专利名称：一种智能均衡充电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充电机，特别是涉及一种适合于对铅酸电池及铅酸电池组进行智
能化充电的智能均衡充电机。
背景技术：
铅酸电池通常由几个或多个单体串联组成，单体或内部模组的一致性差，单体之
间的先天性容量失配，某个单体容量与其它单体容量不匹配会降低电池组的整体容量，导
致不能充分发挥电池组的最大功效，不同程度地影响了电池组的使用寿命。 传统充电器存在过充与充电不均匀的问题，不能改善或补偿上述的配置不足，甚
至其充电的不均匀性更加加剧了电池组功效的恶化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可保持电池组的单体充电均 衡且获得充电容量均衡的智能均衡充电机。 本发明的目的通过下述技术方案予以实现包括交流输入接口、主开关K和充电 单元，所述充电单元包括整流滤波单元、稳压恒流单元和直流输出接口 ，所述充电单元至少 为一组；所述主开关K、每组充电单元的稳压恒流单元和直流输出接口与中央处理单元电 连接；所述中央处理单元与显示器电连接。 述稳压恒流单元包括半桥开关模块、开关电源芯片、电感器L、差分放大器，所述半 桥开关模块的输出端与开关单元芯片的输入端电连接，开关单元芯片的输出端并联电感器 L和差分放大器；所述稳压恒流单元的端口 I用于连接整流滤波单元正极输出，其内部连接 半桥开关模块的输入端；所述稳压恒流单元的端口 n、端口 V为负极接口，端口 II用于连
接整流滤波单元负极输出，端口v用于负载负极连接；端口 ni、端口 iv用于连接中央处理
单元，它们的内部分别电连接开关电源芯片和差分放大器。换句话说，稳压恒流单元的端口
1、端口 ii与整流滤波单元的输出电连接，端口 ni、端口 iv与中央处理单元电连接，端口
V、端口 VI与本充电单元的直流输出口如Y1、X1电连接。 所述充电单元的直流输出口按照正、负极成对布置，当充电单元的组数大于实际
充电的单体电池个数时，单体电池可连接任意一组充电单元的直流输出口上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点最大限度地改善铅酸电池组在充电过程
中单体电池之间电压不均衡的问题，能够显著提高电池寿命。适合于铅酸电池组整体充电。
图1为本发明一实施例电气原理框图； 图2为图1所示实施例的稳压恒流单元的电气原理框图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
及实施例对本发明作进一步说明 参照图1，本发明的一种具体实施方式
包括交流输入接口、主开关K和充电单元，
所述充电单元包括整流滤波单元、稳压恒流单元和直流输出接口 ，所述充电单元至少为一
组；所述主开关K、每组充电单元的稳压恒流单元和直流输出接口与中央处理单元电连接；
所述中央处理单元与显示器电连接。 参照图2，所述稳压恒流单元包括半桥开关模块、开关电源芯片、电感器L、差分放 大器，所述半桥开关模块的输出端与开关单元芯片的输入端电连接，开关单元芯片的输出 端并联电感器L和差分放大器；所述稳压恒流单元的端口 IlOl用于连接整流滤波单元正极 输出，其内部连接半桥开关模块的输入端；所述稳压恒流单元的端口II 102、端口V 105为 负极接口，端口II 102用于连接整流滤波单元负极输出，端口V 105用于负载负极连接；端 口 nil03、端口 IV104用于连接中央处理单元，它们的内部分别电连接开关电源芯片、和差 分放大器。换句话说，稳压恒流单元的端口 1101、端口 II 102与整流滤波单元的输出电连 接，端口 111、端口 IV104与中央处理单元电连接，端口 V105、端口 VI106与本充电单元的直 流输出口如Y1、X1电连接。 所述充电单元的直流输出口按照正、负极成对布置，如X1-Y1、 X2-Y2、 X3-Y3到 Xn-Yn。本实施例中11= 12。当充电单元的组数大于实际充电的单体电池个数时，单体电池 可连接任意一组充电单元的直流输出口上。换句话说，在11= 12的情况下，单体电池的数 量小于12时，可以无序连接充电。
所述主开关K为继电器和无触点电子开关。 所述中央处理单元、整流滤波单元、半桥开关模块和差分放大器，采用成熟的现有 技术电路或产品。 所述主开关K、电感器L、开关电源芯片、显示器，采用成熟的现有技术产品。 所述半桥开关模块、开关电源芯片中自带稳压、恒流电路。 所述中央处理单元和显示器单独配置与主开关K的工作电源。 所述中央处理单元，采用采用成熟的现有技术产品。配置存储器，安装专用软件。
实施例 通常单个铅酸电池的额定电压为6V，目前电动车使用的电池组电压为72V。本发
明的产品设计每个充电单元的直流输出为6V，那么充电单元组数设计为12组。对12V、24V、
36V、48V、60V、72V的电池组充电时分别使用2、4、6、8、 10、 12组。在充电过程中如果中央处
理单元在5 IO秒钟内检测到12组中某一组处于空载状态时，就自动关闭该组的输出，节
省空载能耗。 实验表明 效果充电的平衡度《5% ; 提高电池的工作能力30% ; 改善电池的使用寿命50%以上。 同时具有SOC(state-of-charge)荷电状态系统的功能。显示器选用液晶显示器， 中央处理单元带存储单元，安装专用的软件后，在工作时间，液晶显示器按照中央处理器指 令，以滚屏的方式或者其他直观的方式显示充电状态，界面简洁友好，方便操作者使用。
工作原理 以单个充电单元为例进行说明。在端口 X1-Y1上连接电池，启动中央处理单元和 显示器，专用软件开始工作，主开关K接通，充电工作开始。中央处理单元根据差分放大器 传来的数据，控制开关单元芯片和半桥开关模块进行正确的稳压和恒流处理。当电池充满 后，主开关K被中央处理单元自动切断。 差分放大器的初始信号采用电感取样方式，其取样元器件是电感器L。电感取样 方式与传统的电阻电流取样和霍尔传感器的电流取样不同，电阻电流取样，可控制的电流 小，无功损耗大，电阻的发热量高，产生的温度漂移大；霍尔传感器取样的线路连接复杂、必 需用辅助电源、耗空间与成本高；电感取样的方式同时具有经济、有效、损耗小、产品结构紧 凑、体积小与重量轻等优点。 多个充电单元协同工作的工作原理基本相同。但不同的是，其中某个充电单元的 电池充满后，中央处理单元不是切断主开关K，而是切断开关单元芯片内部的开关电路。只 有当所有电池都充满后，中央处理单元才切断主开关K。
权利要求
一种智能均衡充电机，包括交流输入接口、主开关K和充电单元，所述充电单元包括整流滤波单元、稳压恒流单元和直流输出接口，其特征在于所述充电单元至少为一组；所述主开关K、每组充电单元的稳压恒流单元和直流输出接口与中央处理单元电连接；所述中央处理单元与显示器电连接。
2. 根据权利要求1所述的一种智能均衡充电机，其特征在于所述稳压恒流单元包括 半桥开关模块、开关电源芯片、电感器L、差分放大器，所述半桥开关模块的输出端与开关单 元芯片的输入端电连接，开关单元芯片的输出端并联电感器L和差分放大器；所述稳压恒 流单元的端口 I用于连接整流滤波单元正极输出，其内部连接半桥开关模块的输入端；所述稳压恒流单元的端口 n、端口 v为负极接口，端口 ii用于连接整流滤波单元负极输出，端 口 v用于负载负极连接；端口 ni、端口 iv用于连接中央处理单元，它们的内部分别电连接开关电源芯片、和差分放大器。
3. 根据权利要求1或2所述的一种智能均衡充电机，其特征在于所述充电单元的直流输出口按照正、负极成对布置，当充电单元的组数大于实际充电的单体电池个数时，单体 电池可连接任意一组充电单元的直流输出口上。
全文摘要
一种智能均衡充电机，其包括交流输入接口、主开关K和充电单元，充电单元包括整流滤波单元、稳压恒流单元和直流输出接口，充电单元至少为一组；主开关K、每组充电单元的稳压恒流单元和直流输出接口与中央处理单元电连接；中央处理单元与显示器电连接；充电单元的直流输出口按照正、负极成对布置，当充电单元的组数大于实际充电的单体电池个数时，单体电池可连接到任意一组充电单元的直流输出口上。本发明可以改善铅酸电池组在充电过程中单体电池之间电压不均衡的问题，显著提高电池使用寿命。
文档编号H02J7/04GK101728863SQ200910312399
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者何亚登, 周树良, 张朝晖, 戴桂中, 曹辉, 林勇, 贺永旦, 陈鸿飞 申请人:湖南科力远高技术控股有限公司