一种具有翻转保护功能的自适应电池均衡充电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有翻转保护功能的自适应电池均衡充电装置及方法。该充电装置包括：至少一个被充电单元，各被充电单元具备相串联的多个电芯，和与各电芯一一对应以检测各电芯的充电电压状态的多个电压检测及翻转电路；充电单元，所述充电单元具备用于输出电压以对各被充电单元中的电芯进行充电的充电电路，所述充电电路与各被充电单元中的所述相串联的多个电芯相连以构成充电回路；以及控制单元，所述控制单元在所述多个电压检测及翻转电路中的至少一个检测到与其对应的电芯充满电时先降低所述充电电路所输出的电压，随后将该充满电的电芯从所述充电回路中脱离，并根据所述充电回路中剩余的电芯的数量自动调整所述充电电路输出的电压。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。该充电装置包括：至少一个被充电单元，各被充电单元具备相串联的多个电芯，和与各电芯一一对应以检测各电芯的充电电压状态的多个电压检测及翻转电路；充电单元，所述充电单元具备用于输出电压以对各被充电单元中的电芯进行充电的充电电路，所述充电电路与各被充电单元中的所述相串联的多个电芯相连以构成充电回路；以及控制单元，所述控制单元在所述多个电压检测及翻转电路中的至少一个检测到与其对应的电芯充满电时先降低所述充电电路所输出的电压，随后将该充满电的电芯从所述充电回路中脱离，并根据所述充电回路中剩余的电芯的数量自动调整所述充电电路输出的电压。【专利说明】
本专利技术属于电池充电均衡保护领域，具体地，涉及。
技术介绍
传统的电池组往往都由多个电芯串联而成，在电池组还是全新的状态时，每个电芯的内阻都相差不大。然而在电池组使用了一段时间后，各电芯的内阻之间原本微小的差异会变得越来越大，并形成快速的恶性循环。最终导致越是内阻大的电芯越容易因过充电而过早损坏。如果简单地将损坏的电芯更换成新的电芯,又会出现新电芯的内阻和旧电芯的内阻不匹配的问题，依然会造成其他电芯过早损坏的问题，这也就是电池厂商禁止新旧电池混用的原因之一。而现在用于电池组的各种均衡充电保护电路主要采用持续均衡(或近似持续均衡)充电技术，在完成均衡充电的同时，使得在已经充满电的电芯上始终加上最高充电电压，这样会产生以下两个问题:第一，对于有电解液的电芯来说会增加额外的电解液损耗，缩短电芯的使用寿命；第二，对于没有电解液的电芯来说，长时间给电芯加上最高充电电压，电芯容易鼓包，同样不利于延长电芯的使用寿命。此外，在现有的电池充电均衡保护技术中，还存在以下技术:在串联的多个电芯中只要有一个充满电，就会切断充电电流，以保护该充满电的电芯不至于损坏，或发生危险。但是，这样一来其他没有充满电的电芯就会长时间充不满电，使得这些电芯经常处于亏电状态从而降低了电池组的容量，时间一长则会导致电池组的寿命严重缩短等弊端。
技术实现思路
鉴于以上所述，本专利技术所要解决的技术问题在于，提供，能够有效地实现电池组的均衡充电，以延长电池组的使用寿命。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的一方面，提供一种自适应电池均衡充电装置，包括:至少一个被充电单兀，各被充电单兀具备相串联的多个电芯，和与各电芯 对应以检测各电芯的充电电压状态的多个电压检测及翻转电路；充电单元，所述充电单元具备用于输出电压以对各被充电单兀中的电芯进行充电的充电电路，所述充电电路与各被充电单元中的所述相串联的多个电芯相连以构成充电回路；以及控制单元，所述控制单元在所述多个电压检测及翻转电路中的至少一个检测到与其对应的电芯充满电时先降低所述充电电路所输出的电压，随后将该充满电的电芯从所述充电回路中脱离，并根据所述充电回路中剩余的电芯的数量自动调整所述充电电路输出的电压。根据本专利技术，将充电单元所具备的充电电路与各被充电单元中的相串联的多个电芯相连以构成充电回路，从而通过所述充电电路输出的电压对各被充电单元中的电芯进行充电，并在充电状态下通过各电压检测及翻转单元实时检测每个电芯的充电电压，控制单元配置为一旦通过电压检测及翻转单元检测到该电池组中的一个电芯充满电时，将该充满电的电芯从充电回路中脱离，从而自动停止对该电芯的充电，并对其他未充满电的电芯继续进行充电，此外，由于是根据充电回路中剩余的正在充电的电芯个数，自动调整充电单元的输出电压。从而可以随时满足对电池组充电过程中的三段曲线的要求。对其他的电芯的充电控制依此类推。在本专利技术中，该充电电路可以是恒流限压充电电路。本专利技术的充电装置具有极好的适应性，可以应用在任何串联的电池组中，尤其是用在各种高价值的电池组中尤为合适，例如可以用于对铅酸电池、锂电池进行充电，同时具备极好的串联扩展功能。且该充电装置和现有的其他电池充电均衡保护装置相比较在实现均衡充电的同时具有电路简单，成本低廉、可靠性高等优点。在本专利技术中，也可以是，所述各被充电单元还包括与所述各电芯一一对应的开关，所述控制单元控制所述开关以选择性地将该开关所对应的电芯从所述充电回路中切入或切出。根据本专利技术，可以通过与各电芯一一对应的开关，有效地将该开关所对应的电芯选择性地从所述充电回路中切入或切出。在本专利技术中，也可以是，所述被充电单元还包括连接在各电压检测及翻转电路与所述控制单元之间用于传递信号或电源的隔离器件。根据本专利技术，可通过隔离器件有效地实现各电压检测及翻转电路与控制单元之间的传递信号或电源。在本专利技术中，也可以是，所述控制单元包括安装在所述充电单元中的上位机和安装在所述各被充电单元中 的下位机；各下位机接收并存储来自所述电压检测及翻转电路检测到的信号；所述上位机对所述下位机进行扫描以获得所述下位机所存储的信号，根据所述信号控制所述充电电路所输出的电压，并通过所述下位机对所述开关进行控制。根据本专利技术，可以通过由安装在充电单元中的上位机和安装在各被充电单元中的下位机构成的控制单元有效地实现本专利技术的充电装置的控制过程。在本专利技术中，也可以是，所述下位机配置为在其上电后为各个所述电压检测及翻转电路提供独立电源。根据本专利技术，可以实现被动隔离扫描检测，使得电压检测及翻转电路以及附属的隔离器件在充电扫描时才会消耗微小的电流，平时存放或使用时几乎没有静态电流，非常省电。在本专利技术中，也可以是，所述上位机和所述各下位机之间通过有线或无线的方式进行通信。根据本专利技术，可通过有线或无线的方式有效地实现上位机和各下位机之间的通信，有利于充电装置的整体控制过程。根据本专利技术的另一方面，提供一种自适应电池均衡充电方法，包括:提供至少一个被充电单元，各被充电单元具备相串联的多个电芯；将充电单元所具备的充电电路与各被充电单元中的相串联的多个电芯相连以构成充电回路，从而通过所述充电电路输出的电压对各被充电单元中的电芯进行充电；通过各被充电单元中与各电芯--对应的多个电压检测及翻转电路检测各电芯的充电电压状态；通过控制单元在所述多个电压检测及翻转电路中的至少一个检测到与其对应的电芯充满电时先降低所述充电电路所输出的电压，随后将该充满电的电芯从所述充电回路中脱离，并根据所述充电回路中剩余的电芯的数量自动调整所述充电电路输出的电压。根据本专利技术，可以在充电状态下实时检测每个电芯的充电电压，一旦检测到该电池组中的一个电芯充满电时，自动停止对该电芯的充电，并对其他未充满电的电芯继续进行充电，此外，由于是根据正在充电的电芯个数，自动调整充电单元的输出电压。从而可以随时满足对电池组充电过程中的三段曲线的要求。在本专利技术中，也可以是，在将所述充满电的电芯从所述充电回路中脱离后，与该电芯所对应的电压检测及翻转电路继续检测该电芯的电压状态，当检测到该电芯的电压在设定值以上时，所述控制单元不响应该电芯的电压变化，而当检测到该电芯的电压低于所述设定值时，所述控制单元将该电芯重新接入所述充电回路中，其中，所述设定值低于该电芯充满电时的最高电压值。根据本专利技术，对于充满电的电芯，控制单元使与该电芯对应的电压检测及翻转单元自动翻转并继续实时检测该电芯的电压，在该电芯的设定的允许电压跌落的范围内(即上述最高电压值和设定值之间)，不再响应该电芯的电压的变化，从而避免了重新对该充满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应电池均衡充电装置，其特征在于，包括：至少一个被充电单元，各被充电单元具备相串联的多个电芯，和与各电芯一一对应以检测各电芯的充电电压状态的多个电压检测及翻转电路；充电单元，所述充电单元具备用于输出电压以对各被充电单元中的电芯进行充电的充电电路，所述充电电路与各被充电单元中的所述相串联的多个电芯相连以构成充电回路；以及控制单元，所述控制单元在所述多个电压检测及翻转电路中的至少一个检测到与其对应的电芯充满电时先降低所述充电电路所输出的电压，随后将该充满电的电芯从所述充电回路中脱离，并根据所述充电回路中剩余的电芯的数量自动调整所述充电电路输出的电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟晨荣，庄泉洁，韩泳涛，谢建强，
申请(专利权)人：捷普科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31