CN110429676A - 电池包充电方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电池包充电方法，包括充电均衡方法，具体过程为：接收电池包侧发送的各电池组电压；其中，所有电池组串接构成电池包；响应于某一电池组的电压大于当前阈值，控制该电池组的放电电路连通。本发明通过采集各电池组两端电压，将电池组电压与当前阈值进行比较，对超过的电池组进行放电，降低电池组电压上升速率，从而达到电池包电压均衡的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池包充电方法及电路，属于电池充电领域。
背景技术
电池包是电动工具的主要动力输出，现有的电池包结构大同小异，均是由电芯串接构成，在对电池包进行充电时，会存在充电不均衡的问题。
发明内容
本发明提供了一种电池包充电方法及电路，解决了电池包充电不均衡的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
电池包充电方法，包括充电均衡方法，具体过程为，
接收电池包侧发送的各电池组电压；其中，所有电池组串接构成电池包；
响应于某一电池组的电压大于当前阈值，控制该电池组的放电电路连通。
当前阈值为所有电池组当前电压的均值。
电池包充电方法，包括过充保护方法，具体过程为，
采集电池包各电芯的电压；其中，若干电芯串接构成电池组，所有电池组串接构成电池包；
响应于某一电芯的电压超过自身上限电压，向充电器侧发出过充信号，过充信号控制充电回路断开并降低充电器内部开关电源输出电压。
充电器内部开关电源输出电压降低至0。
电池包充电电路，包括充电均衡电路；
充电均衡电路包括电池包侧采集电路和充电器侧放电电路；
电池包侧采集电路并接在电池组两端，用以采集电池组电压，并将电池组电压发送给电池包侧控制器；
充电器侧放电电路并接在电池组两端，充电器侧放电电路的通断受控于充电器侧控制器，放电电路连通后给电池组放电；
充电器侧控制器与电池包侧控制器通信，接收各电池组电压，将各电池组电压与当前阈值比较，响应于某一电池组电压大于当前阈值，控制对应放电电路连通。
充电器侧控制器接收到各电池组电压，计算当前阈值，当前阈值为所有电池组当前电压的均值。
充电器侧放电电路包括串接的开关器件和放电电阻，开关器件受控于充电器侧控制器。
电池包充电电路，包括过充保护电路；
过充保护电路位于充电器侧，包括开关器件和内部开关电源输出控制电路；
开关器件设置在充电回路上，开关器件的控制端连接过充信号输入端，响应于过充信号输入，开关器件断开；
内部开关电源输出控制电路的控制端连接过充信号输入端，响应于过充信号输入，内部开关电源输出控制电路控制充电器内部开关电源输出电压降低。
响应于过充信号输入，内部开关电源输出控制电路控制充电器内部开关电源输出电压降低至0。
本发明所达到的有益效果：1、本发明通过采集各电池组两端电压，将电池组电压与当前阈值进行比较，对超过的电池组进行放电，降低电池组电压上升速率，从而达到电池包电压均衡的目的；2、本发明在电芯过充时，通过过充信号控制充电回路断开并降低充电器内部开关电源输出电压，采用两级保护，保证充电安全。
附图说明
图1为本发明充电均衡电路框图；
图2为本发明充电均衡电路图；
图3为本发明过充保护电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
电池包充电方法，包括充电均衡方法和过充保护方法；
其中，充电均衡方法具体如下：
步骤11，充电器侧控制器接收电池包侧发送的各电池组电压；其中，所有电池组串接构成电池包，电池组为若干电芯串接构成。
步骤12，响应于某一电池组的电压大于当前阈值，充电器侧控制器控制该电池组的放电电路连通；其中，当前阈值为所有电池组当前电压的均值。
过充保护方法具体如下：
步骤21，电池包侧控制器采集电池包各电芯的电压。
步骤22，响应于某一电芯的电压超过自身上限电压，电池包侧控制器向充电器侧发出过充信号，过充信号控制充电回路断开并降低充电器内部开关电源输出电压。
降低充电器内部开关电源输出电压有两种情况，一种为将电压将至正常工作电压以下，另一种为直接降低至0，其中直接降低至0为常用的方式。
上述方法对应的电路包括充电均衡电路和过充保护电路。
其中如图1所示，充电均衡电路包括电池包侧采集电路和充电器侧放电电路。
电池包侧采集电路并接在电池组两端，用以采集电池组电压，并将电池组电压发送给电池包侧控制器。
充电器侧放电电路并接在电池组两端，充电器侧放电电路的通断受控于充电器侧控制器，放电电路连通后给电池组放电。放电电路可以放置在充电器侧，也可以防止在电池包侧，当时由于电池包侧位置有限，因此将其放置在充电器侧，同时放置在充电器侧也便于散热。
充电器侧控制器与电池包侧控制器通信，接收各电池组电压，计算当前阈值，当前阈值为所有电池组当前电压的均值，将各电池组电压与当前阈值比较，响应于某一电池组电压大于当前阈值，控制对应放电电路连通。
电池包侧采集电路一般采用运算放大器，运算放大器的正输入端连接电池组正极，运算放大器的负输入端连接电池组负极，运算放大器的输出端连接电池包侧控制器。
充电器侧放电电路包括串接的开关器件和放电电阻，开关器件受控于充电器侧控制器。
充电器侧放电电路一般包括三极管、MOS管、放电电阻和分压电阻，其中三极管为第一可控开关；MOS管的D极连接电池组负极，MOS管的S极连接电池组正极，放电电阻接在MOS管和电池组正极之间或者MOS管和电池组负极之间，分压电阻的一端外接电源，分压电阻的另一端分别连接MOS管的G极和三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接充电器侧控制器。
图2为上述电路的一个具体示例，其中，电池包有四个电池组BT1、BT2、BT3和BT4，三极管有四个Q1、Q2、Q3和Q4，分压电阻有四个R11、R21、R31和R41，MOS管有四个Q11、Q12、Q13和Q14，放电电阻有四个R10、R20、R30和R40，并且放电电阻接在MOS管和电池组正极之间，运算放大器也有四个（图中仅画出两个）。
以图2中的第四个电池组BT4为例，当BT4需要放电时，充电器侧控制器控制对应的三极管Q4打开，MOS管Q14导通，放电电阻R40会形成对BT4的分流，降低BT4上电压上升的速率，达到四个电池组电压均衡的目的。
上述充电均衡不是单个电芯进行均衡，而是电池组进行均衡，这样能有效减少采集电路和放电电路的数量，在达到相同效果的同时降低成本。
过充保护电路位于充电器侧，包括开关器件和内部开关电源输出控制电路。
开关器件设置在充电回路上，开关器件的控制端连接过充信号输入端，响应于过充信号输入，开关器件断开。
内部开关电源输出控制电路的控制端连接过充信号输入端，响应于过充信号输入，内部开关电源输出控制电路控制充电器内部开关电源输出电压降低。
如图3所示为具体的电路，其中，开关器件为第二可控开关K1，第二可控开关K1设置在充电回路上，采用常见的继电器，第二可控开关K1的控制端连接过充信号输入端（即图中的C端口），响应于过充信号输入，第二可控开关K1断开。
内部开关电源输出控制电路包括三极管Q01、三极管Q02、电阻R01、电阻R02、电阻R03、电阻R04、光耦和二极管D1。
三极管Q01的基极连接过充信号输入端，三极管Q01的发射极接地，三极管Q01的集电极连接光耦的1脚，光耦的1脚还通过电阻R01接低压电源，光耦的1脚和3脚接地，光耦的4脚通过电阻R02连接三极管Q02的基极，三极管Q02的集电极通过电阻R03接地，三极管Q02的发射极分别连接电阻R04的一端和通过变压器变换的市电，电阻R04的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接充电器侧控制器。
正常充电时，充电器侧控制器由1脚供电，B端口输出给电池包充电，当过充情况发生时，从C端口接收到电池包发送的过充信号，过充信号产生两个作用：1、第二可控开关K1被关断；2、过充信号经由光耦传递，使得充电器内部开关电源输出电压降低。
本发明通过采集各电池组两端电压，将电池组电压与当前阈值进行比较，对超过的电池组进行放电，降低电池组电压上升速率，从而达到电池包电压均衡的目的。
本发明在电芯过充时，通过过充信号控制充电回路断开并降低充电器内部开关电源输出电压，采用两级保护，保证充电安全。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.电池包充电方法，其特征在于：包括充电均衡方法，具体过程为，
接收电池包侧发送的各电池组电压；其中，所有电池组串接构成电池包；
响应于某一电池组的电压大于当前阈值，控制该电池组的放电电路连通。
2.根据权利要求1所述的电池包充电方法，其特征在于：当前阈值为所有电池组当前电压的均值。
3.电池包充电方法，其特征在于：包括过充保护方法，具体过程为，
采集电池包各电芯的电压；其中，若干电芯串接构成电池组，所有电池组串接构成电池包；
响应于某一电芯的电压超过自身上限电压，向充电器侧发出过充信号，过充信号控制充电回路断开并降低充电器内部开关电源输出电压。
4.根据权利要求3所述的电池包充电方法，其特征在于：充电器内部开关电源输出电压降低至0。
5.电池包充电电路，其特征在于：包括充电均衡电路；
充电均衡电路包括电池包侧采集电路和充电器侧放电电路；
电池包侧采集电路并接在电池组两端，用以采集电池组电压，并将电池组电压发送给电池包侧控制器；
充电器侧放电电路并接在电池组两端，充电器侧放电电路的通断受控于充电器侧控制器，放电电路连通后给电池组放电；
充电器侧控制器与电池包侧控制器通信，接收各电池组电压，将各电池组电压与当前阈值比较，响应于某一电池组电压大于当前阈值，控制对应放电电路连通。
6.根据权利要求5所述的电池包充电电路，其特征在于：充电器侧控制器接收到各电池组电压，计算当前阈值，当前阈值为所有电池组当前电压的均值。
7.根据权利要求5所述的电池包充电电路，其特征在于：充电器侧放电电路包括串接的开关器件和放电电阻，开关器件受控于充电器侧控制器。
8.电池包充电电路，其特征在于：包括过充保护电路；
过充保护电路位于充电器侧，包括开关器件和内部开关电源输出控制电路；
开关器件设置在充电回路上，开关器件的控制端连接过充信号输入端，响应于过充信号输入，开关器件断开；
内部开关电源输出控制电路的控制端连接过充信号输入端，响应于过充信号输入，内部开关电源输出控制电路控制充电器内部开关电源输出电压降低。
9.根据权利要求8所述的电池包充电电路，其特征在于：响应于过充信号输入，内部开关电源输出控制电路控制充电器内部开关电源输出电压降低至0。
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