一种动力锂电池组充电管理电路的制作方法

本发明涉及一种动力锂电池组充电管理电路，适用于充电管理领域。

背景技术：

随着社会的发展和工业技术水平的不断进步，原油的需求量越来越大，国际原油价格飞涨，各种新型能源的研究成为公众关注的焦点。电能作为动力能源已经在各种车辆上得到广泛应用，锂电池以具有较高的能量质量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长等优点成为动力电能的首选，作为一种新型动力技术，锂电池在使用中必须串联才能达到使用电压的需求，单体性能的参差不齐并不全缘于电池生产技术问题，即使每只电池出厂时电压，内阻完全一致，使用一段时间以后，也会产生差异，这使得解决动力电池充电技术问题成为迫切需要解决的技术问题，因此改善电池组充电的不平衡性、充分考虑工业成本控制和稳定、对动力锂电池充电进行均衡管理很有必要。

技术实现要素：

本发明提供一种动力锂电池组充电管理电路，电路结构较为紧凑，分流法设计的能耗型锉电池组均衡充电器，良好地解决了电池组充电的不平衡问题，有效地防止过充现象，提高了锉电池使用的安全性，增加了电池组的充电容量，延长了锂电池组的使用寿命，控制了发热量，保证了充电器的长期稳定工作。

本发明所采用的技术方案是：

动力锂电池组充电管理电路由升压电路、电压监控电路、分流控制电路构成。充电器采用能耗型分流法设计，给每只电池增加一个旁路电阻，当某单体电池高于组内其他电池时，将充电电流的全部或一部分导入旁路电阻，从而实现对各个单体电池的均衡充电。

所述动力锂电池组充电管理电路中，工频交流电通过开关电源转化为18V/5A的直流电输出给升压电路，升压电路根据CPU的控制信号为电池组充电提供一定的充电电流，电压监控电路将电池的实时电压情况反馈给CPU, CPU通过升压电路实现对电池组整体充电电压、电流的控制。通过均衡电路实现各个单体电池充电速率调整，以保证整个电池组充电的一致性。

所述电能的输人转化环节由开关电源电路和调压电路两部分组成，开关电源将输人的工频交流电转化为18V/5A直流电输出，升压电路的作用是将开关电源输出的直流电调节转化为电池组充电所要求的电压、电流，并能够根据充电状态对输出电压、电流进行实时调节。

其中R1,R2,Q1构成电源反接保护电路，Q5是整个升压电路的开关，Q2、Q4、U1构成场效应管Q3驱动级电路，Q3，L1，D1，C,4，C5构成BOOST升压调节电路，R9,R10、C6为电压采样电路。在充电器正常工作时，开关电源的正负极输出分别接到DC+,DC-，开关管Q5关断，CPU根据电池监控电路反馈的电压计算出的PWM占空比，输出相应的调制信号，PWM调制信号经过驱动级放大调整，控制Q3开关状态，以产生所需要的输出电压。

所述电压监控电路中，为得到更大的工作电压需要将锂电池串联使用，电池组充电过程中，需要对每个电池的电压情况进行实时监控，以保证每个电池工作在正常工作状态下，避免发生过充现象，损坏锂电池。使用了同一型号同一批次的两个普通光耦器件和两个运算放大器，两个光耦中，一个用于输出，另外一个用于反馈，反馈用来补偿发光二极管时间、温度特性上的非线性。该测量电路的电压增益只与电阻R1、 R2的阻值有关，与光耦的电流传输参数等无关，从而实现了对电压信号的线性隔离，电路转化后电池电压被转化为具有统一参考地的输出电压。

所述分流控制电路中，在充电过程中，当某一单体电压明显高于组内其他电池时，CPU将控制端口拉高，则Q1导通，Q2基极电位被拉低，Q2导通，部分电能从旁路电阻R4分流，降低该电池充电速率，从而实现电池组各单体电池充电速率同步。

本发明的有益效果是：有效地防止过充现象，提高了锂电池使用的安全性，增加了电池组的充电容量，延长了锂电池组的使用寿命，保证了充电器的长期稳定工作，充分考虑了实际生产的需求，在保证实用性和可靠性的前提下，简化设计，选择常用器件，提高了性价比。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统整体框图。

图2是本发明的升压电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，工频交流电通过开关电源转化为18V/5A的直流电输出给升压电路，升压电路根据CPU的控制信号为电池组充电提供一定的充电电流，电压监控电路将电池的实时电压情况反馈给CPU, CPU通过升压电路实现对电池组整体充电电压、电流的控制.通过均衡电路实现各个单体电池充电速率调整，以保证整个电池组充电的一致性。

如图2，电能的输人转化环节由开关电源电路和调压电路两部分组成，开关电源将输人的工频交流电转化为18V/5A直流电输出，升压电路的作用是将开关电源输出的直流电调节转化为电池组充电所要求的电压、电流，并能够根据充电状态对输出电压、电流进行实时调节。

其中R1,R2,Q1构成电源反接保护电路，Q5是整个升压电路的开关，Q2、Q4、U1构成场效应管Q3驱动级电路，Q3，L1，D1，C,4，C5构成BOOST升压调节电路，R9,R10、C6为电压采样电路。在充电器正常工作时，开关电源的正负极输出分别接到DC+,DC-，开关管Q5关断，CPU根据电池监控电路反馈的电压计算出的PWM占空比，输出相应的调制信号，PWM调制信号经过驱动级放大调整，控制Q3开关状态，以产生所需要的输出电压。

电压监控电路中，为得到更大的工作电压需要将锂电池串联使用，电池组充电过程中，需要对每个电池的电压情况进行实时监控，以保证每个电池工作在正常工作状态下，避免发生过充现象，损坏锂电池。使用了同一型号同一批次的两个普通光耦器件和两个运算放大器，两个光耦中，一个用于输出，另外一个用于反馈，反馈用来补偿发光二极管时间、温度特性上的非线性。该测量电路的电压增益只与电阻R1、 R2的阻值有关，与光耦的电流传输参数等无关，从而实现了对电压信号的线性隔离，电路转化后电池电压被转化为具有统一参考地的输出电压。

分流控制电路中，在充电过程中，当某一单体电压明显高于组内其他电池时，CPU将控制端口拉高，则Q1导通，Q2基极电位被拉低，Q2导通，部分电能从旁路电阻R4分流，降低该电池充电速率，从而实现电池组各单体电池充电速率同步。