专利名称:一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置的制作方法
所属技术领域：
本发明涉及一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，可对串联电池组进行充电的同时将串联电池组中的各单体电池的端电压调整一致，并可以自动对串联电池组中的各个单体电池的充放电特性进行检测分析，提示用户更换充放电特性严重下降或失效的单体电池。适合于手持或移动设备的电池组，特别适合于大功率、大容量的动力电池组使用，属于电器控制类。
背景技术：
当前众知的对串联电池组进行充电的方法是对连接好的电池组整体进行充电，充电过程中充电器检测电池组的端电压，当电池组的端电压达到规定电压时，结束充电。由于该方法只检测电池组的端电压，在充电过程中电池组中的某个单体电池的端电压有可能超过允许的最高电压而“过充”，“过充”会严重影响电池的寿命和充放电能力，为了避免上述情况的发生，通常的作法是将电池组的端电压规定的较低，造成电池组不能真正充满，荷电能力不能充分发挥。
另一种带有检测和均衡功能的充电方法是对连接好的串联电池组充电的同时，检测电池组中各个单体电池的端电压，当某个单体电池的端电压达到规定电压时，结束电池组的充电过程。如，使用专用集成电路bq29311的对充电和放电进行管理的充电器，均衡电路附加在每个单体电池上，充电过程中可以对端电压较高的单体电池进行分流，以减少该单体电池的充电电流，降低其端电压的上升速度，达到各单体电池端电压一致的目的，由于均衡分流电路工作时会伴随发热，对于大功率、大容量的电池均衡电路的作用极为微弱。由于构成电池组的各个单体电池的荷电能力、充电和放电特性及寿命等初始差异及电池组服役过程中各单体电池特性的变化不一致，串联电池组中的一个单体电池的荷电能力下降或失效时，该单体电池在充电过程中表现为端电压上升过快或过慢，还会伴随单体发热，采用上述的充电方法会在检测到一个单体电池的端电压超过规定电压而其他电池尚未充满时停止电池组的充电，导致整个电池组的荷电能力无法发挥。
中国专利03109241.1公开了一种具有冗余电池单元的电池组，由一个以上电池单元串联组成电池组，电池组中具有一个以上的冗余电池单元，每个电池单元都设有独立切换电路，可以检测故障并切除故障电池单元，该技术方案将串联电池组中的各个电池单元与控制电路进行连接，当电池组中某个电池单元荷电能力下降或失效时，可以切换掉失效的电池，启用冗余的电池单元，从而提高电池组供电的可靠性。该方案在电池组中设置一个以上的冗余电池单元必然增加电池组的成本，充电时需要对在用电池和冗余电池进行管理，控制电路复杂，冗余电池、在用电池及检测与控制电路集成在一起，不能方便地更换失效电池。
发明内容本发明的目的在于提供了一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，该装置可以对串联电池组整体进行多级恒流充电或放电，同时实时检测各个单体电池的端电压和荷电量，在充电结束时保证串联电池组中的各个单体电池的端电压均匀一致地达到规定的充电截止电压，消除由于各个单体电池的初始状态的差异或使用过程中各单体电池充放电特性变化的差异导致的各单体电池的状态的不一致，达到对电池组进行保养的目的，同时避免普通充电方法对串联电池组进行充电时造成部分单体电池“过充”或电池组整体荷电能力不能充分发挥的问题。
本装置的检测功能自动对电池组进行一次充电-放电-充电的循环，并对各个单体电池的充电和放电特性进行检测和分析，自动提示用户更换充放电特性严重下降或失效的单体电池，保证电池组的整体荷电能力。
用户更换一个单体电池后，可重新进行一次充电，电池组中的各个单体电池状态又能达到一致，避免了新更换的电池的端电压与其它单体电池的端电压不一致的问题。
发明解决其技术问题所采用的技术方案在充电保养过程中，微控制器8通过A/D转换器6和信号调理电路5实时检测串联电池组中的各个单体电池的端电压，当某个单体电池的端电压达到规定电压时，微控制器8控制转换开关7将该电池从正在串联充电的电池组中切换出来，停止对该电池的充电，其余的单体电池继续以串联的方式充电。当所有的单体电池的端电压都达到规定的电压后，微控制器8控制电流控制电路4，将充电电流减小到下一级电流，再通过转换开关7将所有电池重新接入串联充电回路，进行下一级电流的恒流充电。充电电流由大到小逐级降低，直到充电电流减至规定的级别，结束充电过程。该方法可以使得串联电池组中初始端电压不一致的单体电池在充电结束时端电压均达到规定的电压，消除由于各个单体电池的初始状态的差异或使用过程中各单体电池充放电特性变化的差异所导致的串联电池组中各单体电池的端电压不一致的问题，达到对电池组进行保养的目的。在充电完成时使各单体电池处于最佳状态，电池组发挥最大荷电能力的同时有效地避免了通常充电方法对串联电池组进行整体充电时造成部分单体电池“过充”的问题。
微控制器8通过A/D转换器6、信号调理电路5和电流传感器3实时检测充电电流，并对各个单体电池的实际充电量进行计量，通过与电池组相连接的信息电极将电池组整体的荷电量和各个电池的荷电量、端电压及充放电特性数据写入电池组附带的信息芯片中，用电器在使用电池组供电时可以对电池组的实际荷电量进行连续计量，并实时更新电池组的荷电量信息。
充电/保养选择开关，允许用户选择充电或保养功能。选择充电功能，本装置可以将电池组中各个单体电池的端电压调整一致。选择保养功能，本装置自动进行一次充电-放电-充电的循环，微控制器8自动完成对电池组及电池组中的各个单体电池的充电和放电特性的检测和分析，并通过指示电路10将电池组及各个单体电池的状态和充放电特性显示给用户，提示用户更换充放电特性严重下降的单体电池，本发明的有益效果本发明提供了一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，该装置对串联电池组整体进行多级恒流充电或放电，在充电结束时保证串联电池组中的各个单体电池的端电压均匀一致地达到规定的充电截止电压，消除由于各个单体电池的初始状态的差异或使用过程中各单体电池充放电特性变化的差异导致的各单体电池的状态的不一致，实现了对电池组进行保养的目的，同时避免普通充电方法对串联电池组进行充电时造成部分单体电池“过充”或电池组整体荷电能力不能充分发挥的问题。
本装置的检测功能通过对电池组进行一次充电-放电-充电的循环，对各个单体电池的充电和放电特性进行检测和分析，自动提示用户更换充放电特性严重下降或失效的单体电池，保证电池组的整体荷电能力。
用户更换一个单体电池后，可重新进行一次充电，电池组中的各个单体电池的状态又能达到一致，避免了新更换的电池的端电压与其它单体电池的端电压不一致的问题。
本发明的具体结构由以下实施例及其结构示意图说明。
图1是一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置的电连接图图2微控制器程序流程图图中，1、电极排，2、模拟开关，3、电流传感器，4、电流控制电路，5、信号调理电路，6、A/D转换器，7、转换开关，8、微控制器，9、充电保养/检测选择开关，10、指示电路，11、AC/DC模块，12、保养装置，13、信息电极，14、温感电极，15、电池电极，16、放电负载。
具体实施方式参见图1，本实施例是对4节电池串联的电池组进行充电保养和检测的装置，最大充电和放电电流设计为2A。
按图1制作电池组充电保养和检测的装置12，其中充电保养/检测选择开关9使用单刀双掷机械开关，转换开关7使用单刀转换5V电磁继电器JQC-5F，微控制器8使用AT89S52单片机，参见图3编制微控制器的控制程序。A/D转换器6使用TLV2556 12位11通道模数转换集成电路，信号调理电路5使用LM358模拟放大器及标准外围元件构成9路差分运算放大通道，其中四路用于检测各单体电池的电压，放大倍数调整为1V/V，四路用于检测各单体电池的温度，放大倍数调整为5V/V，一路用于充电和放电电流检测，放大倍数调整为10V/V。AC/DC模块11使用市售220V/5V1A，24V3A的开关电源，电流控制电路4使用TB30P06 P沟道功率场效应管，设计为三级恒流控制。模拟开关2使用IRF7240场效应管，电流传感器3使用25毫欧精密取样电阻，指示电路10使用液晶显示模块HG44780，放电负载16使用50欧20W功率电阻器，电极排1采用厚0.2mm宽2.5mm的弹性铜片制作，按图1进行制作和连接。
将该装置与外部电池组连接，选择充电保养/检测开关，连接220V电源，对外部电池组进行充电保养或检测。
权利要求
1.一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，包括电极排1、模拟开关2、电流传感器3、电流控制电路4、信号调理电路5、A/D转换器6、转换开关7、微控制器8、充电保养/检测选择开关9、指示电路10。其特征在于多个转换开关7串联，并与电极排1连接。信号调理电路5与电极排1连接，并与A/D转换器6连接，A/D转换器6与微控制器8连接，微控制器与充电保养/检测选择开关9及指示电路10连接。
2.根据权利要求
1所述的一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，其特征在于所述的电极排1包括有信息电极13、温感电极14和电池电极15。
3.根据权利要求
1所述的一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，其特征在于所述的转换开关7包括机械开关和模拟电子开关。
专利摘要
本发明提供了一种对电池组进行充电保养和电池充放电特性检测的装置，该装置可以在充电结束时保证串联电池组中的各个单体电池的端电压均匀一致地达到规定的充电截止电压，消除由于各个单体电池的初始状态的差异或使用过程中各单体电池充放电特性变化的差异导致的各单体电池的状态的不一致，达到对电池组进行保养的目的。用户更换一个单体电池后，可重新进行一次充电，电池组中的各个单体电池状态又能达到一致，避免了新更换的电池的端电压与其它单体电池的端电压不一致的问题。
文档编号H01M10/48GK1996704SQ200610162038
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月11日
发明者赵建和 申请人:赵建和导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan