专利名称：用于串联电池组的充电控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于串联电池组的充电控制装置，尤其涉及用于给矿用铅酸或锂离子电池充电的充电控制装置。
背景技术：
目前，在矿用后备电源中，都是以蓄电池作为储能元件，例如铅酸电池和锂离子电池等。这些电池的单体电压都比较低，为了得到较高的电压，要将这些单体电池进行串联起来形成串联电池组。如何保证在充电过程中串联电池组的快速地均衡充电，是充分发挥蓄电池效能的一项关键技术。现有的用于串联电池组的充电控制装置中，通过对每个单体电池采用独立的充电电源，或者是一个充电电源带有多组直流输出，每组直流输出分别对一个单体电池进行充电。但当电池组中单体电池数量较多时，则该充电方式实现比较复杂耗时，体积较大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于串联电池组的充电控制装置，其能够快速对串联电池组的各单体电池进行充电。本实用新型通过如下技术方案实现:一种用于串联电池组的充电控制装置，所述串联电池组包括多个单体电池，所述充电控制装置包括:充电电源模块，与所述串联电池组连接，用以给所述串联电池组提供充电电流；电池管理器，用以采集所述串联电池组的各单体电池的电压；以及处理器，与所述充电电源模块和所述电池管理器连接，用以根据所述电池管理器采集的电压数据控制所述充电电源模块的充电电流，使得所述充电电流从开始充电到结束充电逐渐减小。作为本实用新型的进一步改进，所述串联电池组为铅酸蓄电池组或锂离子蓄电池组。作为本实用新型的进一步改进，所述充电控制装置还包括:充电电流采样电阻，用以对充电电流采样，连接在所述充电电源模块与所述串联电池组之间，且与所述处理器连接。作为本实用新型的进一步改进，所述充电控制装置还包括:放电模块，包括与各单体电池串接的放电单元，所述放电单元与各单体电池串接以均衡各单体电池的电压，且所述放电模块通过所述电池管理器与所述处理器连接。作为本实用新型的进一步改进，所述放电单元包括放电电阻和放电MOS管，所述放电MOS管的栅极与所述电池管理器连接，所述放电MOS管的源极和漏极中的一者与所述放电电阻的一端连接，所述放电MOS管的源极和漏极中的另一者与对应单体电池的一极端连接，所述放电电阻的另一端与对应单体电池的另一极端连接。作为本实用新型的进一步改进，所述放电MOS管为P沟道MOS管。[0016]本实用新型的有益效果是:根据本实用新型的用于串联电池组的充电控制装置，可以通过在开始充电时利用大的充电电流对串联电池组，缩短充电时间，且处理器根据电池管理器采集的电压数据控制充电电源模块的充电电流，从开始充电到结束充电逐渐减小充电电流，能够均衡串联电池组的各单体电池的电压。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是作为本实用新型的用于串联电池组的充电控制装置的一个具体实施方式
的示意性电路框图。图2是图1的用于串联电池组的充电控制装置的充电程序控制流程图。图3是图2中对各单体电池进行放电分流控制的算法及步骤示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的用于串联电池组的充电控制装置充电电源模块1、处理器2、电池管理器3以及串联电池组4。其中，串联电池组4包括多个单体电池。且串联电池组4优选为矿用铅酸蓄电池组或锂离子蓄电池组。充电电源模块I与串联电池组4连接，用以给串联电池组4提供充电电流。电池管理器3用以采集串联电池组4的各单体电池的电压。电池管理器3将采集的电压数据发送给处理器2。处理器2与充电电源模块I和电池管理器3连接，用以根据电池管理器3采集的电压数据控制充电电源模块I的充电电流，使得充电电流从开始充电到结束充电逐渐减小。根据本实用新型的用于串联电池组的充电控制装置，可以通过在开始充电时利用大的充电电流对串联电池组4，缩短充电时间，且处理器2根据电池管理器3采集的电压数据控制充电电源模块I的充电电流，从开始充电到结束充电逐渐减小充电电流，能够均衡串联电池组4的各单体电池的电压。即，在保证均衡精度的情况下，开始采用尽可能大的充电电流对串联电池组4进行充电(此充电电流应当小于单体电池所允许的最大充电电流)，随着单体电池的电压的升高，处理器2逐渐减小充电电流，且处理器2通过电池管理器3实时地对各单体电池电压进行采样和分析，决定充电电流的大小。充电控制装置还包括充电电流采样电阻7。所述充电电流采样电阻7用以对充电电流采样，连接在充电电源模块I与串联电池组4之间，且与处理器2连接。充电控制装置还包括放电模块。放电模块包括与各单体电池串接的放电单元，放电单元与各单体电池串接以均衡各单体电池的电压，且放电模块通过电池管理器3与处理器2连接。其中，放电单元可以包括放电电阻5和放电MOS管6，放电MOS管6的栅极与电池管理器3连接，放电MOS管6的源极和漏极中的一者与放电电阻5的一端连接，放电MOS管6的源极和漏极中的另一者与对应单体电池的一极端连接，放电电阻5的另一端与对应单体电池的另一极端连接。[0027]在图1所示的实施方式中，放电MOS管6为P沟道MOS管。放电MOS管6的栅极与电池管理器3连接,放电MOS管6的源极与放电电阻5的一端连接,放电MOS管6的漏极与对应单体电池41的正极端连接，放电电阻5的另一端与对应单体电池41的负极端连接。另外，本实施方式中，放电MOS管6的栅极与电池管理器3连接，处理器2可以通过电池管理器3控制放电MOS管6的导通和断开。由于每个单体电池都串接有放电单元，所以可以通过激活放电单元微调对应单体电池的电压,进而高精度地均衡串联电池组4的各单体电池的电压，使各单体电池具有基本相同的时间-电压曲线。因此，开始采用尽可能大的充电电流对串联电池组4进行充电(此充电电流应当小于单体电池所允许的最大充电电流)，随着单体电池的电压的升高，处理器2逐渐减小充电电流，且处理器2通过电池管理器3实时地对各单体电池电压进行采样和分析，决定充电电流的大小，同时控制各单体电池对应的放电MOS管实现对单体电池充电的分流，保证充电速度和均衡精度。尽管在本实施方式中，放电单元包括放电电阻5和放电MOS管6，但本实用新型并不限于此，例如放电单元可以包括放电电阻和由处理器2控制的电子开关，只要放电单元能够实现对单体电池进行放电，微调单体电池的电压即可。下面结合图2和图3介绍本实用新型的用于串联电池组的充电控制装置的工作过程。在步骤101，本实用新型的用于串联电池组的充电控制程序开始。在步骤102，可以设定初始充电电流。在初始充电电流已设定或初始充电电流固定不变的情况下，可省略步骤102。在步骤103，处理器2控制充电电流模块2以该初始充电电流对串联电池组4进行充电(此初始充电电流应小于串联电池组的单体电池允许的最大充电电流)。其中，初始充电电流的大小会影响充电的时间，在保证全程精度的情况下，起始的充电电流越大，充电完成时间越短。处理器2从电池管理器3接收电池管理器3采集到的各单体电池的电压，并将所有采集到的各单体电池的电压求平均电压值，然后将各单体电池的电压与此平均电压值进行比较，用比较值来作为单体放电分流大小的依据。在步骤104，通过处理器2控制放电MOS管6的通断，对各单体电池进行放电分流控制。步骤104的算法及步骤具体参照图3。在步骤105，判断在规定时间内各单体电池的电压与平均电压的差值是否超过允许值(即该差值是否保持在允许的差值范围内)，若是，则进入步骤106，若否，则进入步骤107。随着充电的进行，放电分流控制一般不能够保证各单体电池的电压差值保持在允许差值范围内。在步骤106，通过处理器2控制充电电源模块1，减小充电电源的电流。然后，在步骤107，处理器2基于电池管理器3采集的单体电池的电压数据，判断各单体电池的电压是否到达预定电压值，若是，则进入步骤108，若否，则重复步骤103至步骤107。在步骤108，充电结束。图3示出了对各单体电池进行放电分流控制的算法及步骤。在步骤1042，先将单体电池电压与串联单体电池的单体电池平均电压取差值得第一差值，此第一差值再与设定均衡误差电压作差值得第二差值，根据用得到的第二差值去调制控制放电MOS管6的PWM脉冲的宽度，从而达到控制分流大小的目的，使得在一定的充电时间内，各单体电池电压保持在允许的电压范围内。其中，对单体电池的放电分流控制是通过处理器在规定时间内轮询来控制的，处理器的高速性保证了均衡控制的及时性和准确性。规定时间的大小对均衡差值电压的波动频率有影响，规定时间越小，那么均衡差值曲线会越平滑。以上具体实施方式
对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
权利要求1.一种用于串联电池组的充电控制装置，所述串联电池组包括多个单体电池，其特征在于，所述充电控制装置包括: 充电电源模块，与所述串联电池组连接，用以给所述串联电池组提供充电电流； 电池管理器，用以采集所述串联电池组的各单体电池的电压；以及 处理器，与所述充电电源模块和所述电池管理器连接，用以根据所述电池管理器采集的电压数据控制所述充电电源模块的充电电流，使得所述充电电流从开始充电到结束充电逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的用于串联电池组的充电控制装置，其特征在于，所述串联电池组为铅酸蓄电池组或锂离子蓄电池组。
3.根据权利要求1所述的用于串联电池组的充电控制装置，其特征在于，所述充电控制装置还包括: 充电电流采样电阻，用以对充电电流采样，连接在所述充电电源模块与所述串联电池组之间，且与所述处理器连接。
4.根据权利要求1所述的用于串联电池组的充电控制装置，其特征在于，所述充电控制装置还包括: 放电模块，包括与各单体电池串接的放电单元，所述放电单元与各单体电池串接以均衡各单体电池的电压，且所述放电模块通过所述电池管理器与所述处理器连接。
5.根据权利 要求4所述的用于串联电池组的充电控制装置，其特征在于，所述放电单元包括放电电阻和放电MOS管，所述放电MOS管的栅极与所述电池管理器连接，所述放电MOS管的源极和漏极中的一者与所述放电电阻的一端连接，所述放电MOS管的源极和漏极中的另一者与对应单体电池的一极端连接，所述放电电阻的另一端与对应单体电池的另一极端连接。
6.根据权利要求5所述的用于串联电池组的充电控制装置，其特征在于，所述放电MOS管为P沟道MOS管。
专利摘要本实用新型公开了一种用于串联电池组的充电控制装置，所述串联电池组包括多个单体电池，所述充电控制装置包括充电电源模块、电池管理器以及处理器。根据本实用新型的用于串联电池组的充电控制装置，可以通过在开始充电时利用大的充电电流对串联电池组，缩短充电时间，且处理器根据电池管理器采集的电压数据控制充电电源模块的充电电流，从开始充电到结束充电逐渐减小充电电流，能够均衡串联电池组的各单体电池的电压。
文档编号H02J7/00GK203086176SQ20122070302
公开日2013年7月24日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者姚义强, 刁兆奎 申请人:深圳市中兴昆腾有限公司