專利名稱：電池的獨立充電控制系統和充放電快速檢測控制系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池的充放電技術，尤其涉及的是一種多節(jié)串聯電池的獨立充電控制系統和多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統。
背景技術：
現有技術中，多節(jié)電池的充電，有以下幾種方式:1、串充，現有電池組充電的方式是電池串聯方式充電；由于電池組每節(jié)電池的內阻等各參數不可能做到一致，電池串聯方式充電不可避免出現單節(jié)過充、欠充的現象，對電池傷害很大。2、采用旁路式平衡方式:即有些增加了平衡功能，即通過電阻和MOS管組成的平衡電路并聯在每節(jié)電池上實現充電平衡；平衡功能是通過電阻和MOS管進行放電只能是對過充進行補救，不可避免過充和欠充且增加了放電循環(huán)次數，所以效率不高，易產生熱量，減少了電池的使用壽命。3、并聯充電接口:接口為不同電池組配置不同的充電插口，而各插口電池之間電路上是并聯的，當使用者同時插上不同節(jié)數的電池時會造成電池之間充放電；現有的充電接口為不同節(jié)數的電池組配置不同的充電插口，而各插口電池之間電路上是并聯的，當使用者同時插上不同節(jié)數的電池時會造成電池之間充放電。并且，目前電池容量檢測是采用充滿后恒流放電，測截止放電時間，目前的電池容量檢測方式時間太長。因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是:提供一種可以通過獨立控制，互不干擾，使各節(jié)電池每次充電容量最大，徹底避免過充、欠充現象，整個過程效率高，電池壽命長的多節(jié)電池的獨立充電控制系統，以及提供一種用于多節(jié)電池在充電或放電時，快速檢測電容量，具有結構簡單，檢測速度快的多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統。本發(fā)明的技術方案如下:一種多節(jié)串聯電池的獨立充電控制系統,包括至少一電池組，還包括一 MCU、以及與所述MCU連接的采樣轉換開關和電池組轉換開關；每一所述電池組設置至少一節(jié)電池，并且，每節(jié)電池設置對應單獨的充電電路；所述電池組轉換開關設置至少兩組電池轉換開關，電池組中各節(jié)電池通過各電池轉換開關分別與各充電電路連接；并且，所述MCU設置PID調節(jié)單元。應用于上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統中，設置至少八電池組，所述電池組轉換開關設置至少八電池轉換開關組。應用于各個上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統中，每一電池組設置一電池組連接器插頭，并且，對應每一電池組連接器插頭，還設置一連接器插座。

應用于各個上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統中，所述電池組連接器插頭的插接端側邊還設置兩凸起的防反插卡條，所述連接器插座設置對應的卡槽。應用于各個上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統中，對應所述電池組的電池節(jié)數，所述電池組連接器插頭設置預設間距的兩所述防反插卡條，所述連接器插座對應不同節(jié)數的所述電池組連接器插頭設置若干預設間距的卡槽。應用于各個上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統中，還設置與所述MCU連接的IXD顯示單元。一種多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統，包括至少一電池組，還包括一MCU、以及與所述MCU連接的采樣轉換開關和電池組轉換開關；每一所述電池組設置至少兩節(jié)電池，并且，設置至少兩充放電電路，所述電池組轉換開關設置至少兩電池轉換開關，各節(jié)電池通過各電池轉換開關分別與各充放電電路連接；并且，所述MCU設置PID調節(jié)單元和存儲單兀。應用于上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池充放電快速檢測控制系統中，每一電池組設置一電池組連接器插頭，并且，對應每一電池組連接器插頭，還設置一連接器插座；所述電池組連接器插頭的插接端側邊還設置兩凸起的防反插卡條，所述連接器插座設置對應的卡槽。應用于上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池充放電快速檢測控制系統中，對應所述電池組的電池節(jié)數，所述電池組連接器插頭設置預設間距的兩所述防反插卡條，所述連接器插座對應設置若干預設間距的卡槽。應用于上述技術方案，所述的多節(jié)串聯電池充放電快速檢測控制系統中，還設置與所述MCU連接并一體固定的IXD顯示單元。采用上述方案，本發(fā)明通過設置MCU、以及與所述MCU連接的采樣轉換開關和電池組轉換開關，將其應用于多節(jié)串聯電池的獨立充電控制系統，通過MCU根據采樣的AD值，精確地自動控制充電電路的充電電壓，徹底避免過充、欠充現象，并且，通過MCU控制電池組轉換開關，通過電池組轉換開關設置的電池轉換開關連接充電電路，選擇不同電池組并對選中電池組,為各組電池中的各節(jié)電池分別進行獨立充電,通過獨立控制，互不干擾,從而使各節(jié)電池每次充電容量最大，整個過程效率高，電池壽命長；并且,可以通過MCU實現自動控制對多組電池組進行輪流充電，無需手動操作，使用方便；以及將其應于多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統,通過在對電池組每節(jié)電池進行獨立充電或放電時,對其電流和電壓進行檢測，并通過與存儲的標準容量對比，可以快速檢測到其電容量，具有結構簡單，檢測速度快。


圖1為本發(fā)明中多節(jié)串聯電池的獨立充電控制系統電路示意圖。圖2為本發(fā)明中電池組連接器插頭和連接器插座結構示意圖。圖3為本發(fā)明中多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統的電路示意圖。圖4為鋰電池的充放電曲線圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1本實施例提供了一種多節(jié)串聯電池的獨立充電控制系統，所述獨立充電控制系統可以應用于一個電池組中多節(jié)電池的獨立充電控制系統，可以使電池組中每節(jié)電池都有專用獨立充電回路，獨立控制，互不干擾，從而使電池組中各節(jié)電池每次充電容量最大，徹底避免多節(jié)電池共用一回路串聯充電引起的過充、欠充現象，整個過程效率高，電池壽命長。如圖1所示，所述獨立充電控制系統包括一個或多個電池組，優(yōu)選地，可以設置八個電池組，每一電池組設置兩節(jié)或兩節(jié)以上的電池，例如，設置兩節(jié)電池、三節(jié)電池、四節(jié)電池、五節(jié)電池、七節(jié)電池等等，其中，每一電池組的電池節(jié)數可以根據實際需要充電的電池數量確定。并且，獨立充電控制系統還包括一 MCU，即單片機，以及與所述MCU單片機連接的采樣轉換開關、電池組轉換開關和兩路或兩路以上的充電電路，其中，MCU控制采樣轉換開關，采樣轉換開關通過不同的電流電壓采樣電路對每一充電電路分別進行電流和電壓的采樣，并將采樣AD值發(fā)送給MCU。并且，所述MCU設置PID調節(jié)單元，即自動控制調節(jié)單元，MCU根據AD值，并通過所述PID調節(jié)單元實時調節(jié)各充電電路的電壓，使各充電電路的電壓保持在標準的充電電壓值范圍內。并且，還設置與MCU連接的電池組轉換開關，電池組轉換開關與各充電電路連接，對應每一電池組，可以對應設置一組電池轉換開關組，并且，優(yōu)選的，可以設置八組電池組，所述電池組轉換開關設置八組電池轉換開關組。例如，設置K組的電池組，每一電池組設置η節(jié)電池，并且，設置η路的充電電路，其中K和η均為大于I的自然數，η路的充電電路分別與電池組轉換開關連接；對應K組的電池組，所述電池組轉換開關可以設置K組的電池轉換開關組；對應η路的充電電路，每一組電池轉換開關組可以設置η個電池轉換開關，每一組電池轉換開關組中的η個電池轉換開關分別與η路充電電路相分別對應連接。如此，在給第一組電池組充電時，將第一組電池組與第一組電池轉換開關組連接，具體地，將第一組電池組內的每一節(jié)電池分別與第一組電池轉換開關組的一電池轉換開關連接，其中，第一組電池組可以包括兩節(jié)電池、或三節(jié)電池、或五節(jié)電池、或七節(jié)電池等，第一組電池轉換開關組可以設置七個或七個以上的電池轉換開關，如此，在充電時，可以直接將不同電池節(jié)數的電池組直接連接到電池轉換開關組上，并達到每一節(jié)電池都有對應的一個電池轉換開關獨立連接充電。并且，對應第一組電池轉換開關組中的電池轉換開關數量，可以設置相同數量的充電電路，每一電池轉換開關連接一充電電路，并給一組電池組中的一節(jié)電池進行充電，如此，在充電時，通過MCU控制第一組電池轉換開關組的各電池轉換開關，可以獨立給第一組電池組的各節(jié)電池分別進行獨立的充電。從而使電池組轉換開關控制與其連接的各電池組的每一節(jié)電池形成一獨立充電回路，從而使每一電池組中的每節(jié)電池都有一個獨立的充電回路對其進行充電，真正實現電池組各單元獨立充電，獨立控制，互不干擾。同樣，在給多組電池組進行充電時，每一充電電路可以分別與多組電池轉換開關組中每一組電池轉 換開關組的一個電池轉換開關連接，可以通過MCU控制多組的電池轉換開關組，通過分別輪流控制啟動各電池轉換開關組，分別輪流給其對應的每組電池組進行獨立充電，例如，可以通過MCU設定，可以在給第一組電池組充電完畢后，自動給第二組電池組進行充電，如此，無需人工手動更換，滿足多組電池的充電需求?；蛘撸€在所述的多節(jié)電池獨立充電控制系統中設置與所述MCU連接的IXD顯示單元，如此，通過MCU控制IXD顯示單元，可以對整個充電過程每節(jié)電池電壓、電流、容量等參數進行顯示；并且，可以根據設置，選擇顯示各組電池組各節(jié)電池的電池電壓、電流、容量等參數的顯示?；蛘?，每一電池組設置一電池組連接器插頭，并且，對應每一電池組連接器插頭，還設置一連接器插座，如此，在對各電池組進行充電時，只需要將電池組連接器插頭插接在連接器插座上，即可以接通電池組與其對應的電池轉換開關組之間的連接，從而對各電池組進行獨立充電。如圖2所示，電池組連接器插頭203為市場上標準的電池組連接器插頭，電池組連接器插頭203根據電池組包括的電池節(jié)數，其充電連接線的數量不同，并且，電池組連接器插頭203對應的插接端的大小不相同，如圖2中，電池組連接器插頭203為三節(jié)電池的電池組的連接器插頭，電池組連接器插頭206為七節(jié)電池的電池組的連接器插頭。并且，現有標準的連接器插頭的插接端側邊還設置兩凸起的防反插卡條，防反插卡條可以用于防止反接，所述連接器插座201設置對應的卡槽202，在連接充電時，通過凸起的兩防反插卡條卡緊到連接器插座201對應的卡槽202內，使連接器插頭穩(wěn)固固定，例如，電池組連接器插頭203設置有凸起的防反插卡條204和防反插卡條205，并且，現有標準的連接器插頭中，兩防反插卡條的間距設置也是根據電池組中電池節(jié)數設置，由于電池節(jié)數不一樣，電池組連接器插頭的插接端大小也不一樣，兩防反插卡條的間距也不同。因此，對應所述電池組的電池節(jié)數，所述電池組連接器插頭設置預設間距的兩所述防反插卡條，所述預設間距為市場上任意節(jié)數充電電池組的連接器插頭的標準間距；并且，所述連接器插座對應設 置若干預設間距的卡槽；如此，可以在同一連接器插座201中，連接不同電池節(jié)數電池組的連接器插頭，并將不同電池節(jié)數電池組連接器插頭的各防反插卡條，卡緊固定在對應的卡槽中。如此，所述連接器插座201可適用任意XH的插頭，不同節(jié)數電池組可共用一個充電插口，即連接器插座，無需為不同節(jié)數電池并聯多個充電插口，防止了用戶并聯多個電池充電，避免了電池并聯互充風險。或者，還可以在每一連接器插座上設置一指示燈點，如此，在連接對應的電池組，并通過MCU進行控制充電時，對應的指示燈點亮，指示充電的進行。實施例2如圖3所示，本實施例提供了一種多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統，所述充放電快速檢測控制系統根據不同電壓段采用充放電快速檢測實現電池電量檢測，單片機檢測充放電電路的電流和電壓，并智能選擇與其對應的充放電曲線的數據段進行對比，可以快速檢測其電容量，具有電路簡單，檢測速度快，避免電池的過充、欠充等現象。如圖1所示，所述充放電快速檢測控制系統包括一個或多個電池組，優(yōu)選地，可以設置八個電池組，每一電池組設置兩節(jié)或兩節(jié)以上的電池，例如，設置兩節(jié)電池、三節(jié)電池、四節(jié)電池、五節(jié)電池、七節(jié)電池等等，其中，每一電池組的電池節(jié)數可以根據實際需要充電的電池數量確定。并且，充放電快速檢測控制系統包括一 MCU，即單片機，以及與所述MCU單片機連接的采樣轉換開關、電池組轉換開關和兩路或兩路以上的充放電電路，其中，MCU控制采樣轉換開關，采樣轉換開關通過轉換不同的電流電壓采樣電路對每一充電電路分別進行電流和電壓的采樣，并將采樣AD值發(fā)送給MCU。并且，所述MCU設置PID調節(jié)單元，即自動控制調節(jié)單元，MCU根據AD值，并通過所述PID調節(jié)單元實時調節(jié)各充放電電路的電壓，使各充放電電路的電壓保持在標準的充放電電壓值范圍。并且，還設置與MCU連接的電池組轉換開關，電池組轉換開關與各充放電電路連接，對應每一電池組，可以對應設置一組電池轉換開關組，并且，優(yōu)選的，可以設置八組電池組，所述電池組轉換開關設置八組電池轉換開關組。例如，設置K組的電池組，每一電池組設置η節(jié)電池，并且，設置η路的充放電電路，其中K和η均為大于I的自然數，η路的充放電電路分別與電池組轉換開關連接；對應K組的電池組，所述電池組轉換開關可以設置K組的電池轉換開關組；對應η路的充放電電路，每一組電池轉換開關組可以設置η個電池轉換開關，每一組電池轉換開關組中的η個電池轉換開關分別與η路充放電電路相分別對應連接。如此，在給第一組電池組充電或放電時，將第一組電池組與第一組電池轉換開關組連接，具體地，將第一組電池組內的每一節(jié)電池分別與第一組電池轉換開關組的一電池轉換開關連接，其中，第一組電池組可以包括兩節(jié)電池、或三節(jié)電池、或五節(jié)電池、或七節(jié)電池等，第一組電池轉換開關組可以設置七個或七個以上的電池轉換開關，如此，在充電或放電時，可以直接將不同節(jié)數 的電池組直接連接到電池轉換開關組上，并達到每一節(jié)電池都有對應的一個電池轉換開關獨立連接充電。并且，對應第一組電池轉換開關組中的電池轉換開關數量，可以設置相同數量的充放電電路，每一電池轉換開關連接一充放電電路，并給一組電池組中的一節(jié)電池進行充電或放電，如此，在充電或放電時，通過MCU控制第一組電池轉換開關組的各電池轉換開關,可以獨立給第一組電池組的各節(jié)電池分別進行獨立的充電或放電。從而使電池組轉換開關控制與其連接的各電池組的每一節(jié)電池形成一獨立充電回路或放電回路，從而使每一電池組中的每節(jié)電池都有一個獨立的充電回路對或放電回路其進行充電或放電，真正實現電池組各單元獨立充電和放電,獨立控制,互不干擾。 同樣，在給多組電池組進行充電或放電時，每一充放電電路可以分別與多組電池轉換開關組中每一組電池轉換開關組的一個電池轉換開關連接，可以通過MCU控制多組的電池轉換開關組，通過分別輪流控制啟動各電池轉換開關組，分別輪流給其對應的每組電池組進行獨立充電或獨立放電,例如,可以通過MCU設定，可以在給第一組電池組充電或放電完畢后，自動給第二組電池組進行充電或放電，如此，無需人工手動更換，滿足多組電池的充電或放電需求。并且，所述MCU還設置一用于存儲各種容量電池的電壓與時間變化曲線值的存儲單元。例如，如圖4所示，圖4為鋰電池的充放電曲線，從圖看處于放電平臺階段和恒壓階段電壓變化緩慢，而在恒流充電和放電初級階段(圖4的tl-t2之間)電壓變化很大。如此，可以提前根據各種容量的電池繪制成圖4的曲線，然后根據曲線把電壓變化和時間變化關系繪制成表格，并保存到所述存儲單元。如此，在電池容量檢測時，先通過MCU控制采樣轉換開關采集充放電電路的電流和電壓值，如果電池電壓低于某個值，即低于各種電池容量的經驗值，設定時間內我們利用恒流充電，通過采樣轉換開關采集記錄充電起始電壓和充電終止電壓，如果高于該值，即高于各種電池容量的經驗值，設定時間內我們利用恒流放電，記錄采樣轉換開關采集放電起始電壓和放電終止電壓。如此，再通過將采集的電流和電壓值與存儲單元中的電壓變化和時間變化關系表進行對比，就可以判斷該電池的容量了?；蛘?還設置與所述MCU連接的IXD顯示單元。如此,通過MCU控制IXD顯示單元，可以對整個充電或放電過程每節(jié)電池電壓、電流、容量等參數進行顯示。并且，可以根據設置，選擇顯示各組電池組各節(jié)電池的電池電壓、電流、容量等參數的顯示。還可以將所述MCU與LCD顯示單元一體固定設置，如此，結構簡單，查看LCD顯示單元的顯示數據方便?；蛘撸恳浑姵亟M還設置一電池組連接器插頭，并且，對應每一電池組，還設置一連接器插座，如此，在對各電池組進行充電或放電檢測時，只需要將電池組連接器插頭插接在連接器插座上，即可以接通電池組與其對應的電池轉換開關組之間的連接，從而對各電池組進行獨立充電或放電檢測。如圖2所示，電池組連接器插頭203為市場上標準的電池組連接器插頭，電池組連接器插頭203根據電池組包括的電池節(jié)數，其充電連接線的數量不同，并且，電池組連接器插頭203對應的插接端的大小不相同，如圖2中，電池組連接器插頭203為三節(jié)電池的電池組的連接器插頭，電池組連接器插頭206為七節(jié)電池的電池組的連接器插頭。并且，現有標準的連接器插頭的插接端側邊還設置兩凸起的防反插卡條，防反插卡條可以用于防止反接，所述連接器插座201設置對應的卡槽202，在連接充電時，通過凸起的兩防反插卡條卡緊到連接器插座201對應的卡槽202內，使連接器插頭穩(wěn)固固定，例如，連接器插頭203設置有凸起的防反插卡條204和防反插卡條205，并且，現有標準的連接器插頭中，兩防反插卡條·的間距設置也是根據電池組中電池節(jié)數設置，由于電池節(jié)數不一樣，電池組連接器插頭的插接端大小也不一樣，兩防反插卡條的間距也不同。因此，對應所述電池組的電池節(jié)數，所述電池組連接器插頭設置預設間距的兩所述防反插卡條，所述預設間距為市場上任意節(jié)數充電電池組的連接器插頭的標準間距；并且，所述連接器插座對應設置若干預設間距的卡槽；如此，可以在同一連接器插座201中，連接不同電池節(jié)數電池組的連接器插頭，并將不同電池節(jié)數電池組連接器插頭的各防反插卡條，卡緊固定在對應的卡槽中。如此，所述連接器插座201可適用任意XH的插頭，不同節(jié)數電池組可共用一個充電插口，即連接器插座，無需為不同節(jié)數電池并聯多個充電插口，防止了用戶并聯多個電池充電或放電，避免了電池并聯互充互放的風險?；蛘?，還可以在每一連接器插座上設置一指示燈點，如此，在連接對應的電池組，并通過MCU進行控制充電或放電進行檢測時,對應的指示燈點亮,指示充電或放電檢測的進行。以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種多節(jié)串聯電池的獨立充電控制系統，包括至少一電池組，其特征在于， 還包括一 MCU、以及與所述MCU連接的采樣轉換開關和電池組轉換開關； 每一所述電池組設置至少一節(jié)電池，并且，每節(jié)電池設置對應單獨的充電電路；所述電池組轉換開關設置至少兩組電池轉換開關，電池組中各節(jié)電池通過各電池轉換開關分別與各充電電路連接； 并且，所述MCU設置PID調節(jié)單元。
2.根據權利要求1所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統，其特征在于，設置至少八電池組，所述電池組轉換開關設置至少八電池轉換開關組。
3.根據權利要求1或2所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統，其特征在于，每一電池組設置一電池組連接器插頭，并且，對應每一電池組連接器插頭，還設置一連接器插座。
4.根據權利要求3所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統，其特征在于，所述電池組連接器插頭的插接端側邊還設置兩凸起的防反插卡條，所述連接器插座設置對應的卡槽。
5.根據權利要求4所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統，其特征在于，對應所述電池組的電池節(jié)數，所述電池組連接器插頭設置預設間距的兩所述防反插卡條，所述連接器插座對應不同節(jié)數的所述電池組連接器插頭設置若干預設間距的卡槽。
6.根據權利要求1或2所述的多節(jié)串聯電池獨立充電控制系統，其特征在于，還設置與所述MCU連接的IXD顯示單元。
7.一種多節(jié)串聯電池的充放電快速檢測控制系統，包括至少一電池組，其特征在于， 還包括一 MCU、以及與所述MCU 連接的采樣轉換開關和電池組轉換開關； 每一所述電池組設置至少兩節(jié)電池，并且，設置至少兩充放電電路，所述電池組轉換開關設置至少兩電池轉換開關，各節(jié)電池通過各電池轉換開關分別與各充放電電路連接； 并且，所述MCU設置PID調節(jié)單元和存儲單元。
8.根據權利要求7所述的多節(jié)串聯電池充放電快速檢測控制系統，其特征在于，每一電池組設置一電池組連接器插頭，并且，對應每一電池組連接器插頭，還設置一連接器插座；所述電池組連接器插頭的插接端側邊還設置兩凸起的防反插卡條，所述連接器插座設置對應的卡槽。
9.根據權利要求8所述的多節(jié)串聯電池充放電快速檢測控制系統，其特征在于，對應所述電池組的電池節(jié)數，所述電池組連接器插頭設置預設間距的兩所述防反插卡條，所述連接器插座對應設置若干預設間距的卡槽。
10.根據權利要求7-9任一所述的多節(jié)串聯電池充放電快速檢測控制系統，其特征在于，還設置與所述MCU連接并一體固定的IXD顯示單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池的獨立充電控制系統和充放電快速檢測控制系統。通過設置MCU、采樣轉換開關和電池組轉換開關，通過MCU精確地自動控制充電電路或放電電路的充電或放電電壓，徹底避免過充、欠充現象，通過MCU控制電池組轉換開關，選擇不同電池組并對選中電池組中的各節(jié)電池分別進行獨立充電或放電，通過獨立控制，互不干擾，使各電池組中每節(jié)電池每次充電容量最大，整個過程效率高，電池壽命長；通過MCU實現自動對多組電池組進行輪流充電或放電，無需手動操作，使用方便；在對電池組每節(jié)電池進行獨立充電或放電時，對其電流和電壓進行檢測，通過與存儲的標準容量對比，可以快速檢測到其電容量，具有結構簡單，檢測速度快。
文檔編號H02J7/00GK103236726SQ201310144940
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權日2013年4月23日
發(fā)明者趙尚春 申請人:深圳市樂迪電子有限公司