能进行电池组单体充电串联放电的充电装置的制作方法

本发明涉及电池组充电技术领域，具体涉及能进行电池组单体充电串联放电的充电装置。

背景技术：

目前充电装置都用一个充电器对电池组进行充电，并且在充电过程中电池组内的单体电池之间是相互串联连接的。在相互串联的单体电池之间只要有一个单体电池出现故障就会导致整个电池组冲不好电的情况。因此，设计一种单个单体电池的损坏不会影响其它单体电池充电的充电装置显得非常必要。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有充电装置存在的上述不足，提供一种能进行电池组单体充电串联放电的充电装置。该充电装置能使单个单体电池的损坏不会影响其它单体电池充电，并在没为电池组充电时能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，在为电池组充电时能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，对每个单体电池的充电过程还能进行电压检测，并可对各个单体电池的充电进度进行单独控制，还可对各个单体电池的充电电压进行单独控制。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

能进行电池组单体充电串联放电的充电装置，电池组由若干个相互独立的单体电池依次串联而成；包括微控制器和电池连接模块，还包括分别与单体电池个数相等的充电器、切换开关和限流模块；电池连接模块包括与单体电池个数相等的体充电连接机构；在每个体充电连接机构上分别设有体电压检测芯片；每个充电器的电源输出端一对一连接在切换开关的选择端的一个接线端上；每个切换开关的转动端一对一连接在限流模块的一端上，每个限流模块的另一端一对一连接在电池连接模块的体充电连接机构上；电池连接模块连接在电池组上，所述电池连接模块的控制端、每个体电压检测芯片、每个限流模块的控制端和每个切换开关的控制端分别与微控制器连接；并在微控制器的控制下，当不为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，当为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池。

本方案在充电时，电压检测芯片能对对应的单体电池进行电压检测。当某个单体电池要充满时可通过限流模块降低充电电流，当某个单体电池还远没充满时可通过限流模块增大充电电流。从而尽量让单体电池所含电压相同。当每个单体电池充满并且每个单体电池的电压相同时即可断开充电电源。或者当每个单体电池并未充满并且每个单体电池的电压相同时也可断开充电电源。这样让单体电池串联后，串联连接的单体电池之间不会有电流流动，电池的可靠性高。每个充电器的充电电流或充电电压相互之间可不相同。通过切换开关可给某个单体电池选择不同的充电器。切换开关和限流模块的配合能更好的为需要充电的单体电池实时提供充电电流和充电电压，从而便于对各个单体电池的充电进度进行单独控制，也便于对各个单体电池的充电电压进行单独控制。本方案能使单个单体电池的损坏不会影响其它单体电池充电，并在没为电池组充电时能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，在为电池组充电时能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，对每个单体电池的充电过程还能进行电压检测，并可对各个单体电池的充电进度进行单独控制，还可对各个单体电池的充电电压进行单独控制。

作为优选，设电池组的单体电池共有三个，并设这三个单体电池分别为一号单体电池、二号单体电池和三号单体电池；电池连接模块的体充电连接机构共有三个，并设这三个体充电连接机构分别为一号体充电连接机构、二号体充电连接机构和三号体充电连接机构；电池连接模块还包括组电源输出接口、一号单刀双掷开关、二号单刀双掷开关和单刀开关；一号单体电池的正极连接在一号单刀双掷开关的转动端上，一号单刀双掷开关的一号触点连接在一号体充电连接机构的正极接线端上，一号单刀双掷开关的二号触点连接在二号单刀双掷开关的二号触点上，一号单体电池的负极连接在一号体充电连接机构的负极接线端上，一号单体电池的负极也连接在组电源输出接口的负极接线端上；二号单体电池的正极连接在二号体充电连接机构的正极接线端上，二号单体电池的正极也连接在组电源输出接口的正极接线端上，二号单体电池的负极连接在二号体充电连接机构的负极接线端上，二号单体电池的负极也连接在单刀开关的一端上；三号单体电池的负极连接在二号单刀双掷开关的转动端上，二号单刀双掷开关的一号触点连接在三号体充电连接机构的负极接线端上，三号单体电池的正极连接在三号体充电连接机构的正极接线端上，三号单体电池的正极也连接在单刀开关的另一端上；所述一号单刀双掷开关的控制端、二号单刀双掷开关的控制端和单刀开关的控制端分别与微控制器连接。

这种电池连接模块能很好的让电池组充电时能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，在为电池组充电时能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，可靠性高。

作为优选，所述一号单刀双掷开关的二号触点和二号单刀双掷开关的二号触点均为常闭触点，在电池组充电时一号单刀双掷开关的二号触点和二号单刀双掷开关的二号触点均处于断开状态，在电池组没充电时一号单刀双掷开关的二号触点和二号单刀双掷开关的二号触点均处于闭合状态；所述一号单刀双掷开关的一号触点和二号单刀双掷开关的一号触点均为常开触点，在电池组充电时一号单刀双掷开关的一号触点和二号单刀双掷开关的一号触点均处于闭合状态，在电池组没充电时一号单刀双掷开关的一号触点和二号单刀双掷开关的一号触点均处于断开状态；所述单刀开关在电池组充电时处于断开状态，在电池组没充电时处于闭合状态。

这种结构提高了电池组在使用过程中能始终保持电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，可靠性高。

作为优选，每个体充电连接机构都包括滑腔、绝缘下横块、绝缘滑动块、绝缘上横块、滑动杆和活动横块，体充电连接机构的正极接线端包括上正极接线端头和下正极接线端头，体充电连接机构的负极接线端包括上负极接线端头和下负极接线端头；绝缘滑动块滑动设置在滑腔内，绝缘下横块固定设置在绝缘滑动块下方的滑腔内，绝缘上横块固定设置在绝缘滑动块上方的滑腔内，活动横块活动布置在绝缘上横块上方的滑腔内，上正极接线端头和上负极接线端头均设置在绝缘滑动块的下表面上，下正极接线端头和下负极接线端头均设置在绝缘下横块的上表面上，在绝缘上横块上设有竖直通孔，滑动杆滑动设置在竖直通孔内，滑动杆上端固定连接在活动横块上，滑动杆下端固定连接在绝缘上横块上，在绝缘上横块与绝缘滑动块之间的滑动杆上设有拉开弹簧，拉开弹簧的两端分别挤压连接在绝缘上横块的下表面上和绝缘滑动块的上表面上；在绝缘上横块的上表面上固定设有下电磁铁，在活动横块上设有上电磁铁，并且上电磁铁通电时产生的电磁力与下电磁铁通时电产生的电磁力相互吸引，且上电磁铁通电时产生的电磁力与下电磁铁通时电产生的电磁力相互吸引后能推动绝缘滑动块往下移动，并能将上正极接线端头压紧导电连接在下正极接线端头上和能将上负极接线端头压紧导电连接在下负极接线端头上。

这种结构的体充电连接机构杜绝了在电池组没充电时能让限流模块与单体电池进行完全绝缘分离，提高了可靠性和安全性。

作为优选，每个单体电池的正极一对一电连接在下正极接线端头上，每个单体电池的负极一对一电连接在下负极接线端头上，每个限流模块的另一端的正极一对一电连接上正极接线端头上，每个限流模块的另一端的负极一对一电连接上负极接线端头上。

这种结构简单，提高了可靠性和安全性。

本发明能够达到如下效果：

本发明的充电装置能使单个单体电池的损坏不会影响其它单体电池充电，并在没为电池组充电时能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，在为电池组充电时能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，对每个单体电池的充电过程还能进行电压检测，并可对各个单体电池的充电进度进行单独控制，还可对各个单体电池的充电电压进行单独控制。安全性高，可靠性好。

附图说明

图1是本发明实施例的一种电路原理连接结构示意图。

图2是本发明实施例一号体充电连接机构处上电磁铁压紧在下电磁铁上时的一种连接结构示意图。

图3是本发明实施例一号体充电连接机构处上电磁铁没有压在下电磁铁上时的一种连接结构示意图。

图4是本发明实施例温度检测机构处的一种连接结构示意图。

图5是图4的一种局部放大连接结构示意图。

图6是本实施例双电源机构处的一种电路原理连接结构示意框图。

图7是本实施例的一种电路原理连接结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例，能进行电池组单体充电串联放电的充电装置，参见图1、图7所示，电池组26由若干个相互独立的单体电池依次串联而成；包括微控制器8和电池连接模块22，还包括分别与单体电池个数相等的充电器、切换开关和限流模块；电池连接模块包括与单体电池个数相等的体充电连接机构；在每个体充电连接机构上分别设有体电压检测芯片101；每个充电器的电源输出端一对一连接在切换开关的选择端的一个接线端上；每个切换开关的转动端一对一连接在限流模块的一端上，每个限流模块的另一端一对一连接在电池连接模块的体充电连接机构上；电池连接模块连接在电池组上，所述电池连接模块22的控制端、每个体电压检测芯片101、每个限流模块的控制端和每个切换开关的控制端分别与微控制器连接；并在微控制器的控制下，当不为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，当为电池组充电时，电池连接模块能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池。

本实例中的充电器为充电器2、充电3和充电器4。本实例中的切换开关为切换开关5、切换开关6和切换开关7。本实例中的限流模块为限流模块9、限流模块10和限流模块11。每个切换开关的选择端都包括接线端a、接线端b和接线端c。

设本实施例电池组的单体电池共有三个，并设这三个单体电池分别为一号单体电池19、二号单体电池20和三号单体电池21；电池连接模块的体充电连接机构共有三个，并设这三个体充电连接机构分别为一号体充电连接机构12、二号体充电连接机构13和三号体充电连接机构14；电池连接模块还包括组电源输出接口15、一号单刀双掷开关17、二号单刀双掷开关18和单刀开关16；一号单体电池的正极连接在一号单刀双掷开关的转动端上，一号单刀双掷开关的一号触点连接在一号体充电连接机构的正极接线端上，一号单刀双掷开关的二号触点连接在二号单刀双掷开关的二号触点上，一号单体电池的负极连接在一号体充电连接机构的负极接线端上，一号单体电池的负极也连接在组电源输出接口的负极接线端上；二号单体电池的正极连接在二号体充电连接机构的正极接线端上，二号单体电池的正极也连接在组电源输出接口的正极接线端上，二号单体电池的负极连接在二号体充电连接机构的负极接线端上，二号单体电池的负极也连接在单刀开关的一端上；三号单体电池的负极25连接在二号单刀双掷开关的转动端上，二号单刀双掷开关的一号触点连接在三号体充电连接机构的负极接线端上，三号单体电池的正极23连接在三号体充电连接机构的正极接线端上，三号单体电池的正极也连接在单刀开关的另一端上；所述一号单刀双掷开关的控制端、二号单刀双掷开关的控制端和单刀开关的控制端分别与微控制器连接。

所述一号单刀双掷开关的二号触点和二号单刀双掷开关的二号触点均为常闭触点，在电池组充电时一号单刀双掷开关的二号触点和二号单刀双掷开关的二号触点均处于断开状态，在电池组没充电时一号单刀双掷开关的二号触点和二号单刀双掷开关的二号触点均处于闭合状态；所述一号单刀双掷开关的一号触点和二号单刀双掷开关的一号触点均为常开触点，在电池组充电时一号单刀双掷开关的一号触点和二号单刀双掷开关的一号触点均处于闭合状态，在电池组没充电时一号单刀双掷开关的一号触点和二号单刀双掷开关的一号触点均处于断开状态；所述单刀开关在电池组充电时处于断开状态，在电池组没充电时处于闭合状态。

参见图2、图3所示，每个体充电连接机构都包括滑腔29、绝缘下横块30、绝缘滑动块38、绝缘上横块36、滑动杆32和活动横块31，体充电连接机构的正极接线端包括上正极接线端头28和下正极接线端头27，体充电连接机构的负极接线端包括上负极接线端头39和下负极接线端头40；绝缘滑动块滑动设置在滑腔内，绝缘下横块固定设置在绝缘滑动块下方的滑腔内，绝缘上横块固定设置在绝缘滑动块上方的滑腔内，活动横块活动布置在绝缘上横块上方的滑腔内，上正极接线端头和上负极接线端头均设置在绝缘滑动块的下表面上，下正极接线端头和下负极接线端头均设置在绝缘下横块的上表面上，在绝缘上横块上设有竖直通孔34，滑动杆滑动设置在竖直通孔内，滑动杆上端固定连接在活动横块上，滑动杆下端固定连接在绝缘上横块上，在绝缘上横块与绝缘滑动块之间的滑动杆上设有拉开弹簧37，拉开弹簧的两端分别挤压连接在绝缘上横块的下表面上和绝缘滑动块的上表面上；在绝缘上横块的上表面上固定设有下电磁铁35，在活动横块上设有上电磁铁33，并且上电磁铁通电时产生的电磁力与下电磁铁通时电产生的电磁力相互吸引，且上电磁铁通电时产生的电磁力与下电磁铁通时电产生的电磁力相互吸引后能推动绝缘滑动块往下移动，并能将上正极接线端头压紧导电连接在下正极接线端头上和能将上负极接线端头压紧导电连接在下负极接线端头上。

每个单体电池的正极一对一电连接在下正极接线端头上，每个单体电池的负极一对一电连接在下负极接线端头上，每个限流模块的另一端的正极一对一电连接上正极接线端头上，每个限流模块的另一端的负极一对一电连接上负极接线端头上。

参见图5所示，在每个单体电池上分别设有温度检测机构24，每个温度检测机构分别与微控制器连接。温度检测机构包括绝缘导向管41、热敏伸缩块42和限温绝缘滑块43；绝缘导向管固定在对应单体电池的正级接线头右侧方的单体电池上，热敏伸缩块和限温绝缘滑块都滑动设置在绝缘导向管的管腔44内，热敏伸缩块的左端压紧连接在单体电池的正级接线头的右表面上，热敏伸缩块的右端固定连接在限温绝缘滑块的左端面上。本实施例以三号单体电池21为例进行描述。

温度检测机构还包括推杆49、杠杆50、一号降温挤压弹簧51、固定块52、滑动变阻器48和能检测滑动变阻器电流的电流传感器53，杠杆的转动支点和滑动变阻器都分别固定在限温绝缘滑块右方的绝缘导向管的管腔内，固定块固定在杠杆右方的绝缘导向管的管腔内，推杆的左端固定连接在限温绝缘滑块的右端面上，推杆的右端挤压连接在杠杆的动力臂上，滑动变阻器的滑动针固定连接在杠杆的阻力臂上，一号降温挤压弹簧的左端固定连接在杠杆的动力臂右表面上，一号降温挤压弹簧的右端固定连接在固定块上，电流传感器与微控制器连接；并且杠杆的动力臂长度小于杠杆的阻力臂长度。

滑动变阻器包括导电段45和非导电段47，滑动变阻器的滑动针46在杠杆的带动下能在滑动变阻器的导电段上和非导电段上来回滑动，当滑动变阻器的滑动针只有在滑动变阻器的导电段上滑动时滑动变阻器才允许有电流流过，并且能流过的电流大小随滑动指针的移动而变化；当滑动变阻器的滑动针只在滑动变阻器的非导电段上滑动时滑动变阻器无电流流过。

参见图4所示，电池连接模块包括与单体电池个数相等的输出充电连接机构；每个输出充电连接机构包括伸缩杆竖直朝下布置的且控制端与微控制器连接的气缸57、水平固定在气缸伸缩杆56下端的水平绝缘块58，在水平绝缘块的下表面左端设有左导电块55，在水平绝缘块的下表面右端设有右导电块59；左导电块与体充电连接机构的正极接线端导电连接，右导电块与体充电连接机构的负极接线端导电连接。

本实施例中，左导电块通过导线54与体充电连接机构的下正极接线端头27导电连接，右导电块通过导线60与体充电连接机构的下负极接线端头40导电连接。

当温度检测机构检测到对应单体电池的温度高于设定值时，微控制器给气缸发出收缩指令，气缸的伸缩杆收缩，让左导电块和右导电块分别与对应单体电池正极和负极断开。当温度检测机构检测到对应单体电池的温度在设定值以下时，微控制器给气缸发出收缩伸长指令，气缸的伸缩杆伸长，让左导电块和右导电块分别压紧导电连接在对应的单体电池正极上和负极上。从而实现单体电池在充电时因充电导致单体电池温度过高的过温保护控制。充电安全性高。

参见图6所示，每个充电器的电源输入端都电连接在一个双电源机构1上，该双电源机构在同一时间断面内只能有一个电源对充电器供电。双电源机构包括市电接口79、功率因素校正模块80、高频隔直流交换器81、负载接口82、充电模块83、储能单元84和放电模块85；功率因素校正模块分别与市电接口、高频隔直流交换器和充电模块连接，储能单元分别与充电模块和放电模块连接，双电源输出接口分别与高频隔直流交换器和放电模块连接，双电源输出接口还分别与每个充电器的电源输入端电连接。

本实施例在充电时，电压检测芯片能对对应的单体电池进行电压检测。当某个单体电池要充满时可通过限流模块降低充电电流，当某个单体电池还远没充满时可通过限流模块增大充电电流。从而尽量让单体电池所含电压相同。当每个单体电池充满并且每个单体电池的电压相同时即可断开充电电源。或者当每个单体电池并未充满并且每个单体电池的电压相同时也可断开充电电源。这样让单体电池串联后，串联连接的单体电池之间不会有电流流动，电池的可靠性高。每个充电器的充电电流或充电电压相互之间可不相同。通过切换开关可给某个单体电池选择不同的充电器。切换开关和限流模块的配合能更好的为需要充电的单体电池实时提供充电电流和充电电压，从而便于对各个单体电池的充电进度进行单独控制，也便于对各个单体电池的充电电压进行单独控制。在充电过程中通过温度检测机构能对单体电池的温度进行检测，并在充电时能对单体电池进行过温保护控制。通过双电源机构使本实施例具有双电源供电功能，大大提高了可靠性和实用性。

本实施例能使单个单体电池的损坏不会影响其它单体电池充电，并在没为电池组充电时能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，在为电池组充电时能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，对每个单体电池的充电过程还能进行电压检测，并可对各个单体电池的充电进度进行单独控制，还可对各个单体电池的充电电压进行单独控制。并在充电时能对单体电池进行过温保护控制。采用双电源机构供电实现用电设备的不间断供电。安全性高，可靠性好。

本实施例的电池连接模块能很好的让电池组充电时能将电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，在为电池组充电时能将电池组内依次串联连接在一起的串联电池变成相互独立的单体电池，可靠性高。

本实施例能提高了电池组在使用过程中能始终保持电池组内各个相互独立的单体电池依次串联连接在一起变成串联电池，可靠性高。

本实施例的体充电连接机构杜绝了在电池组没充电时能让限流模块与单体电池进行完全绝缘分离，提高了可靠性和安全性。

当温度检测机构检测到对应单体电池的温度在设定值以下时，微控制器给气缸发出收缩伸长指令，气缸的伸缩杆伸长，让左导电块和右导电块分别压紧导电连接在对应的单体电池正极上和负极上。从而实现单体电池在充电时因充电导致单体电池温度过高的过温保护控制。充电安全性高。

本实施例中双电源机构的工作原理为：当交流市电输入正常时，220v交流电经功率因素校正模块转换为400v直流电，该直流电经充电模块给储能单元充电，并同时经高频隔直流交换器给接在负载接口上的用电设备供电。当交流市电输入异常时，功率因素校正模块以及充电模块均停止工作。储能单元所存电量经放电模块变换后直接给接在负载接口上的用电设备供电，实现用电设备的不间断供电。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。