CN206117228U - 锂离子电池同步充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型关于一种锂离子电池同步充电系统，其包括一电源、一充电状态监控电路板、一充电本体及一分程串联电池组，该充电本体包含有多个依序排列的充电单体且各充电单体分别连接至该电源，该分程串联电池组包含有多个依序排列且串联的电芯单体，各电芯单体分别与各充电单体形成充电回路，该充电状态监控电路板电连接至该电源及该分程串联电池组，且当检测该些电芯单体充饱时，则关闭该电源；通过多个充电回路分别对各电芯单体独立充电，避免了在充电过程中部份电芯单体的电压失衡，以及部份电芯单体有过充的现象，而且结构设计简单、合理，充放电均衡且稳定，适于推广与应用。

Description

锂离子电池同步充电系统

技术领域

本实用新型涉及一种电池充放电系统，尤指一种锂离子电池同步充电系统。

背景技术

一般可充放电池，从早期的铅酸电池承担充放电的工作由来已久，新进由于各种元素的开发，有多种金属元素的应用，如锂、铁、铬、锰、铝等化合物金属的多种元素利用，大幅提升其蓄放电能量，又因现有元素所构成的单芯电池，其输出电压有限，各种电芯的工作电压为在2～3.7伏特之间，为了增加电池组的工作能量，则将多个的单电芯以串联方式组合，以提升输出电压，如图5所示的多芯电池组50，是由多个的充放电池电芯51串接组合，所设单颗的充放电池电芯51为3.7伏特的工作电压，四颗串接后可达14.8伏特的电力输出，而其充电时必须使用一输出电压较高为16V的充电主机60，该充电主机60将交流电源70电压经转换电能之后，对多芯电池组50构成充电回路，电流路径前后串通内部所串设的每一充放电池电芯51作同步充电，系统中经由一检测单元80可感应多芯电池组50正负二极的电力状态，充满之后检测单元80会指示充电主机60停止充电。

然现用多个的充放电池电芯51组成一多芯电池组50，由于每一充放电池电芯51生产时，其元素组成，不可能绝对等量或等质，此为充放电池电芯51先天性的存在问题，则在充电过程中，每一充放电池电芯51会因元素的成份及组成量不同，而各有不同的工作反应，充电时，多芯电池组50经由一充电主机60以较高于整体的16伏特电压充电，过程中虽然充电能量会因串接而平分在每一充放电池电芯51，但因每一充放电池电芯51的组成元素及量的不均，蓄电效率也会不同，因此每一充放电池电芯51所发生的电性反应也不同，使在串行的充放电池电芯51之中，部份可获得较高电压，而造成充电电流不平衡，则部份的充放电池电芯51蓄电效率相对降低或无法快速蓄纳电力，其充电满足的时程要拉长，使充电回路造成失衡状态，另先充满电能的充放电池电芯51，因等待其它未充足的充放电池电芯51，最后的结果，先充满的充放电池电芯51即造成过充损坏，因此现有技术中的多电芯串联电池组50在充电过程中，常见有失衡以及过充的现象，该现象影响了多电芯串联电池组50总体使用的寿命，以及充电效率缓慢。

实用新型内容

有鉴于上述现有技术中多电芯串联电池组存在电量不平衡、过充、充电效率缓慢以及使用寿命短等问题，本实用新型的主要目的提供一种锂离子电池同步充电系统，不仅充放电均衡、稳定且效率高，且能避免过充的问题，并能有效提高充电电池使用寿命。

为达成上述目的所采取的主要技术手段令前述锂离子电池同步充电系统包含：

一电源；

一充电本体，包含有多个依序排列的充电单体及多个依序排列的排序接点；其中，各该充电单体分别包含有一组电源输入端一正极输出端和一负极输出端，各该充电单体的电源输入端电连接至该电源；

一分程串联电池组，包含有多个依序排列串联的电芯单体，且各该电芯单体分别具有一正极及一负极；其中，各该充电单体分别与序号相同的电芯单体分别构成一充电回路；

一充电状态监控电路板，电连接到该电源以及该分程串联电池组中的各该电芯单体的正极及负极，以量测各该电芯单体的电压值，且设置有多个显示单元，分别对应其中一电芯单体，并预设有一满电电压；

当其中一电芯单体的电压值达该满电电压时，该充电状态监控电路板开启对应的显示单元，且当所有的显示单元皆开启时，关闭该电源。

可选的，所述充电本体进一步包含有多个依序排列的排序接点，且所述排序接点的数量较所述充电单体的数量多一个；

所述充电本体中，第一个所述充电单体的所述负极输出端电连接至第一个所述排序接点；

所述充电本体中，自第二个所述充电单体开始，各所述充电单体的所述负极输出端电连接至前一个所述充电单体的所述正极输出端，并共同电连接至序号相同的所述排序接点；

所述充电本体中，最后一个所述充电单体的所述正极输出端电连接至最后一个所述排序接点。

可选的，所述分程串联电池组进一步包含有一会合排、一本体正极及一本体负极；

所述分程串联电池组的所述电芯单体的串联数量与所述充电本体的所述充电单体的数量相同；

所述会合排包含有多个依序排列的端点，且所述会合排的端点数量较所述电芯单体的数量多一个；

第一个所述电芯单体的所述负极电连接至所述本体负极及所述会合排的第一个所述端点；

自第二个所述电芯单体开始，各所述电芯单体的所述负极电连接至前一个所述电芯单体的所述正极，并共同电连接至所述会合排中序号相同的所述端点；

最后一个所述电芯单体的所述正极电连接至最后一个所述端点及所述本体正极；

所述会合排中的各所述端点分别与所述充电本体中序号相同的所述排序接点电连接。

可选的，所述分程串联电池组的会合排为多接点电力连接器。

可选的，所述充电状态监控电路板的显示单元为一发光器件或一蜂鸣器。

可选的，所述充电本体中的所述多个充电单体输出的电压为所述满电电压。

可选的，所述锂离子电池同步充电系统还包含有：

一逆变器，电连接于所述电源及所述充电本体之间，当所述电源为直流电时，将直流电转换为交流电输出至所述充电本体。

通过上述构造可知，该分程串联电池组中的各该电芯单体通过各自的充电回路由各该充电单体独立充电，因此不会受到整个分程串联电池组的串联后总电压影响，且该充电本体中的各该充电单体分别提供该些电芯单体相同的满电电压，因此也就不会有因为平衡问题而让该些电芯单体产生过充的现象。也因为对各该电芯单体单独充电，故在充电过程中不受该分程串联电池组中的各该电芯单体不同电芯特性的影响。各该电芯单体会在达到充电本体的输出电压时停止充电，因此没有串联充电时的充电不平衡问题，且各该电芯单体皆可达到充饱电的状况，可减少因为充电不平衡导致的充不饱电或过充的现象。

附图说明

图1为本实用新型锂离子电池同步充电系统的原理图。

图2为本实用新型锂离子电池同步充电系统的结构示意图。

图3为本实用新型锂离子电池同步充电系统于8串联时的结构示意图。

图4为本实用新型锂离子电池同步充电系统另一实施例于8串联时的结构示意图。

图5为传统的充电系统的结构示意图。

附图标号

10电源

20充电状态监控电路板

30充电本体

40分程串联电池组

具体实施方式

以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。

请参阅图1、图2所示，本实用新型一种锂离子电池同步充电系统，包含有一电源10、一充电状态监控电路板20、一充电本体30及一分程串联电池组40，该电源10提供电力，该充电状态监控电路板20具有一电压信号检测端21，电连接至该分程串联电池组40的会合排，以检测该分程串联电池组40的输出电压。

该充电本体30包含有多个依序排列的充电单体31，且各该充电单体31分别包含有一组电源输入端311、一正极输出端312及一负极输出端313，该充电本体30的各该充电单体31的电源输入端311电连接至该电源10，以接收该电源10提供的电力。

请进一步参阅图3所示，该分程串联电池组40包含有多个依序排列串联的电芯单体41。各该电芯单体41分别包含有一正极411及一负极412。且各该充电单体31分别与序号相同的电芯单体421分别构成一充电回路。

该充电状态监控电路板20电连接到该电源10以及该分程串联电池组40中的各该电芯单体41的正极411及负极412，以量测各该电芯单体41的电压值，且设置有多个显示单元200，分别对应其中一电芯单体41，并预设有一满电电压。

当其中一电芯单体41的电压值达该满电电压时，该充电状态监控电路板20开启对应的显示单元200，且当所有的显示单元200皆开启时，关闭该电源10。

由于该分程串联电池组40中的各该电芯单体41通过各自的充电回路由各该充电单体31独立充电，因此不会受到整个分程串联电池组40的串联后总电压影响，且该充电本体30中的各该充电单体31分别提供该些电芯单体41相同的充电电压及电流，因此也就不会有因为平衡问题而让该些电芯单体41产生过充的现象。也因为对各该电芯单体41单独充电，故在充电过程中不受该分程串联电池组40中的各该电芯单体41不同电芯特性的影响。且当各该电芯单体41皆达到该满电电压时，该充电状态监控电路板20会关闭该电源10停止充电，因此没有串联充电时的充电不平衡问题，而各该电芯单体41皆可达到充饱电的状况，可减少因为充电不平衡导致的充不饱电或过充的现象。

此外，该充电本体30进一步包含有多个依序排列的排序接点32，且该些排序接点32的数量较该些充电单体31的数量多一个。其中第一个充电单体31a的负极输出端314a电连接至第一个排序接点32a。且自第二个充电单体31开始，各该充电单体31的负极输出端314电连接至前一个充电单体31的正极输出端313，并共同电连接至序号相同的排序接点32。而最后一个充电单体31b的正极输出端313b电连接至最后一个排序接点32b。

该分程串联电池组40进一步包含有一会合排42、一本体正极43及一本体负极44。该会合排42包含多个依序排列的端点421，且该些端点421的数量较该些电芯单体41的数量多一个，而该分程串联电池组40的电芯单体41的串联数量与该充电本体30的充电单体31的数量相同。

其中第一个电芯单体41a的电池电芯负极412a电连接至该本体负极44及该会合排42的第一个端点421a。且自该第二个电芯单体41开始，各该电芯单体41的电池电芯负极412电连接至前一个电芯单体41的电池电芯正极411，并共同电连接至该会合排42中序号相同的端点421。而最后一个电芯单体41b的电池电芯正极411b电连接至该会合排42的最后一个端点421b及该本体正极43。

该分程串联电池组40的会合排42中的各该端点421分别与该充电本体30中序号相同的排序接点32电连接。

该充电状态监控电路板20的电压信号检测端21电连接至该分程串联电池组40的会合排42，以检测各该电芯单体31的输出电压，且当该些电芯单体41的输出电压皆到达该满电电压时，关闭该电源10并令该分程串联电池组40停止充电。

此外，通过上述的电连接方式，令该分程串联电池组30中的各该电芯单体41分别该充电本体30中序号相同的充电单体31形成一个充电回路，且通过该充电状态监控单元电路板20对各该电芯单体41分别监测，当该电芯单体41输出的电压到达对应的充电单体31输出的电压时，由于对应的充电单体31输出的电压与对应的电芯单体41输出的电压间没有压差，故不会产生电流，自然停止充电，以避免过度充电的状况发生。在本较佳实施例中，该些充电单体31输出的电压该满电电压。

举例而言，该充电本体30在每一充电回路中对每一个电芯单体31所输出的电量设定为均等，若作用于充电的独立电芯单体31，其工作电压为4伏特，则该充电本体30在每一个充电回路中通过各该充电单体41输出的电压为均等的4伏特。例如，第一个排序接点32a与第二排序接点32a’输出的电压为4伏特。

由于本实用新型锂离子电池同步充电系统对该分程串联电池组40中的各该电芯单体41独立充电，因此不会受到整个分程串联电池组40的串联后总电压影响，且该充电本体30中的各该充电单体31分别提供各该电芯单体41相同的满电电压，因此也就不会有因为平衡问题而让该些电芯单体41产生过充的现象。也因为对各该电芯单体41单独充电，故在充电过程中不受该分程串联电池组40中的各该电芯单体41不同电芯特性的影响。各该电芯单体41会在达到各该充电单体31输出的电压时停止充电，因此没有串联充电时的充电不平衡问题，且各该电芯单体41皆可达到充饱电的状况，可减少因为充电不平衡导致的充不饱电或过充的现象。

在本较佳实施例中，该分程串联电池组40的会合排42多接点电力连接器。

在本较佳实施例中，该充电状态监控电路板20的显示单元200发光器件或蜂鸣器。

本实用新型的锂离子电池同步充电系统构思巧妙、合理，不会受到串联后总电压的影响，不会因平衡问题而让电池产生过充的现象，且充电过程中不受各该电芯单体41不同电芯特性的影响。各该电芯单体41通过各自的充电回路充电，因此，没有串联充电时的充电不平衡问题，且各该电芯单体41皆可达到充饱电的状况，可减少因为充电不平衡导致的充不饱电或过充的现象。

此外，该锂离子电池同步充电系统形成多充电回路以相同电压的分别对各该电芯单体41充电，且进一步避免了在充电过程中部份电芯单体41的电压失衡，以及部份电芯单体过充的现象，适于推广与应用。

请参阅图4所示，该锂离子电池同步充电系统的另一较佳实施例进一步包含有一逆变器101，该逆变器101电连接于该电源10及该充电本体30之间。在本较佳实施例中，该电源10为直流电，而该逆变器101将该电源10提供的直流电转换为交流电后，输出交流电至该充电本体30。

如此一来，该锂离子电池同步充电系统即可适用于直流电源或交流电源，进而提供更佳的应用。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述锂离子电池同步充电系统包含有：

一电源；

一充电本体，包含有多个依序排列的充电单体；

其中各所述充电单体分别包含有一组电源输入端、一正极输出端和一负极输出端，各所述充电单体的电源输入端电连接至所述电源；

一分程串联电池组，包含有多个依序排列串联的电芯单体，且各所述电芯单体分别具有一正极及一负极；

其中各所述充电单体分别与序号相同的电芯单体分别构成一充电回路；

一充电状态监控电路板，电连接到所述电源以及所述分程串联电池组中的各所述电芯单体的正极及负极，以量测各所述电芯单体的电压值，且设置有多个显示单元，分别对应其中一电芯单体，并预设有一满电电压；

当其中一电芯单体的电压值达所述满电电压时，所述充电状态监控电路板开启对应的所述显示单元，且当所有的所述显示单元皆开启时，关闭所述电源。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述充电本体进一步包含有多个依序排列的排序接点，且所述排序接点的数量较所述充电单体的数量多一个；

所述充电本体中，第一个所述充电单体的所述负极输出端电连接至第一个所述排序接点；

所述充电本体中，自第二个所述充电单体开始，各所述充电单体的所述负极输出端电连接至前一个所述充电单体的所述正极输出端，并共同电连接至序号相同的所述排序接点；

所述充电本体中，最后一个所述充电单体的所述正极输出端电连接至最后一个所述排序接点。

3.根据权利要求2所述的锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述分程串联电池组进一步包含有一会合排、一本体正极及一本体负极；

所述分程串联电池组的所述电芯单体的串联数量与所述充电本体的所述充电单体的数量相同；

所述会合排包含有多个依序排列的端点，且所述会合排的端点数量较所述电芯单体的数量多一个；

第一个所述电芯单体的所述负极电连接至所述本体负极及所述会合排的第一个所述端点；

自第二个所述电芯单体开始，各所述电芯单体的所述负极电连接至前一个所述电芯单体的所述正极，并共同电连接至所述会合排中序号相同的所述端点；

最后一个所述电芯单体的所述正极电连接至最后一个所述端点及所述本体正极；

所述会合排中的各所述端点分别与所述充电本体中序号相同的所述排序接点电连接。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述分程串联电池组的会合排为多接点电力连接器。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述充电状态监控电路板的显示单元为一发光器件或一蜂鸣器。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述充电本体中的所述多个充电单体输出的电压为所述满电电压。

7.根据权利要求1至3中任意一项所述的锂离子电池同步充电系统，其特征在于，所述锂离子电池同步充电系统还包含有：

一逆变器，电连接于所述电源及所述充电本体之间，当所述电源为直流电时，将直流电转换为交流电输出至所述充电本体。