[发明专利]智能充电系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种智能充电系统，特别是涉及一种在电池组中有某个子电池充满时，系统电压最低的子电池单独充电，使得整组电池都能快速高效且安全地充满的智能充电系统。

背景技术

在串联电池组充电中目前采用的主要是两端式充电，通用充电器的两端分别连接到串联电池组的正负端，如此充电带来的一个问题是当电池组中一个电池充满的时候，整组电池必须停止充电，或者减小充电电流到一定的程度，防止损坏电池或者损坏电池均衡板。

通常情况下一个电池的寿命降低主要有三种事件决定：过充、过放、过流，而过流主要是使用者违反使用规程导致的。电池管理系统只要能防止电池的过充和过放就能很好的控制好电池组延长使用寿命。目前电池管理系统的均衡充电方式主要有电阻均衡、电容均衡和电感均衡。

参图1所示，电阻均衡采用电阻放电的方式，当某一个电池B_n（n为正整数）的电压过高时，响应的开关K_n（n为正整数）会打开，部分充电电流进入电阻R_n，而被消耗掉，如果R_n消耗的电流过小则电池会出现过充，如果R_n消耗的过多则电池会充不满。

参图2所示，电容均衡中当电池B_n（n为正整数）的电压过高时，响应的开关K_n-（n为正整数）和K_n+通路，电池B_n对电容C充电，随后K_n-与K_n+断路，闭合电路中电压较低的电池B_m（图中未示出）对应的开关K_m-与K_m+（图中未示出），电容C对B_m电池进行充电，完成一次电荷搬运，如此重复。

参图3所示，电感均衡中当发现电池B_n（n为正整数）电压过低时将总耦合电感原边L的响应闭合K-与K+打开一定时间后断开，电能存入耦合电感的磁场中，然后将电池B_n的对应开关闭合，耦合电感中的能量转化为电能存入电池B_n中。

现有的技术方案中，电阻均衡采用电容将电能释放，由于发热严重，造成了资源浪费，此外放电电阻无法完成大电流时的放电；电容均衡虽采用了电荷搬运的方法，但是对电容的充放会造成电容发热严重，此外只有电容电压高出和低于电池的电压时才能进行电荷搬运，对于有平台电压的电池不适用；电感均衡结构复杂，采用电能-磁能-电能的方式搬运电荷效率低下，此外就行引入了杂散电感，体积笨重，同时开关时间难以控制。

此外，采用均衡板在造成了能源浪费同时降低了充电速率，且对于一些种类的电池长久使用而不满充会大大降低电池的容量，这种电池要每隔一段时间都要就行一次修复才能达到最佳的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有均衡充电方式的不足，提供一种利用独特的拓扑结构，在电池充电过程中实行“按需供应”，当电路中有某个子电池充满时，系统对电压最低的子电池单独充电，使得整组电池都能快速高效且安全地充满，同时可以对电池具有修复功能的智能充电与修复系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能充电系统，用以对电池模块进行充电，所述的电池模块包括多个串联的子电池，包括：

充电模块，将交流电压转化为直流电压；

DC-DC调压模块，将充电模块提供的电压转化为子电池的满充电压；

电压采集模块，采集各子电池的电压，并将信号传递给逻辑控制单元；

逻辑控制单元，接收所述电压采集模块的信号并对开关模块进行控制；

开关模块，连接于所述的子电池和逻辑控制单元之间。

作为本发明的进一步改进，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述第一开关连接于所述子电池正极和DC-DC调节模块之间，所述第二开关连接于所述子电池负极和充电模块之间。

作为本发明的进一步改进，所述的第一开关和第二开关中至少一个为双向可控开关。

作为本发明的进一步改进，所述的开关模块为二极管、双极性晶体管、MOSFET、IGBT、BTG中的任意一种，或为由其组合而成的开关模块或器件。

作为本发明的进一步改进，所述开关模块为长断开关。

作为本发明的进一步改进，所述的子电池为铅酸电池、镍氢电池、钠硫电池、液流电池、超级电容器、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钛酸锂电池或石墨烯锂电池。