一种多节并联的锂电池管理系统技术方案

本发明专利技术涉及电池管理领域，尤其涉及一种多节并联的锂电池管理系统。多节并联的电芯，每节电芯的输入端均对应连接一充电负载开关的输出端，充电负载开关用于对输入到每节电芯中的电能进行限流；一控制器，控制器的电源输入端连接输入电路，控制器的输出端连接每个充电负载开关的输入端，控制器的电压信号输入端连接每个电芯，控制器用于根据每个电芯中最低的电压，控制从输入电路输入到每个电芯中的充电电压。本发明专利技术的技术方案仅需要一组控制器和多个负载开关即实现了对每节电芯的独立充放电控制，提高电池利用效率，也适用于电芯差异较大且新旧电芯混杂的电池系统，极大的延长电芯以及锂电池的使用寿命。

A multi node parallel lithium battery management system

The invention relates to the field of battery management, in particular to a multi - node - parallel lithium battery management system. The electric core multi parallel, each core input end are connected to the corresponding output end of a charging load switch, charging load switch for each core in the power of input can be limiting; a controller, power input controller is connected with the input circuit, the controller is connected to the output end of each charging input terminal load switch the voltage signal input end of the controller is connected to each electric core controller according to the lowest voltage of each battery core, the control input from the input circuit to the charging voltage of each battery core. The technical scheme of the invention only needs a controller and a plurality of load switch is implemented for each core independent charge and discharge control, improve the utilization efficiency of battery, also applies to the electric core differences and new and old electric core hybrid battery system, electric core and greatly prolongs the service life of the lithium battery.

【技术实现步骤摘要】
一种多节并联的锂电池管理系统
本专利技术涉及电池管理领域，尤其涉及一种多节并联的锂电池管理系统。
技术介绍
单节锂电池如果超过4000mAh会有漏电、电压不稳等安全隐患，因此，现有的大容量锂电池实际是由多节锂电芯并联组成。但是，现有的并联锂电芯简单连接会导致如下问题。在充电时，由于每节锂电芯的内阻的不同，在相同的充电截止电压下，必然有的电池充满，而有的电池未充满。放电时，同样存这样的差异。反复充放电，电池之间差异还会被放大，最终导致每个电池的容量不相同。根据图3a所示，此时为电池的正常状态，各电芯的电量为暗色部分，一个电芯有25％的电量，两个电芯有50％的电量，一个电芯有75％的电量，电芯电量各不相同。根据图3b所示，此时为充电充满状态，只要有一个电芯达到截止电压，则停止充电，还有多个电芯未充满电。根据图3c所示，此时为放电保护状态，只要有一个电芯达到放电保护，则停止放电防止过放，还有多个电芯存储有较多的电量，电能无法被完全利用。但是，如果每节电芯进行单一的充电管理，就需要大量的芯片和外围器件，导致电池成本大大提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种多节并联的锂电池管理系统，以解决现有技术中难以在成本较低的情况下对多节并联锂电芯进行控制的问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多节并联的锂电池管理系统包括：多节并联的电芯，每节所述电芯的输入端均对应连接一充电负载开关的输出端，所述充电负载开关用于对输入到每节所述电芯中的电能进行限流，每节所述电芯的输出端均对应连接一放电负载开关的输出端，所述放电负载开关用于防止所述电芯过放；一开关电源控制器，所述开关电源控制器的电源输入端连接输入电路，每个所述充电负载开关的输入端分别并联在所述开关电源控制器的电源输出端，所述开关电源控制器的电压信号输入端连接每个所述电芯，所述开关电源控制器用于根据每个所述电芯中最低的电压，控制从所述开关电源控制器的所述输出端输出的充电电压。优选的，所述开关电源控制器内设置有一最小电压增量，用于控制所述充电电压为所述最低的电芯电压与所述最小电压增量的和。优选的，所述开关电源控制器设置有一截止电压，用于在所述充电电压等于所述截止电压时，维持所述充电电压不变。优选的，所述充电负载开关内设置有一限制电流，用于限制通过所述充电负载开关的电流不超过所述限制电流。优选的，所述充电负载开关内设置有一截止电流，用于在通过所述充电负载开关的电流低于所述截止电流时，关断所述充电负载开关。优选的，所述开关电源控制器的负载开关控制端分别连接每个所述充电负载开关，所述开关电源控制器内还设置有一关断电流，用于获取通过每个所述电芯的电流，并在所述充电电流低于所述关断电流时，控制所述电芯对应的所述充电负载开关关断。优选的，所述放电负载开关内设置有一欠压电压，用于在所述放电负载开关的输入端电压低于所述欠压电压时，控制所述放电负载开关关断。优选的，所述电芯为锂离子电芯。上述技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术的技术方案仅需要一个开关电源控制器和多个负载开关即实现了对每节电芯的独立充放电控制，提高电池利用效率，也适用于电芯差异较大且新旧电芯混杂的电池系统，极大的延长电芯以及锂电池的使用寿命。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是本专利技术一种多节并联的锂电池管理系统的整体结构示意图；图2为本专利技术一种多节并联的锂电池管理系统的充电电流与电压关系示意图；图3a、图3b和图3c为未采用本专利技术技术方案时的每个电芯的容量示意图；图4a、图4b、图4c和图4d为采用本专利技术一种多节并联的锂电池管理系统后的每个电芯的容量示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为本专利技术的限定。本专利技术一种较佳的实施例中，根据图1所示，一种多节并联的锂电池管理系统包括：多节并联的电芯1，每节电芯1的输入端均对应连接一充电负载开关3的输出端，充电负载开关3用于对输入到每节电芯1中的电能进行限流，每节电芯1的输出端均对应连接一放电负载开关4的输出端，放电负载开关4用于防止电芯1过放；一开关电源控制器2，开关电源控制器2的电源输入端连接输入电路，每个充电负载开关3的输入端分别并联在开关电源控制器2的电源输出端，开关电源控制器2的电压信号输入端连接每个电芯1，开关电源控制器2用于根据每个电芯1中最低的电压，控制从开关电源控制器2的输出端输出的充电电压。具体地，本实施例中，采用开关电源控制器2对输入电芯1的充电电压进行控制，采用充电负载开关3对输入电芯1的电流进行控制，实现了对每个电芯1充电过程的精确控制，同时，仅采用一个开关电源控制器2可有效减少锂电池系统的芯片成本。本专利技术一种较佳的实施例中，根据所示，开关电源控制器2内设置有一最小电压增量，用于控制充电电压为最低的电芯1电压与最小电压增量的和。开关电源控制器2设置有一截止电压，用于在充电电压等于截止电压时，维持充电电压不变。具体地，本实施例中，在充电过程中，开关电源控制器2根据获取到的各电芯1中最低的电压，向电芯1输入的充电电压为最低的电芯1电压与最小电压增量的和。此时，电芯1电压较低的电芯1处于充电状态，其对应的充电负载开关3处于通导状态；电压较高的电芯1由于其电压高于充电电压，其对应的充电负载开关3处于关闭状态。在充电状态下的电芯1，其对应的充电负载开关3两端的电压差为最小电压增量，电压差较小，充电负载开关3工作在限流状态，不会引起发热。截止电压为锂电池安全充电的最大电压，对于锂电池截止电压可以是4.2V或4.35V，输入电压通常为5V及以上电压。本专利技术一种较佳的实施例中，根据图2所示，开关电源控制器2内还设置有一切换电压，切换电压接近截止电压，用于在充电电压超过时切换电压时，控制最小电压增量随着充电电压的增加而逐渐减小，并在充电电压达到截止电压时，控制最小电压增量减小至零。充电状态分为恒流阶段、过度阶段和恒压阶段。恒流阶段时，电池内部分电芯1的电压远小于截止电压，充电电压随着充电的进行逐步增加一个最小电压增量，此时充电负载开关3对充电电压进行限流，保持充电电流的稳定；在充电电压增大至切换电压时，进入过度阶段，最小电压增量逐步减小，使得充电电压缓慢增加，实现从恒流阶段到恒压阶段的无缝切换；恒压阶段，充电电压维持在截止电压上，充电电流不断减小，直到所有电芯1都充满。本专利技术一种较佳的实施例中，根据1所示，充电负载开关3内设置有一限制电流，用于限制通过充电负载开关3的电流不超过限制电流，保证充电电流的稳定，保护电芯1在充电过程中不会被过大的电流损坏。负载开关都具有单向通导的效果，可以防止电流倒灌破坏开关电源控制器2和负载开关。本专利技术一种较佳的实施例中，充电负载开关3内设置有一截止电流，用于在通过充电负载开关3的电流低于截止电流时，关断充电负载开关3。具体地，本实施例中，截止电流为一很小的电流，在充电电流低于截止电流时，电芯1电压与充电电压非常接近，对应的电芯1的处于充满状态，此时关断充电负载可以有效防止过充，影响电芯11使用性能。实现了充电负载开关3自动停止充电的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多节并联的锂电池管理系统，其特征在于，包括：多节并联的电芯，每节所述电芯的输入端均对应连接一充电负载开关的输出端，所述充电负载开关用于对输入到每节所述电芯中的电能进行限流，每节所述电芯的输出端均对应连接一放电负载开关的输出端，所述放电负载开关用于防止所述电芯过放；一开关电源控制器，所述开关电源控制器的电源输入端连接输入电路，每个所述充电负载开关的输入端分别并联在所述开关电源控制器的电源输出端，所述开关电源控制器的电压信号输入端连接每个所述电芯，所述开关电源控制器用于根据每个所述电芯中最低的电压，控制从所述开关电源控制器的所述输出端输出的充电电压。

【技术特征摘要】
1.一种多节并联的锂电池管理系统，其特征在于，包括：多节并联的电芯，每节所述电芯的输入端均对应连接一充电负载开关的输出端，所述充电负载开关用于对输入到每节所述电芯中的电能进行限流，每节所述电芯的输出端均对应连接一放电负载开关的输出端，所述放电负载开关用于防止所述电芯过放；一开关电源控制器，所述开关电源控制器的电源输入端连接输入电路，每个所述充电负载开关的输入端分别并联在所述开关电源控制器的电源输出端，所述开关电源控制器的电压信号输入端连接每个所述电芯，所述开关电源控制器用于根据每个所述电芯中最低的电压，控制从所述开关电源控制器的所述输出端输出的充电电压。2.根据权利要求1所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述开关电源控制器内设置有一最小电压增量，用于控制所述充电电压为所述最低的电芯电压与所述最小电压增量的和。3.根据权利要求2所述的锂电池管理系统，其特征在于，所述开关电源控制器设置有一截止电压，用于在所述充电电压等于所述截止电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴珂，倪建华，
申请(专利权)人：启攀微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31