詳而言之，尤指一種主動式平衡充電裝置及使用所述充電裝置對二次電池充電的方法。

背景技術

二次電池是一種可反復充/放電的電池，二次電池大量用作各種移動式裝置(例如：汽/機車、移動電話等)的電力來源。隨著各種移動式裝置的不同用電需求，產生了各種不同規格(例如：蓄電量、電壓等)的二次電池；二次電池主要包含一蓄電單元及一控制電路，蓄電單元主要包含多個電池芯串聯構成的電池芯串，各電池芯串進一步串聯，蓄電單元用于蓄積電力，控制電路為電子電路，控制電路與蓄電單元電性連接，蓄電單元通過控制電路與外部的用電設備或充電裝置電性連接，以使蓄電單元充/放電。

二次電池進行充電時，需要使各電池芯串的充電平衡，避免單一電芯串的電池芯充電過度，影響電池芯的壽命及充電的安全性，現有的充電裝置采用消耗電力手段或中止充電手段達到各電池芯串充電平衡的目的，其中，消耗電力手段主要是利用耗能形式的平衡電路將電壓到達預設飽和電壓的電池芯串的電力予以消耗，中止充電手段則是利用回路設計，使電壓到達預設飽和電壓的電池芯串中止充電。

但是，現有的充電裝置所采用的消耗電力手段，充電耗用電力效率較差，充電時溫度上升導致安全性低，而且，現有的充電裝置所采用的中止充電手段，充電所需時間長，充電效率低。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種主動式平衡充電裝置及使用所述主動式平衡充電裝置對二次電池進行充電的方法，通過首創的回路，使二次電池中的多個電池模塊充電平衡。

本發明提供的主動式平衡充電裝置用于對二次電池充電，二次電池包含一蓄電單元，蓄電單元包含多個串聯的電池模塊；

所述主動式平衡充電裝置包含一控制單元、一充電單元、一電壓偵測單元及一溫度偵測單元，其中，控制單元為電子電路，控制單元與充電單元耦接，用于控制充電單元，電壓偵測單元與控制單元及各電池模塊耦接，電壓偵測單元為電壓偵測電路，用于偵測各電池模塊的電壓，溫度偵測單元與控制單元耦接，溫度偵測單元為溫度偵測電路，用于偵測蓄電單元的溫度；

充電單元包含一第一充電器、一第一開關、多個第二充電器及多個第二開關，其中，第一充電器與蓄電單元及一外部電力源耦接，用于對各電池模塊進行充電，第一開關與第一充電器及蓄電單元耦接，用于控制第一充電器與蓄電單元之間的電路通/斷，控制單元控制第一開關，第二充電器及第二開關的數目與電池模塊的數目相等，各第二充電器分別與一電池模塊及電力源耦接，各電池模塊分別與一第二充電器耦接，各第二開關分別與一第二充電器及一電池模塊耦接，用于控制各第二充電器與電池模塊之間的電路通/斷，控制單元控制各第二開關，第一充電器輸出的充電電壓為V1，第二充電器輸出的充電電壓為V2，第二充電器的數量為n，V1＞n×V2。

如前所述的主動式平衡充電裝置，其中，控制單元與一無線通信單元連接，無線通信單元用于向云端傳送二次電池中的蓄電單元的電壓及溫度數值。

本發明還提供了一種使用前述主動式平衡充電裝置對二次電池進行充 電的方法，包含以下步驟：

搜集電池信息：電壓偵測單元偵測各電池模塊的電壓，溫度偵測單元偵測蓄電單元的溫度，控制單元根據電壓偵測單元偵測的電壓及溫度偵測單元偵測的溫度，控制充電單元；

前期平衡充電：若至少一電池模塊的電壓低于平均電壓值，第一開關保持斷開狀態，第一充電器與蓄電單元之間形成斷路，電壓低于平均電壓值的電池模塊耦接的第二開關切換為導通狀態，其他第二開關保持斷開狀態，充電單元只對電壓低于平均電壓值的電池模塊充電；當各電池模塊的電壓均等于或高于平均電壓值時，停止前期平衡充電；所述平均電壓值由電池模塊的內阻抗值決定；

全體充電：若各電池模塊的電壓均等于或高于平均電壓值，各第二開關均保持斷開狀態，第一開關切換為導通狀態，第一充電器與蓄電單元形成通路，第一充電器對各電池模塊充電；當至少一電池模塊的電壓等于飽和電壓值時，停止全體充電；

后期平衡充電：若至少一電池模塊的電壓等于飽和電壓值，第一開關斷開，第一充電器與蓄電單元形成斷路，電壓等于飽和電壓值的電池模塊耦接的第二開關斷開，電壓低于飽和電壓值的電池模塊耦接的第二開關切換為導通狀態，充電單元只對電壓低于飽和電壓值的電池模塊充電；當各電池模塊電壓均等于飽和電壓值時，各第二開關均斷開，完成二次電池的充電；

過熱保護：當蓄電單元的溫度等于或大于預設的安全溫度時，第一開關及第二開關均保持斷開狀態，中止對蓄電單元充電；

各電池模塊在同一時間只被第一充電器或一第二充電器充電。