[實用新型]鋰電池組快速平衡自動充電器

有效

• 申請號: 201720308806.6
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN206820487U
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 黃采倫;南茂元;王靖;周博文;陳超洋;王安琪;田勇軍
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鋰電池組快速平衡自動充電器，包括接入保護檢測電路、充電電路、控制電路、電池端電壓檢測電路和電壓平衡電路；接入保護檢測電路與接入充電電源和待充電池組、充電電路、控制電路、電池端電壓檢測電路和電壓平衡電路均有電連接，用于判斷接入充電電源和待充電池組的極性并僅在極性接入正確時使充電回路導通，檢測接入電源電壓ADC0、待充電池組電壓ADC1、充電電流ADC2送控制電路并在控制電路判斷充電電流超限時反饋控制信號OUTK1使待充電池組斷開，還為充電電路、控制電路、電池端電壓檢測電路和電壓平衡電路提供工作電源VCC；充電電路在控制電路輸出控制信號PWM1、PWM2、OUTK0的控制下為待充電池組提供充電電流，電池端電壓檢測電路檢測待充電池組的各個單體鋰電池的端電壓并在控制電路輸出控制信號OUTK2、OUTK3的控制下分時傳送到控制電路的ADC3、ADC4、ADC5、ADC6，控制電路根據各單體鋰電池端電壓進行平衡決策后輸出控制信號OUTK4、OUTK5、OUTK6、OUTK7到電壓平衡電路以實現鋰電池組的快速平衡自動充電。

2.根據權利要求1所述的鋰電池組快速平衡自動充電器，其特征是：所述的接入保護檢測電路包括由電阻R1、電容C5~C6和降壓穩壓器IC1組成的工作電壓產生模塊，用以提供充電器電路所需的工作電源VCC；由電容C1~C4、電阻R2~R3和場效應管VT1組成的充電電源接入保護模塊，用于防止電源極性接反并對電源進行旁路濾波和解耦濾波；由電阻R4~R8、電容C7和運放IC2A組成的電源電壓檢測模塊，用于實時檢測接入充電電源電壓ADC0并輸出到控制電路；由電阻R9~R19、電容C8~C12、三極管VT2、場效應管VT3和運放IC2C、IC2D組成的待充電池接入保護與電壓檢測模塊，用于待充電池組極性接反防止、電池端濾波、電池組電壓ADC1檢測并輸出到控制電路，同時可在控制電路輸出控制信號OUTK1的控制下使待充電池組斷開；由電阻R20~R25、電容C13~C14和運放IC2B組成的充電電流檢測模塊，用于反映充電過程中的實時電流ADC2變化并輸出檢測信號到控制電路。

3.根據權利要求1所述的鋰電池組快速平衡自動充電器，其特征是：所述的充電電路由電阻R26~R40、電容C15~C16、二極管D1~D2、電感L1、三極管VT6~VT11、場效應管VT4~VT5和比較器IC3A、IC3B組成，能在控制電路輸出控制信號PWM1、PWM2、OUTK0的控制下為待充電池組提供充電電流，當電池電壓低于接入充電電壓時采用降壓方式充電，當電池電壓高于接入充電電壓時采用升壓方式充電；具有上電保護和由控制電路啟動、停止的功能。

4.根據權利要求1所述的鋰電池組快速平衡自動充電器，其特征是：所述的控制電路由電阻R108~R109、電容C26~C28、雙色發光二極管LED、編程接口JK01和具有PWM、ADC的微控制單元IC12組成；微控制單元IC12根據接入電源電壓ADC0、電池組電壓ADC1、充電電流ADC2的檢測結果變化輸出控制信號PWM1、PWM2、OUTK0、OUTK1來選擇充電方式和控制充電過程，并在充電過程中根據各單體鋰電池端實時電壓ADC3、ADC4、ADC5、ADC6進行平衡決策后輸出控制信號OUTK4、OUTK5、OUTK6、OUTK7到電壓平衡電路以實現電池組各單體電池的快速平衡與自動充電；雙色發光二極管LED用于指示充電狀態，編程接口JK01用于初始化微控制單元內部的控制程序。

5.根據權利要求1所述的鋰電池組快速平衡自動充電器，其特征是：所述的電池端電壓檢測電路由電阻R43~R82、電容C17~C24、四2選1模擬開關IC6和四運放IC4~ IC5組成；2個四運放IC4、 IC5與相應的電阻、電容構成8個減法模塊，用于檢測8個單體電池兩端的電壓差，8個檢測輸出信號連接至四2選1模擬開關IC6的輸入端，2選1模擬開關IC6在控制電路輸出控制信號OUTK2、OUTK3的控制下分兩次將8個檢測信號傳送到控制電路的ADC3、ADC4、ADC5、ADC6輸入端。

6.根據權利要求1所述的鋰電池組快速平衡自動充電器，其特征是：所述的電壓平衡電路由電阻R83~R107、平衡電容C25、16個場效應管VT13~VT28、4個四通道光電耦合器IC8~ IC11和3/8譯碼器IC7組成；16個場效應管中除場效應管VT21為N溝道管外其余全為P溝道管，均由對應的16路光耦低電平有效控制，其中8個場效應管的漏極一起連接至平衡電容C25的正極性端且其源極分別連接至8個單體電池的高電位端，另8個場效應管的漏極一起連接至平衡電容C25的負極性端且其源極分別連接至8個單體電池的低電位端，連接每個單體電池兩端的場效應管控制信號在光耦發光二極管側并聯且連接至3/8譯碼器IC7的譯碼輸出端；上電時3/8譯碼器IC7的使能端由電阻R83上拉或無需平衡時由控制電路輸出OUTK7＝1使3/8譯碼器IC7的輸出全為高，16個場效應管全斷開；需要平衡時，由控制電路輸出OUTK7＝0使能3/8譯碼器IC7并同時輸出選擇碼OUTK4、OUTK5、OUTK6，以選通一個單體電池對平衡電容C25進行充電或放電。