[发明专利]具有反馈均衡功能的多路输出充电电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种由多个可充电电池单体串联而形成的电池组的充电电路，具体的说是一种具有反馈均衡功能的多路输出充电电路。

背景技术

可充电电池过充、过放有可能对电池造成损伤，影响电池的性能，甚至使电池报废。可充电电池单体的电压通常较低，常常需要将多块电池单体串联起来，组成串联电池组，以获得较高的电压。在使用电池单体组成串联电池组时，由于各电池单体的性能会有一定差异，特别是容量方面的差异，所以在对电池组进行整体串联充电时，为了不造成任意一块电池单体的过充，就需要在最小容量的电池被充到额定容量时停止整个电池组的充电。在电池组放电时，为了不造成任意一块电池单体的过放，就需要在放电最快的电池单体达到正常放电下限时停止整个电池组的放电。这样就常常造成整个电池组的有效容量达不到其额定容量，即电池组内各电池单体的额定容量之和，有时差距很大。

为了使电池组的有效容量达到或接近额定容量，很多电池组管理电路中采用均衡器进行电能转移和均衡，但均衡过程需要耗费较长时间，影响了充电速度，而充电速度是电池组的一项重要指标。同时，大多数均衡器也不能在充电或放电的同时进行均衡。

因此如何实现电池组有效容量与额定容量一致，又能实现快速充电、在充电放电的同时能够动态实现电池容量均衡等方面，在技术上仍有很大的有待提高的空间。在超级电容器组的充放电管理方面，也存在着类似的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现对电池组内每个电池单体的差异化充电，还可以对电池组实现快速、高效的充电；既可方便地实现电池组内各电池单体的电量均衡，也可以方便地实现电池组之间的电量均衡的一种具有反馈均衡功能的多路输出充电电路。

本发明所述的具有反馈均衡功能的多路输出充电电路包含三个子电路：串行充电子电路、并行充电子电路、电能反馈子电路。其中串行充电子电路可以对电池组进行整体充电，并行充电子电路可对电池组中的每一个电池单体进行独立充电，电能反馈子电路可以将电池组的输出电能反馈到并行充电子电路，从而实现电池组内各电池单体之间能量的重新分布。这三个子电路内部都有开关元件，可实现各子电路的运行和停运。

本发明所述的具有反馈均衡功能的多路输出充电电路中的串行充电子电路，包含一个AC/DC变换器和一个DC/DC变换器，其中的AC/DC变换器将交流电转换为直流电，DC/DC变换器再调节直流电压，实现对串行可充电电池组或超级电容器组的整体充电。

本发明所述的具有反馈均衡功能的多路输出充电电路中的并行充电子电路包含一个AC/DC变换器和一个隔离式多路输出DC/DC变换器，其中的AC/DC变换器将交流电转换为直流电，隔离式多路输出DC/DC变换器再将此直流电转换为多路直流输出电压。隔离式多路输出DC/DC变换器的输入、输出之间通过变压器隔离，各路输出占用变压器不同的绕组，绕组之间相互绝缘。隔离式多路输出DC/DC变换器的每一路输出接一个电池单体充电管理电路，每个电池单体充电管理电路接一个电池单体。这样并行充电子电路就具备了对任一块电池单体进行独立充电的能力。

当接通交流电源对电池组充电时，电路以串行充电子电路为主充电单元，以并行充电子电路为辅助充电单元进行充电，电能反馈子电路停运。对于n个电池单体串联组成的电池组，串行充电子电路按照电池组里电能容量最小的那个电池单体接受电功率的n倍能力，对整个电池组进行串行充电；并行充电子电路的每一路输出所包含的电池单体充电电路，则根据其所连接的那个电池单体与电池组内电能容量最小的那个电池单体的容量差(正值)，按照这个差值得出相应的电功率，对其所连接的那个电池单体充电。这样串行充电子电路和并行充电子电路可同时工作，使得每一块电池都可以按照其自身的能力来接受电功率。正常情况下，在制造一个电池组时，厂商总是尽量选择性能一致的电池单体来成组，所以串行充电子电路承担了主要的电能输送任务，并行充电子电路承担了次要的电能输送任务，在实现电路时有利于并行充电子电路的小型化和降低损耗。这种充电方式，对每一个电池单体来说是差异化充电，不会因某一个电池单体的容量低而造成其他电池单体不能足额充电，从而使整个电池组的有效容量等于其额定容量。又因串行充电子电路和并行充电子电路可以同时工作，使得电池组能够以其最大能力接受电功率，不会造成额外的充电时间浪费，从而实现了快速充电。