專利名稱：用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電電池領(lǐng)域，特別涉及一種用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系 統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著電池技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有技術(shù)中汽車、電動車、電動工具等很多設(shè)備都使用串聯(lián) 電池組來存儲電能，由于鋰離子電池各單體在性能指標(biāo)上不可能完全一致，在使用過程中 由于各單體間的容量、自放電等的差異，在使用一段時間后，電池組的性能大大降低，影響 了電池技術(shù)的推廣運(yùn)用。因此，在多節(jié)鋰電池串聯(lián)使用的過程中，對單體電池采用均衡充電，盡量減小它們 之間的差異，成為迫切的技術(shù)問題。而在公知技術(shù)中，均衡充電技術(shù)大多是通過對過壓單體 電池自放電來解決的，而本發(fā)明則從能源節(jié)約的角度，讓電壓較高的電池能量轉(zhuǎn)移到電壓 較低的單體電池上，同時整個充電電路具有自保護(hù)功能，在電路發(fā)生故障的時候不會發(fā)生 短路事故，使鋰電池串聯(lián)成組使用時性能和安全得到保障。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系 統(tǒng)，以解決在多節(jié)鋰電池串聯(lián)充電時，由于各單體電池在性能上的差異，而影響整個串聯(lián)電 池組整體性能的問題。在充電過程中，不需要外加任何措施，就可以完成整個鋰電池組的自 動均衡；本發(fā)明的目的之二是提供一種用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的該用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均 衡充電系統(tǒng)包括單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器電路、電壓基準(zhǔn)電路、譯碼器電路I和譯碼器電路II，所 述單片機(jī)的I/O端口與譯碼器電路I的輸入端相聯(lián)接，所述譯碼器電路I包括η路輸出端， η為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同，每一路輸出端分別通過限流電阻聯(lián)接到與 其一一對應(yīng)的光耦的第一引腳，所述光耦的第二引腳接地，所述光耦的第四引腳通過分壓 電阻聯(lián)接到與其一一對應(yīng)的單體鋰電池的正極，所有光耦的第三引腳均與檢測電阻的一端 相聯(lián)接，所述檢測電阻的另一端接串聯(lián)鋰電池組的負(fù)極端后接地；
所述光耦的第三引腳與檢測電阻的公共接點與A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸入端相聯(lián)接，所述 A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸出端與單片機(jī)的I/O端口相聯(lián)接；
所述用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)還包括充電電路，所述充電電路包括譯 碼器電路II、繼電器充電控制模塊和充電控制模塊，所述譯碼器電路II的輸入端與單片機(jī) 的I/O端口相聯(lián)接，所述充電控制模塊的控制輸入端與單片機(jī)的控制輸出端相聯(lián)接；
所述譯碼器電路II得輸出端為η路，η為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同， 所述譯碼器電路II的輸出端分別聯(lián)接一路繼電器充電控制模塊，所述每一路繼電器充電 控制模塊均包括限流電阻、NPN三極管、繼電器I的控制部分、繼電器II的控制部分和二極 管，其中，所述譯碼器電路II的輸出端通過限流電阻聯(lián)接到NPN三極管的基極，所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述繼電器I和繼電器II并聯(lián)后，一端與NPN三極管的集電極相聯(lián)接， 另一端與電源端相聯(lián)接，所述二極管的正極與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，負(fù)極與電源端 相聯(lián)接；
每一個繼電器I和繼電器II還包括公共觸點、常閉觸點和常開觸點，所述繼電器I的 公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)I，所述繼電器I的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān) I ；所述繼電器II的公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)II，所述繼電器II的公共觸點和常 開觸點組成常開開關(guān)II ；
各路常閉開關(guān)I相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)I的公共觸點與充電控制模塊的正極 端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的正極相聯(lián)接；各路常閉開 關(guān)II相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)II的公共觸點與充電控制模塊的負(fù)極端相聯(lián)接，各 路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的負(fù)極相聯(lián)接；
進(jìn)一步，所述繼電器充電控制模塊還包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的正極通過匹 配電阻與二極管的負(fù)極相聯(lián)接，所述發(fā)光二極管的負(fù)極與二極管的正極相聯(lián)接； 進(jìn)一步，所述的譯碼器電路采用標(biāo)準(zhǔn)的4/16線譯碼器芯片，輸出高電平有效； 進(jìn)一步，所述分壓電阻均為精密電阻； 進(jìn)一步，所述充電控制模塊包括專用逆變芯片和變壓器。本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的該方法包括以下步驟
1)在串聯(lián)鋰電池組的每一單體鋰電池上均連接有電壓檢測回路和充電控制回路，通過 單片機(jī)輸出控制信號至譯碼器電路I，通過譯碼器電路I選通不同的電壓檢測回路，實現(xiàn)對 單體鋰電池電壓的測量；
2)將測得的電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析后，篩選出 電壓較低的電池，并發(fā)出控制信號至譯碼器電路II，通過譯碼器電路II選通需要進(jìn)行充電 的單體鋰電池上的充電控制回路，實現(xiàn)充電。進(jìn)一步，在步驟1)中，所述電壓檢測回路包括限流電阻、光耦、分壓電阻和檢測電 阻，其中，譯碼器電路I通過限流電組與光耦的第一引腳相聯(lián)接為其提供驅(qū)動信號，而光耦 的第二引腳接地，其第四引腳通過分壓電阻與單體鋰電池的正極相聯(lián)接，串聯(lián)鋰電池組的 負(fù)極端與檢測電阻的一端相聯(lián)接，檢測電阻的另一端與光耦的第三引腳相聯(lián)接，所述限流 電阻、分壓電阻、檢測電阻和待測的單體鋰電池構(gòu)成一個閉合回路；單片機(jī)的I/O端口與譯 碼器電路I的輸入端連接，譯碼器電路I的每一路輸出端對應(yīng)串聯(lián)鋰電池組中的一個單體 鋰電池的電壓檢測回路；通過A/D轉(zhuǎn)換器電路與采集檢測電阻與光耦第三引腳相聯(lián)接一端 的電壓信號來實現(xiàn)對單體鋰電池電壓信號的獲取，電壓基準(zhǔn)電路的輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換器 電路的參考基準(zhǔn)電壓輸入腳相接，將A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸出端與單片機(jī)的I/O端口相連。進(jìn)一步，所述譯碼器電路I輸出高電平有效，在任何狀態(tài)只有一位為高位，確定只 有一只光耦正常工作選通；
進(jìn)一步，在步驟1)中，所述充電控制回路包括繼電器充電控制模塊和充電控制模塊，所 述充電控制模塊的控制輸入端與單片機(jī)的控制輸出端相聯(lián)接；
所述譯碼器電路II輸出端為η路，η為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同，所 述譯碼器電路II的輸出端分別聯(lián)接一路繼電器充電控制模塊，所述繼電器充電控制模塊 包括限流電阻、NPN三極管、繼電器I、繼電器II和二極管，所述譯碼器電路II的輸出端通過限流電阻聯(lián)接到NPN三極管的基極，所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述繼電器I和繼電 器II并聯(lián)后，一端與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，另一端與電源端相聯(lián)接，所述二極管的正 極與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，負(fù)極與電源端相聯(lián)接；
每一個繼電器I和繼電器II均包括公共觸點、常閉觸點和常開觸點，所述繼電器I的 公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)I，所述繼電器I的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān) I，所述常閉開關(guān)I和常開開關(guān)I采用互鎖設(shè)置；所述繼電器II的公共觸點和常閉觸點組成 常閉開關(guān)II，所述繼電器II的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān)II，所述繼電器II的常 閉開關(guān)II和常開開關(guān)II采用互鎖設(shè)置；
各路常閉開關(guān)I相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)I的公共觸點與充電控制模塊的正極 端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的正極相聯(lián)接；各路常閉開 關(guān)II相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)II的公共觸點與充電控制模塊的負(fù)極端相聯(lián)接，各 路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的負(fù)極相聯(lián)接。本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明將單體鋰電池的電壓快速測量與均衡充電緊密地結(jié)合在一起，單片機(jī)通過 電壓檢測回路判定電壓最低的電池，并發(fā)出控制信號使充電回路工作，從而解決了在多節(jié) 鋰電池串聯(lián)充電時，由于各單體電池在性能上的差異，而影響整個串聯(lián)電池組整體性能的 問題，同時，在充電過程中，不需要外加任何措施，就可以完成整個鋰電池組的自動均衡；
2.本發(fā)明的充電電路具有自保護(hù)功能，在電路發(fā)生故障的時候不會發(fā)生短路事故，使 鋰電池串聯(lián)成組使用時的性能和安全得到保障；
3.本發(fā)明完全避免了與高電壓直接接觸的機(jī)會，確保了檢測系統(tǒng)穩(wěn)定和檢測人員的人 身安全，同時也克服了現(xiàn)在技術(shù)的不足之處，適合推廣使用。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要 求書來實現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)描述，其中
附圖為本發(fā)明的電路連接示意圖。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖所示，本發(fā)明的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)主要包括電壓檢測 部分和充電部分
1.電壓檢測部分
在光電開關(guān)用于弱電控制高電壓的電路中，譯碼器電路I Α4信號輸出端口 Yl—Y (η) 通過限流電阻與光耦(Li一L(n))的第1引腳相連，光耦的第2引腳直接接地，這是弱電控制電路部分。由于此圖光電開關(guān)常態(tài)時處斷開狀態(tài)，因此，分壓電阻一端與電池相連，另一 端與光耦第4引腳相連，所有光耦的第3引腳均與檢測電阻RO串聯(lián)后接地，形成一個開關(guān) 控制式的電路，這是高電壓控制電路部分。A/D轉(zhuǎn)換器電路A2的電池電壓信號采取點從檢 測電阻RO與光耦的第3引腳之間的H點引出。本實施例中，譯碼器電路I A4采用4/16線譯碼器，其使能端口引腳與單片機(jī)Al 中的I/O端口相聯(lián)接，則輸出16個信號高電平有效，只有當(dāng)譯碼器電路I U4信號輸出端口 YO—Y15輸出高電電位時，在任何時候光電開關(guān)電路中的光耦只有一只能導(dǎo)通工作，通過單 片機(jī)的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)光耦的依次導(dǎo)通。當(dāng)單片機(jī)Ul的I/O端口 A4A3A2A1A0輸出狀態(tài)為(00000)時，譯碼器電路I A4端 口 YO輸出高電平，其余為低電平，此時只有光耦Ll導(dǎo)通工作，其余都不導(dǎo)通。單體鋰電池 E1、分壓電阻Ral、光耦Ll和檢測電阻RO形成一個閉合回路，這時A/D轉(zhuǎn)換器電路A2采集 的檢測電阻RO兩端電壓模擬信號，也是對應(yīng)A處單體鋰電池電壓的模擬值。當(dāng)單片機(jī)Al 的I/O端口 A4A3A2A1A0輸出狀態(tài)為(00001)時，譯碼器電路A4端口 Yl輸出高電平，其余為 低電平，此時只有光耦L2導(dǎo)通工作，其余都不導(dǎo)通。單體鋰電池E2、分壓電阻Ra2、光耦L2 和檢測電阻RO形成一個閉合回路，這時A/D轉(zhuǎn)換器電路A2采集的檢測電阻RO兩端電壓模 擬信號，也是對應(yīng)B處單體鋰電池電壓的模擬值，以此類推。2.充電部分
充電電路包括譯碼器電路II A3、繼電器充電控制模塊和充電控制模塊A5，譯碼器電路 II A3的輸入端與單片機(jī)Al的I/O端口相聯(lián)接，充電控制模塊A5的控制輸入端與單片機(jī) Al的控制輸出端相聯(lián)接；本實施例中，充電控制模塊A5包括專用逆變芯片和變壓器，能夠 保證輸出達(dá)到充電電壓的要求。譯碼器電路II A3的輸出端為η路，η為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相 同，譯碼器電路II A3的輸出端分別聯(lián)接一路繼電器充電控制模塊，本實施例中，每一路繼 電器充電控制模塊均包括限流電阻、NPN三極管、繼電器I的控制部分、繼電器II的控制部 分和二極管(本實施例中，限流電阻、NPN三極管、繼電器I的控制部分、繼電器II的控制部 分和二極管分別用R (n)、Q(n)、KA (η) a、KA (η) b和D (η)表示、括號中的η表示是第η路)，譯 碼器電路II的輸出端通過限流電阻聯(lián)接到NPN三極管的基極，NPN三極管的發(fā)射極接地， 繼電器I和繼電器II并聯(lián)后，一端與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，另一端與電源端Ul相聯(lián) 接，二極管的正極與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，負(fù)極與電源端相聯(lián)接；
每一個繼電器I和繼電器II均由控制部分、公共觸點、常閉觸點和常開觸點組成，其 中，繼電器I的公共觸點(KO)和常閉觸點(Kl)組成常閉開關(guān)I，繼電器I的公共觸點(KO) 和常開觸點(Κ2)組成常開開關(guān)I ；繼電器II的公共觸點(Κ0’)和常閉觸點(ΚΓ)組成常閉 開關(guān)II，繼電器II的公共觸點(Κ0’)和常開觸點(Κ2’)組成常開開關(guān)II ；
本發(fā)明中，繼電器I的各路常閉開關(guān)I相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)I的公共觸點 (KO)與充電控制模塊的正極端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)I的常開觸點(Κ2)與其對應(yīng)的單體鋰 電池的正極相聯(lián)接；繼電器II的各路常閉開關(guān)II相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)II的 公共觸點(Κ0’)與充電控制模塊的負(fù)極端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)II的常開觸點與其對應(yīng) 的單體鋰電池的負(fù)極相聯(lián)接。單片機(jī)對所測電壓進(jìn)行分析后，篩選出電壓較低的電池，對譯 碼器A3發(fā)出控制信息，使相應(yīng)繼電器動作，充電電路中的繼電器開關(guān)閉合，同時單片機(jī)起
7動充電控制模塊A5開始充電。例如，如果El為電壓最低的電池，則單片機(jī)將繼電器KAla 和KAlb動作，使El接入充電回路開始充電。另外，本實施例中，在充電控制模塊A5與串聯(lián)鋰電池組的正極之間設(shè)置有繼電器 常開開關(guān)KA，KA的控制部分KAM由Al控制，KA的作用在于通過Al的控制，可以實現(xiàn)關(guān)斷 充電電路A5，降低功耗。此外，為便于監(jiān)測繼電器I和繼電器II的控制部分的通電情況，在各路二極管D (η)上反向并聯(lián)有發(fā)光二極管DG，從而能夠方便地對繼電器I和繼電器II的控制部分進(jìn)行 監(jiān)測。本發(fā)明的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法，包括以下步驟
1)在串聯(lián)鋰電池組的每一單體鋰電池上均連接有電壓檢測回路和充電控制回路，通過 單片機(jī)輸出控制信號至譯碼器電路I，通過譯碼器電路I選通不同的電壓檢測回路，實現(xiàn)對 單體鋰電池電壓的測量；
2)將測得的電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析后，篩選出 電壓較低的電池，并發(fā)出控制信號至譯碼器電路II，通過譯碼器電路II選通需要進(jìn)行充電 的單體鋰電池上的充電控制回路，實現(xiàn)充電。待整個均衡過程完成之后，控制中心切斷整個均衡電路。這樣取自電池組的電壓 對電壓較低的電池逐一充電之后，就能保證各個單體電池的電量基本保持一致。其中，在步驟1)中，作為一種選擇方式，電壓檢測回路包括限流電阻、光耦、分壓 電阻和檢測電阻，其中，譯碼器電路I通過限流電組與光耦的第一引腳相聯(lián)接為其提供驅(qū) 動信號，而光耦的第二引腳接地，其第四引腳通過分壓電阻與單體鋰電池的正極相聯(lián)接，串 聯(lián)鋰電池組的負(fù)極端與檢測電阻的一端相聯(lián)接，檢測電阻的另一端與光耦的第三引腳相聯(lián) 接，限流電阻、分壓電阻、檢測電阻和待測的單體鋰電池構(gòu)成一個閉合回路；單片機(jī)的I/O 端口與譯碼器電路I的輸入端連接，譯碼器電路I的每一路輸出端對應(yīng)串聯(lián)鋰電池組中的 一個單體鋰電池的電壓檢測回路；通過A/D轉(zhuǎn)換器電路與采集檢測電阻與光耦第三引腳相 聯(lián)接一端的電壓信號來實現(xiàn)對單體鋰電池電壓信號的獲取，電壓基準(zhǔn)電路的輸出端口與A/ D轉(zhuǎn)換器電路的參考基準(zhǔn)電壓輸入腳相接，將A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸出端與單片機(jī)的I/O端口 相連，另外，譯碼器電路I輸出高電平有效，在任何狀態(tài)只有一位為高位，確定只有一只光 耦正常工作選通。此外，在步驟1)中，作為一種選擇方式，充電控制回路包括繼電器充電控制模塊和 充電控制模塊，充電控制模塊的控制輸入端與單片機(jī)的控制輸出端相聯(lián)接；
譯碼器電路II輸出端為η路，η為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同，譯碼器 電路II的輸出端分別聯(lián)接一路繼電器充電控制模塊，繼電器充電控制模塊包括限流電阻、 NPN三極管、繼電器I、繼電器II和二極管，譯碼器電路II的輸出端通過限流電阻聯(lián)接到 NPN三極管的基極，NPN三極管的發(fā)射極接地，繼電器I和繼電器II并聯(lián)后，一端與NPN三 極管的集電極相聯(lián)接，另一端與電源端相聯(lián)接，二極管的正極與NPN三極管的集電極相聯(lián) 接，負(fù)極與電源端相聯(lián)接；
每一個繼電器I和繼電器II還包括公共觸點、常閉觸點和常開觸點，繼電器I的公共 觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)I，繼電器I的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān)I ；繼電器 II的公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)II，繼電器II的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān)II ；
繼電器I的常閉開關(guān)I串聯(lián)在一起，其中，第η路常閉開關(guān)I的公共觸點與充電控制模 塊的正極端相聯(lián)接，各路繼電器I的常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的正極 相聯(lián)接；繼電器II的常閉開關(guān)II串聯(lián)在一起，其中，第η路常閉開關(guān)II的公共觸點與充電 控制模塊的負(fù)極端相聯(lián)接，常開開關(guān)II的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的負(fù)極相聯(lián)接。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)，其特征在于包括單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器電路、電壓基準(zhǔn)電路、譯碼器電路I和譯碼器電路II，所述單片機(jī)的I/O端口與譯碼器電路I的輸入端相聯(lián)接，所述譯碼器電路I包括n路輸出端，n為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同，每一路輸出端分別通過限流電阻聯(lián)接到與其一一對應(yīng)的光耦的第一引腳，所述光耦的第二引腳接地，所述光耦的第四引腳通過分壓電阻聯(lián)接到與其一一對應(yīng)的單體鋰電池的正極，所有光耦的第三引腳均與檢測電阻的一端相聯(lián)接，所述檢測電阻的另一端接串聯(lián)鋰電池組的負(fù)極端后接地；所述光耦的第三引腳與檢測電阻的公共接點與A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸入端相聯(lián)接，所述A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸出端與單片機(jī)的I/O端口相聯(lián)接；所述用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)還包括充電電路，所述充電電路包括譯碼器電路II、繼電器充電控制模塊和充電控制模塊，所述譯碼器電路II的輸入端與單片機(jī)的I/O端口相聯(lián)接，所述充電控制模塊的控制輸入端與單片機(jī)的控制輸出端相聯(lián)接；所述譯碼器電路II輸出端為n路，n為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同，所述譯碼器電路II的輸出端分別聯(lián)接一路繼電器充電控制模塊，所述每一路繼電器充電控制模塊均包括限流電阻、NPN三極管、繼電器I的控制部分、繼電器II的控制部分和二極管，其中，所述譯碼器電路II的輸出端通過限流電阻聯(lián)接到NPN三極管的基極，所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述繼電器I和繼電器II并聯(lián)后，一端與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，另一端與電源端相聯(lián)接，所述二極管的正極與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，負(fù)極與電源端相聯(lián)接；每一個繼電器I和繼電器II還包括公共觸點、常閉觸點和常開觸點，所述繼電器I的公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)I，所述繼電器I的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān)I；所述繼電器II的公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)II，所述繼電器II的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān)II；各路常閉開關(guān)I相互串聯(lián)，其中，第n路常閉開關(guān)I的公共觸點與充電控制模塊的正極端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的正極相聯(lián)接；各路常閉開關(guān)II相互串聯(lián)，其中，第n路常閉開關(guān)II的公共觸點與充電控制模塊的負(fù)極端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的負(fù)極相聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)，其特征在于所 述繼電器充電控制模塊還包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的正極通過匹配電阻與二極管 的負(fù)極相聯(lián)接，所述發(fā)光二極管的負(fù)極與二極管的正極相聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)，其特征在于所 述的譯碼器電路采用標(biāo)準(zhǔn)的4/16線譯碼器芯片，輸出高電平有效。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)，其特征在于所 述分壓電阻均為精密電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)，其特征在于所 述充電控制模塊包括專用逆變芯片和變壓器。
6.用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法，其特征在于包括以下步驟1)在串聯(lián)鋰電池組的每一單體鋰電池上均連接有電壓檢測回路和充電控制回路，通過 單片機(jī)輸出控制信號至譯碼器電路I，通過譯碼器電路I選通不同的電壓檢測回路，實現(xiàn)對單體鋰電池電壓的測量；2)將測得的電壓值經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理后發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過分析后，篩選出 電壓較低的電池，并發(fā)出控制信號至譯碼器電路II，通過譯碼器電路II選通需要進(jìn)行充電 的單體鋰電池上的充電控制回路，實現(xiàn)充電。
7.如權(quán)利要求6所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法，其特征在于在步 驟1)中，所述電壓檢測回路包括限流電阻、光耦、分壓電阻和檢測電阻，其中，譯碼器電路 I通過限流電組與光耦的第一引腳相聯(lián)接為其提供驅(qū)動信號，而光耦的第二引腳接地，其 第四引腳通過分壓電阻與單體鋰電池的正極相聯(lián)接，串聯(lián)鋰電池組的負(fù)極端與檢測電阻的 一端相聯(lián)接，檢測電阻的另一端與光耦的第三引腳相聯(lián)接，所述限流電阻、分壓電阻、檢測 電阻和待測的單體鋰電池構(gòu)成一個閉合回路；單片機(jī)的I/O端口與譯碼器電路I的輸入端 連接，譯碼器電路I的每一路輸出端對應(yīng)串聯(lián)鋰電池組中的一個單體鋰電池的電壓檢測回 路；通過A/D轉(zhuǎn)換器電路與采集檢測電阻與光耦第三引腳相聯(lián)接一端的電壓信號來實現(xiàn)對 單體鋰電池電壓信號的獲取，電壓基準(zhǔn)電路的輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換器電路的參考基準(zhǔn)電壓 輸入腳相接，將A/D轉(zhuǎn)換器電路的輸出端與單片機(jī)的I/O端口相連。
8.如權(quán)利要求7所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法，其特征在于所述 譯碼器電路I輸出高電平有效，在任何狀態(tài)只有一位為高位，確定只有一只光耦正常工作 選通。
9.如權(quán)利要求6或7或8所述的用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法，其特征在 于在步驟1)中，所述充電控制回路包括繼電器充電控制模塊和充電控制模塊，所述充電 控制模塊的控制輸入端與單片機(jī)的控制輸出端相聯(lián)接；所述譯碼器電路II輸出端為η路，η為整數(shù)且與串聯(lián)鋰電池組的鋰電池數(shù)量相同，所 述譯碼器電路II的輸出端分別聯(lián)接一路繼電器充電控制模塊，所述繼電器充電控制模塊 包括限流電阻、NPN三極管、繼電器I、繼電器II和二極管，所述譯碼器電路II的輸出端通 過限流電阻聯(lián)接到NPN三極管的基極，所述NPN三極管的發(fā)射極接地，所述繼電器I和繼電 器II并聯(lián)后，一端與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，另一端與電源端相聯(lián)接，所述二極管的正 極與NPN三極管的集電極相聯(lián)接，負(fù)極與電源端相聯(lián)接；每一個繼電器I和繼電器II均包括公共觸點、常閉觸點和常開觸點，所述繼電器I的 公共觸點和常閉觸點組成常閉開關(guān)I，所述繼電器I的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān) I，所述常閉開關(guān)I和常開開關(guān)I采用互鎖設(shè)置；所述繼電器II的公共觸點和常閉觸點組成 常閉開關(guān)II，所述繼電器II的公共觸點和常開觸點組成常開開關(guān)II，所述繼電器II的常 閉開關(guān)II和常開開關(guān)II采用互鎖設(shè)置；各路常閉開關(guān)I相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)I的公共觸點與充電控制模塊的正極 端相聯(lián)接，各路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的正極相聯(lián)接；各路常閉開 關(guān)II相互串聯(lián)，其中，第η路常閉開關(guān)II的公共觸點與充電控制模塊的負(fù)極端相聯(lián)接，各 路常開開關(guān)I的常開觸點與其對應(yīng)的單體鋰電池的負(fù)極相聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電系統(tǒng)，包括單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器電路、電壓基準(zhǔn)電路、譯碼器電路I和譯碼器電路II，單片機(jī)的I/O端口與譯碼器電路I的輸入端相聯(lián)接；還包括充電電路，充電電路包括譯碼器電路II、繼電器充電控制模塊和充電控制模塊，譯碼器電路II的輸入端與單片機(jī)的I/O端口相聯(lián)接，充電控制模塊的控制輸入端與單片機(jī)的控制輸出端相聯(lián)接；本發(fā)明將單體鋰電池的電壓快速測量與均衡充電緊密地結(jié)合在一起，單片機(jī)通過電壓檢測回路判定電壓最低的電池，并發(fā)出控制信號使充電回路工作，從而解決了在多節(jié)鋰電池串聯(lián)充電時，由于各單體電池在性能上的差異，而影響整個串聯(lián)電池組整體性能的問題，此外，本發(fā)明還公開了一種用于串聯(lián)鋰電池組的準(zhǔn)靜態(tài)均衡充電方法。
文檔編號H02J7/00GK101931254SQ20101026808
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者何培祥, 秦大同, 胡明輝 申請人:重慶大學(xué)