專利名稱：一種智能均衡充電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電機，特別是涉及一種適合于對鉛酸電池及鉛酸電池組進行智
能化充電的智能均衡充電機。
背景技術(shù)：
鉛酸電池通常由幾個或多個單體串聯(lián)組成，單體或內(nèi)部模組的一致性差，單體之
間的先天性容量失配，某個單體容量與其它單體容量不匹配會降低電池組的整體容量，導(dǎo)
致不能充分發(fā)揮電池組的最大功效，不同程度地影響了電池組的使用壽命。 傳統(tǒng)充電器存在過充與充電不均勻的問題，不能改善或補償上述的配置不足，甚
至其充電的不均勻性更加加劇了電池組功效的惡化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可保持電池組的單體充電均 衡且獲得充電容量均衡的智能均衡充電機。 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)包括交流輸入接口、主開關(guān)K和充電 單元，所述充電單元包括整流濾波單元、穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口 ，所述充電單元至少 為一組；所述主開關(guān)K、每組充電單元的穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口與中央處理單元電 連接；所述中央處理單元與顯示器電連接。 述穩(wěn)壓恒流單元包括半橋開關(guān)模塊、開關(guān)電源芯片、電感器L、差分放大器，所述半 橋開關(guān)模塊的輸出端與開關(guān)單元芯片的輸入端電連接，開關(guān)單元芯片的輸出端并聯(lián)電感器 L和差分放大器；所述穩(wěn)壓恒流單元的端口 I用于連接整流濾波單元正極輸出，其內(nèi)部連接 半橋開關(guān)模塊的輸入端；所述穩(wěn)壓恒流單元的端口 n、端口 V為負極接口，端口 II用于連
接整流濾波單元負極輸出，端口v用于負載負極連接；端口 ni、端口 iv用于連接中央處理
單元，它們的內(nèi)部分別電連接開關(guān)電源芯片和差分放大器。換句話說，穩(wěn)壓恒流單元的端口
1、端口 ii與整流濾波單元的輸出電連接，端口 ni、端口 iv與中央處理單元電連接，端口
V、端口 VI與本充電單元的直流輸出口如Y1、X1電連接。 所述充電單元的直流輸出口按照正、負極成對布置，當(dāng)充電單元的組數(shù)大于實際
充電的單體電池個數(shù)時，單體電池可連接任意一組充電單元的直流輸出口上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點最大限度地改善鉛酸電池組在充電過程
中單體電池之間電壓不均衡的問題，能夠顯著提高電池壽命。適合于鉛酸電池組整體充電。
圖1為本發(fā)明一實施例電氣原理框圖； 圖2為圖1所示實施例的穩(wěn)壓恒流單元的電氣原理框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
及實施例對本發(fā)明作進一步說明 參照圖1，本發(fā)明的一種具體實施方式
包括交流輸入接口、主開關(guān)K和充電單元，
所述充電單元包括整流濾波單元、穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口 ，所述充電單元至少為一
組；所述主開關(guān)K、每組充電單元的穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口與中央處理單元電連接；
所述中央處理單元與顯示器電連接。 參照圖2，所述穩(wěn)壓恒流單元包括半橋開關(guān)模塊、開關(guān)電源芯片、電感器L、差分放 大器，所述半橋開關(guān)模塊的輸出端與開關(guān)單元芯片的輸入端電連接，開關(guān)單元芯片的輸出 端并聯(lián)電感器L和差分放大器；所述穩(wěn)壓恒流單元的端口 IlOl用于連接整流濾波單元正極 輸出，其內(nèi)部連接半橋開關(guān)模塊的輸入端；所述穩(wěn)壓恒流單元的端口II 102、端口V 105為 負極接口，端口II 102用于連接整流濾波單元負極輸出，端口V 105用于負載負極連接；端 口 nil03、端口 IV104用于連接中央處理單元，它們的內(nèi)部分別電連接開關(guān)電源芯片、和差 分放大器。換句話說，穩(wěn)壓恒流單元的端口 1101、端口 II 102與整流濾波單元的輸出電連 接，端口 111、端口 IV104與中央處理單元電連接，端口 V105、端口 VI106與本充電單元的直 流輸出口如Y1、X1電連接。 所述充電單元的直流輸出口按照正、負極成對布置，如X1-Y1、 X2-Y2、 X3-Y3到 Xn-Yn。本實施例中11= 12。當(dāng)充電單元的組數(shù)大于實際充電的單體電池個數(shù)時，單體電池 可連接任意一組充電單元的直流輸出口上。換句話說，在11= 12的情況下，單體電池的數(shù) 量小于12時，可以無序連接充電。
所述主開關(guān)K為繼電器和無觸點電子開關(guān)。 所述中央處理單元、整流濾波單元、半橋開關(guān)模塊和差分放大器，采用成熟的現(xiàn)有 技術(shù)電路或產(chǎn)品。 所述主開關(guān)K、電感器L、開關(guān)電源芯片、顯示器，采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品。 所述半橋開關(guān)模塊、開關(guān)電源芯片中自帶穩(wěn)壓、恒流電路。 所述中央處理單元和顯示器單獨配置與主開關(guān)K的工作電源。 所述中央處理單元，采用采用成熟的現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品。配置存儲器，安裝專用軟件。
實施例 通常單個鉛酸電池的額定電壓為6V，目前電動車使用的電池組電壓為72V。本發(fā)
明的產(chǎn)品設(shè)計每個充電單元的直流輸出為6V，那么充電單元組數(shù)設(shè)計為12組。對12V、24V、
36V、48V、60V、72V的電池組充電時分別使用2、4、6、8、 10、 12組。在充電過程中如果中央處
理單元在5 IO秒鐘內(nèi)檢測到12組中某一組處于空載狀態(tài)時，就自動關(guān)閉該組的輸出，節(jié)
省空載能耗。 實驗表明 效果充電的平衡度《5% ; 提高電池的工作能力30% ; 改善電池的使用壽命50%以上。 同時具有SOC(state-of-charge)荷電狀態(tài)系統(tǒng)的功能。顯示器選用液晶顯示器， 中央處理單元帶存儲單元，安裝專用的軟件后，在工作時間，液晶顯示器按照中央處理器指 令，以滾屏的方式或者其他直觀的方式顯示充電狀態(tài)，界面簡潔友好，方便操作者使用。
工作原理 以單個充電單元為例進行說明。在端口 X1-Y1上連接電池，啟動中央處理單元和 顯示器，專用軟件開始工作，主開關(guān)K接通，充電工作開始。中央處理單元根據(jù)差分放大器 傳來的數(shù)據(jù)，控制開關(guān)單元芯片和半橋開關(guān)模塊進行正確的穩(wěn)壓和恒流處理。當(dāng)電池充滿 后，主開關(guān)K被中央處理單元自動切斷。 差分放大器的初始信號采用電感取樣方式，其取樣元器件是電感器L。電感取樣 方式與傳統(tǒng)的電阻電流取樣和霍爾傳感器的電流取樣不同，電阻電流取樣，可控制的電流 小，無功損耗大，電阻的發(fā)熱量高，產(chǎn)生的溫度漂移大；霍爾傳感器取樣的線路連接復(fù)雜、必 需用輔助電源、耗空間與成本高；電感取樣的方式同時具有經(jīng)濟、有效、損耗小、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊 湊、體積小與重量輕等優(yōu)點。 多個充電單元協(xié)同工作的工作原理基本相同。但不同的是，其中某個充電單元的 電池充滿后，中央處理單元不是切斷主開關(guān)K，而是切斷開關(guān)單元芯片內(nèi)部的開關(guān)電路。只 有當(dāng)所有電池都充滿后，中央處理單元才切斷主開關(guān)K。
權(quán)利要求
一種智能均衡充電機，包括交流輸入接口、主開關(guān)K和充電單元，所述充電單元包括整流濾波單元、穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口，其特征在于所述充電單元至少為一組；所述主開關(guān)K、每組充電單元的穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口與中央處理單元電連接；所述中央處理單元與顯示器電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能均衡充電機，其特征在于所述穩(wěn)壓恒流單元包括 半橋開關(guān)模塊、開關(guān)電源芯片、電感器L、差分放大器，所述半橋開關(guān)模塊的輸出端與開關(guān)單 元芯片的輸入端電連接，開關(guān)單元芯片的輸出端并聯(lián)電感器L和差分放大器；所述穩(wěn)壓恒 流單元的端口 I用于連接整流濾波單元正極輸出，其內(nèi)部連接半橋開關(guān)模塊的輸入端；所述穩(wěn)壓恒流單元的端口 n、端口 v為負極接口，端口 ii用于連接整流濾波單元負極輸出，端 口 v用于負載負極連接；端口 ni、端口 iv用于連接中央處理單元，它們的內(nèi)部分別電連接開關(guān)電源芯片、和差分放大器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種智能均衡充電機，其特征在于所述充電單元的直流輸出口按照正、負極成對布置，當(dāng)充電單元的組數(shù)大于實際充電的單體電池個數(shù)時，單體 電池可連接任意一組充電單元的直流輸出口上。
全文摘要
一種智能均衡充電機，其包括交流輸入接口、主開關(guān)K和充電單元，充電單元包括整流濾波單元、穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口，充電單元至少為一組；主開關(guān)K、每組充電單元的穩(wěn)壓恒流單元和直流輸出接口與中央處理單元電連接；中央處理單元與顯示器電連接；充電單元的直流輸出口按照正、負極成對布置，當(dāng)充電單元的組數(shù)大于實際充電的單體電池個數(shù)時，單體電池可連接到任意一組充電單元的直流輸出口上。本發(fā)明可以改善鉛酸電池組在充電過程中單體電池之間電壓不均衡的問題，顯著提高電池使用壽命。
文檔編號H02J7/04GK101728863SQ200910312399
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者何亞登, 周樹良, 張朝暉, 戴桂中, 曹輝, 林勇, 賀永旦, 陳鴻飛 申請人:湖南科力遠高技術(shù)控股有限公司