[实用新型]锂电池组快速平衡自动充电器

说明书

技术领域

本实用新型属于电池平衡充电装置，尤其是一种适用于芯数在2至8之间的锂电池组的快速平衡自动充电器。

背景技术

大容量可充电锂电池对于便携设备的作用日渐凸显重要，对于所有的便携设备来说，电池的作用不言而喻，而针对一台优秀的便携设备，较长的待机和工作时间无疑是一项重要评判指标。S代表电池组的芯数或单体电池个数，锂电池每芯3.7伏；假如是6S的锂电池组，就是由6个单体锂电池串联而成的总电压为6x3.7=22.2伏的电池组。

电池的寿命直接关系到设备的正常使用，电池的容量直接关系到设备的使用时间，为了扩大电池的容量，通常将几块相同型号的电池串联在一起，在提高电压的同时，也延长了设备的一次工作时长。对于电池组的充电如果采用一般的充电方式，比如大多数的笔记本电脑电池组或是充电宝中的电池组，这样实际上对电池寿命的影响是相当大的。锂电池组通常由2个及2个以上锂电池串联构成，这种组成方式能同时满足笔记本电脑、医疗设备、测试仪器及工业应用所需的电压和功率要求，然而这种应用普遍的配置通常并不能发挥其最大功效，因为如果某个串联单体电池的容量与其它单体电池不匹配将会降低整个电池组的容量。在电池组中单体电池容量不平衡的情况下对电池组充电，会对电池组造成较大的损伤，电压较高、容量较大的单体电池在恒流充电的情况下会出现过饱和现象，而电压较低、容量较小的单体电池则会出现欠压现象。

现有的平衡充电技术主要分为能量消耗型、能量转移型等，能量消耗型平衡方案采用功率电阻作为分流元件，其结构简单、成本低，改善了锂电池组的不平衡性，但能耗比较高、浪费电能、效率低下，并且温升降低了充电设备的可靠性；另外因为电阻的分流，使得恒流充电方式无法进行，电池组的充电回路中只能通过较小的电流，使得充电的效率大大降低。能量转移型单向能量变换器在监视单体电池电压的基础上，采用光耦合器控制变压器两端能量的变换，但单向平衡不适合主动平衡。能量转移型双向型能量变换器从高压单体电池直接把能量变换到低压单体电池，动态调整输入输出方向，具有最佳的平衡效率，但因为能量变换器采用变压器，结构复杂、体积较大、成本相对较高。因此，开发一种适用于锂电池快速平衡自动充电的高效、简便、智能的充电设备是十分必要的。

发明内容

针对目前锂电池平衡充电装置存在的不足，本实用新型公布了一种锂电池组快速平衡自动充电器。

本实用新型采用的技术方案是：一种锂电池组快速平衡自动充电器，包括接入保护检测电路、充电电路、控制电路、电池端电压检测电路和电压平衡电路；接入保护检测电路与接入充电电源和待充电池组、充电电路、控制电路、电池端电压检测电路和电压平衡电路均有电连接，用于判断接入充电电源和待充电池组的极性并仅在极性接入正确时使充电回路导通，检测接入电源电压ADC0、待充电池组电压ADC1、充电电流ADC2送控制电路并在控制电路判断充电电流超限时反馈控制信号OUTK1使待充电池组断开，还为充电电路、控制电路、电池端电压检测电路和电压平衡电路提供工作电源VCC；充电电路在控制电路输出控制信号PWM1、PWM2、OUTK0的控制下为待充电池组提供充电电流，电池端电压检测电路检测待充电池组的各个单体锂电池的端电压并在控制电路输出控制信号OUTK2、OUTK3的控制下分时传送到控制电路的ADC3、ADC4、ADC5、ADC6，控制电路根据各单体锂电池端电压进行平衡决策后输出控制信号OUTK4、OUTK5、OUTK6、OUTK7到电压平衡电路以实现锂电池组的快速平衡自动充电。

在本实用新型中，接入保护检测电路包括由电阻R1、电容C5~C6和降压稳压器IC1组成的工作电压产生模块，用以提供充电器电路所需的工作电源VCC；由电容C1~C4、电阻R2~R3和场效应管VT1组成的充电电源接入保护模块，用于防止电源极性接反并对电源进行旁路滤波和解耦滤波；由电阻R4~R8、电容C7和运放IC2A组成的电源电压检测模块，用于实时检测接入充电电源电压ADC0并输出到控制电路；由电阻R9~R19、电容C8~C12、三极管VT2、场效应管VT3和运放IC2C、IC2D组成的待充电池接入保护与电压检测模块，用于待充电池组极性接反防止、电池端滤波、电池组电压ADC1检测并输出到控制电路，同时可在控制电路输出控制信号OUTK1的控制下使待充电池组断开；由电阻R20~R25、电容C13~C14和运放IC2B组成的充电电流检测模块，用于反映充电过程中的实时电流ADC2变化并输出检测信号到控制电路。