專利名稱:一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置的制作方法
所屬技術領域：
本發(fā)明涉及一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，可對串聯(lián)電池組進行充電的同時將串聯(lián)電池組中的各單體電池的端電壓調整一致，并可以自動對串聯(lián)電池組中的各個單體電池的充放電特性進行檢測分析，提示用戶更換充放電特性嚴重下降或失效的單體電池。適合于手持或移動設備的電池組，特別適合于大功率、大容量的動力電池組使用，屬于電器控制類。
背景技術：
當前眾知的對串聯(lián)電池組進行充電的方法是對連接好的電池組整體進行充電，充電過程中充電器檢測電池組的端電壓，當電池組的端電壓達到規(guī)定電壓時，結束充電。由于該方法只檢測電池組的端電壓，在充電過程中電池組中的某個單體電池的端電壓有可能超過允許的最高電壓而“過充”，“過充”會嚴重影響電池的壽命和充放電能力，為了避免上述情況的發(fā)生，通常的作法是將電池組的端電壓規(guī)定的較低，造成電池組不能真正充滿，荷電能力不能充分發(fā)揮。
另一種帶有檢測和均衡功能的充電方法是對連接好的串聯(lián)電池組充電的同時，檢測電池組中各個單體電池的端電壓，當某個單體電池的端電壓達到規(guī)定電壓時，結束電池組的充電過程。如，使用專用集成電路bq29311的對充電和放電進行管理的充電器，均衡電路附加在每個單體電池上，充電過程中可以對端電壓較高的單體電池進行分流，以減少該單體電池的充電電流，降低其端電壓的上升速度，達到各單體電池端電壓一致的目的，由于均衡分流電路工作時會伴隨發(fā)熱，對于大功率、大容量的電池均衡電路的作用極為微弱。由于構成電池組的各個單體電池的荷電能力、充電和放電特性及壽命等初始差異及電池組服役過程中各單體電池特性的變化不一致，串聯(lián)電池組中的一個單體電池的荷電能力下降或失效時，該單體電池在充電過程中表現(xiàn)為端電壓上升過快或過慢，還會伴隨單體發(fā)熱，采用上述的充電方法會在檢測到一個單體電池的端電壓超過規(guī)定電壓而其他電池尚未充滿時停止電池組的充電，導致整個電池組的荷電能力無法發(fā)揮。
中國專利03109241.1公開了一種具有冗余電池單元的電池組，由一個以上電池單元串聯(lián)組成電池組，電池組中具有一個以上的冗余電池單元，每個電池單元都設有獨立切換電路，可以檢測故障并切除故障電池單元，該技術方案將串聯(lián)電池組中的各個電池單元與控制電路進行連接，當電池組中某個電池單元荷電能力下降或失效時，可以切換掉失效的電池，啟用冗余的電池單元，從而提高電池組供電的可靠性。該方案在電池組中設置一個以上的冗余電池單元必然增加電池組的成本，充電時需要對在用電池和冗余電池進行管理，控制電路復雜，冗余電池、在用電池及檢測與控制電路集成在一起，不能方便地更換失效電池。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供了一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，該裝置可以對串聯(lián)電池組整體進行多級恒流充電或放電，同時實時檢測各個單體電池的端電壓和荷電量，在充電結束時保證串聯(lián)電池組中的各個單體電池的端電壓均勻一致地達到規(guī)定的充電截止電壓，消除由于各個單體電池的初始狀態(tài)的差異或使用過程中各單體電池充放電特性變化的差異導致的各單體電池的狀態(tài)的不一致，達到對電池組進行保養(yǎng)的目的，同時避免普通充電方法對串聯(lián)電池組進行充電時造成部分單體電池“過充”或電池組整體荷電能力不能充分發(fā)揮的問題。
本裝置的檢測功能自動對電池組進行一次充電-放電-充電的循環(huán)，并對各個單體電池的充電和放電特性進行檢測和分析，自動提示用戶更換充放電特性嚴重下降或失效的單體電池，保證電池組的整體荷電能力。
用戶更換一個單體電池后，可重新進行一次充電，電池組中的各個單體電池狀態(tài)又能達到一致，避免了新更換的電池的端電壓與其它單體電池的端電壓不一致的問題。
發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案在充電保養(yǎng)過程中，微控制器8通過A/D轉換器6和信號調理電路5實時檢測串聯(lián)電池組中的各個單體電池的端電壓，當某個單體電池的端電壓達到規(guī)定電壓時，微控制器8控制轉換開關7將該電池從正在串聯(lián)充電的電池組中切換出來，停止對該電池的充電，其余的單體電池繼續(xù)以串聯(lián)的方式充電。當所有的單體電池的端電壓都達到規(guī)定的電壓后，微控制器8控制電流控制電路4，將充電電流減小到下一級電流，再通過轉換開關7將所有電池重新接入串聯(lián)充電回路，進行下一級電流的恒流充電。充電電流由大到小逐級降低，直到充電電流減至規(guī)定的級別，結束充電過程。該方法可以使得串聯(lián)電池組中初始端電壓不一致的單體電池在充電結束時端電壓均達到規(guī)定的電壓，消除由于各個單體電池的初始狀態(tài)的差異或使用過程中各單體電池充放電特性變化的差異所導致的串聯(lián)電池組中各單體電池的端電壓不一致的問題，達到對電池組進行保養(yǎng)的目的。在充電完成時使各單體電池處于最佳狀態(tài)，電池組發(fā)揮最大荷電能力的同時有效地避免了通常充電方法對串聯(lián)電池組進行整體充電時造成部分單體電池“過充”的問題。
微控制器8通過A/D轉換器6、信號調理電路5和電流傳感器3實時檢測充電電流，并對各個單體電池的實際充電量進行計量，通過與電池組相連接的信息電極將電池組整體的荷電量和各個電池的荷電量、端電壓及充放電特性數據寫入電池組附帶的信息芯片中，用電器在使用電池組供電時可以對電池組的實際荷電量進行連續(xù)計量，并實時更新電池組的荷電量信息。
充電/保養(yǎng)選擇開關，允許用戶選擇充電或保養(yǎng)功能。選擇充電功能，本裝置可以將電池組中各個單體電池的端電壓調整一致。選擇保養(yǎng)功能，本裝置自動進行一次充電-放電-充電的循環(huán)，微控制器8自動完成對電池組及電池組中的各個單體電池的充電和放電特性的檢測和分析，并通過指示電路10將電池組及各個單體電池的狀態(tài)和充放電特性顯示給用戶，提示用戶更換充放電特性嚴重下降的單體電池，本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，該裝置對串聯(lián)電池組整體進行多級恒流充電或放電，在充電結束時保證串聯(lián)電池組中的各個單體電池的端電壓均勻一致地達到規(guī)定的充電截止電壓，消除由于各個單體電池的初始狀態(tài)的差異或使用過程中各單體電池充放電特性變化的差異導致的各單體電池的狀態(tài)的不一致，實現(xiàn)了對電池組進行保養(yǎng)的目的，同時避免普通充電方法對串聯(lián)電池組進行充電時造成部分單體電池“過充”或電池組整體荷電能力不能充分發(fā)揮的問題。
本裝置的檢測功能通過對電池組進行一次充電-放電-充電的循環(huán)，對各個單體電池的充電和放電特性進行檢測和分析，自動提示用戶更換充放電特性嚴重下降或失效的單體電池，保證電池組的整體荷電能力。
用戶更換一個單體電池后，可重新進行一次充電，電池組中的各個單體電池的狀態(tài)又能達到一致，避免了新更換的電池的端電壓與其它單體電池的端電壓不一致的問題。
本發(fā)明的具體結構由以下實施例及其結構示意圖說明。
圖1是一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置的電連接圖圖2微控制器程序流程圖圖中，1、電極排，2、模擬開關，3、電流傳感器，4、電流控制電路，5、信號調理電路，6、A/D轉換器，7、轉換開關，8、微控制器，9、充電保養(yǎng)/檢測選擇開關，10、指示電路，11、AC/DC模塊，12、保養(yǎng)裝置，13、信息電極，14、溫感電極，15、電池電極，16、放電負載。
具體實施方式參見圖1，本實施例是對4節(jié)電池串聯(lián)的電池組進行充電保養(yǎng)和檢測的裝置，最大充電和放電電流設計為2A。
按圖1制作電池組充電保養(yǎng)和檢測的裝置12，其中充電保養(yǎng)/檢測選擇開關9使用單刀雙擲機械開關，轉換開關7使用單刀轉換5V電磁繼電器JQC-5F，微控制器8使用AT89S52單片機，參見圖3編制微控制器的控制程序。A/D轉換器6使用TLV2556 12位11通道模數轉換集成電路，信號調理電路5使用LM358模擬放大器及標準外圍元件構成9路差分運算放大通道，其中四路用于檢測各單體電池的電壓，放大倍數調整為1V/V，四路用于檢測各單體電池的溫度，放大倍數調整為5V/V，一路用于充電和放電電流檢測，放大倍數調整為10V/V。AC/DC模塊11使用市售220V/5V1A，24V3A的開關電源，電流控制電路4使用TB30P06 P溝道功率場效應管，設計為三級恒流控制。模擬開關2使用IRF7240場效應管，電流傳感器3使用25毫歐精密取樣電阻，指示電路10使用液晶顯示模塊HG44780，放電負載16使用50歐20W功率電阻器，電極排1采用厚0.2mm寬2.5mm的彈性銅片制作，按圖1進行制作和連接。
將該裝置與外部電池組連接，選擇充電保養(yǎng)/檢測開關，連接220V電源，對外部電池組進行充電保養(yǎng)或檢測。
權利要求
1.一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，包括電極排1、模擬開關2、電流傳感器3、電流控制電路4、信號調理電路5、A/D轉換器6、轉換開關7、微控制器8、充電保養(yǎng)/檢測選擇開關9、指示電路10。其特征在于多個轉換開關7串聯(lián)，并與電極排1連接。信號調理電路5與電極排1連接，并與A/D轉換器6連接，A/D轉換器6與微控制器8連接，微控制器與充電保養(yǎng)/檢測選擇開關9及指示電路10連接。
2.根據權利要求
1所述的一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，其特征在于所述的電極排1包括有信息電極13、溫感電極14和電池電極15。
3.根據權利要求
1所述的一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，其特征在于所述的轉換開關7包括機械開關和模擬電子開關。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種對電池組進行充電保養(yǎng)和電池充放電特性檢測的裝置，該裝置可以在充電結束時保證串聯(lián)電池組中的各個單體電池的端電壓均勻一致地達到規(guī)定的充電截止電壓，消除由于各個單體電池的初始狀態(tài)的差異或使用過程中各單體電池充放電特性變化的差異導致的各單體電池的狀態(tài)的不一致，達到對電池組進行保養(yǎng)的目的。用戶更換一個單體電池后，可重新進行一次充電，電池組中的各個單體電池狀態(tài)又能達到一致，避免了新更換的電池的端電壓與其它單體電池的端電壓不一致的問題。
文檔編號H01M10/48GK1996704SQ200610162038
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月11日
發(fā)明者趙建和 申請人:趙建和導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan