一种均衡充电控制装置及其均衡充电方法与流程

本发明涉及均衡控制装置及其均衡充电方法，尤其涉及一种锂电池均衡充电控制装置及其均衡充电方法。

背景技术：

目前，在新能源技术领域锂电池得到了广泛使用，由于锂电池单体的标称电压只有3.2v左右，要获得较高的工作电压就需要大量的电池单体串联才能达到。例如，要获得30v的直流工作电压就需要10个电池单体串联才能实现。电池成组都是按照同种型号、同种容量并在各电池单体电压相同，即电池的荷电状态相同的情况下进行成组。在串联电池组中所有被串接的电池单体的放电电流和充电电流是相同的，其中并联的电池单体按一个串联单体计。只有各电池单体的状态一致时电池组的充电、放电效率才能达到最大限量，否则一些电池单体就会出现过充、过放现象从而造成电池单体损坏。

传统的调整电池单体的储能量的方式为放电均衡方式，通过对电压较高的电池单体放电的方式来平衡各电池单体电压的。这种方式在电路设计上比较容易实现，但是当电池组中出现某个电池单体容量偏低时，就要对其它所有电池进行放电才能达到平衡电压的目的，造成了能量浪费，同时也增加实际操作者的使用难度。

技术实现要素：

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种均衡充电控制装置及其均衡充电方法，结合电池组在使用过程中的电池单体的状态反映，通过对电池组中电压偏低的电池单体均衡能量的方式使之上升到合理的电压范围，来实现对电池组中的电池单体电压均衡控制。

技术方案：

一种均衡充电控制装置，包括电池单体、均衡充电模块、电位表，每个所述电池单体分别与所述均衡充电模块、所述电位表并联，所述均衡充电模块包括检测控制模块和功率控制模块，所述检测控制模块包括第一滑动变阻器、可控精密稳压源、电阻、三极管，所述第一滑动变阻器两端的接线柱分别与所述电池单体两端连接，所述第一滑动变阻器的滑片与所述可控精密稳压源连接，所述电阻两端分别与所述第一滑动变阻器的接线柱、所述可控精密稳压源连接，所述可控精密稳压源另一端与所述第一滑动变阻器的接线柱连接，所述三极管的基极和发射极与所述电阻两端连接，所述三极管的集电极与所述功率控制模块连接，所述功率控制模块另一端与所述可控精密稳压源连接，所述第一滑动变阻器、所述可控精密稳压源、所述电阻、所述三极管、所述功率控制模块都安装在印刷电路板上。电池组为数个电池单体串联，如果电池组不均衡，其中有一个电池单体先充满或者最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值超过最大压差值，那么检测控制模块就开始工作，可控精密稳压源起到分流作用，会将电压一直稳定在充满时的电压值，即充电电流就不再经过充满的电池，或者把最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值稳定到低于最大压差值。

具体的，所述功率控制模块包括二极管，二极管起分压作用，减少散耗在三极管上的功率。

优选的，所述功率控制模块还包括发光二极管，所述发光二极管与所述二极管并联，发光二极管起指示作用，灯亮，表示电压已经达到设定值，即这个均衡模块对应的电池已经充满电了。

具体的，所述可控精密稳压源采用tl431，所述三极管采用tip42，所述二极管采用in4001，in4001设置三个串联，所述发光二极管采用470。

本发明还公开了该均衡充电控制装置的均衡充电方法，包括以下步骤：

步骤1、对电池组中的每个电池单体进行电压参数检测，其中并联成组后的电池组在总的串联电池组中按一个电池单体计；

步骤2、按照不同规格的电池电压参数要求，确定电池单体之间的电压最大压差值；

步骤3、当出现其中一个电池单体先充满或者最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值超过所述最大压差值时，停止对电压最高的电池单体进行充电，对电压过低的电池单体继续进行充电；

步骤4、当被充电的电池单体电压上升到合理的电压范围内时停止充电。

具体的，步骤2、步骤3中，最大压差值为50-100mv。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是通过对电池组中电压偏低的电池单体均衡能量的方式使之上升到合理的电压范围，来实现对电池组中的电池单体电压均衡控制，可以更好地控制电池组内每个电池单体之间的均衡状态，有效减少能量损失，使操作和控制变得更简便。

附图说明

图1为本发明总的模块结构示意图；

图2为本发明的模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，一种均衡充电控制装置，包括三个串联电池单体1、均衡充电模块2、电位表3，每个电池单体1分别与均衡充电模块2、电位表3并联。如图2所示，均衡充电模块2包括检测控制模块和功率控制模块，检测控制模块包括第一滑动变阻器4、可控精密稳压源5、电阻6、三极管7，第一滑动变阻器4两端的接线柱分别与电池单体1两端连接，第一滑动变阻器4的滑片与可控精密稳压源5连接，电阻6两端分别与第一滑动变阻器4的接线柱、可控精密稳压源5连接，可控精密稳压源5另一端与第一滑动变阻器4的接线柱连接，且与电池单体1的负极连接，三极管7的基极和发射极与电阻6两端连接，三极管7的发射极与电池单体1的正极连接，三极管7的集电极与功率控制模块连接，功率控制模块另一端与可控精密稳压源5连接。其中，可控精密稳压源5采用tl431，三极管7采用tip42。功率控制模块包括三个二极管9、发光二极管10，三个二极管9串联后与发光二极管10并联，并联后再分别与三极管7的集电极、可控精密稳压源5连接，二极管9采用in4001，发光二极管10采用470。二极管9起分压作用，减少散耗在三极管7上的功率。发光二极管10起指示作用，发光二极管10灯亮表明电池单体1两端的电压已经达到合理的电压范围内，即这个均衡充电模块2对应的电池单体1已经充满电。

该均衡充电模块的工作条件是：电池组处于静置状态，且有外接均衡用电源接入(dc12v或dc24v)，此方式可消除电池单体本身能耗损。该均衡充电控制模块的均衡充电方法，包括以下步骤：

步骤1、对电池组中的每个电池单体进行电压参数检测，其中并联成组后的电池组在总的串联电池组中按一个电池单体计；

步骤2、按照不同规格的电池单体电压参数要求，确定电池单体之间的电压最大压差值，实际生产中最大压差值通常为50-100mv；

步骤3、当出现其中一个电池单体先充满或者最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值超过最大压差值时，对电压过低的电池单体继续进行充电：

(1)如果电池组不均衡，其中有一个电池单体先充满，那么tl431就开始工作，充电电流通过tip42，起到分流作用，会把电池单体两端的电压一直稳定充满时的电压值，即充电电流就不再经过充满的电池了，具有极限电压控制功能；

(2)如果电池组不均衡，当出现最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值超过最大压差值时，那么tl431就开始工作，充电电流通过tip42，起到分流作用，会把最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值稳定到低于最大压差值。

步骤4、当被充电的电池单体电压上升到合理的电压范围内时停止充电，其中，合理的电压范围根据实际生产需求来设定。

该均衡充电控制装置检测每个电池单体的电压参数，并按照预先设定的控制参数控制检测控制模块的开启和关闭，实现对电池组中电压偏低的电池单体进行充电，使其电压上升到合理的电压范围。

另外该均衡充电控制装置还可以对电池组的传输功率、充电电流、极限电压进行控制：(1)当电池单体负载过大时，均衡充电模块会保持最大的功率传输状态，电池单体不会因负载过大造成损坏；(2)当电池单体负载过大时，均衡充电模块会保持充电电流维持在最大的电流状态，电池单体在不超过最大传输功率状态下，保持最大的充电电流；(3)当出现最高的电池单体电压与最低的电池单体电压的差值超过最大压差值时，停止对电压最高的电池单体继续充电，当电池单体的电压上升到最高限定电压值时，自动停止对电压最高的电池单体继续充电。