CN103036290B - 磷酸铁锂电池用24v充电器及其充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磷酸铁锂电池用24V充电器及其充电方法，充电器包括壳体，壳体内设置在平衡切换电路、检测控制电路和充电电路，检测控制电路包括微控制器和电池电压检测电路，微控制器连接有模拟开关阵列；充电电路包括220V转24V电池充电电路和24V转12V、5V隔离电路，220V转24V电池充电电路为微控制器供电，并输出24V直流电压供给24V转12V、5V隔离电路，为电池组充电；24V转12V、5V隔离电路输出的12V为恒压源为模拟开关阵列、平衡切换电路和微控制器供电，输出的5V为恒流源为电池提供均衡电流。本发明采用隔离电路输出的直流恒流源为电池补电，与补电电池相比，无使用寿命问题，更加安全，环保；且补电电流恒定，并且不受电池电压波动的影响，可随时进行。
Description
技术领域
本发明涉及电池充电技术领域，具体地说，涉及一种磷酸铁锂电池充电器及其充电方法。
背景技术
众所周知，充电器是用来给电池充电的一种电子设备，但是由于电池的特性，在实际生产生活中都是多节电池串联工作，当给这种电池组进行充电时，一般的充电器是直接连接电池组的正负极，给电池组充电，没有考虑单节电池的特性状况，长时间用此种充电器对电池组充电会严重影响到电池的使用寿命，尤其是磷酸铁锂等新型锂离子电池。为此，电池组使用电池管理系统（BMS）进行辅助充电，然而其平衡电流一般在毫安级，当使用充电器充电时无法对电池进行有效的均衡。
专利申请号为201010042753.0的专利申请中公开了一种动力电池平衡充电方法及动力电池平衡电路。该发明专利申请中提供的动力电池平衡充电方法，由电压检测分析比较电路实时检测电池组中各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片，平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元（cell），通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元（cell），并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，依次类推，对其它电池单元进行充电。
上述发明专利申请还提供了一种动力电池平衡电路，包括电压检测分析比较电路、平衡切换电路、内部恒流源电路（LDO）及电源管理及保护芯片，所述电压检测分析比较电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果分别送到平衡切换电路和电源管理及保护芯片；平衡切换电路对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元（cell），通过切换电路将补电电池与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充；电压检测分析比较电路将进行再一次的检测，平衡切换电路再确定另一个电压低于预定电压值，且该电池单元是电池组中电压最低的电池单元（cell），并对该电池单元补电，当该电池单元的电压达到平均电压或最高电压电池的范围时，停止补充，依次类推，对其它电池单元进行充电；所述的恒流源电路（LDO）为电压检测分析比较电路、平衡切换电路提供电源。
综上所述可知，专利申请号为201010042753.0的专利申请中公开的一种动力电池平衡充电方法及动力电池平衡电路，采用补电电池对充电电池进行补电，虽然可以在充电和放电时进行补电，但是由于补电电池的电量一定，使用一段时间后就不能再进行补电，存在使用寿命短的问题，且容易造成资源浪费，影响环保。
发明内容
本发明的目的在于针对现有充电器存在的无法对电池进行有效均衡充电等上述问题，提供了一种具有动态均衡功能的磷酸铁锂电池用24V充电器及其充电方法。
本发明的技术方案为：本发明提供了一种磷酸铁锂电池充电方法，由电池电压检测电路实时检测电池组中各个电池单元的电压，并将检测结构送到微控制器（MCU），微控制器（MCU）对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压最低的电池单元，微控制器（MCU）发送信号给模拟开关阵列，控制平衡切换电路，通过平衡切换电路将24V转12V、5V隔离电路中产生的5V恒流源与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当电池电压检测电路检测到该电池单元的电压达到平均电压或最高电池电压范围时，停止补充；依此类推，直到电池组中的各电池电压值达到预定值3.65V，结束电池均衡，若电池电压检测电路再次检测到电池组需要均衡时，微控制器（MCU）将再次启动平衡切换电路进行补电。
本发明还提供了一种具有动态均衡功能的磷酸铁锂电池用24V充电器，包括壳体，壳体内设置在平衡切换电路、检测控制电路和充电电路，检测控制电路包括微控制器（MCU）和电池电压检测电路，微控制器（MCU）连接有模拟开关阵列，用于控制平衡切换电路工作；充电电路包括220V转24V电池充电电路和24V转12V、5V隔离电路，220V转24V电池充电电路为微控制器（MCU）供电，并输出24V直流电压供给24V转12V、5V隔离电路，为电池组充电；24V转12V、5V隔离电路中，输出12V为恒压源，用以为模拟开关阵列、平衡切换电路和微控制器（MCU）供电，输出5V为恒流源，用于为电池提供均衡电流。
优选的是，所述电池电压检测电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果送到微控制器（MCU），微控制器（MCU）对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压最低的电池单元，微控制器（MCU）控制平衡切换电路，通过平衡切换电路将24V转12V、5V隔离电路中产生的5V恒流源与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当电池电压检测电路检测到该电池单元的电压达到平均电压或最高电池电压范围时，停止补充；依此类推，直到电池组中的各电池电压值达到预定值3.65V，结束电池均衡，若电池电压检测电路再次检测到电池组需要均衡时，微控制器（MCU）将再次启动平衡切换电路进行补电。
优选的是，平衡切换电路中对应每一个电池单元均有两个MOS管与电池电压检测电路相接，每个MOS管均连接有一个二极管。
优选的是，所述电池组为8个独立电池串联构成。
本发明的有益效果为：（1）本发明采用隔离电路输出的直流恒流源为电池补电，与补电电池相比，无使用寿命问题，更加安全，环保；且补电电流恒定，并且不受电池电压波动的影响，可随时进行。（2）本发明平衡切换电路使用MOS管与二极管组合的方式，可有效防止电池短路，更加安全；（3）双电源供电，有外部电源时使用外部电源补电，外部无法供电时使用电池组供电，不受外界限制，可长久的对电池组进行均衡，保持电池组处于最佳状态。（4）本发明结构简单，控制方便，体积小，质量轻，便以集成开发和应用。
附图说明
图1为本发明检测控制电路的原理图。
图2为本发明24V转12V、5V隔离电路的原理图。
图3为本发明平衡切换电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供的一种磷酸铁锂电池充电方法，由电池电压检测电路实时检测电池组中各个电池单元的电压，并将检测结构送到微控制器（MCU），微控制器（MCU）对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压最低的电池单元，微控制器（MCU）发送信号给模拟开关阵列，控制平衡切换电路，通过平衡切换电路将24V转12V、5V隔离电路中产生的5V恒流源与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当电池电压检测电路检测到该电池单元的电压达到平均电压或最高电池电压范围时，停止补充；依此类推，直到电池组中的各电池电压值达到预定值3.65V，结束电池均衡，若电池电压检测电路再次检测到电池组需要均衡时，微控制器（MCU）将再次启动平衡切换电路进行补电。
本发明提供的一种具有动态均衡功能的磷酸铁锂电池用24V充电器，包括壳体，壳体内设置在平衡切换电路、检测控制电路和充电电路，检测控制电路包括微控制器（MCU）和电池电压检测电路，微控制器（MCU）连接有模拟开关阵列，用于控制平衡切换电路工作；充电电路包括220V转24V电池充电电路和24V转12V、5V隔离电路，220V转24V电池充电电路为微控制器（MCU）供电，并输出24V直流电压供给24V转12V、5V隔离电路，为电池组充电；24V转12V、5V隔离电路中，输出12V为恒压源，用以为模拟开关阵列、平衡切换电路和微控制器（MCU）供电，输出5V为恒流源，用于为电池提供均衡电流。
上述电池电压检测电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果送到微控制器（MCU），微控制器（MCU）对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压最低的电池单元，微控制器（MCU）控制平衡切换电路，通过平衡切换电路将24V转12V、5V隔离电路中产生的5V恒流源与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当电池电压检测电路检测到该电池单元的电压达到平均电压或最高电池电压范围时，停止补充；依此类推，直到电池组中的各电池电压值达到预定值3.65V，结束电池均衡，若电池电压检测电路再次检测到电池组需要均衡时，微控制器（MCU）将再次启动平衡切换电路进行补电。
上述220V转24V电池充电电路与微控制器（MCU）的控制端连接，并为整个充电器系统供电，当电池电压检测电路检测到电池电压达到预定值3.65V（即磷酸锂电池的截止电压）时，微控制器（MCU）控制关闭220V转24V电池充电电路。此时，整个充电系统的能源由电池组供电，实现了双电源供电，不受外界限制，可长久的对电池组进行均衡，保持电池组处于最佳状态。
如图3所示的8串电池组中，上述平衡切换电路中对应每一个电池单元均有两个MOS管与电池电压检测电路相接，为了提高安全性能，每个MOS管均连接有一个二极管，用于防止电池短路。
上述两个MOS管中，其中一个MOS管为P-MOS管，补电时正极导通，一个MOS管为N-MOS管，补电时负极导通；补电时正极导通的P-MOS管的脚通过平衡切换电路与5V恒流源相连，这样就可以实现对单个电池单元进行充电。
Claims (3)
1.一种具有动态均衡功能的磷酸铁锂电池用24V充电器，其特征在于：包括壳体，壳体内设置有平衡切换电路、检测控制电路和充电电路，检测控制电路包括微控制器和电池电压检测电路，微控制器连接有模拟开关阵列，用于控制平衡切换电路工作；充电电路包括220V转24V电池充电电路和24V转12V、5V隔离电路，220V转24V电池充电电路为微控制器供电，并输出24V直流电压供给24V转12V、5V隔离电路，为电池组充电；24V转12V、5V隔离电路中，输出12V为恒压源，用以为模拟开关阵列、平衡切换电路和微控制器供电，输出5V为恒流源，用于为电池提供均衡电流；所述电池电压检测电路实时检测电池组中的各个电池单元的电压，并将检测结果送到微控制器，微控制器对检测结果中的所有电压作比较评判，找出其中电压最低的电池单元，微控制器发送信号给模拟开关阵列，控制平衡切换电路，通过平衡切换电路将24V转12V、5V隔离电路中产生的5V恒流源与该电池单元接通，对该电池单元进行补电，当电池电压检测电路检测到该电池单元的电压达到平均电压或最高电池电压范围时，停止补充；依此类推，直到电池组中的各电池电压值达到预定值3.65V，结束电池均衡，若电池电压检测电路再次检测到电池组需要均衡时，微控制器将再次启动平衡切换电路进行补电；电池电压检测电路检测到电池电压达到预定值3.65V时，微控制器控制关闭220V转24V电池充电电路，此时，整个充电系统的能源由电池组供电，实现双电源供电。
2.根据权利要求1所述的具有动态均衡功能的磷酸铁锂电池用24V充电器，其特征在于：平衡切换电路中对应每一个电池单元均有两个MOS管与电池电压检测电路相接，每个MOS管均连接有一个二极管。
3.根据权利要求2所述的具有动态均衡功能的磷酸铁锂电池用24V充电器，其特征在于：所述电池组为8个独立电池串联构成。
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