本实用新型涉及电池充电管理领域，更具体地说，涉及一种多组电池均衡充电管理器。
背景技术：
对于锂电池等可充放电电池，由于其单节电压较低，经常需要串联使用。多节电池串联充电时，各节电池个体差异会导致充电不均衡：个别电池有可能先充满，而另一部分电池尚未充满。为了防止个别电池过充或长期未充满而影响电池组的性能，现有技术中提出了这样的均衡充电技术：在某节电池充满后，停止主电流对串联各节电池的充电，使该节被充满的电池放电至与其他电池电量相等，然后再开启主电流。
然而，在实现上述现有技术的过程中，发明人发现，这种均衡充电技术在充电过程中可能需要对某些电池进行放电，这样会缩短该电池的寿命。
技术实现要素：
针对现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种多组电池均衡充电管理器，能够避免充电过程中个别电池被动放电，从而防止该电池的寿命被缩短。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多组电池均衡充电管理器，具备：
多对电池接口，每对电池接口分别用于连接一节电池的两端，使得接入的多节电池串联；
电源接口，其用于接入充电电源，所述充电电源用于为所述多节电池充电；
主开关器件，其连接于所述多对电池接口与所述电源接口之间，当其连通时，所述充电电源以主电流对串联的所述多节电池进行充电，当其关断时，所述充电电源不再以主电流对串联的所述多节电池进行充电；
均衡变压器，其具有原边绕组及分别与多节电池并联的多个次级绕组，所述原边绕组连接于所述电源接口的两端，各个所述次级绕组分别连接于一对所述电池接口的两端，所述均衡变压器用于分别为各节电池提供均衡电流；
脉冲开关器件，其与所述原边绕组串联，用于控制所述充电电源对所述均衡变压器提供脉冲交流电，其中，所述脉冲开关器件与所述原边绕组串联后连接于所述电源接口两端；
与所述多对电池接口一一对应的多个次开关器件，每个次开关器件分别与一个所述次级绕组串联，用于启动或切断该次级绕组以均衡电流为对应电池的充电。
可选地，多组电池均衡充电管理器还具备：
电压检测电路，其分别连接所述多对电池接口，用于对每对电池接口所连接电池两端的电压进行检测；
开关控制电路，其连接所述电压检测电路，用于获取所述电压检测电路检测到的每节电池两端的电压，所述开关控制电路还连接所述主开关器件与所述多个次开关器件，并用于根据所获取的电压分别控制所述主开关器件与所述多个次开关器件。
可选地，当出现某一电池，其电压低于其他电池的最大电压的程度超过第一预设比例时，所述开关控制电路使该电池对应的所述次开关器件连通，使得该次开关器件对应的所述次级绕组以均衡电流为该电池充电。
可选地，当被对应的所述次级绕组以所述均衡电流进行充电的电池的电压达到其他电池的最大电压时，或者，低于其他电池的最大电压的程度小于第二预设比例时，所述开关控制电路使该次级绕组对应的所述次开关器件关断，使得该次级绕组停止以均衡电流为该电池充电。
可选地，当出现电压达到额定电压的电池时，所述开关控制电路使所述主开关器件关断，使得所述充电电源停止以所述主电流对所述多节电池进行充电。
可选地，多组电池均衡充电管理器还具备：脉冲控制电路，其连接所述开关控制电路，用于为所述脉冲开关器件提供脉冲信号，
当所述开关控制电路判断出现某一电池，其电压低于其他电池的最大电压的程度超过第一预设比例时，所述开关控制电路指示所述脉冲控制电路发出所述脉冲信号。
可选地，多组电池均衡充电管理器还具备：温度检测电路，其分别连接所述多节电池，用于测量每节所述电池的温度；
开关控制电路，其连接所述温度检测电路，用于获取所述温度检测电路检测到的每节电池的温度信号，所述开关控制电路还连接所述主开关器件与所述多个次开关器件，并用于根据所获取的温度信号分别控制所述主开关器件与所述多个次开关器件。
可选地，当开关控制电路根据电池温度检测电路检测得到的各节电池的温度确定某一电池的超过预设温度时，所述开关控制电路控制所述主开关器件关断，使得所述充电电源停止以所述主电流对所述多节电池进行充电，并且，开关控制电路使该电池对应的所述次开关器件关断，使该电池之外的其他电池对应的所述次开关器件连通，使得所述均衡变压器以均衡电流为其他电池充电。
相比于现有技术中当某节电池充满后，停止主电流对串联各节电池的充电，使被充满的该节电池放电至与其他电池电量相等，然后再开启主电流，导致该节电池的寿命被缩短，根据本实用新型提供的多组电池均衡充电管理器，在整个充电过程中不会进行被动的放电，每节电池均只有充电过程，因而不会因被动放电导致电池寿命被缩短。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型提供的多组电池均衡充电管理器的电路示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型的多组电池均衡充电管理器具备：多个电池接口A0、A1、A2、A3、A4，电源接口B1、B2，主开关器件MS，均衡变压器T，脉冲开关器件PS，多个次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4。
对于多个电池接口A0、A1、A2、A3、A4，其中，A0、A1构成一对，A1、A2构成一对，A2、A3构成一对，A3、A4构成一对。每对电池接口分别用于连接一节电池的两端，使得接入的多节电池串联。如图所示，电池接口对A0、A1连接电池BT1两端，电池接口对A1、A2连接电池BT2两端，电池接口对A2、A3连接电池BT3两端，电池接口对A3、A4连接电池BT4两端。4节电池BT1、BT2、BT3及BT4形成串联的电池组。
电源接口B1、B2用于接入充电电源，充电电源用于为串联电池组提供充电电源，其中，电源接口B1连接串联电池组的总正极。
主开关器件MS连接于电源接口B1与多对电池接口之间，更具体地，主开关器件MS连接于电源接口B1与电池接口A4之间，其中电池接口A4对应于串联电池组的总正极。主开关器件MS的通断用于控制充电电源是否对串联电池组进行直充。具体地，当主开关器件MS连通时，充电电源以主电流对串联电池组进行充电；当其关断时，充电电源不再以主电流对串联电池组进行充电。在此，主电流是相对于后文的均衡电流而言的，主电流是指电池组直接串联于充电电源两端情况下的充电电流。主电流的大小主要取决于充电电源的充电功率。在一个可能的实现方式中，充电电源的充电功率可调节，因而主电流的大小也可调节。
均衡变压器T具有原边绕组(标号1与2之间的绕组)及分别与多节电池并联的多个次级绕组(标号3与4之间、标号5与6之间、标号7与8之间以及标号9与10之间的绕组)。原边绕组连接于电源接口的两端B1、B2。在图中，以原边绕组的标号为1这端与电源接口B1连接，原边绕组的标号为2这端与电源接口B2连接为例。各个次级绕组分别连接于一对电池接口的两端，具体地，标号3与4之间的次级绕组与电池接口对A0、A1连接，标号5与6之间的次级绕组与电池接口对A1、A2连接，标号7与8之间的次级绕组与电池接口对A2、A3连接，标号9与10之间的次级绕组与电池接口对A3、A4连接。另外，原边绕组标号为1的这端与次级绕组标号分别为3、5、7、9的端子之间互为同名端。
在本实施例中，以4对电池接口且主开关器件MS具有4个次级绕组为例进行说明，然而，这只是一个优选的实施例，电池接口的对数、次级绕组的个数不限于此，电池接口的对数可为两对以上，次级绕组的个数对应地可为两个以上。
均衡变压器T用于分别为各节电池BT1、BT2、BT3及BT4提供均衡电流，后文将对此进行详细说明。
脉冲开关器件PS与原边绕组串联，用于控制充电电源对均衡变压器T提供脉冲交流电。图中以脉冲开关器件PS与原边绕组的标号为2这端连接为例。脉冲开关器件PS与原边绕组串联后连接于电源接口两端B1、B2。
多个次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4与多对电池接口一一对应，每个次开关器件分别与一个次级绕组串联，用于启动或切断该次级绕组以均衡电流为对应电池的充电。具体地，次开关器件SS1与电池接口对A0、A1对应，与标号3与4之间的次级绕组串联，用于启动或切断该次级绕组以均衡电流为对应电池的充电；次开关器件SS2与电池接口对A1、A2对应，与标号5与6之间的次级绕组串联，用于启动或切断该次级绕组以均衡电流为对应电池的充电；次开关器件SS3与电池接口对A2、A3对应，与标号7与8之间的次级绕组串联，用于启动或切断该次级绕组以均衡电流为对应电池的充电；次开关器件SS4与电池接口对A3、A4对应，与标号9与10之间的次级绕组串联，用于启动或切断该次级绕组以均衡电流为对应电池的充电。
在本实施例中，主开关器件MS、脉冲开关器件PS以及次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4均可为可控器件，可由其他元件或电路控制其导通或关断。这样的可控开关器件例如可为MOS管(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等。
接着，对具有上述结构的多组电池均衡充电管理器的工作原理进行说明。
首先，对充电电源以主电流对串联电池组充电的情况进行说明。
电源接口B1、B2可连接一个恒流限压源。在普通充电(即直充)模式下，主开关器件MS是导通的，脉冲开关器件PS是关断的，各个次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4也是关断的，因此，均衡变压器T及其原边绕组、各次级绕组及各次级绕组对应的串联支路均没有电压，此时电流(即主电流I0)仅经过主开关器件MS对串联电池组充电，即，流经各节电池BT1、BT2、BT3及BT4的电流均相等，均为主电流I0。由于主电流I0可设置得较大，因此，普通充电模式下的充电效率较高，有利于缩短充电时间。
当出现电压达到额定电压(例如为3.7V)的电池时，可使主开关器件MS关断，从而使得充电电源停止以主电流I0对串联电池组进行充电。
为了获取各节电池的电压，可在多组电池均衡充电管理器中设置电压检测电路。具体地，电压检测电路分别连接多对电池接口，用于对每对电池接口所连接电池两端的电压进行检测。如图所示，未图示的电压检测电路可分别连接电池接口A0、A1、A2、A3、A4，并根据电池接口A0、A1、A2、A3、A4的输入确定各节电池BT1、BT2、BT3及BT4两端的电压。虽然在该实施例中以多组电池均衡充电管理器中设置电压检测电路为例进行说明，然而，在另一具体的实现方式中，电压检测电路可独立于该多组电池均衡充电管理器而设置。
为了判断各节电池的电压是否达到额定电压以及为了判断各节电池的电压之间的差距大小，可在多组电池均衡充电管理器中设置开关控制电路，更具体地，开关控制电路可由处理器实现。具体地，开关控制电路连接电压检测电路，可从电压检测电路获取各节电池BT1、BT2、BT3及BT4两端的电压，并将各节电池BT1、BT2、BT3及BT4两端的电压与额定电压进行比较，从而确定各节电池的电压是否达到额定电压，另外，通过将各节电池BT1、BT2、BT3及BT4两端的电压进行两两比较，从而确定各节电池的电压之间的差距大小。虽然在该实施例中以多组电池均衡充电管理器中设置开关控制电路为例进行说明，然而，在另一具体的实现方式中，开关控制电路可独立于该多组电池均衡充电管理器而设置。
在设置上述电压检测电路与开关控制电路的情况下，如图所示，开关控制电路一方面连接主开关器件MS，另一方面还可通过标号为P1、P2、P3、P4的接口分别与多个次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4连接，由此，开关控制电路可根据所获取的电压，分别控制主开关器件MS与多个次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4的导通与关断。
接着，对充电电源以均衡电流分别对各节电池充电的情况，即均衡充电模式进行说明。
当某节电池的电压低于其他电池中具有最大电压的电池(称为最大电压电池)的电压，且所低程度超过第一预设比例时，例如，电池BT4在各节电池中具有最大电压(例如为3.2V)，而电池BT1的电压(例如为2.5V)，此时，电池BT1的电压低于最大电压电池BT4的电压的程度为(3.2-2.5)/3.2≈22％，若设置第一预设比例为20％，则该程度已经超过第一预设比例，说明此时存在这样的电池(即电池BT1)，其电压低于最大电压电池的电压的程度较大，若此时不及时调整两电池电压(即电池BT1与电池BT4)之间的电压差距，该差距可能会进一步扩大，或者，该差距将导致两节电池无法最终同时或接近同时充满。为此，当出现某一电池，其电压低于其他电池的最大电压的程度超过第一预设比例时，开关控制电路使该电池对应的次开关器件(在该例子中为电池BT1对应的次开关器件SS1)连通，使得该次开关器件对应的次级绕组(在该例子中为标号为3、4之间的次级绕组)以均衡电流(即均衡电流I1)为该电池BT1充电。
需要说明的是，在次级绕组以均衡电流(I1、I2、I3或I4)为对应的电池充电的过程中，脉冲开关器件PS根据脉冲信号周期性地导通或关断。为了给脉冲开关器件PS提供脉冲信号，可在多组电池均衡充电管理器中设置脉冲控制电路，该脉冲控制电路与开关控制电路连接。当开关控制电路判断出现某一电池，其电压低于其他电池的最大电压的程度超过第一预设比例时，开关控制电路指示脉冲控制电路发出脉冲信号，该脉冲信号用于控制脉冲开关器件PS周期性地导通或关断。需要说明的是，虽然在该实施例中以多组电池均衡充电管理器中设置脉冲控制电路为例进行说明，然而，在另一具体的实现方式中，脉冲控制电路可独立于该多组电池均衡充电管理器而设置。另外，虽然在该实施例中以脉冲控制电路与开关控制电路连接为例进行说明，然而，在另一具体的实现方式中，脉冲控制电路可与开关控制电路一起通过处理器实现。
像上述那样地，当发现某一电池的电压低于最大电压电池的电压超过一定程度(即第一预设比例)时，就把相应的次开关器件开启，使均衡变压器T以均衡电流为该电池充电。这样一来，在被主电流I0充电的同时，该节电池还被均衡电流(I1、I2、I3或I4)充电，因此，其总的充电电流相比于其他电池更大，因此该节电池的充电速率更高，能够使该节电池更快地充电，从而逐渐拉平该节电池与最大电压电池之间的电压/电量差距。
当该被对应的次级绕组以均衡电流进行充电的电池的电压达到最大电压电池的电压时(即被拉平时)，或者，低于最大电压电池的电压的程度小于第二预设比例(例如小于5％)时，开关控制电路使该次级绕组对应的次开关器件关断，使得该次级绕组停止以均衡电流为该电池充电，以防止过充。
在此，对均衡电流进行说明。均衡电流是充电电源通过均衡变压器T为电池分别充电的电流。均衡变压器T是一个功率相对于充电电源的总功率而言较小的变压器，实际设计时只是充电电源总功率的10％～15％。均衡变压器T在多组电池均衡充电管理器只是起到电压/电量微调的作用。以各节电池BT1、BT2、BT3、BT4对应的均衡电流分别是I1、I2、I3、I4为例进行说明。在本实用新型中，可通过调整脉冲信号的占空比来设置均衡电流I1、I2、I3、I4的大小。
在上述说明中以单个电池的电压低于最大电压电池的电压超过一定程度为例进行说明，然而，在本实用新型中，当两个或三个电池的电压低于最大电压电池的电压超过一定程度时，开关控制电路可同时开启相应的两个或三个次开关器件，使均衡变压器T以均衡电流为这两个或三个电池充电。
由上可知，相比于现有技术中当某节电池充满后，停止主电流对串联各节电池的充电，使被充满的该节电池放电至与其他电池电量相等，然后再开启主电流，导致该节电池的寿命被缩短，在本实用新型中，在整个充电过程中不会进行被动的放电，每节电池均只有充电过程，因而不会因被动放电导致电池寿命被缩短。
另外，在上述说明中提到，当出现电压达到额定电压的电池时，可使主开关器件MS关断，从而使得充电电源停止以主电流I0对串联电池组进行充电。然而，除了达到额定电压的电池之外，其他电池尚未达到额定电压，仍需继续充电。为此，开关控制电路可控制除达到额定电压的电池之外的其他电池所对应的次开关器件开启，使均衡变压器T以均衡电流为这些电池充电。进一步地，当原来未充满的某节电池被均衡电流充满后，开关控制电路接着控制该电池对应的次开关器件关断，而剩下的未充满的电池对应的次开关器件保持开启，使均衡变压器T以均衡电流为剩下的电池充电，直至所有电池均充满。
另外，在上述说明中，提到均衡变压器T在实际设计时只是充电电源总功率的10％～15％的功率，这是指当均衡变压器T的4个次级绕组及其对应的各次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4均处于导通状态时，各次级绕组对应的功率。当仅有一个次级绕组及其对应的各次开关器件处于导通状态时，该次级绕组为对应的电池充电的功率可达到上述功率的4倍，即，40％～60％，这是因为此时仅有一个次级绕组导通，其他3个次级绕组没有消耗(分走)任何功率。在这种情况下，能够使该未充满的电池更加快速地拉平与最大电压电池之间的差距。
如上所述，根据本实用新型提供的多组电池均衡充电管理器，由于采用了均衡变压器T及其对应支路的设置，并且基于电池之间的电压差距程度进行开闭控制，因此，能够提高均衡精准度，并且，能够确保每节电池都充满，甚至趋于同时充满。
在上述实施例的一个更加具体的实现方式中，为了根据电池的发热程度对主电流进行控制，可在多组电池均衡充电管理器中设置电池温度检测电路，用于测量各节电池的温度。该电池温度检测电路与开关控制电路连接。当开关控制电路根据电池温度检测电路检测得到的各节电池的温度确定某一电池的温度过高时，例如，超过预设温度时，开关控制电路可控制主开关器件MS关断，从而使得充电电源停止以主电流I0对串联电池组进行充电。同时，开关控制电路可控制次开关器件SS1、SS2、SS3、SS4及通过脉冲控制电路控制脉冲开关器件PS，使得均衡变压器T以均衡电流为除了发热程度较高的电池之外的其他电池充电。需要说明的是，虽然在该实施例中以多组电池均衡充电管理器中设置电池温度检测电路为例进行说明，然而，在另一具体的实现方式中，电池温度检测电路可独立于该多组电池均衡充电管理器而设置。
通过设置电池温度检测电路，并根据电池温度检测电路的检测结果来控制主电流，能够提高控制灵活性，开放了控制维度。也就是说，根据本实用新型提供的多组电池均衡充电管理器，既可以进行均衡充电，又可以在个别电池的温度过高时有意晚充一点，而温度不高的电池多充点。
另外，如图1所示，多组电池均衡充电管理器还包括二极管、电容等其他元件，这些元件在电路中起辅助作用，本领域技术人员可根据电路设计的常识进行相应的设置及变更，这些变更的实施方式均在本实用新型的保护范围内。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。