專利名稱：用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，尤其涉及用于給礦用鉛酸或鋰離子電池充電的充電控制裝置。
背景技術(shù)：
目前，在礦用后備電源中，都是以蓄電池作為儲(chǔ)能元件，例如鉛酸電池和鋰離子電池等。這些電池的單體電壓都比較低，為了得到較高的電壓，要將這些單體電池進(jìn)行串聯(lián)起來(lái)形成串聯(lián)電池組。如何保證在充電過(guò)程中串聯(lián)電池組的快速地均衡充電，是充分發(fā)揮蓄電池效能的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)有的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置中，通過(guò)對(duì)每個(gè)單體電池采用獨(dú)立的充電電源，或者是一個(gè)充電電源帶有多組直流輸出，每組直流輸出分別對(duì)一個(gè)單體電池進(jìn)行充電。但當(dāng)電池組中單體電池?cái)?shù)量較多時(shí)，則該充電方式實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜耗時(shí)，體積較大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，其能夠快速對(duì)串聯(lián)電池組的各單體電池進(jìn)行充電。本實(shí)用新型通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，所述串聯(lián)電池組包括多個(gè)單體電池，所述充電控制裝置包括:充電電源模塊，與所述串聯(lián)電池組連接，用以給所述串聯(lián)電池組提供充電電流；電池管理器，用以采集所述串聯(lián)電池組的各單體電池的電壓；以及處理器，與所述充電電源模塊和所述電池管理器連接，用以根據(jù)所述電池管理器采集的電壓數(shù)據(jù)控制所述充電電源模塊的充電電流，使得所述充電電流從開(kāi)始充電到結(jié)束充電逐漸減小。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述串聯(lián)電池組為鉛酸蓄電池組或鋰離子蓄電池組。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充電控制裝置還包括:充電電流采樣電阻，用以對(duì)充電電流采樣，連接在所述充電電源模塊與所述串聯(lián)電池組之間，且與所述處理器連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述充電控制裝置還包括:放電模塊，包括與各單體電池串接的放電單元，所述放電單元與各單體電池串接以均衡各單體電池的電壓，且所述放電模塊通過(guò)所述電池管理器與所述處理器連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放電單元包括放電電阻和放電MOS管，所述放電MOS管的柵極與所述電池管理器連接，所述放電MOS管的源極和漏極中的一者與所述放電電阻的一端連接，所述放電MOS管的源極和漏極中的另一者與對(duì)應(yīng)單體電池的一極端連接，所述放電電阻的另一端與對(duì)應(yīng)單體電池的另一極端連接。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述放電MOS管為P溝道MOS管。[0016]本實(shí)用新型的有益效果是:根據(jù)本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，可以通過(guò)在開(kāi)始充電時(shí)利用大的充電電流對(duì)串聯(lián)電池組，縮短充電時(shí)間，且處理器根據(jù)電池管理器采集的電壓數(shù)據(jù)控制充電電源模塊的充電電流，從開(kāi)始充電到結(jié)束充電逐漸減小充電電流，能夠均衡串聯(lián)電池組的各單體電池的電壓。上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。

圖1是作為本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置的一個(gè)具體實(shí)施方式
的示意性電路框圖。圖2是圖1的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置的充電程序控制流程圖。圖3是圖2中對(duì)各單體電池進(jìn)行放電分流控制的算法及步驟示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置充電電源模塊1、處理器2、電池管理器3以及串聯(lián)電池組4。其中，串聯(lián)電池組4包括多個(gè)單體電池。且串聯(lián)電池組4優(yōu)選為礦用鉛酸蓄電池組或鋰離子蓄電池組。充電電源模塊I與串聯(lián)電池組4連接，用以給串聯(lián)電池組4提供充電電流。電池管理器3用以采集串聯(lián)電池組4的各單體電池的電壓。電池管理器3將采集的電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給處理器2。處理器2與充電電源模塊I和電池管理器3連接，用以根據(jù)電池管理器3采集的電壓數(shù)據(jù)控制充電電源模塊I的充電電流，使得充電電流從開(kāi)始充電到結(jié)束充電逐漸減小。根據(jù)本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，可以通過(guò)在開(kāi)始充電時(shí)利用大的充電電流對(duì)串聯(lián)電池組4，縮短充電時(shí)間，且處理器2根據(jù)電池管理器3采集的電壓數(shù)據(jù)控制充電電源模塊I的充電電流，從開(kāi)始充電到結(jié)束充電逐漸減小充電電流，能夠均衡串聯(lián)電池組4的各單體電池的電壓。即，在保證均衡精度的情況下，開(kāi)始采用盡可能大的充電電流對(duì)串聯(lián)電池組4進(jìn)行充電(此充電電流應(yīng)當(dāng)小于單體電池所允許的最大充電電流)，隨著單體電池的電壓的升高，處理器2逐漸減小充電電流，且處理器2通過(guò)電池管理器3實(shí)時(shí)地對(duì)各單體電池電壓進(jìn)行采樣和分析，決定充電電流的大小。充電控制裝置還包括充電電流采樣電阻7。所述充電電流采樣電阻7用以對(duì)充電電流采樣，連接在充電電源模塊I與串聯(lián)電池組4之間，且與處理器2連接。充電控制裝置還包括放電模塊。放電模塊包括與各單體電池串接的放電單元，放電單元與各單體電池串接以均衡各單體電池的電壓，且放電模塊通過(guò)電池管理器3與處理器2連接。其中，放電單元可以包括放電電阻5和放電MOS管6，放電MOS管6的柵極與電池管理器3連接，放電MOS管6的源極和漏極中的一者與放電電阻5的一端連接，放電MOS管6的源極和漏極中的另一者與對(duì)應(yīng)單體電池的一極端連接，放電電阻5的另一端與對(duì)應(yīng)單體電池的另一極端連接。[0027]在圖1所示的實(shí)施方式中，放電MOS管6為P溝道MOS管。放電MOS管6的柵極與電池管理器3連接,放電MOS管6的源極與放電電阻5的一端連接,放電MOS管6的漏極與對(duì)應(yīng)單體電池41的正極端連接，放電電阻5的另一端與對(duì)應(yīng)單體電池41的負(fù)極端連接。另外，本實(shí)施方式中，放電MOS管6的柵極與電池管理器3連接，處理器2可以通過(guò)電池管理器3控制放電MOS管6的導(dǎo)通和斷開(kāi)。由于每個(gè)單體電池都串接有放電單元，所以可以通過(guò)激活放電單元微調(diào)對(duì)應(yīng)單體電池的電壓,進(jìn)而高精度地均衡串聯(lián)電池組4的各單體電池的電壓，使各單體電池具有基本相同的時(shí)間-電壓曲線。因此，開(kāi)始采用盡可能大的充電電流對(duì)串聯(lián)電池組4進(jìn)行充電(此充電電流應(yīng)當(dāng)小于單體電池所允許的最大充電電流)，隨著單體電池的電壓的升高，處理器2逐漸減小充電電流，且處理器2通過(guò)電池管理器3實(shí)時(shí)地對(duì)各單體電池電壓進(jìn)行采樣和分析，決定充電電流的大小，同時(shí)控制各單體電池對(duì)應(yīng)的放電MOS管實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池充電的分流，保證充電速度和均衡精度。盡管在本實(shí)施方式中，放電單元包括放電電阻5和放電MOS管6，但本實(shí)用新型并不限于此，例如放電單元可以包括放電電阻和由處理器2控制的電子開(kāi)關(guān)，只要放電單元能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單體電池進(jìn)行放電，微調(diào)單體電池的電壓即可。下面結(jié)合圖2和圖3介紹本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置的工作過(guò)程。在步驟101，本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制程序開(kāi)始。在步驟102，可以設(shè)定初始充電電流。在初始充電電流已設(shè)定或初始充電電流固定不變的情況下，可省略步驟102。在步驟103，處理器2控制充電電流模塊2以該初始充電電流對(duì)串聯(lián)電池組4進(jìn)行充電(此初始充電電流應(yīng)小于串聯(lián)電池組的單體電池允許的最大充電電流)。其中，初始充電電流的大小會(huì)影響充電的時(shí)間，在保證全程精度的情況下，起始的充電電流越大，充電完成時(shí)間越短。處理器2從電池管理器3接收電池管理器3采集到的各單體電池的電壓，并將所有采集到的各單體電池的電壓求平均電壓值，然后將各單體電池的電壓與此平均電壓值進(jìn)行比較，用比較值來(lái)作為單體放電分流大小的依據(jù)。在步驟104，通過(guò)處理器2控制放電MOS管6的通斷，對(duì)各單體電池進(jìn)行放電分流控制。步驟104的算法及步驟具體參照?qǐng)D3。在步驟105，判斷在規(guī)定時(shí)間內(nèi)各單體電池的電壓與平均電壓的差值是否超過(guò)允許值(即該差值是否保持在允許的差值范圍內(nèi))，若是，則進(jìn)入步驟106，若否，則進(jìn)入步驟107。隨著充電的進(jìn)行，放電分流控制一般不能夠保證各單體電池的電壓差值保持在允許差值范圍內(nèi)。在步驟106，通過(guò)處理器2控制充電電源模塊1，減小充電電源的電流。然后，在步驟107，處理器2基于電池管理器3采集的單體電池的電壓數(shù)據(jù)，判斷各單體電池的電壓是否到達(dá)預(yù)定電壓值，若是，則進(jìn)入步驟108，若否，則重復(fù)步驟103至步驟107。在步驟108，充電結(jié)束。圖3示出了對(duì)各單體電池進(jìn)行放電分流控制的算法及步驟。在步驟1042，先將單體電池電壓與串聯(lián)單體電池的單體電池平均電壓取差值得第一差值，此第一差值再與設(shè)定均衡誤差電壓作差值得第二差值，根據(jù)用得到的第二差值去調(diào)制控制放電MOS管6的PWM脈沖的寬度，從而達(dá)到控制分流大小的目的，使得在一定的充電時(shí)間內(nèi)，各單體電池電壓保持在允許的電壓范圍內(nèi)。其中，對(duì)單體電池的放電分流控制是通過(guò)處理器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輪詢來(lái)控制的，處理器的高速性保證了均衡控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。規(guī)定時(shí)間的大小對(duì)均衡差值電壓的波動(dòng)頻率有影響，規(guī)定時(shí)間越小，那么均衡差值曲線會(huì)越平滑。以上具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書(shū)中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，所述串聯(lián)電池組包括多個(gè)單體電池，其特征在于，所述充電控制裝置包括: 充電電源模塊，與所述串聯(lián)電池組連接，用以給所述串聯(lián)電池組提供充電電流； 電池管理器，用以采集所述串聯(lián)電池組的各單體電池的電壓；以及 處理器，與所述充電電源模塊和所述電池管理器連接，用以根據(jù)所述電池管理器采集的電壓數(shù)據(jù)控制所述充電電源模塊的充電電流，使得所述充電電流從開(kāi)始充電到結(jié)束充電逐漸減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，其特征在于，所述串聯(lián)電池組為鉛酸蓄電池組或鋰離子蓄電池組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，其特征在于，所述充電控制裝置還包括: 充電電流采樣電阻，用以對(duì)充電電流采樣，連接在所述充電電源模塊與所述串聯(lián)電池組之間，且與所述處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，其特征在于，所述充電控制裝置還包括: 放電模塊，包括與各單體電池串接的放電單元，所述放電單元與各單體電池串接以均衡各單體電池的電壓，且所述放電模塊通過(guò)所述電池管理器與所述處理器連接。
5.根據(jù)權(quán)利 要求4所述的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，其特征在于，所述放電單元包括放電電阻和放電MOS管，所述放電MOS管的柵極與所述電池管理器連接，所述放電MOS管的源極和漏極中的一者與所述放電電阻的一端連接，所述放電MOS管的源極和漏極中的另一者與對(duì)應(yīng)單體電池的一極端連接，所述放電電阻的另一端與對(duì)應(yīng)單體電池的另一極端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，其特征在于，所述放電MOS管為P溝道MOS管。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，所述串聯(lián)電池組包括多個(gè)單體電池，所述充電控制裝置包括充電電源模塊、電池管理器以及處理器。根據(jù)本實(shí)用新型的用于串聯(lián)電池組的充電控制裝置，可以通過(guò)在開(kāi)始充電時(shí)利用大的充電電流對(duì)串聯(lián)電池組，縮短充電時(shí)間，且處理器根據(jù)電池管理器采集的電壓數(shù)據(jù)控制充電電源模塊的充電電流，從開(kāi)始充電到結(jié)束充電逐漸減小充電電流，能夠均衡串聯(lián)電池組的各單體電池的電壓。
文檔編號(hào)H02J7/00GK203086176SQ20122070302
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者姚義強(qiáng), 刁兆奎 申請(qǐng)人:深圳市中興昆騰有限公司