一種可均衡充電的移動電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種移動電源，尤其是一種可實現(xiàn)均衡充電的移 動電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)如今，智能手機(jī)、平板電腦等移動智能電子設(shè)備的快速發(fā)展給人的生活、工作帶 來了極大的方便，但是這些移動設(shè)備都需要一個能量供應(yīng)中心一一電池?，F(xiàn)在大部分電子 產(chǎn)品所用電池均為鋰離子電池，鋰離子電池的容量一般都不是很大，這一方面是技術(shù)上有 所局限，另外也是考慮到安全的問題。而且現(xiàn)在電子設(shè)備的發(fā)展趨勢都有一個共同的特點， 就是屏幕越來越大，不斷增大的屏幕將導(dǎo)致屏幕耗電功率也不斷增加，屏幕是手機(jī)等移動 設(shè)備的主要耗電源，因此電池續(xù)航便成為愈發(fā)突出的問題。
[0003] 在這種背景下，移動電源應(yīng)運(yùn)而生，目前市場上大部分移動電源都是串聯(lián)多節(jié) 18650型號的鋰離子電池來作為電芯，充電時候把手機(jī)適配器接上去，再經(jīng)過一個充電管理 電路來給串聯(lián)的多節(jié)鋰離子電池集體供電。然而，由于鋰離子電池在生產(chǎn)或者安裝時難免 存在個體差異，且不同的放置位置對鋰離子電池的工作溫度也有影響，從而使鋰離子電池 之間產(chǎn)生性能差異，經(jīng)過長時間的工作，隨著循環(huán)次數(shù)的增多，不同鋰離子電池的不一致性 越來越大。電池組的不一致性是指在組內(nèi)單體電池之間存在性能差異的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為 電池之間的性能參數(shù)出現(xiàn)了不一致，如電池電壓、容量、直流內(nèi)阻、電池剩余電量SOC等方 面，不一致性問題不僅會造成很多危害，而且是造成電池成組使用時性能下降的主要原因。 首先在容量利用方面，電池組的容量受"短板效應(yīng)"的影響，容量最小的電池決定了其他電 池的放電量；其次在循環(huán)壽命方面，容量較小的電池長期工作于極限狀態(tài)，產(chǎn)生惡性循環(huán)， 容量衰減也變快；最后在功率輸出方面，電池成組使用時，容量最小以及SOC(剩余電量）靠 近兩端的電池限制了電池組的充放電流和功率輸出能力。嚴(yán)重的不一致性會導(dǎo)致當(dāng)給移動 電源充電時會出現(xiàn)有的電池過充，有的電池欠充的現(xiàn)象。長期以往，將使得移動電源性能越 來越差，實際使用壽命大大降低甚至有爆炸的危險。因此很有必要通過均衡來維持電池組 的各節(jié)電池一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)均衡充電的移動電源，以解決現(xiàn)有移動電源存 在不一致性的問題。
[0005] 本發(fā)明的可均衡充電的移動電源，包括顯示模塊、由N個單電池串聯(lián)構(gòu)成的電池 組、降壓模塊和充電管理模塊，還包括處理器、電流采集電路、N個電壓采集電路及N個電池 均衡單元，其中N = 2~5 ;
[0006] 電池組的正極與降壓模塊的正輸入端、充電管理模塊的正輸出端和電流采集電路 的正輸入端連接，降壓模塊的負(fù)輸入端和充電管理模塊的負(fù)輸出端均與電流采集電路的采 集端連接，電流采集電路的負(fù)輸入端與電池組的負(fù)極連接并接地，電流采集電路的輸出端 連接處理器的一個A/D轉(zhuǎn)換接口，N個單電池的N個正極分別與N個電壓采集電路的正輸 入端連接，N個負(fù)極分別與N個電壓采集電路的負(fù)輸入端連接，N個電壓采集電路的N個輸 出端分別與處理器的另外N個A/D轉(zhuǎn)換接口連接，同時N個單電池的N個正極分別與N個 電池均衡單元的正輸入端連接，N個負(fù)極分別與N個電池均衡單元的負(fù)輸入端連接，N個電 池均衡單元的輸出端分別與處理器的N個I/O輸出口連接，處理器的另一個I/O輸出口連 接顯不t旲塊的輸入端。
[0007] 所述的處理器為Atmega8芯片。
[0008] 所述的電流采集電路包括采樣電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7和運(yùn)算放大器 U3,電流采集電路的正輸入端連接負(fù)載R的一端，電流采集電路的負(fù)輸入端連接采樣電阻 R4的一端，采樣電阻R4的另一端、負(fù)載R的另一端及電阻R5的一端共接作為電流采集電路 的采集端，電阻R5的另一端與運(yùn)算放大器U3的反相輸入端及電阻R6的一端連接，運(yùn)算放 大器U3的同相輸入端與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端接地，運(yùn)算放大器U3的輸出 端與電阻R6的另一端連接作為電流采集電路的輸出端。
[0009] 所述的電壓采集電路包括運(yùn)算放大器U1、運(yùn)算放大器U2、光耦01、光耦02、電容 Cl、電阻Rl、電阻R2、和電阻R3,電壓采集電路的正輸入端連接運(yùn)算放大器Ul的同相輸入 端，電壓采集電路的負(fù)輸入端與光耦02內(nèi)二極管的負(fù)極和電阻Rl的一端連接并接地，運(yùn)算 放大器Ul的反相輸入端與電容Cl的一端、電阻Rl的另一端和光親02內(nèi)三極管的發(fā)射極 連接，電容Cl的另一端、運(yùn)算放大器Ul的輸出端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端 與光耦01內(nèi)二極管的正極連接，光耦01內(nèi)二極管的負(fù)極連接光耦02內(nèi)二極管的正極，光 耦02內(nèi)三極管的集電極連接+5V輸入電壓，光耦01內(nèi)三極管的集電極連接+5V輸入電壓， 光耦01內(nèi)三極管的發(fā)射極和電阻R2的一端與運(yùn)算放大器U2的同相輸入端連接，電阻R2 的另一端接地，運(yùn)算放大器U2的反相輸入端與運(yùn)算放大器U2的輸出端連接作為電壓采集 電路的輸出端。
[0010] 所述的電池均衡單元包括電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rl UNPN型三極管Ql和 PNP型三極管Q2,電池均衡單元的正輸入端與PNP型三極管Q2的發(fā)射極和電阻RlO的一端 連接，電池均衡單元的負(fù)輸入端與電阻Rll的一端連接并接地，電阻Rll的另一端連接PNP 型三極管Q2的集電極，PNP型三極管Q2的基極和電阻RlO的另一端與電阻R8的一端連接， 電阻R8的另一端與NPN型三極管Ql的集電極連接，NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，Ql的 基極連接電阻R9的一端，電阻R9的另一端作為電池均衡單元的輸出端。
[0011] 上述技術(shù)方案中，為使獲得的電池組實時SOC更為準(zhǔn)確，需要獲得足夠精確的采 樣電流，因此作為優(yōu)選，所述的采樣電阻R4阻值小于負(fù)載R阻值的1/10,所述的電阻R5阻 值大于1000 Ω，電阻R6阻值大于1000 Ω。
[0012] 為了解決移動電源電池組存在不一致性的問題，本發(fā)明基于的設(shè)計思路如下：采 用開路電壓法對電池組中的單電池進(jìn)行實時電壓采集，并將采集的電壓轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的對地 電壓，以便進(jìn)行比較，同時對每節(jié)單電池設(shè)置均衡電路單元，當(dāng)檢測出某一節(jié)電池對地電壓 相對較高，達(dá)到預(yù)先設(shè)定的觸發(fā)均衡的條件時，則處理器控制導(dǎo)通該節(jié)電池的均衡電路，實 現(xiàn)均衡。此外，本發(fā)明還對電池組中的電流進(jìn)行實時采集，處理器通過安時計量法得出電池 組的實時S0C，進(jìn)行顯示。
[0013] 本發(fā)明具有的有益效果是：
[0014] 本發(fā)明的移動電源具有均衡管理功能，采用電壓采集電路及電池均衡單元即可解 決移動電源電池組的不一致性問題，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，可適用于大部分移動電 源，有利于延長移動電源的使用壽命，增加安全系數(shù)。
【附圖說明】
[0015] 圖1為可均衡充電的移動電源的電路原理示意圖。
[0016] 圖2為電流米集電路原理不意圖。
[0017] 圖3為電壓采集電路原理示意圖。
[0018] 圖4為電池均衡單元原理示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0020] 參照圖1-4,本發(fā)明的可均衡充電的移動電源，包括顯示模塊1、由N個單電池串聯(lián) 構(gòu)成的電池組2、降壓模塊3和充電管理模塊4,其特征在于還包括處理器5、電流采集電路 6、N個電壓采集電路7及N個電池均衡單元8,其中N = 2~5 ;
[0021] 電池組2的正極與降壓模塊3的正輸入端、充電管理模塊4的正輸出端和電流采 集電路6的正輸入端連接，降壓模塊3的負(fù)輸入端和充電管理模塊4的負(fù)輸出端均與電流 采集電路6的采集端連接，電流采集電路6的負(fù)輸入端與電池組2的負(fù)極連接并接地，電流 采集電路6的輸出端連接處理器5的一個A/D轉(zhuǎn)換接口，N個單電池的N個正極分別與N個 電壓采集電路7的正輸入端連接，N個負(fù)極分別與N個電壓采集電路7的負(fù)輸入端連接，N 個電壓采集電路7的N個輸出端分別與處理器5的另外N個A/D轉(zhuǎn)換接口連接，同時N個 單電池的N個正極分別與N個電池均衡單元8的正