串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置，所述電路包括：控制單元、開關(guān)單元、偵測單元、電壓檢測單元和切換單元，偵測單元的偵測器用于偵測功率元件兩端的電壓；電壓檢測單元用于檢測電池組中的每個電池的電壓；控制單元用于根據(jù)偵測器偵測的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑的充電電流，在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號；開關(guān)單元用于根據(jù)斷開控制信號，斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑；切換單元用于切換電池組中進行充電的電池的數(shù)量。本發(fā)明串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，并且可靠性和安全性高。
【專利說明】
串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及充電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，儲能電池的應(yīng)用越來越廣泛，這就產(chǎn)生了為這些多個串聯(lián)儲能電池進行充電的問題。多個串聯(lián)電池組成的電池組大都采用串聯(lián)充電電路進行充電，并且現(xiàn)有的串聯(lián)充電電路通常是針對單一的兩個或者三個串聯(lián)電池的設(shè)計方案。其至少存在以下問題:首先，同一充電電路不能滿足兩個、三個、甚至更多個的串聯(lián)電池數(shù)量的切換使用，即無法保證兩個、三個、甚至更多個的串聯(lián)電池能共用同一充電電路。另外，對于一般的消費類電子產(chǎn)品而言，現(xiàn)有的充電電路結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，成本也偏高。因此設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、可靠性和安全性的充電電路，是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，可靠性和安全性高。
[0004]所述技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明提供了一種串聯(lián)電池的均衡充電電路，其包括:控制單元、開關(guān)單元、偵測單元、電壓檢測單元、切換單元，其中，
[0006]所述偵測單元，與所述控制單元和所述開關(guān)單元電性相連，偵測單元包括功率元件和偵測器，所述偵測器用于偵測所述功率元件兩端的電壓，并將偵測的功率元件兩端的電壓提供給所述控制單元；
[0007]所述電壓檢測單元，電性連接至由至少兩個正負極依次串聯(lián)的電池組成的電池組和所述控制單元，用于檢測電池組中的每個電池的電壓，并將檢測的每個電池的電壓提供給所述控制單元；
[0008]所述控制單元，用于根據(jù)所述偵測器提供的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑的充電電流，在所述充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或所述電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號給所述開關(guān)單元；
[0009]所述開關(guān)單元，與所述控制單元、所述電池組電性相連，用于根據(jù)所述控制單元發(fā)送的斷開控制信號，斷開所述供電設(shè)備與所述電池組之間的充電路徑；
[0010]所述切換單元，包括至少一個開關(guān)，每個開關(guān)連接于對應(yīng)的電池的正極與負極之間，所述切換單元用于切換電池組中進行充電的電池的數(shù)量，若所述切換單元中的開關(guān)斷開，則所述開關(guān)單元與連接于開關(guān)的對應(yīng)電池之間的路徑連通，若所述切換單元中的開關(guān)導(dǎo)通，則所述開關(guān)單元與連接于開關(guān)的對應(yīng)電池之間的路徑不連通。
[0011 ]進一步地，所述電路還包括:報警裝置，所述報警裝置與所述控制單元電性相連，所述控制單元還用于在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送報警信號給所述報警裝置，所述報警裝置用于根據(jù)報警信號進行報警。
[0012]進一步地，所述電路還包括:顯示裝置，所述顯示裝置與所述控制單元電性相連，所述控制單元還用于在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送顯示信息給所述顯示裝置，所述顯示裝置用于對所述顯示信息進行顯示。
[0013]進一步地，所述控制單元包括控制器、PWM驅(qū)動器，所述控制器與所述PWM驅(qū)動器、所述偵測單元、所述電壓檢測單元電性相連。
[0014]進一步地，所述功率元件為第一電阻，所述第一電阻的一端與所述偵測器的一端、供電設(shè)備電性相連，所述第一電阻的另一端與所述偵測器的另一端、所述開關(guān)單元電性相連。
[0015]進一步地，所述開關(guān)單元包括電感、二極管、三極管、第一電容，所述電感的一端與所述第一電阻相連，所述電感的另一端與二極管的陽極相連，所述二極管的陰極通過第一電容接地，所述三極管的基極與所述控制單元電性相連，所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極與二極管的陽極相連。
[0016]進一步地，電池的數(shù)量與開關(guān)的數(shù)量滿足如下公式:M>= N+2，其中，M> = 2，M為電池的數(shù)量，N為開關(guān)的數(shù)量。
[0017]進一步地，所述電路還包括:充電保護單元;所述充電保護單元與所述控制單元、所述電池組電性相連，所述充電保護單元用于檢測所述電池組中的每個電池的電壓，在檢測到每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送通知信號給所述控制單元，所述控制單元還用于根據(jù)所述充電保護單元發(fā)送的通知信號，提供斷開控制信號給所述開關(guān)單元。
[0018]進一步地，所述電池組包括第一至第η電池，所述充電保護單元包括η-1個電阻依次為第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻至第η電阻，η-1個電容依次為第二電容、第三電容、第四電容、第五電容至第η電容，控制芯片;所述第二電阻的一端電性連接于電池組和開關(guān)單元之間，另一端通過第二電容接地，還與所述控制芯片的第一引腳相連；所述第三電阻電性連接于電池組和開關(guān)單元之間，另一端與所述控制芯片的第二引腳相連;所述第四電阻的一端電性連接于第一電池與第二電池之間，另一端與所述控制芯片的第三引腳相連;所述第五電阻的一端電性連接于第二電池與第三電池之間，另一端與所述控制芯片的第四引腳相連;所述第六電阻的一端電性連接于第三電池與第四電池之間，另一端與控制芯片的第五引腳相連;所述第η電阻的一端電性連接于第η-3電池與第η-2電池之間，另一端與所述控制芯片的第η-1引腳相連;所述控制芯片的輸出引腳與所述控制單元的控制器相連，η為大于3的整數(shù)。
[0019]本發(fā)明提供了一種串聯(lián)電池的均衡充電裝置，其應(yīng)用上述的均衡充電電路。
[0020]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0021]通過偵測單元的偵測器偵測功率元件兩端的電壓；電壓檢測單元檢測電池組中的每個電池的電壓;控制單元根據(jù)偵測器偵測的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑的充電電流，在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元;開關(guān)單元根據(jù)控制單元發(fā)送的斷開控制信號，斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑，切換單元可以切換電池組中進行充電的電池的數(shù)量，從而防止了電池充電過程中的過充或過流現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性，并且通過切換單元可以對可充電的電池的數(shù)量根據(jù)需求靈活切換，從而滿足多個電池的充電切換需要，此外此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0022]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0024]圖2是本發(fā)明第二實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖3是本發(fā)明第三實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖4是本發(fā)明第四實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0027]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的串聯(lián)電池的均衡充電電路及其裝置其【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細說明如后。
[0028]有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例詳細說明中將可清楚的呈現(xiàn)。通過【具體實施方式】的說明，當可對本發(fā)明為達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0029]第一實施例
[0030]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的結(jié)構(gòu)框圖。所述串聯(lián)電池的均衡充電電路用于對至少兩個串聯(lián)電池構(gòu)成的電池組100進行可靠、安全地充電，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本較低。請參考圖1，本實施例的充電電路包括:控制單元10、開關(guān)單元11、偵測單元12、電壓檢測單元13。
[0031]具體地，電池組100包括多個正負極依次串聯(lián)的單體電池T1-Tm (依次為第一電池、第二電池至第m電池)。
[0032]偵測單元12，與控制單元10和開關(guān)單元11電性相連，其中偵測單元12包括一功率元件和偵測器，偵測單元12的偵測器用于偵測該功率元件兩端的電壓，并將偵測的功率元件兩端的電壓提供給控制單元1。
[0033]電壓檢測單元13，電性連接至電池組100和控制單元10，用于檢測電池組中的每個電池的電壓，并將檢測的每個電池的電壓提供給控制單元10。這里所指的每個電池的電壓是指電池正負極的電壓差，即每個電池上的壓降，整個電池組的電壓即為各個電池的電壓之和。電壓檢測單元13可以為多個與電池數(shù)量相同的電壓檢測器，每一電壓檢測器電性連接至其中一個對應(yīng)的電池的正極與負極，用于實時檢測對應(yīng)的一個電池的電壓。
[0034]控制單元10，電性連接偵測單元12與電壓檢測單元13?？刂茊卧?0用于根據(jù)偵測單元12的偵測器提供的偵測的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組100之間的充電路徑的充電電流，根據(jù)充電電流和/或電壓檢測單元13檢測的每個電池的電壓，發(fā)送相應(yīng)的控制信號給開關(guān)單元U。具體地，控制單元10若判斷出充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時，則發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11，或者當判斷出電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11，又或者只有當控制單元10若判斷出充電電流大于預(yù)設(shè)電流值且判斷出電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11。預(yù)設(shè)電流值可以根據(jù)電池的最大充電電流決定，例如，若充電電流超過IA會燒壞電池，則預(yù)設(shè)電流值可以設(shè)置為小于等于1A。預(yù)設(shè)電壓值也可以根據(jù)電池的上限充電電壓決定，例如，預(yù)設(shè)電壓值可以為5V等數(shù)值。
[0035]其中，因每個串聯(lián)電池都會有一個電壓信號提供給控制單元10，充電過程中當所有的電池充滿電時，控制單元10會通過采樣的每個電池的電壓來判斷電池是否充滿電，如果充滿，控制單元10會提供一個控制信號給開關(guān)單元11，以使開關(guān)單元11關(guān)斷充電模式，完成整個電池的充電過程，從而防止了電池的過充現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性。同時，還在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時，則發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11，以使開關(guān)單元11關(guān)斷充電模式，從而防止了電池在充電過程中的過流現(xiàn)象。
[0036]開關(guān)單元11，與控制單元10、電池組100電性相連，用于根據(jù)控制單元10發(fā)送的斷開控制信號，斷開供電設(shè)備與電池組100之間的充電路徑。
[0037]切換單元14，與開關(guān)單元11、電池組100電性相連，切換單元14用于切換電池組中可以進行充電的串聯(lián)電池的數(shù)量。更具體地，切換單元14可以包括至少一個開關(guān)，例如開關(guān)Κ1、Κ2、...、Κη，每個開關(guān)連接于對應(yīng)的電池的正極與負極之間，若切換單元14中的一個開關(guān)斷開，則開關(guān)單元11與連接于此開關(guān)的對應(yīng)電池之間的路徑連通，若切換單元14中的此開關(guān)導(dǎo)通，則開關(guān)單元11與連接于開關(guān)的對應(yīng)電池之間的路徑不連通。
[0038]例如，若開關(guān)Kl合上，則可以對除了第一電池之外的其他電池進行充電，若開關(guān)Kl和Κ2同時合上，則可以對除了第一電池和第二電池之外的其他電池進行充電，若開關(guān)Kl和Κ2均斷開，可以對電池組中的所有電池進行充電。因此，通過切換單元14中的開關(guān)Κ1、Κ2、…、Kn可以使得多個串聯(lián)電池的均衡充電電路對任意個的電池進行充電，例如兩個、三個甚至更多個。
[0039]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路，通過偵測單元的偵測器偵測功率元件兩端的電壓；電壓檢測單元檢測電池組中的每個電池的電壓;控制單元根據(jù)偵測器偵測的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑的充電電流，在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元;開關(guān)單元根據(jù)控制單元發(fā)送的斷開控制信號，斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑，切換單元可以切換電池組中進行充電的電池的數(shù)量，從而防止了電池充電過程中的過充或過流現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性，并且通過切換單元可以對可充電的電池的數(shù)量根據(jù)需求靈活切換，從而滿足多個電池的充電切換需要，此外此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0040]第二實施例
[0041]圖2是本發(fā)明第二實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的結(jié)構(gòu)框圖。請參考圖2，其中，圖2是在圖1的基礎(chǔ)上改進而來的。圖2與圖1的區(qū)別在于，圖2的串聯(lián)電池的均衡充電電路還可以包括充電保護單元15。
[0042]具體地，充電保護單元15，與控制單元10、電池組100電性相連，充電保護單元15用于檢測電池組中的每個電池的電壓，在檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時(電池充滿電)，則發(fā)送通知信號給控制單元10。優(yōu)選地，控制單元10還用于根據(jù)充電保護單元15發(fā)送的通知信號，提供斷開控制信號給開關(guān)單元11，使開關(guān)單元11切斷電路，停止充電。
[0043]其中，除了第一實施例中的控制單元10可以自行判斷電池是否充滿電之外，本實施例中的充電保護單元15也可以判斷電池是否充滿電，當所有的電池充滿電時充電保護單元15會提供一個通知信號給控制單元10，以使控制單元10發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元U，從而使得開關(guān)單元11關(guān)斷充電模式，完成整個電池的充電過程，從而防止了電池的過充現(xiàn)象，進一步提高了充電過程的安全性和可靠性。
[0044]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路，還通過充電保護單元在檢測每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時(電池充滿電)，則發(fā)送通知信號給控制單元，控制單元根據(jù)充電保護單元發(fā)送的通知信號，提供斷開控制信號給開關(guān)單元，以使開關(guān)單元關(guān)斷充電模式，從而進一步防止了電池充電過程中的過充現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性。
[0045]第三實施例
[0046]圖3是本發(fā)明第三實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的結(jié)構(gòu)框圖。請參考圖3，其中，圖3是在圖2的基礎(chǔ)上改進而來的。圖3與圖2的區(qū)別在于，圖3的串聯(lián)電池的均衡充電電路還可以包括報警裝置40和/或顯示裝置41。
[0047 ] 具體地，報警裝置40，與控制單元1電性相連。
[0048]優(yōu)選地，控制單元10還用于在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送報警信號給報警裝置40，所述報警裝置40用于根據(jù)報警信號進行報警。其中，報警裝置40可以為蜂鳴器或聲光報警器，用于發(fā)出光或聲音進行報警。
[0049]顯示裝置41，與控制單元10電性相連。
[0050]優(yōu)選地，控制單元10還用于在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送顯示信息給顯示裝置41，顯示裝置41用于對顯示信息進行顯示，以提示用戶充電電流過大或已充滿電等信息。其中，顯示裝置40可以為顯示屏，顯示屏上可以顯示充電電流過大的警示信息或已充滿電的提示信息。
[0051]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路，還通過報警裝置或顯示裝置在充電電流過大或已充滿電時進行報警或顯示提示信息，以提示用戶及時采取措施，能夠進一步提高充電過程的安全性和可靠性。
[0052]第四實施例
[0053]圖4是本發(fā)明第五實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路的電路圖。請參考圖4，其中，圖4是在圖3的基礎(chǔ)上改進而來的。圖4與圖3的區(qū)別在于，圖4是圖3的提供了一種具體的實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的電路圖。
[0054]具體地，控制單元10包括控制器101、PWM(Pulse Width Modulat1n，脈沖寬度調(diào)制)驅(qū)動器102，控制器101與PffM驅(qū)動器102、偵測單元12、電壓檢測單元13、充電保護單元15電性相連。
[0055]其中，控制器101可以為MQJ(Microcontroller Unit，微控制單元)。控制單元10的控制器101可以在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送控制信號給PWM驅(qū)動器102，PWM驅(qū)動器102根據(jù)此控制信號發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11，開關(guān)單元11斷開供電設(shè)備與電池組100之間的充電路徑。因每個串聯(lián)電池都會有一個電壓信號提供給控制單元10，充電過程中當所有的電池充滿電時，控制單元10會通過采樣的每個電池的電壓來判斷電池是否充滿電，如果充滿，控制單元10的控制器101會提供一個控制信號給PWM驅(qū)動器102，PWM驅(qū)動器102提供斷開控制信號給開關(guān)單元11，以使開關(guān)單元11關(guān)斷充電模式，從而防止了電池充電過程中的過充現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性。同時，控制單元10的控制器101還在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時，同樣也會提供一個控制信號給PWM驅(qū)動器102，PWM驅(qū)動器102提供斷開控制信號給開關(guān)單元11，以使開關(guān)單元11關(guān)斷充電模式，從而防止了電池的過流現(xiàn)象。
[0056]偵測單元12包括偵測器121 (例如可以為電壓偵測器)、功率元件(例如第一電阻Rl)，第一電阻Rl的一端與偵測器121的一端、PWM驅(qū)動器102、供電設(shè)備電性相連，第一電阻Rl的另一端與偵測器121的另一端、開關(guān)單元11電性相連。
[0057]其中，本實施例中，可以采用具有USB接口的供電設(shè)備等對電池進行充電，偵測單元12可以偵測第一電阻Rl兩端的電壓，并將偵測的電壓提供給控制單元10，控制單元10中的控制器101通過采樣的第一電阻Rl兩端的電壓計算出充電電流。
[0058]開關(guān)單元11包括電感L1、二極管Dl、三極管Ql、第一電容Cl，電感LI的一端與第一電阻Rl相連，電感LI的另一端與二極管Dl的陽極相連，二極管Dl的陰極通過第一電容Cl接地，三極管Ql的基極與控制單元10的PffM驅(qū)動器102電性相連，三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的集電極與二極管Dl的陽極相連。
[0059 ]其中，本發(fā)明實施例通過二極管DI限制充電電流，保護電池的充電電路，防止電池反接，通過三極管Ql的導(dǎo)通和截止來打開充電模式和關(guān)斷充電模式，當三極管Ql導(dǎo)通，充電電流直接流進地線，充電模式關(guān)斷，當三極管Ql截止，充電電流直接通過二極管Dl流進電池組中的相應(yīng)電池，進入充電模式。在本發(fā)明其他實施例中，三極管Ql也可以為其他開關(guān)元件，例如晶體管等。
[0060]電壓檢測單元13包括多個與電池數(shù)量相同的電壓檢測器。每一電壓檢測器電性連接至其中一個對應(yīng)的電池的正極與負極，用于實時檢測對應(yīng)的一個電池的電壓。
[0061]切換單元14包括多個開關(guān)K1、K2、…、Kn，每個開關(guān)連接于一個電池的正極與負極之間。
[0062]其中，電池的數(shù)量與開關(guān)的數(shù)量滿足如下公式:M>= Ν+2，其中，M> = 2，M為電池的數(shù)量，N為開關(guān)的數(shù)量，通過切換單元14中的多個開關(guān)，可以使得可充電的串聯(lián)電池的數(shù)量根據(jù)需求靈活切換。
[0063]充電保護單元15包括η-1個電阻，依次為第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6至第η電阻Rn，n-1個電容，依次為第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5至第η電容Cn，控制芯片151。第二電阻R2的一端電性連接于電池組和開關(guān)單元11之間，另一端通過第二電容C2接地，還與控制芯片151的第一引腳V4相連。第三電阻R3電性連接于電池組和開關(guān)單元11之間，另一端與控制芯片151的第二引腳V4相連。第四電阻R4的一端電性連接于第一電池與第二電池之間，另一端與控制芯片151的第三引腳V2相連。第五電阻R5的一端電性連接于第二電池與第三電池之間，另一端與控制芯片151的第四引腳Vl相連。第六電阻R6的一端電性連接于第三電池與第四電池之間，另一端與控制芯片151的第五引腳VO相連。第η電阻Rn的一端電性連接于第η-3電池與第η-2電池(假設(shè)電池組包括第一至第η電池)之間，另一端與控制芯片151的第η-1引腳Vn-1相連?？刂菩酒?51的輸出引腳OUT與控制單元10的控制器101相連。其中，η為大于3的整數(shù)?？刂菩酒?51還包括一引腳⑶和一引腳VSS，引腳⑶和引腳VSS之間還連接一電容C6，控制芯片151的引腳⑶還通過電容C6接地。
[0064]其中，控制芯片151有單獨引腳通過相應(yīng)電阻連接到每個電池的正負極上，當每個電池都充滿電的時候，控制芯片151會通過輸出引腳OUT發(fā)送一個通知信號給控制單元10，控制單元10發(fā)送一個控制信號給PffM驅(qū)動器101，然后PffM驅(qū)動器101發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11，從而使得開關(guān)單元11關(guān)斷充電模式，完成整個電池的充電過程，從而防止了電池的過充現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性?？刂菩酒?51可以設(shè)置更多的引腳，并且連接相應(yīng)的電池正負極，從而支持更多電池串聯(lián)使用。
[0065]下面詳細說明充電電路的充電過程及其防止過充、過流等過程:
[0066]偵測單元12中的偵測器121偵測功率元件的第一電阻Rl兩端的電壓；電壓檢測單元13中的電壓檢測器檢測電池組中的每個電池的電壓;控制單元1中的控制器1I根據(jù)偵測單元偵測的第一電阻Rl兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑的充電電流，在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或電壓檢測單元13檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則控制器101發(fā)送控制信號給PWM驅(qū)動器102，PWM驅(qū)動器102根據(jù)此控制信號發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11的三極管Ql;三極管Ql導(dǎo)通，充電電流直接流進地線，從而斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑，充電模式關(guān)斷，從而防止了電池充電過程中的過充現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性。同時，控制單元10的控制器101還在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時，同樣也會提供一個控制信號給PWM驅(qū)動器102，PWM驅(qū)動器102提供斷開控制信號給開關(guān)單元11的三極管Q1，三極管Ql導(dǎo)通，充電電流直接流進地線，從而斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑，充電模式關(guān)斷，從而防止了電池的過流現(xiàn)象。
[0067]此外，充電保護單元15可以檢測電池組中的每個電池的電壓，在檢測到每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送通知信號給控制單元中的控制器101，控制器根據(jù)充電保護單元15發(fā)送的通知信號，發(fā)送控制信號給P麗驅(qū)動器102，P麗驅(qū)動器102根據(jù)此控制信號發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元11的三極管Ql;三極管Ql導(dǎo)通，從而斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑，從而防止了電池的過充現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性。
[0068]此外，通過切換單元14中的多個開關(guān)，可以使得可充電的串聯(lián)電池的數(shù)量根據(jù)需求靈活切換，例如若開關(guān)Kl合上，則可以對除了第一電池之外的其他電池進行充電，若開關(guān)Kl和K2同時合上，則可以對除了第一電池和第二電池之外的其他電池進行充電，若開關(guān)Kl和K2均斷開，可以對電池組中的所有電池進行充電。
[0069]此外，控制單元10在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送報警信號給報警裝置40，報警裝置40根據(jù)報警信號進行報警，例如可以發(fā)出光或聲音進行報警，以提示用戶及時采取措施，能夠進一步提高充電過程的安全性和可靠性。
[0070]此外，控制單元10在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送顯示信息給顯示裝置41，顯示裝置41對顯示信息進行顯示，例如可以顯示超出電流的警示信息或已充滿電的提示信息，以提示用戶及時采取措施，能夠進一步提高充電過程的安全性和可靠性。
[0071]根據(jù)以上實施例，本發(fā)明實施例還公開了一種串聯(lián)電池的均衡充電裝置，包括上述實施例中的串聯(lián)電池的均衡充電電路。
[0072]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的串聯(lián)電池的均衡充電電路和裝置，通過偵測單元的偵測器偵測功率元件兩端的電壓；電壓檢測單元檢測電池組中的每個電池的電壓;控制單元根據(jù)偵測器偵測的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑的充電電流，在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號給開關(guān)單元;開關(guān)單元根據(jù)控制單元發(fā)送的斷開控制信號，斷開供電設(shè)備與電池組之間的充電路徑，切換單元可以切換電池組中進行充電的電池的數(shù)量，從而防止了電池充電過程中的過充或過流現(xiàn)象，提高了充電過程的安全性和可靠性，并且通過切換單元可以對可充電的電池的數(shù)量根據(jù)需求靈活切換，從而滿足多個電池的充電切換需要，此外此電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0073]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種串聯(lián)電池的均衡充電電路，其特征在于，其包括:控制單元、開關(guān)單元、偵測單元、電壓檢測單元、切換單元，其中， 所述偵測單元，與所述控制單元和所述開關(guān)單元電性相連，所述偵測單元包括功率元件和偵測器，所述偵測器用于偵測所述功率元件兩端的電壓，并將偵測的功率元件兩端的電壓提供給所述控制單元； 所述電壓檢測單元，電性連接至由至少兩個正負極依次串聯(lián)的電池組成的電池組和所述控制單元，用于檢測電池組中的每個電池的電壓，并將檢測的每個電池的電壓提供給所述控制單元； 所述控制單元，用于根據(jù)所述偵測器提供的功率元件兩端的電壓計算出供電設(shè)備與所述電池組之間的充電路徑的充電電流，在所述充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或所述電壓檢測單元檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送斷開控制信號給所述開關(guān)單元； 所述開關(guān)單元，與所述控制單元、所述電池組電性相連，用于根據(jù)所述控制單元發(fā)送的斷開控制信號，斷開所述供電設(shè)備與所述電池組之間的充電路徑； 所述切換單元，包括至少一個開關(guān)，每個開關(guān)連接于對應(yīng)的電池的正極與負極之間，所述切換單元用于切換電池組中進行充電的電池的數(shù)量，若所述切換單元中的開關(guān)斷開，則所述開關(guān)單元與連接于該開關(guān)的對應(yīng)電池之間的路徑連通，若所述切換單元中的開關(guān)導(dǎo)通，則所述開關(guān)單元與連接于該開關(guān)的對應(yīng)電池之間的路徑不連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電電路，其特征在于，還包括:報警裝置，所述報警裝置與所述控制單元電性相連，所述控制單元還用于在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送報警信號給所述報警裝置，所述報警裝置用于根據(jù)所述報警信號進行報警。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電電路，其特征在于，還包括:顯示裝置，所述顯示裝置與所述控制單元電性相連，所述控制單元還用于在充電電流大于預(yù)設(shè)電流值時或檢測的每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，發(fā)送顯示信息給所述顯示裝置，所述顯示裝置用于對所述顯示信息進行顯示。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電電路，其特征在于，所述控制單元包括控制器、PWM驅(qū)動器，所述控制器與所述PWM驅(qū)動器、所述偵測單元、所述電壓檢測單元電性相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電電路，其特征在于，所述功率元件為第一電阻，所述第一電阻的一端與所述偵測器的一端、供電設(shè)備電性相連，所述第一電阻的另一端與所述偵測器另一端、所述開關(guān)單元電性相連。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均衡充電電路，其特征在于，所述開關(guān)單元包括電感、二極管、三極管、第一電容，所述電感的一端與所述第一電阻相連，所述電感的另一端與二極管的陽極相連，所述二極管的陰極通過第一電容接地，所述三極管的基極與所述控制單元電性相連，所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的集電極與二極管的陽極相連。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電電路，其特征在于，所述電池的數(shù)量與開關(guān)的數(shù)量滿足如下公式:M> = N+2，其中，M> = 2，M為電池的數(shù)量，N為開關(guān)的數(shù)量。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電電路，其特征在于，還包括:充電保護單元;所述充電保護單元與所述控制單元、所述電池組電性相連，所述充電保護單元用于檢測所述電池組中的每個電池的電壓，在檢測到每個電池的電壓大于預(yù)設(shè)電壓值時，則發(fā)送通知信號給所述控制單元，所述控制單元還用于根據(jù)所述充電保護單元發(fā)送的通知信號，提供斷開控制信號給所述開關(guān)單元。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均衡充電電路，其特征在于，所述電池組包括第一至第η電池，所述充電保護單元包括η-1個電阻依次為第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻至第η電阻，η-1個電容依次為第二電容、第三電容、第四電容、第五電容至第η電容，控制芯片;所述第二電阻的一端電性連接于電池組和開關(guān)單元之間，另一端通過第二電容接地，還與所述控制芯片的第一引腳相連;所述第三電阻電性連接于電池組和開關(guān)單元之間，另一端與所述控制芯片的第二引腳相連;所述第四電阻的一端電性連接于第一電池與第二電池之間，另一端與所述控制芯片的第三引腳相連;所述第五電阻的一端電性連接于第二電池與第三電池之間，另一端與所述控制芯片的第四引腳相連;所述第六電阻的一端電性連接于第三電池與第四電池之間，另一端與控制芯片的第五引腳相連;所述第η電阻的一端電性連接于第η-3電池與第η-2電池之間，另一端與所述控制芯片的第η-1引腳相連;所述控制芯片的輸出引腳與所述控制單元的控制器相連，η為大于3的整數(shù)。10.—種串聯(lián)電池的均衡充電裝置，其特征在于，其應(yīng)用如權(quán)利要求1-9中任一項所述的均衡充電電路。
【文檔編號】H02J7/00GK105978106SQ201610537459
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】卓爾悅歐洲控股有限公司