CN102005800B - 一种电池多通道并联恒流充放电电路及化成分容检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池多通道并联恒流充放电电路及化成分容检测设备，其包括：至少一恒流充放电控制单元和至少一电流取样，每个恒流充放电控制单元和一个电流取样组成一个通道；每个恒流充放电控制单元的双向输入输出端连接对应的电流取样的第一端；所有电流取样的第二端并联连接在电池的正极上，所述电池的负极连接电源地；每个电流取样的取样端连接对应的恒流充放电控制单元的反馈输入端。采用本发明可解决了不同容量的电池需要使用不同的化成分容检测设备，造成大量资源浪费的缺点。

Description

一种电池多通道并联恒流充放电电路及化成分容检测设备

技术领域

本发明涉及电子检测技术领域，尤其涉及的是一种电池多通道并联恒流充放电电路及包括该电路的一种化成分容检测设备。

背景技术

锂电池是一种新型的化学电源，因其具有能量密度大、工作电压高、寿命长。环保的特点，广泛应用于各种移动设备中。随着制造锂电池技术的进步，锂电池容量(C＝mAh)越来越大。对锂电池的化成、分容和检测设备的恒流充放电的额定电流值也要求越来越高。化成、分容和检测设备是锂电池制造过程中重要设备。

在现有的技术中，锂电池的化成、分容和检测设备是采用一个完全独立的恒流-稳压电源对应于电池进行恒流充放电。若需要对不同容量的锂电池进行恒流充放电，就需要不同额定电流值的化成、分容设备。例：现有的额定电流值5A的设备对10Ah或更大容量的锂电池，因其额定电流值不够，不能进行有效的化成、分容和检测。同理，额定电流值10A的设备对3Ah、5Ah的锂电池，因其额定电流值过高，电流分辨率下降，不能进行精确的化成、分容和检测。因此，对不同容量锂电池的化成、分容和检测设备必须重新设计、生产并与锂电池容量之相适应的配套化成、分容和检测设备，以提高锂电池的化成、分容和检测的精度。由此而造成设备需要重新设计、制作周期长、成本高昂的结果，浪费大量资源。特别是针对高容量锂电池的化成分容设备的设计更加困难，制造周期更长，成本更加昂贵，相对的设备充放电电流精度反而下降。因此，现有技术还有待于改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池多通道并联恒流充放电电路及包括该电路的一种化成分容检测设备。旨在解决现有的化成分容检测设备的恒流充放电模块不能对不同容量的电池进行有效、精确的化成、分容和检测工作的缺点。

本发明的技术方案如下：

一种电池多通道并联恒流充放电电路，其中，包括：至少一恒流充放电控制单元和至少一电流取样，每个恒流充放电控制单元和一个电流取样组成一个通道；每个恒流充放电控制单元的双向输入输出端连接对应的电流取样的第一端；所有电流取样的第二端并联连接在电池的正极上，所述电池的负极连接电源地；每个电流取样的反馈端连接对应的恒流充放电控制单元的反馈输入端。

所述的电池多通道并联恒流充放电电路，其中，所述电流取样包括第一电流取样电阻，所述第一电流取样电阻的一端连接对应的恒流充放电控制单元的双向输入输出端，另一端连接电池的正极；所述第一电流取样电阻的取样端连接对应的恒流充放电控制单元的反馈输入端。

一种化成分容检测设备，其中，所述设备中包括上述的任意一项所述的电池多通道并联恒流充放电电路。

本发明的有益效果：本发明通过在电池上并联多通道恒流充放电电路，且各通道即可独立对电池进行恒流充放电工作又可多通道并联同时对电池进行充放电工作的电路。解决了不同容量的电池需要使用不同的化成分容检测设备，造成大量资源浪费的缺点。

附图说明

图1是本发明提供的多通道并联恒流充放电电路结构框图；

图2是本发明中实施例提供的多通道并联恒流充放电电路单通道工作原理图；

图3是本发明中实施例提供的多通道并联恒流充放电电路多通道并联工作原理图；

图4是现有技术常见的恒流充放电控制单元原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明是对电流取样电路与电池连接的方法以及电流取样电路的结构进行创新的改进，以达到多通道并联对电池进行恒流充放电的目的。

如图1所示，所述多通道并联恒流充放电电路包括：恒流充放电控制单元An、电流取样Dn、电池BAT。其中恒流充放电控制单元和电流取样数量为n、n＝1～∞。其结构特点是：恒流充放电控制单元An双向输入输出端an连接电流取样Dn的第一端。电流取样D1、电流取样D2、......、电流取样Dn的第二端连接在一起，并与电池BAT的正极连接。电流取样Dn的反馈端Vfn连接恒流充放电控制单元。电池BAT的负极连接电源地。

本实施例提供的电流取样Dn包括电阻Rn，在连接方式上有严格规定，即电阻Rn的一端与恒流充放电控制单元An的an端连接，另一端与电池的正极连接，电阻Rn的两端还接入恒流充放电控制单元An的恒流充放电控制中。

参照附图2，多通道并联恒流充放电电路单通道工作原理如下：

1、单通道恒流充电：电池BAT充电时，通过恒流充放电控制使得第一场效应管Q1a导通，第二场效应管Q1b截止，电源+V通过第一场效应管Q1a，产生充电电流Ic1。Ic1经过第一电流取样电阻R1对电池BAT充电。充电电流Ic1经过第一电流取样电阻R1时产生一反馈电压Vf1，Vf1＝Vfc1-Vfd1＝Ic1*R1。Vf1反馈到恒流充放电控制单元A1中，通过恒流充放电控制使得充电电流Ic1恒定。

2、单通道恒流放电：电池BAT放电时，通过恒流充放电控制使得第二场效应管Q1b导通，第一场效应管Q1a截止，放电电流Id1从电池BAT正极流出，经过第一电流取样电阻R1、第二场效应管Q1b回到电池BAT负极。放电电流Id1通过第一电流取样电阻R1时产生一反馈电压Vf1，Vf1＝Vfc1-Vfd1＝Id1*R1。Vf1反馈到恒流充放电控制单元A1中，通过恒流充放电控制使得放电电流Id1恒定。

如图3所示，当双通道共同对电池并联工作时，参照单通道工作原理，其双通道工作原理为：

1、双通道恒流充电：电池BAT充电时，恒流充放电控制单元A1对电池BAT充电电流为Ic1，A2对电池BAT充电电流为Ic2。电池BAT的充电电流为Ic＝Ic1+Ic2。充电电流Ic1经过第一电流取样电阻R1时产生一反馈电压Vf1。Vf1反馈到恒流充放电控制单元A1中，通过恒流充放电控制使得充电电流Ic1恒定。充电电流Ic2经过第二电流取样电阻R2时产生一反馈电压Vf2。Vf2反馈到恒流充放电控制单元A2中，通过恒流充放电控制使得充电电流Ic2恒定。达到了两个独立通道并联对电池充电的电流Ic＝Ic1+Ic2。

2、双通道恒流放电：电池BAT放电时，放电电流Id从电池BAT正极流出。分成二路，一路放电电流Id1经过第一电流取样电阻R1，第二场效应管Q1b回到电池BAT负极。另一路放电电流Id2经过第二电流取样电阻R2，第四场效应管Q2b回到电池BAT负极。电池BAT的放电电流为Id＝Id1+Id2。放电电流Id1通过第一电流取样电阻R1时产生一反馈电压Vf1。Vf1反馈到恒流充放电控制单元A1中，通过恒流充放电控制使得放电电流Id1恒定。放电电流Id2通过第二电流取样电阻R2时产生一反馈电压Vf2。Vf2反馈到恒流充放电控制单元A2中，通过恒流充放电控制使得放电电流Id2恒定。达到了两个独立通道并联对电池放电的电流Id＝Id1+Id2。

综上所述，双通道可以实现对电池并联工作的目的。当通道数量添加到n个，n个通道并联为电池工作时：

电池的充电电流为每个通道的充电电流相加，即

$\mathrm{Ic}=\mathrm{Ic}1+\mathrm{Ic}2+...+\mathrm{Icn}=\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Icn};$

电池的放电电流为每个通道的放电电流相加，即

$\mathrm{Id}=\mathrm{Id}1+\mathrm{Id}2+...+\mathrm{Idn}=\underset{n=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Idn}.$

也就是说，无论是对电池进行放电还是充电工作，由于每个通道的电流保持恒定，因此总的充放电电流恒定，说明各个通道之间的相互隔离，互不干扰。因为各通道之间隔离，互不干扰，所以各通道的电流值可单独调节，提高了恒流充放电总电流的分辨率，也就提高了总电流精度。

本发明中的恒流充放电控制单元的组成具有多种形式，请结合参阅图4所示，其公开了一种常见的恒流充放电控制单元的原理图，控制过程如下所描述：

1，恒流充电：输入Vi1为正时，U1的输出端k为正，Q1a导通；同时U2的输出端j为负，Q1b截止。Ic1通过R1，经U3产生+Vf，反馈到U1的反向输入端，经U1比较控制，最终使Vf＝Vi1，Ic1稳定。

2，恒流放电：输入Vi1为负时，U2的输出端j为正，Q1b导通；同时U1的输出端k为负，Q1a截止。Id1通过R1，经U3产生-Vf，反馈到U2的同向输入端，经U2比较控制，最终使Vf＝Vi1，Id1稳定。

需要说明的是，本发明中并不限定恒流充放电控制单元的具体组成，本发明的重点在于：恒流充放电控制单元与电流取样的连接形式。至于恒流充放电控制单元中的电路构成，由于实现恒流充电和恒流充电的方式有多种，且都属于一些已知的实现方式，本实施例无法一一列举，因此图4中仅举出一例，以说明本发明技术方案中的恒流充放电控制单元的一种形式，但恒流充放电控制单元本身的结构并不在本发明的保护范围之内。

本发明具有如下突出效果：

1、本发明可多个相似电路并联对电池进行恒流充放电，因此多个通道可相互配合使用，扩大了化成、分容和检测设备的额定电流值，使化成、分容和检测设备的多用途性得以扩展。即适用于常规电池又可用于大容量的动力电池。具有经济性高、工作效率高的优点。

2、本发明可用多个相似电路并联对电池进行恒流充放电时，每个电路相互独立，互不干扰，并联后的工作精度保持为单个电路的工作精度，大大提高了锂电池化成、分容和检测设备或充放电系统的精确度和可靠性。

本发明适用于各种二次电池的化成、分容、检测设备中。特别适合需要多规格和大容量的锂电池生产厂家之需要。

本文提及的通道是锂电池行业中的一种普遍说法，其含义为：能为单个电池进行恒流-恒压充放电工作的控制单元。在本文中，通道是指，包含恒流充放电控制单元(An)、电流取样(Dn)的一个独立控制回路。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种电池多通道并联恒流充放电电路，其特征在于，包括：至少一恒流充放电控制单元和至少一电流取样，每个恒流充放电控制单元和一个电流取样组成一个通道；每个恒流充放电控制单元的双向输入输出端连接对应的电流取样的第一端；所有电流取样的第二端并联连接在电池的正极上，所述电池的负极连接电源地；每个电流取样的反馈端连接对应的恒流充放电控制单元的反馈输入端。

2.根据权利要求1所述的电池多通道并联恒流充放电电路，其特征在于，所述电流取样包括第一电流取样电阻，所述第一电流取样电阻的一端连接对应的恒流充放电控制单元的双向输入输出端，另一端连接电池的正极；所述第一电流取样电阻的取样端连接对应的恒流充放电控制单元的反馈输入端。

3.一种化成分容检测设备，其特征在于，所述设备中包括权利要求1或2所述的电池多通道并联恒流充放电电路。

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