CN212518503U - 一种用于电池组的充电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电池组的充电电路，所述电池组包括多个串联连接的单体电池，所述充电电路包括有一AC220V电源，用以提供电池充电时所需输入电能；一AC/DC模块，其输入端与AC220V电源相连，用以将交流市电转换为直流电能供充电电路使用；所述DC/DC模块输入端并联接到AC/DC模块输出端，用以转换为充电电路所需电压供电且将电路隔离；所述充电模块输入端与DC/DC模块输出端单独连接，用以对充电电路提供电能，其输出端与单体电池正负极单独相连；所述充电电路能够对电池组中单体电池独立充电，设置充电电压电流灵活方便，解决了电池组充电不平衡问题，极大提高了电池组的使用寿命。

Description

一种用于电池组的充电电路

技术领域

本实用新型涉及一种充电电路，具体涉及一种用于电池组的充电电路。

背景技术

由于单体电池的电压与容量有限，在很多场合下需要组成串并联电池组来使用。在动力电池组、储能系统应用方面，串联上百节电池很常见，在上百节串联电池中任何一节电池出现问题，会给电池组带来严重后果。

而且因单体电池在制造工艺、工作环境等方面的差别，会造成锂电池组串联充电的不平衡性，在连续的充放电循环导致的差异，将使某些单体电池的容量加速衰减，串并联电池组的容量是由单体电池的最小容量决定的，这些差异将使电池组的使用寿命大大缩短，于是目前市场上出现了很多相应的均衡充电电路。

均衡充电电路分为二种即主动均衡和被动均衡。被动均衡是使用电阻等功率器件来耗散单体电池能量实现均衡，但是带来的问题是耗能大，器件发热导致局部散热不及时。主动均衡是通过单体电池能量转移实现均衡，但是电路结构复杂，成本和故障率较高。

现有串联电池组充电电路，讲述的充电电路是电池组中多个单体电池串联充电，其中所用单体电池均衡属于被动均衡充电电路，当均衡电流大时，不能解决局部散热不及时问题。

现有充电电池组，讲述的是电池组中多个单体电池独立充电，但是各充电回路的充电电压是通过变压器调节后以定电压输出，如要改变充电电压和电流很麻烦。

因此，目前需要一种适合电池组使用的充电电路以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种用于电池组的充电电路。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种用于电池组的充电电路，包括：顺序连接的AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块；

所述充电模块与单体电池相连；

所述充电模块包括：充电管理芯片，MOSFET管Q1、MOSFET管Q2，电感L1以及采样电阻R1、分压电路；

其中，MOSFET管Q1的漏极作为充电模块的输入端正极与充电管理芯片的电源正极引脚VCC相连，MOSFET管Q1的源极分别与MOSFET管Q2的漏极、充电管理芯片的电路输出检测引脚PH相连，MOSFET管Q1的栅极与充电管理芯片的第一PWM信号输出引脚HIDRV相连；MOSFET管Q2的栅极与充电管理芯片的第二PWM信号输出引脚LODRV相连，MOSFET管Q2的源极与充电管理芯片的电源负极引脚GND相连；电感L1的一端与充电管理芯片的PH引脚相连，另一端分别与采样电阻R1一端以及充电管理芯片的第一充电电流检测引脚SRP相连；采样电阻R1的另一端作为充电模块的输出端正极分别与充电管理芯片的第二充电电流检测引脚SRN以及分压电路一端相连；分压电路另一端作为充电模块的输出端负极与充电管理芯片的电源负极引脚GND连接并且接地；充电管理芯片的电源负极引脚GND作为充电模块的输入端负极；充电模块的输出端正负极分别与单体电池的正负极相连。

所述分压电路包括串联的电阻R2、电阻R3，其中，电阻R2、R3的节点与充电管理芯片的信号反馈引脚VFB相连，电阻R2的另一端连接充电管理芯片的第二充电电流检测引脚SRN，电阻R3的另一端连接电源负极引脚GND。

所述MOSFET管Q1与MOSFET管Q2为NPN型MOSFET管。

所述单体电池为多个，多个单体电池串联或并联形成电池组。

所述单体电池包括：锂电池、锂硫电池、镍氢电池中的至少一种。

一个DC/DC模块和一个充电模块构成一组充电支路。

所述充电支路为多个，每个充电支路与一个单体电池相连。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

电池组内各单体电池独立充电，电压电流设置灵活方便，解决了电池组充电不平衡问题，且增加了电池组充电容量，极大提高了电池组的使用寿命。

附图说明

图1为实施例1所述本实用新型中一个电池的充电电路连接示意图；

图2为实施例1中充电模块内部电路连接示意图；

图3为实施例2所述本实用新型中多个电池的充电电路连接示意图；

其中，附图符号说明如下：

AC220V电源 10 AC/DC模块 11

DC/DC模块1 12 充电模块1 13

DC/DC模块2 14 充电模块2 15

第一节电池 B1 第二节电池 B2

第N节电池 B_N 充电管理芯片 20

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

一种用于电池组的充电电路，所述充电电路包括AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块。其特征在于：包含有一AC220V电源，用以提供电池组充电时所需外部电能；一AC/DC模块，输入端与AC220V电源相连，用以将交流市电转换为直流电能供充电电路使用；DC/DC模块的输入端正负极接到AC/DC模块输出端，用以转换为充电电路所需电压供电且将电路隔离；充电模块的输入端与DC/DC模块的输出端正负极单独连接，充电模块的输出端与单体电池正负极连接，用以对单体电池进行独立充电。

所述电池组包括两节及两节以上的单体电池，输出电压在2.1V-26V之间的单体可充电电池构成的电池组均适用本充电电路。

所述AC/DC模块、DC/DC模块可以是定电压输出或可调电压输出。

所述充电模块可以是定电压恒电流电路或可调电压限电流电路，通过改变电阻参数，即可改变充电电压电流值。

所述AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块、单体电池构成单路充电回路，多节电池就增加相同数量的DC/DC模块和充电模块，实现多路电池单独充电。

一种用于电池组的充电电路，所述充电电路包括AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块充电模块。

所述AC220V电源，用以提供电池组充电时所需输入电能。

所述AC/DC模块，输入端与AC220V电源相连，用以将交流市电转换为直流电能供充电电路使用。

所述DC/DC模块的输入端正负极并联接到AC/DC模块输出端，用以将各充电模块之间电路完全隔离并转换为充电电路所需电压供充电使用。

所述充电模块的输入端与DC/DC模块的输出端正负极单独连接，其输出端与单体电池B1正负极连接，用以对单体电池B1进行单独充电；

所述充电模块内部电路，其输入端连接直流电源，用以提供充电电能,其输出端连接至单体电池进行独立充电。

所述充电模块1内部电路，输入端正极连接至充电管理芯片的VCC脚，用以提供工作电源；同时输入端正极还连接至NPN型MOSFET管Q1的漏极，MOSFET管Q1的源极、NPN型MOSFET管Q2的漏极、充电管理芯片的PH脚、电感L1的输入端均并联在一起；MOSFET管Q2的源极、充电管理芯片的GND脚、输入端负极和电阻R3的一端并联在一起，连接至输出端的负极；MOSFET管Q1的栅极连接至充电管理芯片的HIDRV脚；MOSFET管Q2的栅极连接至充电管理芯片的LODRV脚，电感L1的输出端经采样电阻R1连接至输出端正极，同时采样电阻R1输出端经电阻R2和R3之后连接至输出端负极，电阻R2和R3连接后的中间点连接至充电管理芯片的VFB脚，且采样电阻R1两端分别连接至充电管理芯片的SRP脚和SRN脚。其中，VCC是充电管理芯片电源正极引脚，PH脚是充电管理芯片电路输出检测引脚，HIDRV脚输出PWM信号来驱动功率MOSFET管Q1，LODRV脚输出PWM信号来驱动功率MOSFET管Q2，SRP脚和SRN脚用来实时检测充电电流信号，GND脚是芯片电源负极引脚，充电管理芯片通过检测VFB脚反馈信号实时调节充电电路输出电压。

所述AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块和单体电池B1构成一个电池充电回路，用以对单体电池独立充电。其中有多个电池就增加相同数量的DC/DC模块和充电模块，实现多路电池单独充电。

本充电电路工作原理：将市电转换为所需的直流电压，采用开关频率恒定的开关模式同步降压PWM控制器，根据已设定的恒压参数和恒流参数，实时调节输出电路的电压电流值；充电主要有俩阶段，即先恒流再恒压，首先在设定的电流值恒流充电，此时电池电压不断升高，当电压到达设定电压时转为恒压充电，充电电流缓慢减少，当充电电流小于0.05C时停止工作。

具体实施例1：

如图1所示，作为本实用新型的一个实施例，一个电池充电电路包括AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块。

所述AC220V电源为外部电源，用以提供电池组充电时所需电能。

所述AC/DC模块，输入端与AC220V电源相连，用以将交流市电转换为直流电能供充电电路使用，常用的直流输出电压等级为直流48V、24V、12V、5V，考虑到当多节电池同时充电时AC/DC模块的功率消耗和体积大小因素，故本实施例采用的是48V输出电压。

所述DC/DC模块的输入端正负极接到AC/DC模块输出端，用以转换充电电路所需电压且将电路隔离，常用的直流输出电压等级为直流48V、24V、12V、5V，依据充电模块的技术参数，本实施例采用的是24V输出电压。

所述充电模块的输入端与DC/DC模块1的输出端正负极单独连接，其输出端与单体电池B1正负极连接；

所述AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块和单体电池B1构成一个电池充电回路，用以对单体电池独立充电。

如图2所示，为图1中的充电模块内部电路连接示意图，其输入端连接直流电源，用以提供充电电能,其输出端连接至单体电池进行独立充电。

如图2所示，本实施例中，充电管理芯片20采用的型号为BQ24640，其他型号具有相同功能的充电管理芯片都适用本充电电路。

输入端正极连接至充电管理芯片20的VCC脚，用以提供工作电源；同时还连接至NPN型MOSFET管Q1的漏极，MOSFET管Q1的源极、NPN型MOSFET管Q2的漏极、充电管理芯片20的PH脚、电感L1的输入端均并联在一起；MOSFET管Q2的源极、充电管理芯片20的GND脚、输入端负极和电阻R3的一端并联在一起，连接至输出端的负极；MOSFET管Q1的栅极连接至充电管理芯片20的HIDRV脚，MOSFET管Q2的栅极连接至充电管理芯片20的LODRV脚，电感L1的输出端经采样电阻R1连接至输出端正极，同时采样电阻R1输出端经电阻R2和R3之后连接至输出端负极，电阻R2和R3连接后的中间点连接至充电管理芯片20的VFB脚，且采样电阻R1两端分别连接至充电管理芯片20的SRP脚和SRN脚。

充电管理芯片20测量SRP脚和SRN脚之间的电压差最大值为100mV，本实施例中采样电阻为10mΩ，则充电最大电流为10A，可通过改变采样电阻R1阻值灵活改变充电电流值。

充电管理芯片20的VFB脚通过测量电阻R2和R3的分压电压，来控制MOSFET管Q1和Q2的导通和断开，实现调节输出电压的目的。具体换算关系为输出电压V_OUT＝2.1V×(1+R2÷R1),通过此换算关系，选择合适的R1和R2电阻值，来灵活调节充电电压值。

当采样电阻R1、电阻R2和R3的参数确定后，电路工作时的充电电流和电压调节，完全由充电管理芯片20自动调节，不需人工干预。

本实施例中充电管理芯片20的选用型号为BQ24640，其它如BQ24630、BQ24650等具有相同功能的充电管理芯片均适用本电路。

具体实施例2：

如图3所示，作为本实用新型的另一个实施例，多个电池充电电路包括AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块1、DC/DC模块2、DC/DC模块N、充电模块1、充电模块2、充电模块N。

所述DC/DC模块1、DC/DC模块2、DC/DC模块N的正负极输入端并联接到AC/DC模块的输出端；

所述DC/DC模块1正负极输出端经充电模块1再到单体电池B1构成单体电池B1的充电回路；所述DC/DC模块2正负极输出端经充电模块2再到单体电池B2构成单体电池B2的充电回路；所述DC/DC模块N正负极输出端经充电模块N再到单体电池B_N构成单体电池B_N的充电回路,且各充电回路相互隔离。

所述电池组，由多个单体电池串并联组成，电池材质为锂电池、锂硫电池、镍氢电池等均可。其中有多个电池就增加相同数量的DC/DC模块和充电模块，实现多路电池单独充电。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同交换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于电池组的充电电路，其特征在于，包括：顺序连接的AC220V电源、AC/DC模块、DC/DC模块、充电模块；

所述充电模块与单体电池相连；

所述充电模块包括：充电管理芯片，MOSFET管Q1、MOSFET管Q2，电感L1以及采样电阻R1、分压电路；

其中，MOSFET管Q1的漏极作为充电模块的输入端正极与充电管理芯片的电源正极引脚VCC相连，MOSFET管Q1的源极分别与MOSFET管Q2的漏极、充电管理芯片的电路输出检测引脚PH相连，MOSFET管Q1的栅极与充电管理芯片的第一PWM信号输出引脚HIDRV相连；MOSFET管Q2的栅极与充电管理芯片的第二PWM信号输出引脚LODRV相连，MOSFET管Q2的源极与充电管理芯片的电源负极引脚GND相连；电感L1的一端与充电管理芯片的PH引脚相连，另一端分别与采样电阻R1一端以及充电管理芯片的第一充电电流检测引脚SRP相连；采样电阻R1的另一端作为充电模块的输出端正极分别与充电管理芯片的第二充电电流检测引脚SRN以及分压电路一端相连；分压电路另一端作为充电模块的输出端负极与充电管理芯片的电源负极引脚GND连接并且接地；充电管理芯片的电源负极引脚GND作为充电模块的输入端负极；充电模块的输出端正负极分别与单体电池的正负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于电池组的充电电路，其特征在于，所述分压电路包括串联的电阻R2、电阻R3，其中，电阻R2、R3的节点与充电管理芯片的信号反馈引脚VFB相连，电阻R2的另一端连接充电管理芯片的第二充电电流检测引脚SRN，电阻R3的另一端连接电源负极引脚GND。

3.根据权利要求1所述的一种用于电池组的充电电路，其特征在于，所述MOSFET管Q1与MOSFET管Q2为NPN型MOSFET管。

4.根据权利要求1所述的一种用于电池组的充电电路，其特征在于，所述单体电池为多个，多个单体电池串联或并联形成电池组。

5.根据权利要求4所述的一种用于电池组的充电电路，其特征在于，所述单体电池包括：锂电池、锂硫电池、镍氢电池中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于电池组的充电电路，其特征在于，一个DC/DC模块和一个充电模块构成一组充电支路。

7.根据权利要求6所述的一种用于电池组的充电电路，其特征在于，所述充电支路为多个，每个充电支路与一个单体电池相连。

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