本發(fā)明屬于鋰電池充電領域，具體涉及一種自適應鋰電池組充電器。

背景技術：

當前鋰電池的應用越來越廣泛，在同一個行業(yè)中要面對各種不同規(guī)格種類的鋰電池組，例如攝影領域由于攝像機種類繁多，燈光等設備都需要使用鋰電池供電，鋰電池組的規(guī)格有7.4V 4400mAH，7.4V 6600mAH，14.4V 2600mAH，14.4V 65WH，14.4V 95WH，14.4V 130WH，14.4V 190WH，14.4V 230WH，22.2V 340WH等多種規(guī)格；電動工具行業(yè)鋰電池組的規(guī)格有10.8V 1500mAH，14.4V 2000mAH，18V 4400mAH等多種規(guī)格；無人機行業(yè)鋰電池組的規(guī)格有3串、4串、6串、12串等各種容量規(guī)格。同時，鋰電池組種類繁多，按照材料主要分為鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、錳酸鋰等，每個行業(yè)都會因為產(chǎn)品功率和功能的不同使用對應規(guī)格種類的鋰電池組，就需要用戶配備各種各樣的配套充電器，造成嚴重的資源浪費和應用障礙。

當前市場上面對各個領域使用的鋰電池組充電器一種是獨立規(guī)格，每種鋰電池組都會有其專用配套的充電器，在對多個不同規(guī)格種類的鋰電池組充電時，用戶要同時準備多個充電器，這必然存在著充電器過多的問題；市面上為了解決充電器過多的問題，采用檔位切換的方式來適應各種鋰電池組，但采用該方案容易撥錯檔位而導致不能工作甚至發(fā)生事故。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種自適應鋰電池組充電器，在充電時實現(xiàn)自適應匹配不同類型的鋰電池組。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種自適應鋰電池組充電器，包括充電器輸入接口、充電器輸出接口、第一整流濾波模塊、第二整流濾波模塊、高頻變壓器模塊、控制模塊、PWM驅(qū)動模塊、開關電路模塊、電壓環(huán)路模塊、電流環(huán)路模塊、電壓采樣模塊以及電流采樣模塊；

其中，

所述充電器輸入接口與所述第一整流濾波模塊電連接，所述第一整流濾波模塊通過所述開關電路模塊與所述高頻變壓器模塊電連接，所述高頻變壓器模塊與所述第二整流濾波模塊電連接，所述第二整流濾波模塊與所述充電器輸出接口電連接；

所述控制模塊通過所述電壓環(huán)路模塊與所述PWM驅(qū)動模塊電連接，所述控制模塊還通過所述電流環(huán)路模塊與所述PWM驅(qū)動模塊電連接，所述PWM驅(qū)動模塊與所述開關電路模塊電連接；

所述電壓采樣模塊和所述電流采樣模塊分別電連接在所述第二整流濾波模塊與所述充電器輸出接口之間的電路上，且所述電壓采樣模塊和所述電流采樣模塊分別與所述控制模塊電連接。

進一步地，所述控制模塊配置有掃描電壓參數(shù)，所述自適應鋰電池組充電器對所述鋰電池組開始充電時，所述控制模塊通過所述電壓環(huán)路模塊向所述PWM驅(qū)動模塊發(fā)出掃描電壓信號，所述PWM驅(qū)動模塊驅(qū)動所述開關電路模塊，使所述自適應鋰電池組充電器向鋰電池組輸出掃描電壓，通過所述掃描電壓激活所述鋰電池組。

進一步地，所述掃描電壓為間歇掃描鋸齒波電壓。

進一步地，所述控制模塊還配置有掃描電壓的限制電流參數(shù)，所述控制模塊通過所述電流環(huán)路模塊向所述PWM驅(qū)動模塊發(fā)出限制電流信號，所述PWM驅(qū)動模塊驅(qū)動所述開關電路模塊，使所述自適應鋰電池組充電器輸出所述掃描電壓時的電流不超過所述掃描電壓的限制電流。

進一步地，所述控制模塊還配置有單體鋰電池的標稱電壓V₀以及所述單體鋰電池的上限保護電壓V₁，在所述自適應鋰電池組充電器開始給所述鋰電池組充電時，所述控制模塊通過所述電壓采樣模塊獲取初始充電電壓V_ini，將V_ini除以V₀得到的數(shù)值的整數(shù)部分作為所述鋰電池組初始充電時串聯(lián)單體鋰電池的預估數(shù)量n_ini，所述控制模塊配置所述鋰電池組的初始充電保護電壓V_ini＝V₁×n_ini。

進一步地，所述控制模塊還配置有恒流充電參數(shù)，所述自適應鋰電池組充電器對所述鋰電池組恒流充電時，所述控制模塊通過所述電壓采樣模塊對充電電壓采樣，并得到采樣電壓變化率，所述控制模塊還配置有恒流充電電壓變化率閾值，當采樣電壓變化率持續(xù)變小并達到所述恒流充電電壓變化率閾值時，所述控制模塊通過所述電壓采樣模塊獲取充電電壓V_t，將V_t除以V₀得到的數(shù)值的整數(shù)部分作為所述鋰電池組串聯(lián)單體鋰電池的實際數(shù)量n，所述控制模塊配置所述鋰電池組的恒流充電保護電壓V_p＝V₁×n。

進一步地，將所述恒流充電保護電壓配置給恒壓充電電壓，所述控制模塊通過所述電壓采樣模塊對充電電壓進行采樣，當充電電壓上升達到所述恒壓充電電壓時，所述自適應鋰電池組充電器對所述鋰電池組恒壓充電；所述自適應鋰電池組充電器在對所述鋰電池組恒壓充電過程中，所述控制模塊還配置有恒壓充電的限制電流參數(shù)，當充電電流下降達到恒壓充電的限制電流時，所述自適應鋰電池組充電器充電完成。

進一步地，所述單體鋰電池的標稱電壓V₀設定為3.7V，所述單體鋰電池的上限保護電壓V₁設定為4.2V。

進一步地，所述自適應鋰電池組充電器還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述控制模塊電連接。

進一步地，所述自適應鋰電池組充電器還包括放電電路模塊，所述放電電路模塊電連接在所述第二整流濾波模塊與所述充電器輸出接口之間的電路上，且所述放電電路模塊與所述控制模塊電連接。

本發(fā)明采用以上技術方案，至少具備以下有益效果：

本發(fā)明提供一種自適應鋰電池組充電器，控制模塊通過電壓環(huán)路模塊和/或電流環(huán)路模塊向PWM驅(qū)動模塊發(fā)送反饋信號，PWM驅(qū)動模塊根據(jù)接收的反饋信號調(diào)節(jié)占空比驅(qū)動開關電路模塊調(diào)節(jié)高頻變壓器模塊的輸出電壓，使本發(fā)明對鋰電池組充電時，輸出與鋰電池組電壓匹配的充電電壓；通過獲取鋰電池組的串聯(lián)單體鋰電池數(shù)量，設置充電保護電壓，實現(xiàn)對鋰電池組自適應充電同時，在充電電壓方面對鋰電池組進行保護。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種自適應鋰電池組充電器的實施例一工作原理圖；

圖2為本發(fā)明一種自適應鋰電池組充電器的實施例二工作原理圖；

圖3為本發(fā)明一種自適應鋰電池組充電器的實施例三工作原理圖。

圖中，1-充電器輸入接口；2-充電器輸出接口；3-第一整流濾波模塊；4-第二整流濾波模塊；5-高頻變壓器模塊；6-控制模塊；7-PWM驅(qū)動模塊；8-開關電路模塊；9-電壓環(huán)路模塊；10-電流環(huán)路模塊；11-電壓采樣模塊；12-電流采樣模塊；13-顯示模塊；14-放電電路模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種自適應鋰電池組充電器，包括充電器輸入接口1、充電器輸出接口2、第一整流濾波模塊3、第二整流濾波模塊4、高頻變壓器模塊5、控制模塊6、PWM驅(qū)動模塊7、開關電路模塊8、電壓環(huán)路模塊9、電流環(huán)路模塊10、電壓采樣模塊11以及電流采樣模塊12；

其中，

所述充電器輸入接口1與所述第一整流濾波模塊3電連接，所述第一整流濾波模塊3通過所述開關電路模塊8與所述高頻變壓器模塊5電連接，所述高頻變壓器模塊5與所述第二整流濾波模塊4電連接，所述第二整流濾波模塊4與所述充電器輸出接口2電連接；

所述控制模塊6通過所述電壓環(huán)路模塊9與所述PWM驅(qū)動模塊7電連接，所述控制模塊6還通過所述電流環(huán)路模塊10與所述PWM驅(qū)動模塊7電連接，所述PWM驅(qū)動模塊7與所述開關電路模塊8電連接；

所述電壓采樣模塊11和所述電流采樣模塊12分別電連接在所述第二整流濾波模塊4與所述充電器輸出接口2之間的電路上，且所述電壓采樣模塊11和所述電流采樣模塊12分別與所述控制模塊6電連接。

上述方案中，所述第一整流濾波模塊3和所述第二整流濾波模塊4，實現(xiàn)將交流電轉換為直流電，并去除諧波；所述第一整流濾波模塊3通過所述開關電路模塊8向所述高頻變壓器模塊5輸出直流電，通過所述控制模塊6對本發(fā)明充電進行控制，所述控制模塊6通過所述電壓環(huán)路模塊9和所述電流環(huán)路模塊10向所述PWM驅(qū)動模塊7發(fā)送控制信號，所述PWM驅(qū)動模塊7根據(jù)接收的信號調(diào)制占空比，驅(qū)動所述開關電路模塊8對所述第一整流濾波模塊3輸出的直流電進行調(diào)制，所述高頻變壓器模塊5將調(diào)制的直流電變壓后輸出交流電給所述第二整流濾波模塊4，所述第二整流濾波模塊4對調(diào)制得到的交流電整流濾波將其轉換為直流電輸出；通過所述電壓采樣模塊11和所述電流采樣模塊12采集本發(fā)明輸出的充電電壓和充電電流，也即被充電的鋰電池組兩極的電壓和電流，所述控制模塊6可以根據(jù)接收的電壓采樣信號和電流采樣信號對本發(fā)明充電輸出進行調(diào)整控制，使本發(fā)明對鋰電池組充電時，輸出與鋰電池組電壓匹配的充電電壓。

本發(fā)明中，在所述控制模塊6實現(xiàn)對本發(fā)明充電進行控制方面，本發(fā)明提供如下的改進方案，具體為：

所述控制模塊6配置有掃描電壓參數(shù)，所述自適應鋰電池組充電器對所述鋰電池組開始充電時，所述控制模塊6通過所述電壓環(huán)路模塊9向所述PWM驅(qū)動模塊7發(fā)出掃描電壓信號，所述PWM驅(qū)動模塊7驅(qū)動所述開關電路模塊8，使所述自適應鋰電池組充電器向鋰電池組輸出掃描電壓，通過所述掃描電壓激活所述鋰電池組。

通過該方案可實現(xiàn)對鋰電池組的激活，為在激活鋰電池過程中對鋰電池進行保護，本發(fā)明所述掃描電壓優(yōu)選采用間歇掃描鋸齒波電壓，將掃描電壓從0V開始慢慢調(diào)高至設定的值，通過逐漸增壓方式對鋰電池組進行安全激活。

在采用掃描電壓對鋰電池組激活過程中，為了防止激活電流過大損壞鋰電池組，本發(fā)明還給出掃描電壓對鋰電池組激活過程中對電流進行限制的方案，具體如下：

所述控制模塊6還配置有掃描電壓的限制電流參數(shù)，所述控制模塊6通過所述電流環(huán)路模塊10向所述PWM驅(qū)動模塊7發(fā)出限制電流信號，所述PWM驅(qū)動模塊7驅(qū)動所述開關電路模塊8，使所述自適應鋰電池組充電器輸出所述掃描電壓時的電流不超過所述掃描電壓的限制電流。

在鋰電池組為設備提供電量工作過程中，隨著電量的損耗，單體鋰電池的電壓逐漸降低，在給鋰電池組充電時，單體鋰電池的電壓處于較低的狀態(tài)。本發(fā)明為了對充電過程進行電壓保護，防止過壓充電損壞鋰電池組。本發(fā)明在對鋰電池組開始充電時就提供過壓保護方案，具體如下：

所述控制模塊6還配置有單體鋰電池的標稱電壓V₀以及所述單體鋰電池的上限保護電壓V₁，在所述自適應鋰電池組充電器開始給所述鋰電池組充電時，所述控制模塊6通過所述電壓采樣模塊11獲取初始充電電壓V_ini，將V_ini除以V₀得到的數(shù)值的整數(shù)部分作為所述鋰電池組初始充電時串聯(lián)單體鋰電池的預估數(shù)量n_ini，所述控制模塊6配置所述鋰電池組的初始充電保護電壓V_ini＝V₁×n_ini。

利用該方案，在開始充電時刻，通過獲取初始充電電壓V_ini，預估所述鋰電池組的串聯(lián)單體鋰電池數(shù)量，并設定單體鋰電池的上限保護電壓值，利用預估的串聯(lián)單體鋰電池數(shù)量得到初始充電保護電壓，以實現(xiàn)從充電開始時刻起即實行防過壓保護。現(xiàn)有技術中，鋰電池組由若干個單體鋰電池構成，常用的單體鋰電池的標稱電壓V₀為3.7V，保護電壓范圍是3V-4.2V。本發(fā)明中，所述單體鋰電池的標稱電壓V₀優(yōu)選設定為3.7V標稱電壓，所述單體鋰電池的上限保護電壓V₁優(yōu)選設定為4.2V。

現(xiàn)有技術中，對鋰電池組充電過程包括恒流充電和恒壓充電，單一規(guī)格充電器其充電過程的保護電壓已明確設定給出。本發(fā)明為了實現(xiàn)利用一個充電器對不同規(guī)格的鋰電池進行自適應充電，不同規(guī)格的鋰電池組充電過程中，保護電壓也是不同的，因而充電器中配置的保護電壓就不能是一個具體值了。對此本發(fā)明給出一種解決充電過程中鋰電池組保護電壓自適應匹配的方案，具體如下：

所述控制模塊6還配置有恒流充電參數(shù)，所述自適應鋰電池組充電器對所述鋰電池組恒流充電時，所述控制模塊6通過所述電壓采樣模塊11對充電電壓采樣，并得到采樣電壓變化率，所述控制模塊6還配置有恒流充電電壓變化率閾值，當采樣電壓變化率持續(xù)變小并達到所述恒流充電電壓變化率閾值時，所述控制模塊6通過所述電壓采樣模塊11獲取充電電壓V_t，將V_t除以V₀得到的數(shù)值的整數(shù)部分作為所述鋰電池組串聯(lián)單體鋰電池的實際數(shù)量n，所述控制模塊6配置所述鋰電池組的恒流充電保護電壓V_p＝V₁×n。

依據(jù)鋰電池充電特性，在恒流狀態(tài)下，電壓變化曲線分為三個部分，前段屬于快速上升階段，曲線特征為電壓不斷上升，電壓變化率不斷變小，中段屬于平穩(wěn)階段，在電池充電平臺上，電壓變化不大，電壓變化率變化也不大，此時根據(jù)鋰電池組的電壓可以獲取鋰電池組的串聯(lián)單體鋰電池的實際數(shù)量，上述方案利用鋰電池組在恒流充電過程中可以確定鋰電池組的串聯(lián)單體鋰電池的實際數(shù)量，利用確定的串聯(lián)單體鋰電池的實際數(shù)量得到恒流充電保護電壓。以保證在恒流充電過程中實現(xiàn)過壓保護。

現(xiàn)有技術中，單一規(guī)格的充電器其恒流充電和恒壓充電之間的切換是固定的，單一規(guī)格的充電器只能適配規(guī)格對應的鋰電池組，其本發(fā)明為了實現(xiàn)利用一個充電器對不同規(guī)格的鋰電池進行自適應充電，因而恒流充電和恒壓充電之間的切換電壓是不固定，就需要一個切換方案，本發(fā)明在此給出一種恒流充電和恒壓充電之間的自適應切換的方案，具體如下：

將所述恒流充電保護電壓配置給恒壓充電電壓，所述控制模塊6通過所述電壓采樣模塊11對充電電壓進行采樣，當充電電壓上升達到所述恒壓充電電壓時，所述自適應鋰電池組充電器對所述鋰電池組恒壓充電；所述自適應鋰電池組充電器在對所述鋰電池組恒壓充電過程中，所述控制模塊6還配置有恒壓充電的限制電流參數(shù)，當充電電流下降達到恒壓充電的限制電流時，所述自適應鋰電池組充電器充電完成。

上述方案將所述恒流充電保護電壓配置給恒壓充電電壓，將所述恒流充電保護電壓和所述恒壓充電電壓相結合，恒流充電時，充電電壓上升到達恒流充電保護電壓時，也即進入恒壓充電狀態(tài)，實現(xiàn)本發(fā)明的恒流充電和恒壓充電的自適應切換，也即實現(xiàn)本發(fā)明的自適應充電。

如圖2所示，本發(fā)明中，所述自適應鋰電池組充電器還包括顯示模塊13，所述顯示模塊13與所述控制模塊6電連接。通過所述顯示模塊13可以顯示如充電過程中所述電壓采樣模塊11和所述電流采樣模塊12采樣的電壓和電流數(shù)據(jù)。

如圖3所示，本發(fā)明中，所述自適應鋰電池組充電器還包括放電電路模塊14，所述放電電路模塊14電連接在所述第二整流濾波模塊4與所述充電器輸出接口2之間的電路上，且所述放電電路模塊14與所述控制模塊6電連接。利用該方案，可以通過本發(fā)明還可以對鋰電池組進行放電處理。

在此需要指出的是本發(fā)明上方案中，各個功能模塊均可以采用現(xiàn)有技術方案實現(xiàn)，目前本發(fā)明中的各個功能模塊在市面上均有相應的應用方案，本發(fā)明對各個功能模塊進行組合創(chuàng)造，以實現(xiàn)本發(fā)明的所述自適應鋰電池組充電器，

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。