專利名稱：一種電池組充電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池組充電設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池一般被用做動(dòng)力電池，采用串聯(lián)使用的方式來獲得較高的輸出 電壓和較大的電能容量。電池組的充電一般采用整組串聯(lián)充電的方式，但由于目前鋰離子 電池制造工藝的限制，單體電池?zé)o法完全一致，因此在整組串聯(lián)充電過程中，電池充電電壓 不能完全一致，造成部分電池電壓超過平均值，使電池的使用壽命縮短，而部分電池電壓會(huì) 低于平均電壓，使電池組不能達(dá)到放電容量要求。所以，現(xiàn)有電池的充電方式不適用于大容 量電池的快速及安全充電。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種電池組充電設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的電池充電后電壓不 完全一致，使電池的使用壽命縮短，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)有的充電設(shè)備不適用于大容量電池的快速 及安全充電的問題。具體的，本實(shí)用新型提供的電池組充電設(shè)備，包括電池充電模塊，為電池組充電；充電均衡模塊，采集所述電池組內(nèi)各單體電池的電壓值向充電管理模塊發(fā)送；并 在接收到管理模塊發(fā)送的均衡指示消息時(shí)，對(duì)所述電池組進(jìn)行均衡充電；充電管理模塊，檢測(cè)到存在超過預(yù)設(shè)電壓門限的單體電池電壓值時(shí)，控制所述電 池充電模塊以當(dāng)前電壓進(jìn)行恒壓充電；并檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)，控 制所述電池充電模塊停止充電并向所述充電均衡模塊發(fā)送均衡指示消息。其中，所述電池充電模塊采用至少一個(gè)AC-DC高頻開關(guān)電源模塊為所述電池組充 H1^ ο進(jìn)一步地，所述AC-DC高頻開關(guān)電源模塊按照N+1冗余方式并聯(lián)為所述電池組充 電，其中N為采用AC-DC高頻開關(guān)電源模塊的個(gè)數(shù)。本實(shí)用新型提供的電池組充電設(shè)備進(jìn)一步具有以下特點(diǎn) 所述充電均衡模塊包括M個(gè)充電均衡單元；所述每個(gè)充電均衡單元分別與所述電 池組內(nèi)的各單體電池一一并聯(lián)連接；所述M等于所述電池組內(nèi)單體電池的數(shù)量。其中，所述充電均衡單元包括電池電壓測(cè)量電路子單元，采集對(duì)應(yīng)單體電池電壓值后向所述充電管理模塊發(fā) 送；并在接收到所述均衡指示消息時(shí)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)單體電池的電壓值向均衡充電子單元發(fā) 送；均衡充電子單元，接收到對(duì)應(yīng)單體電池電壓值后，檢測(cè)該電壓值是否低于設(shè)定值， 若是，為該單體電池均衡充電，直到該單體電池電壓值達(dá)到所述設(shè)定值。進(jìn)一步地，所述充電均衡模塊還包括級(jí)間供電單元，用于將接收到的交流電轉(zhuǎn)換
3為直流電后為所述各充電均衡單元供電。進(jìn)一步地，所述充電均衡模塊采用DC-DC高頻開關(guān)電源模塊對(duì)電池組進(jìn)行均衡充 H1^ ο進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所提供的電池組充電設(shè)備中，所述充電管理模塊包括管理子模塊，接收所述充電均衡模塊發(fā)送的各單體電池的電壓值，基于該電壓值 檢測(cè)出某個(gè)電池單體電壓值超過預(yù)設(shè)電壓門限時(shí)，向所述充電測(cè)控子模塊發(fā)送恒壓供電指 示信號(hào)；并在檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)，向所述充電測(cè)控子模塊發(fā)送停 止供電指示信號(hào)；充電測(cè)控子模塊，接收到所述恒壓供電指示信號(hào)，控制所述電池充電模塊為所述 電池組恒壓充電；在接收到所述停止供電指示信號(hào)后，關(guān)閉所述電池充電模塊。進(jìn)一步地，所述充電管理模塊通過布置在所述充電回路中的電流互感器檢測(cè)所述 充電回路中的電流值。 進(jìn)一步地，本實(shí)用新型所述電池組內(nèi)各單體電池串聯(lián)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果如下本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的電池充電設(shè)備相比，可以按照設(shè)定的電池電壓作為判據(jù)，自 動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池組恒流串充 恒壓串充 單體均衡的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，兼顧了電池組的安全性和充電 效率，很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅 僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的 前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型提供的一種電池組充電設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電池組充電設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電池組充電設(shè)備的實(shí)體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。為了克服現(xiàn)有充電方式的不足，本實(shí)用新型提供一種電池組充電設(shè)備。該充電設(shè) 備以設(shè)定電壓、設(shè)定電流作為判據(jù)條件，自動(dòng)調(diào)整充電設(shè)備充電電壓，實(shí)現(xiàn)整組電池的恒流 充電 恒壓充電 均衡充電自動(dòng)轉(zhuǎn)換，保證充電結(jié)束后電池電壓均衡一致，從而達(dá)到電池 快速安全充電的目的。即其工作原理是在開始充電階段，電池充電模塊以恒定電流對(duì)電池組進(jìn)行串聯(lián)充電；在充電過程中，若某單體電池電壓值超過設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入恒壓充電階段；并在充電 回路電流值低于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)入均衡充電階段，實(shí)現(xiàn)電池組電壓最終均衡一致。[0032]如圖1所示，為本實(shí)用新型提供的一種電池組充電設(shè)備，該設(shè)備具體包括電池充 電模塊110、充電均衡模塊120和充電管理模塊130 ；電池充電模塊110，為電池組充電；其中，電池組內(nèi)各單體電池串聯(lián)連接。優(yōu)選的，該電池充電模塊110采用至少一個(gè)AC-DC高頻開關(guān)電源模塊為電池組充 H1^ ο其中，AC-DC高頻開關(guān)電源模塊按照N+1冗余方式并聯(lián)為所述電池組充電，其中N 為采用AC-DC高頻開關(guān)電源模塊的個(gè)數(shù)。充電均衡模塊120，采集電池組內(nèi)各單體電池的電壓值向充電管理模塊130發(fā)送； 并在接收到管理模塊130發(fā)送的均衡指示消息時(shí)，對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電；優(yōu)選地，該充電均衡模塊120包括M個(gè)充電均衡單元；所述每個(gè)充電均衡單元分別 與電池組內(nèi)的各單體電池一一并聯(lián)連接；其中，M等于電池組內(nèi)單體電池的數(shù)量。其中，充電均衡單元包括電池電壓測(cè)量電路子單元和均衡充電子單元；其中，電 池電壓測(cè)量電路子單元，采集對(duì)應(yīng)單體電池電壓值后向所述充電管理模塊發(fā)送；并在接收 到所述均衡指示消息時(shí)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)單體電池的電壓值向均衡充電子單元發(fā)送；均衡充電子單元，接收到對(duì)應(yīng)單體電池電壓值后，檢測(cè)該電壓值是否低于設(shè)定值， 若是，為該單體電池均衡充電，直到該單體電池電壓值達(dá)到所述設(shè)定值。進(jìn)一步地，充電均衡模塊120還包括級(jí)間供電單元，用于將接收到的交流電轉(zhuǎn)換 為直流電后為所述各充電均衡單元供電。進(jìn)一步地，充電均衡模塊120采用DC-DC高頻開關(guān)電源模塊對(duì)電池組進(jìn)行均衡充 H1^ ο充電管理模塊130，檢測(cè)到存在超過預(yù)設(shè)電壓門限的單體電池電壓值時(shí)，控制電池 充電模塊110以當(dāng)前電壓進(jìn)行恒壓充電；并檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)， 控制電池充電模塊Iio停止充電并向充電均衡模塊120發(fā)送均衡指示消息。具體的，該充電管理模塊130包括管理子模塊131和充電測(cè)控子模塊132 ；管理子模塊131，接收充電均衡模塊120發(fā)送的各單體電池的電壓值，基于該電壓 值檢測(cè)出某個(gè)電池單體電壓值超過預(yù)設(shè)電壓門限時(shí)，向充電測(cè)控子模塊132發(fā)送恒壓充電 指示信號(hào)；并在檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)，向充電測(cè)控子模塊132發(fā)送 停止充電指示信號(hào)；充電測(cè)控子模塊132，接收到恒壓充電指示信號(hào)，控制電池充電模塊110為電池組 恒壓充電；在接收到停止充電指示信號(hào)后，關(guān)閉電池充電模塊110。其中，充電管理模塊130通過布置在充電回路中的電流互感器檢測(cè)充電回路中的 電流值。下面根據(jù)圖2 圖3給出本實(shí)用新型一個(gè)較佳的實(shí)施例，并結(jié)合對(duì)實(shí)施例的描述， 進(jìn)一步給出本實(shí)用新型的技術(shù)細(xì)節(jié)，使其能夠更好地說明本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)過程。如圖2所示，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種電池組充電設(shè)備，該設(shè)備具體包括 電池充電模塊210、充電均衡模塊220、級(jí)間供電模塊230、管理模塊240、充電測(cè)控模塊250 和電池組260 ；其中電池充電模塊210，該電池充電模塊的輸出與電池組260的正負(fù)極連接，用于為電 池組260充電；[0050]該電池充電模塊210采用至少一個(gè)AC-DC高頻開關(guān)電源模塊按照N+1冗余方式并 聯(lián)。其中，采用AC-DC高頻開關(guān)電源模塊的個(gè)數(shù)可以根據(jù)情況進(jìn)行自行配置。充電均衡模塊220，包括M個(gè)充電均衡單元，其中，M等于電池組中單體電池的數(shù) 量；每個(gè)充電均衡單元與電池組260中每個(gè)單體電池一一并聯(lián)連接，用于采集單體電池的 電壓值向管理模塊240發(fā)送；并在接收到均衡指示消息時(shí)，檢測(cè)單體電池電壓值是否低于 預(yù)設(shè)的門限值，若是進(jìn)行均衡充電，直到對(duì)應(yīng)單體電池的電壓值達(dá)到所述預(yù)設(shè)的門限值。具體的，充電均衡單元內(nèi)部集成有電池電壓測(cè)量電路，用于采集電池的電壓值；集 成有DC-DC高頻開關(guān)電源模塊，用于進(jìn)行均衡供電。該充電均衡單元進(jìn)行均衡充電的過程具體為充電均衡單元檢測(cè)到單體電池電壓值低于預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，開啟DC-DC高頻開關(guān) 電源模塊為該單體電池充電；在檢測(cè)到單體電池電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)的門限值時(shí)，關(guān)閉DC-DC 高頻開關(guān)電源模塊，停止均衡充電。本實(shí)用新型所述充電設(shè)備通過充電均衡模塊220的均 衡充電過程，最終實(shí)現(xiàn)電池組電壓最終均衡一致。級(jí)間供電模塊230，將接收到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后為充電均衡模塊220供電； 當(dāng)然，該模塊也可以布置在充電均衡模塊220內(nèi)，本實(shí)施例將其單獨(dú)布置在外只是一種較 佳的實(shí)現(xiàn)方式。管理模塊240，分別與充電測(cè)控模塊250和充電均衡模塊220相連，用于采集單體 電池電壓值，并檢測(cè)是否存在高于預(yù)設(shè)電壓門限的電壓值，若是，向充電測(cè)控模塊250發(fā)送 恒壓充電的指示信號(hào)；并在恒壓充電期間，檢測(cè)充電回路電流值是否低于預(yù)設(shè)電流門限值， 若是，向充電測(cè)控模塊250發(fā)送停止充電指示信號(hào)。充電測(cè)控模塊250，分別與管理模塊240和電池充電模塊210相連，用于基于管理 模塊240發(fā)送的指示信號(hào)控制電池充電模塊210的充電方式，即進(jìn)行恒壓充電或停止充電寸?；谏鲜鲈O(shè)備結(jié)構(gòu)介紹，下面從處理流程角度來說明充電設(shè)備的具體充電方式電池組充電設(shè)備開始由電池充電模塊210以恒定電流對(duì)電池組260進(jìn)行恒流串聯(lián) 充電，充電均衡模塊220對(duì)單體電池電壓進(jìn)行測(cè)量并將信息傳給管理模塊240，當(dāng)最高電池 電壓值達(dá)到管理單元240設(shè)定電壓門限后，管理模塊240通過充電測(cè)控單元250控制電池 充電模塊210維持當(dāng)前輸出電壓不變，設(shè)備進(jìn)入恒壓充電階段；恒壓充電過程中，電池充電電流逐漸減小，當(dāng)充電電流減小到管理模塊240設(shè)定 電流值時(shí)，管理模塊240通過充電測(cè)控單元250關(guān)閉電池充電模塊210，停止串聯(lián)充電。同 時(shí)管理單元240通知充電均衡模塊220開始均衡充電，在均衡充電過程中，充電均衡模塊 220檢測(cè)單體電池電壓，單體電壓低于設(shè)定值的，開啟DC-DC高頻開關(guān)電源模塊給單體電池 充電，當(dāng)單體電池電壓達(dá)到設(shè)定值后，關(guān)閉DC-DC高頻開關(guān)電源模塊，停止均衡；最終達(dá)到 電池組內(nèi)電池電壓一致的效果。從本實(shí)用新型的實(shí)施例可以看出，改變電池充電模塊210內(nèi)AC-DC高頻開關(guān)電源 模塊的數(shù)量可以滿足不同容量的電池組的串聯(lián)充電，改變充電均衡模塊220內(nèi)充電均衡單 元的數(shù)量可以適應(yīng)不同節(jié)數(shù)的電池組的均衡，從而滿足不同容量及串聯(lián)數(shù)量電池組的使用。為了更清楚的說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型還給出了本實(shí)用新型充電設(shè)備的實(shí)體結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的電池充電設(shè)備相比，可以按照設(shè)定的電池電壓作為判據(jù)，自 動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池組恒流串充 恒壓串充 單體均衡的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，兼顧了鋰離子電池組的安全性 和充電效率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求一種電池組充電設(shè)備，其特征在于，包括電池充電模塊，為電池組充電；充電均衡模塊，采集所述電池組內(nèi)各單體電池的電壓值向充電管理模塊發(fā)送；并在接收到管理模塊發(fā)送的均衡指示消息時(shí)，對(duì)所述電池組進(jìn)行均衡充電；充電管理模塊，檢測(cè)到存在超過預(yù)設(shè)電壓門限的單體電池電壓值時(shí)，控制所述電池充電模塊以當(dāng)前電壓進(jìn)行恒壓充電；并檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)，控制所述電池充電模塊停止充電并向所述充電均衡模塊發(fā)送均衡指示消息。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述電池充電模塊采用至少一 個(gè)AC-DC高頻開關(guān)電源模塊為所述電池組充電。
3.如權(quán)利要求2所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述AC-DC高頻開關(guān)電源模塊按 照N+1冗余方式并聯(lián)為所述電池組充電，其中N為采用AC-DC高頻開關(guān)電源模塊的個(gè)數(shù)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述充電均衡模塊包 括M個(gè)充電均衡單元；所述每個(gè)充電均衡單元分別與所述電池組內(nèi)的各單體電池一一并聯(lián) 連接；所述M等于所述電池組內(nèi)單體電池的數(shù)量。
5.如權(quán)利要求4所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述充電均衡單元包括電池電壓測(cè)量電路子單元，采集對(duì)應(yīng)單體電池電壓值后向所述充電管理模塊發(fā)送；并 在接收到所述均衡指示消息時(shí)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)單體電池的電壓值向均衡充電子單元發(fā)送；均衡充電子單元，接收到對(duì)應(yīng)單體電池電壓值后，檢測(cè)該電壓值是否低于設(shè)定值，若 是，為該單體電池均衡充電，直到該單體電池電壓值達(dá)到所述設(shè)定值。
6.如權(quán)利要求4所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述充電均衡模塊還包括級(jí)間 供電單元，用于將接收到的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后為所述各充電均衡單元供電。
7.如權(quán)利要求1所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述充電均衡模塊采用DC-DC高 頻開關(guān)電源模塊對(duì)所述電池組進(jìn)行均衡充電。
8.如權(quán)利要求1或2或3所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述充電管理模塊包括管理子模塊，接收所述充電均衡模塊發(fā)送的各單體電池的電壓值，基于該電壓值檢測(cè) 出某個(gè)電池單體電壓值超過預(yù)設(shè)電壓門限時(shí)，向所述充電測(cè)控子模塊發(fā)送恒壓充電指示信 號(hào)；并在檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)，向所述充電測(cè)控子模塊發(fā)送停止充 電指示信號(hào)；充電測(cè)控子模塊，接收到所述恒壓充電指示信號(hào)，控制所述電池充電模塊為所述電池 組恒壓充電；在接收到所述停止充電指示信號(hào)后，關(guān)閉所述電池充電模塊。
9.如權(quán)利要求1或2或3所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述充電管理模塊通過 布置在所述充電回路中的電流互感器檢測(cè)所述充電回路中的電流值。
10.如權(quán)利要求1所述的電池組充電設(shè)備，其特征在于，所述電池組內(nèi)各單體電池串聯(lián) 連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電池組充電設(shè)備，該電池組充電設(shè)備具體包括電池充電模塊，為電池組充電；充電均衡模塊，采集所述電池組內(nèi)各單體電池的電壓值向充電管理模塊發(fā)送；并在接收到管理模塊發(fā)送的均衡指示消息時(shí)，對(duì)所述電池組進(jìn)行均衡充電；充電管理模塊，檢測(cè)到存在超過預(yù)設(shè)電壓門限的單體電池電壓值時(shí)，控制所述電池供電模塊以當(dāng)前電壓進(jìn)行恒壓供電；并檢測(cè)到充電回路電流值低于預(yù)設(shè)電流門限時(shí)，控制所述電池充電模塊停止供電并向所述充電均衡模塊發(fā)送均衡指示消息。本實(shí)用新型可以按照設(shè)定的電池電壓作為判據(jù)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電池組恒流串充～恒壓串充～單體均衡的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，兼顧了電池組的安全性和充電效率。
文檔編號(hào)H02J7/02GK201750186SQ20102029105
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者尉弋, 李曉偉, 王偉, 王學(xué)禮, 趙國(guó)柱 申請(qǐng)人:煙臺(tái)東方電子玉麟電氣有限公司