均衡式充电器及方法技术

技术编号:12025129 阅读:46 留言:0更新日期:2015-09-10 10:06
本发明专利技术公开了一种均衡式充电器及方法,所述均衡式充电器包括:电池组(30)、充电管理电路(10)和充电控制电路(20);所述电池组(30)包括至少两个串联连接的电池;所述充电管理电路(10)与所述充电控制电路(20)连接;所述电池组(30)与所述充电控制电路(20)连接;所述充电管理电路(10)用于实现所述电池的恒压恒流充电;所述充电控制电路(20)用于检测所述电池组(30)中电池的电压,并基于检测结果对各电池进行交替充电,直到每个电池均充满电。实施本发明专利技术的有益效果是,可实现对多节锂离子电池的充放电,节约成本、减少检测难度、提高电压的可适应性、使得电池配对方便、防止电池反接、防止过充、过防止放及防止过流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池充电领域,更具体地说,涉及一种。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池(充电电池),具有能量密度大、输出功率高、充放电寿命长、无污染、工作温度范围宽及自放电小等诸多优点。由于锂离子电池的单体电压低(一般为4.2V、3.6V),常通过串联办法以获得所需要的标称电压(例如12V)。为发挥整个电池组的最佳性能,厂家出厂前需对电池单体进行专门的配对均衡等一致性测试,最后才能组装成所需要的电池组。所以,电池组使用初期,一般是比较均衡的,性能较佳。但电池组随着充放电循环次数的增加,或电池组长期存放,缺少保养维护,由于电池的内阻、容量、自放电率的不断变化,电池单体的性能会出现较大的变化,整个电池组的性能将逐渐劣化,电池的不均衡情况将越来越严重。此外,锂离子电池由于其内部独特的电化学特性,化学成分非常活跃,不允许电池过充、过放、过流,否则会损坏电池,甚至出现安全问题。所以,不管是单体还是电池组,都需要配合有专门的电池管理系统(BMS:Battery Management System)才可以使用。传统的锂离子充电器的结构图如图1所示。传统的充电方法,每一个锂离子电池都需要连接一 BMS以进行充放电保护。且当有多个锂离子电池串联时,采用的充电电源的电压为所有电池电压的总和(例如,两个4.2V的锂离子电池串联,需采用8.4V的充电电源对其进行充电)。因此,传统的充电方法具有管理检测难、充电电源电压可适应性差、成本高等缺陷。现有技术存在缺陷,需要改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述锂离子电池均衡充电技术管理检测难、成本高的缺陷,提供一种。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一方面,提供一种均衡式充电器,包括:电池组、充电管理电路和充电控制电路;所述电池组包括至少两个串联连接的电池;所述充电管理电路与所述充电控制电路连接;所述电池组与所述充电控制电路连接;所述充电管理电路用于实现所述电池的恒压恒流充电;所述充电控制电路用于检测所述电池组中电池的电压,并基于检测结果对各电池进行交替充电,直到每个电池均充满电。优选的,所述充电控制电路包括分别与所述充电管理电路和电池组连接的检测比较电路和多个分别与每一电池连接的开关电路;所述检测比较电路用于将检测到的电池电压进行两两比较,并根据比较结果,选择导通相应的开关电路以为电压较低的电池充电且充电电量为预设充电阈值,若两者的电压相等时,则选择导通相应的开关电路以为任一电池充电且充电电量为预设充电阈值,直到每一个电池均充满电。优选的,所述充电控制电路包括分别与所述充电管理电路和电池组连接的检测比较电路和多个分别与每一电池连接的开关电路;所述检测比较电路用于将检测到的电压进行比较,并根据比较结果将各个电池的电压按照电压高低进行排序,并选择导通相应的开关电路以从电压最低的电池依次开始充电,使得每一电池与电压最高的电池的电压差值均为预设差值,然后将各电池的电压进行两两比较,并根据比较结果,选择导通相应的开关电路以为电压较低的电池充电且充电电量为预设充电阈值,若两者的电压相等时,则选择导通相应的开关电路以为任一电池充电且充电电量为预设充电阈值,直到每一个电池均充满电。优选的,所述均衡式充电器还包括:充放电保护电路;所述充放电保护电路分别与所述电池组和充电控制电路连接;所述充放电保护电路用于检测充电过程中的电池电压以进行过充保护,以及检测电池放电过程中的电流和电池电压以进行过流和过放保护;所述充放电保护电路还用于检测电池是否接反,若接反则断开充电通路或放电通路。优选的,所述充放电保护电路包括:防反接电路、过充保护电路、过放及过流保护电路;其中,防反接电路与所述电池组连接;过充保护电路分别与所述电池组及检测比较电路连接;过放及过流保护电路与所述电池组连接。优选的,所述电池组包括:串联连接的第一电池和第二电池;所述充电控制电路包括:第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路和检测比较电路;所述充电管理电路与所述检测比较电路连接;所述第一开关电路分别与所述检测比较电路和所述第一电池连接;所述第二开关电路分别与所述检测比较电路和所述第一电池连接;所述第三开关电路分别与所述检测比较电路和所述第二电池连接;所述第四开关电路分别与所述检测比较电路和第二电池连接;所述检测比较电路分别与所述第一电池和第二电池连接;所述检测比较电路用于检测并比较所述第一电池和第二电池的电压,并选择导通所述第一开关电路和第二开关电路以给所述第一电池充电或选择导通所述第三开关电路和第四开关电路以给所述第二电池充电。优选的,所述充电管理电路包括:充电芯片;所述充电芯片的型号为CX4056 ;所述检测比较电路包括:运算放大器、采样电阻R6、采样电阻R7、采样电阻R8、电阻R5、电容C3、电容C4、三极管Ql和三极管Q2 ;所述第一开关电路包括:场效应管Q6 ;所述第二开关电路包括:场效应管Q5 ;所述第三开关电路包括:场效应管Q3和场效应管Q9 ;所述第四开关电路包括:场效应管Q4 ;充电芯片的第四引脚和第三引脚与外部充电电源连接;充电芯片的第五引脚与场效应管Q6的漏极连接;运算放大器的同相输入端经电阻R5与电容C4的一端连接,C4的另一端经电阻R4与运算放大器的反相输入端连接;运算放大器的同相输入端经电容C3与电容C4的一端连接;运算放大器的输出端与三极管Ql的基极连接,运算放大器的输出端与三极管Q2的基极连接;三极管Ql的集电极与场效应管Q4的栅极连接;场效应管Q4的源极接地;场效应管Q4的漏极与场效应管Q5的漏极连接,场效应管Q5的栅极接地,并分别与三极管Q2的集电极和场效应管Q6的栅极连接;场效应管Q5的栅极与场效应管Q6的源极连接;场效应管Q5的源极与第二电池的负极连接;场效应管Q5的漏极经电容C2与充电芯片的第五引脚连接;场效应管Q3的源极与场效应管Q7的源极及场效应管Q9的源极连接;场效应管Q3的漏极与场效应管Q6的漏极连接;场效应管Q3的栅极经电阻R16与运算放大器的正电源端连接;三极管Q2的发射极与运算放大器的正电源端连接;三极管Q2的基极与运算放大器的正电源端连接;采样电阻R6的一端与运算放大器的正电源端连接,另一端经采样电阻R7接地;运算放大器的反相输入端与采样电阻R6和采样电阻R7之间的节点连接;三极管Ql的基极与充电芯片的第五引脚连接;场效应管Q4的栅极与场效应管Q3的栅极连接;场效应管Q6的源极与第二电池的正极连接;场效应管Q9的源极与场效应管Q3的源极连接,场效应管Q9的漏极与第一电池的正极连接;场效应管Q9的栅极接地;第一电池的负极接地。优选的,所述防反接电路包括:场效应管Q7、三极管Q8和场效应管Q9 ;场效应管Q7的漏极与第二电池的负极连接;场效应管Q7的源极与场效应管Q9的源极连接;场效应管Q7的栅极与三极管Q8的集电极连接;场效应管Q9的栅极与三极管Q8的集电极连接;三极管Q8的基极经电阻R20与第一电池的负极连接,三极管Q8的发射极与场效应管Q9的漏极连接,三极管Q8的集电极经电阻R20接地。另一方面,提供一种均衡式充电方法,包括:S1、检测电池的电压;S2、基于检测结果对各电池进行交替充电,直到每个电池均充满电。优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均衡式充电器,其特征在于,包括:电池组(30)、充电管理电路(10)和充电控制电路(20);所述电池组(30)包括至少两个串联连接的电池;所述充电管理电路(10)与所述充电控制电路(20)连接;所述电池组(30)与所述充电控制电路(20)连接;所述充电管理电路(10)用于实现所述电池的恒压恒流充电;所述充电控制电路(20)用于检测所述电池组(30)中电池的电压,并基于检测结果对各电池进行交替充电,直到每个电池均充满电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘晓刚
申请(专利权)人:深圳市爱兰博功率电子有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1