CN104753136A - 一种大容量锂电池均衡充电装置 - Google Patents

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钟任生
董超
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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Abstract

本发明实施例公开一种大容量锂电池均衡充电装置，应用于锂电池充电领域，能够避免现有技术中大容量锂电池采用传统均衡充电技术需要很长时间才能达到均衡的问题。该装置包括：串联电池组、DCDC转换单元及电池电压检测单元；其中，所述串联电池组包括多节电池，所述串联电池组的每节电池并联，所述电池电压检测单元和所述DCDC转换单元。本发明适用于大容量锂电池充电情景。

Description

一种大容量锂电池均衡充电装置
技术领域
本发明涉及锂电池充电技术领域，尤其涉及一种大容量锂电池均衡充电装置。
背景技术
在锂电池单体容量越做越大的时代，传统的均衡充电器，当串联电池组某一节电池充电到设定的电压值时，均衡电流只有几十毫安（mA），只能以发热形式消耗，巨大的热量使均衡电流做不大，这对于大容量锂电池，通常为串联电池组，会导致需要很长的时间充电才能达到均衡。比如2000AH的电池，容量差异为5%,就是100AH，如果传统的均衡电流100mA充电的话，需要长达1000小时。这么长的充电时间是不现实的，因此传统充电器的均衡功能达不到大容量电池均衡充电的目的。
发明内容
本发明实施例提供一种大容量锂电池均衡充电装置，以克服传统充电器的均衡功能达不到大容量电池均衡充电的目的。
本发明实施例提供一种大容量锂电池均衡充电装置，包括：串联电池组、DCDC转换单元及电池电压检测单元；其中，所述串联电池组包括多节电池，所述串联电池组的每节电池并联所述电池电压检测单元和所述DCDC转换单元。
进一步地，所述DCDC转换单元包括PWM单元、功率开关管单元、开关变压器、整流二极管及滤波电容；其中，所述DCDC转换单元连接一个所述功率开关管单元，所述功率开关管单元连接至为每节电池均衡充电的电流检测电阻。
进一步地，所述PWM单元包括PWM芯片。
本发明实施例提供的大容量锂电池均衡充电装置，通过基于PWM技术的DCDC转换单元把串联电池组某一节电池充满后多余的电能通过转换回馈到充电回路中，可以提供很大的均衡电流，通过提高均衡电流缩短均衡充电时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例提供的一种大容量锂电池均衡充电装置的电路原理图。
附图标记说明：
BT1-BT3：代表串联3节电池组的3个单体；
IC1-IC3：为PWM单元；
IC4-IC6: 为电池电压检测单元；
Q1-Q3：为功率开关管单元；
R1-R3:为每节电池均衡充电的电流检测电阻；
D1-D3：为整流二极管;
C1-C3:为滤波电容；
T1-T3:为开关变压器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明通过基于脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）技术的DCDC转换单元把串联电池组某一节电池充满后多余的电能通过转换回馈到充电回路中，可以提供很大的均衡电流，从而提高均衡电流缩短均衡充电时间。本发明中，每节电池单体都有电池电压检测电路，基于PWM技术的DCDC转换单元，当某节电池单体充电到均衡电压时DCDC转换单元开始启动，把充电器给本节电池充电的能量回馈到充电回路中给其他未充满电的电池充电。由于DCDC转换器采用了PWM技术所以效率很高，理论效率为100%，实际也能达到90%左右，所以可以提供比较大的均衡电流因而均衡充电时间比较短。而传统的均衡充电技术只能把电池充到均衡电压时的充电器提供的能量以热量的形式消耗，因而不利于节能环保而且电流做不大，要是做大了热量不容易散发出去，所以传统的均衡充电技术由于充电电流不容易做大而需要很长的均衡充电时间。为了方便说明本实施例以3节大容量锂电池的充电为例进行说明，不局限于3节大容量锂电池。下面进行具体说明。
图1为本发明实施例提供的一种大容量锂电池均衡充电装置的电路原理图。参考图1，该装置外接充电装置，该装置至少包括：串联电池组（由图1中的BT1-BT3组成）、DCDC转换单元、及电池电压检测单元（图1中的IC4-IC5）。为方便说明，图1中的串联电池组以3个电池为例，参考图1中的BT1-BT3，每个电池并联电池电压检测单元和DCDC转换单元。
其中，每个DCDC转换单元包括PWM单元（图1中的IC1-IC3）、功率开关管单元（图1中的Q1-Q3）、开关变压器（图1中的T1-T3）、整流二极管（图1中的D1-D3）和滤波电容（图1中的C1-C3）。每个PWM单元连接一个功率开关管单元，每个功率开关管单元功率开关管单元连接至为每节电池均衡充电的电流检测电阻（图1中的R1-R3，即为每节电池均衡充电的电流检测电阻）。
PWM单元的作用是：开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压和电流达到稳定。本实施例，PWM单元可选一PWM芯片（图1中的IC1-IC3），该PWM芯片能够产生一定频率的PWM脉冲控制功率开关管单元的导通和断开，并能根据反馈回来的取样电压大小控制输出PWM脉冲的宽度从而控制功率开关管单元的导通和断开时间。
功率开关管单元（图1中的Q1-Q3）可以通过场效应管实现。功率开关管单元的作用是受PWM芯片的控制把多余的能量传输到开关变压器初级。
开关变压器（图1中的T1-T3）的作用是把某节充满电的电池的电压升压到充电器输出电压，给其他未充满电的电池充电。
整流二极管（图1中的D1-D3）的作用是把开关变压器次级输出的脉冲交流电整流成脉冲直流电。
滤波电容（图1中的C1-C3）的作用是把二极管整流后的脉冲直流电滤波成平滑的直流电压给未充满电的电池充电。
当串联电池组中某一节电池达到设置的均衡电压，比如4.15V时，电池检测电路控制PWM单元开始启动工作，其4脚输出的PWM脉冲信号驱动功率开关管单元，以便于开关变压器的次级高频交流脉冲电压通过整流二极管整流，滤波电容滤波成直流电压回馈到充电器给串联电池组中其他未充满电的电池充电。直到所有的电池都充满之后，3节电池的DCDC转换单元均停止工作，均衡充电过程结束。当充电电流过大时，电流检测电阻上的压降会超过设定值，这样PWM单元会减小4脚的输出脉宽，避免了过大的均衡电流损害功率开关管单元和其他器件。
本实施例在所有电池均未充满时，DCDC转换单元不工作，直接用充电器的额定电流给电池组充电，容量最小某节单体电池会先充满，此时剩余没有充满的电池也已经充满90%以上，当电池电压检测电路检测到这节电池已经充满之后，连接这节电池单体的DCDC转换单元才开始投入工作，把充电器提供的给这节电池的能量升压后叠加充电器原来的电流给未充满的电池充电。通过电流检测电阻，不会使其他未充满电的电池的充电电流过大。本实施例的DCDC转换单元的功率小，工作时间短，因此成本和充电电能损耗都大大降低。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种大容量锂电池均衡充电装置，其特征在于，包括：串联电池组、DCDC转换单元及电池电压检测单元；其中，所述串联电池组包括多节电池，所述串联电池组的每节电池并联所述电池电压检测单元和所述DCDC转换单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DCDC转换单元包括PWM单元、功率开关管单元、开关变压器、整流二极管及滤波电容；其中，所述DCDC转换单元连接一个所述功率开关管单元，所述功率开关管单元连接至为每节电池均衡充电的电流检测电阻。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PWM单元包括PWM芯片。
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