一种可均衡充电的移动电源的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子技术领域，涉及一种移动电源，尤其是一种可实现均衡充电的移 动电源。
【背景技术】
[0002] 现如今，智能手机、平板电脑等移动智能电子设备的快速发展给人的生活、工作带 来了极大的方便，但是这些移动设备都需要一个能量供应中心一一电池。现在大部分电子 产品所用电池均为锂离子电池，锂离子电池的容量一般都不是很大，这一方面是技术上有 所局限，另外也是考虑到安全的问题。而且现在电子设备的发展趋势都有一个共同的特点， 就是屏幕越来越大，不断增大的屏幕将导致屏幕耗电功率也不断增加，屏幕是手机等移动 设备的主要耗电源，因此电池续航便成为愈发突出的问题。
[0003] 在这种背景下，移动电源应运而生，目前市场上大部分移动电源都是串联多节 18650型号的锂离子电池来作为电芯，充电时候把手机适配器接上去，再经过一个充电管理 电路来给串联的多节锂离子电池集体供电。然而，由于锂离子电池在生产或者安装时难免 存在个体差异，且不同的放置位置对锂离子电池的工作温度也有影响，从而使锂离子电池 之间产生性能差异，经过长时间的工作，随着循环次数的增多，不同锂离子电池的不一致性 越来越大。电池组的不一致性是指在组内单体电池之间存在性能差异的现象，主要表现为 电池之间的性能参数出现了不一致，如电池电压、容量、直流内阻、电池剩余电量SOC等方 面，不一致性问题不仅会造成很多危害，而且是造成电池成组使用时性能下降的主要原因。 首先在容量利用方面，电池组的容量受"短板效应"的影响，容量最小的电池决定了其他电 池的放电量；其次在循环寿命方面，容量较小的电池长期工作于极限状态，产生恶性循环， 容量衰减也变快；最后在功率输出方面，电池成组使用时，容量最小以及SOC(剩余电量）靠 近两端的电池限制了电池组的充放电流和功率输出能力。严重的不一致性会导致当给移动 电源充电时会出现有的电池过充，有的电池欠充的现象。长期以往，将使得移动电源性能越 来越差，实际使用寿命大大降低甚至有爆炸的危险。因此很有必要通过均衡来维持电池组 的各节电池一致性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种可实现均衡充电的移动电源，以解决现有移动电源存 在不一致性的问题。
[0005] 本发明的可均衡充电的移动电源，包括显示模块、由N个单电池串联构成的电池 组、降压模块和充电管理模块，还包括处理器、电流采集电路、N个电压采集电路及N个电池 均衡单元，其中N = 2~5 ;
[0006] 电池组的正极与降压模块的正输入端、充电管理模块的正输出端和电流采集电路 的正输入端连接，降压模块的负输入端和充电管理模块的负输出端均与电流采集电路的采 集端连接，电流采集电路的负输入端与电池组的负极连接并接地，电流采集电路的输出端 连接处理器的一个A/D转换接口，N个单电池的N个正极分别与N个电压采集电路的正输 入端连接，N个负极分别与N个电压采集电路的负输入端连接，N个电压采集电路的N个输 出端分别与处理器的另外N个A/D转换接口连接，同时N个单电池的N个正极分别与N个 电池均衡单元的正输入端连接，N个负极分别与N个电池均衡单元的负输入端连接，N个电 池均衡单元的输出端分别与处理器的N个I/O输出口连接，处理器的另一个I/O输出口连 接显不t旲块的输入端。
[0007] 所述的处理器为Atmega8芯片。
[0008] 所述的电流采集电路包括采样电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和运算放大器 U3,电流采集电路的正输入端连接负载R的一端，电流采集电路的负输入端连接采样电阻 R4的一端，采样电阻R4的另一端、负载R的另一端及电阻R5的一端共接作为电流采集电路 的采集端，电阻R5的另一端与运算放大器U3的反相输入端及电阻R6的一端连接，运算放 大器U3的同相输入端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端接地，运算放大器U3的输出 端与电阻R6的另一端连接作为电流采集电路的输出端。
[0009] 所述的电压采集电路包括运算放大器U1、运算放大器U2、光耦01、光耦02、电容 Cl、电阻Rl、电阻R2、和电阻R3,电压采集电路的正输入端连接运算放大器Ul的同相输入 端，电压采集电路的负输入端与光耦02内二极管的负极和电阻Rl的一端连接并接地，运算 放大器Ul的反相输入端与电容Cl的一端、电阻Rl的另一端和光親02内三极管的发射极 连接，电容Cl的另一端、运算放大器Ul的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端 与光耦01内二极管的正极连接，光耦01内二极管的负极连接光耦02内二极管的正极，光 耦02内三极管的集电极连接+5V输入电压，光耦01内三极管的集电极连接+5V输入电压， 光耦01内三极管的发射极和电阻R2的一端与运算放大器U2的同相输入端连接，电阻R2 的另一端接地，运算放大器U2的反相输入端与运算放大器U2的输出端连接作为电压采集 电路的输出端。
[0010] 所述的电池均衡单元包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻Rl UNPN型三极管Ql和 PNP型三极管Q2,电池均衡单元的正输入端与PNP型三极管Q2的发射极和电阻RlO的一端 连接，电池均衡单元的负输入端与电阻Rll的一端连接并接地，电阻Rll的另一端连接PNP 型三极管Q2的集电极，PNP型三极管Q2的基极和电阻RlO的另一端与电阻R8的一端连接， 电阻R8的另一端与NPN型三极管Ql的集电极连接，NPN型三极管Ql的发射极接地，Ql的 基极连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端作为电池均衡单元的输出端。
[0011] 上述技术方案中，为使获得的电池组实时SOC更为准确，需要获得足够精确的采 样电流，因此作为优选，所述的采样电阻R4阻值小于负载R阻值的1/10,所述的电阻R5阻 值大于1000 Ω，电阻R6阻值大于1000 Ω。
[0012] 为了解决移动电源电池组存在不一致性的问题，本发明基于的设计思路如下：采 用开路电压法对电池组中的单电池进行实时电压采集，并将采集的电压转换为统一的对地 电压，以便进行比较，同时对每节单电池设置均衡电路单元，当检测出某一节电池对地电压 相对较高，达到预先设定的触发均衡的条件时，则处理器控制导通该节电池的均衡电路，实 现均衡。此外，本发明还对电池组中的电流进行实时采集，处理器通过安时计量法得出电池 组的实时S0C，进行显示。
[0013] 本发明具有的有益效果是：
[0014] 本发明的移动电源具有均衡管理功能，采用电压采集电路及电池均衡单元即可解 决移动电源电池组的不一致性问题，本发明结构简单，易于实现，可适用于大部分移动电 源，有利于延长移动电源的使用寿命，增加安全系数。
【附图说明】
[0015] 图1为可均衡充电的移动电源的电路原理示意图。
[0016] 图2为电流米集电路原理不意图。
[0017] 图3为电压采集电路原理示意图。
[0018] 图4为电池均衡单元原理示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0020] 参照图1-4,本发明的可均衡充电的移动电源，包括显示模块1、由N个单电池串联 构成的电池组2、降压模块3和充电管理模块4,其特征在于还包括处理器5、电流采集电路 6、N个电压采集电路7及N个电池均衡单元8,其中N = 2~5 ;
[0021] 电池组2的正极与降压模块3的正输入端、充电管理模块4的正输出端和电流采 集电路6的正输入端连接，降压模块3的负输入端和充电管理模块4的负输出端均与电流 采集电路6的采集端连接，电流采集电路6的负输入端与电池组2的负极连接并接地，电流 采集电路6的输出端连接处理器5的一个A/D转换接口，N个单电池的N个正极分别与N个 电压采集电路7的正输入端连接，N个负极分别与N个电压采集电路7的负输入端连接，N 个电压采集电路7的N个输出端分别与处理器5的另外N个A/D转换接口连接，同时N个 单电池的N个正极分别与N个电池均衡单元8的正