[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

技術領域

本實用新型屬于電池平衡充電裝置，尤其是一種適用于芯數在2至8之間的鋰電池組的快速平衡自動充電器。

背景技術

大容量可充電鋰電池對于便攜設備的作用日漸凸顯重要，對于所有的便攜設備來說，電池的作用不言而喻，而針對一臺優秀的便攜設備，較長的待機和工作時間無疑是一項重要評判指標。S代表電池組的芯數或單體電池個數，鋰電池每芯3.7伏；假如是6S的鋰電池組，就是由6個單體鋰電池串聯而成的總電壓為6x3.7=22.2伏的電池組。

電池的壽命直接關系到設備的正常使用，電池的容量直接關系到設備的使用時間，為了擴大電池的容量，通常將幾塊相同型號的電池串聯在一起，在提高電壓的同時，也延長了設備的一次工作時長。對于電池組的充電如果采用一般的充電方式，比如大多數的筆記本電腦電池組或是充電寶中的電池組，這樣實際上對電池壽命的影響是相當大的。鋰電池組通常由2個及2個以上鋰電池串聯構成，這種組成方式能同時滿足筆記本電腦、醫療設備、測試儀器及工業應用所需的電壓和功率要求，然而這種應用普遍的配置通常并不能發揮其最大功效，因為如果某個串聯單體電池的容量與其它單體電池不匹配將會降低整個電池組的容量。在電池組中單體電池容量不平衡的情況下對電池組充電，會對電池組造成較大的損傷，電壓較高、容量較大的單體電池在恒流充電的情況下會出現過飽和現象，而電壓較低、容量較小的單體電池則會出現欠壓現象。

現有的平衡充電技術主要分為能量消耗型、能量轉移型等，能量消耗型平衡方案采用功率電阻作為分流元件，其結構簡單、成本低，改善了鋰電池組的不平衡性，但能耗比較高、浪費電能、效率低下，并且溫升降低了充電設備的可靠性；另外因為電阻的分流，使得恒流充電方式無法進行，電池組的充電回路中只能通過較小的電流，使得充電的效率大大降低。能量轉移型單向能量變換器在監視單體電池電壓的基礎上，采用光耦合器控制變壓器兩端能量的變換，但單向平衡不適合主動平衡。能量轉移型雙向型能量變換器從高壓單體電池直接把能量變換到低壓單體電池，動態調整輸入輸出方向，具有最佳的平衡效率，但因為能量變換器采用變壓器，結構復雜、體積較大、成本相對較高。因此，開發一種適用于鋰電池快速平衡自動充電的高效、簡便、智能的充電設備是十分必要的。

發明內容

針對目前鋰電池平衡充電裝置存在的不足，本實用新型公布了一種鋰電池組快速平衡自動充電器。

本實用新型采用的技術方案是：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。

在本實用新型中，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。