[发明专利]一种串联电池组快平衡充电装置

摘要

本发明公开了一种串联电池组快平衡充电装置，包括电源输入模块、充电控制与检测保护模块、平衡充电检测控制模块、CPU模块，充电电源经电源输入模块、在CPU模块控制下由充电控制与检测保护模块为待充电电池组自动提供充电电流，CPU模块和平衡充电检测控制模块通过实时检测待充电电池组的每个单体电池电压以实现对待充电电池组的智能平衡充电。本专利的有益效果是采用级联式平衡充电和CPU模块智能控制，可有效缩短平衡时间、适应不同种类任意多个单体电池所组成电池组，缓解单体电池在制造和使用过程中产生的不一致性，提高串联电池组的整体性能和充电的安全可靠性。

主权项

1.一种串联电池组快平衡充电装置，包括电源输入模块、充电控制与检测保护模块、平衡充电检测控制模块、CPU模块，充电电源经电源输入模块，在CPU模块控制下由充电控制与检测保护模块为待充电电池组自动提供充电电流，CPU模块和平衡充电检测控制模块通过实时检测待充电电池组的每个单体电池电压以实现对待充电电池组的智能平衡充电；其特征在于：所述的电源输入模块包括电阻R7、R8与MOS管VT1组成的接入电源极性判断电路，其中电阻R8与MOS管VT1并联后与电阻R7串联，该接入电源极性判断电路串联在充电电源的正极PWRin+与参考地GND之间，用于减少接入电源上的噪声对充电装置干扰的旁路滤波电容C2、C3、C4，用于减少充电装置产生噪声对外接电源干扰的退耦滤波电容C1，电阻R9~R13、电容C10与运放IC1A组成接入电源电压检测电路并输出ADin0到CPU模块，电阻R1~R6、电容C6~C9、二极管D1、电感L1与集成电路IC2组成一个降压型稳压电路用以输出后续逻辑控制电路的稳压输出VDD；所述的充电控制与检测保护模块包括由MOS管VT2~VT3、二极管D2~D3、电阻R27~R30、电容C11~C12与电感L2组成的Buck‑Boost主电路，由三极管管VT5~VT11、电阻R14~R26、运放IC1C与IC1D组成的Buck‑Boost控制电路，由电阻R31~R33、电容C13~C14与运放IC3C组成的充电电压检测电路，由电阻R42~R47、电容C19~C20与运放IC3A组成的充电电流检测电路，由电阻R34~R41、电容C15~C18、三极管管VT12、MOS管VT4与运放IC3D组成的电池组接入检测与保护电路；Buck‑Boost控制电路在CPU模块输出控制信号PWM1、PWM2、KZXH1的控制下通过Buck‑Boost主电路为待充电电池组自动提供充电电流，并由充电电压检测电路、充电电流检测电路实时向CPU模块反馈充电电压信号Adin1、充电电流信号Adin2，电池组充电回路仅在待充电电池组接入且极性正确时导通并由CPU模块控制信号KZXH2控制其导通与关断，电容C15~C18连接于待充电池组两端形成一个π型滤波网络用于滤除电池组两端在充电和平衡过程中形成的纹波干扰；电阻R34~R38与运放IC3D组成一个比较电路检测电池组的接入与极性，当有电池组接入且极性正确时使MOS管VT4导通进入正常充电状态，当无电池组接入或接入极性错误时、MOS管VT4关断充电回路；上电时，在CPU还没正常工作前，由上拉电阻R40使三极管管VT12导通，MOS管VT4处于关断状态，以确保电路与电池组安全；CPU正常工作后，输出控制信号KZXH2＝0使电路进入充电工作状态；充电过程中，当出现过压、过流或其它故障现象时，CPU模块输出控制信号KZXH2＝1关断充电回路；所述的平衡充电检测控制模块包括由电阻R48~R67、电容C21~C24与运放IC4组成的四通道单体电池端电压检测电路，由电阻R68~R75、MOS管VTA1~4和VTB1~4、电容C25组成的单体电池电压平衡切换电路，由电阻R76~R83、光电隔离驱动器IC5~ IC6与译码器IC7组成的平衡切换控制电路；每个平衡充电检测控制模块实现4个单体电池的电压平衡，多个平衡充电检测控制模块之间级联以实现更多单体电池的应用；平衡充电检测控制模块的充电电源的正极PWRin+、稳压输出VDD、参考地GND与电源输入模块连接，每个单体电池BAT0、BAT1、BAT2、BAT3、BAT4连接到待充电池组各单体电池的端点，单体电池端电压检测输出BATin1、BATin2、BATin3、BATin4连接到CPU模块的A/D转换器输入，平衡切换控制信号KZM0、KZM1、KZM2连接到CPU模块的逻辑输出端；级联时，各个平衡充电检测控制模块的正极PWRin+、稳压输出VDD、参考地GND并联，后一个电路的BAT0与前一个电路的BAT4并联，BATin1、BATin2、BATin3、BATin4、KZM0、KZM1、KZM2分别连接到CPU模块；平衡充电检测控制模块通过实时检测待充电电池组的每个单体电池两端电压经调理得BATin0～BATinn连接到CPU模块，CPU模块根据各单体电池的实时端电压进行智能决策并输出控制码KZM0～KZMk控制平衡充电检测控制模块的工作以实现对待充电电池组的智能平衡充电。