一种多节串联电池组用充电系统及其充电方法技术方案

本发明专利技术涉及多节串联电池组的充电技术领域，其目的在于提供一种多节串联电池组用充电系统及其充电方法。本发明专利技术公开了一种多节串联电池组用充电系统，包括供电电路和电池管理电路，电池管理电路的电源输入端与供电电路的电源输出端电连接；电池管理电路包括充电开关电路，充电开关电路分为充电输入开关电路和充电输出开关电路，充电输入开关电路和充电输出开关电路对应设置有多组。本发明专利技术还公开了一种基于上述的多节串联电池组用充电系统的充电方法，可在充电后期轮流对多节串联电池组内单节电池进行独立均衡充电。本发明专利技术能够更好地为电池组提供均衡充电的功能，均衡一致性更好，效率更高，同时不会减损电池自身的充放电循环寿命。

A charging system for multiple series batteries and its charging method

【技术实现步骤摘要】
一种多节串联电池组用充电系统及其充电方法
本专利技术涉及多节串联电池组的充电
，特别是涉及一种多节串联电池组用充电系统及其充电方法。
技术介绍
现有的多节串联可充电电池，特别是锂电池，因为存在安全和易燃易爆问题，必须在充放电过充中具备实时监控和保护，同时由于在高电压大容量电池组应用中，需要将多个单节充电电池进行串联或并联，以达到高电压和大容量目的。但是每个单节的电池在生产中不可避免的存在容量、性能和内阻的差异，所以在充电和放电过程中都会存在电压差异。在充电后期，电压不均衡情况尤为明显，易发生电池损伤的问题。在充电后期，如整组电池内的单节平均电压还未达到充满条件、但是内部部分单节电池的电压已经达到满充电压时，此时对整组电池继续进行充电，会造成这些已达到充满电压的单节电池过充，极易使其损坏，甚至引发充电安全事故。针对上述问题，现在市场中已经出现电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)，用于对电池的充放电进行实时监控和保护，现有的BMS主要分为以下两类：a.单纯的BMS：其具备最基本的BMS功能，可实现对电池的充放电管理。在充电过程中如果某个单节电池或者整组电池出现充满或者过充，就停止充电；在放电过程中如果某个单节电池或者整组电池出现过放电，就停止放电。然而，这类BMS功能简单，没有为电池提供均衡充电的功能，所以在组装生产电池组的过程中，必须要求先对被组装的电池进行容量测试和内阻测试，并按测试结果分组使用，生产要求高、效率低。另外，这类BMS还是不能解决电池在充放电过程中的均衡差异问题，当某节电池提前充满就停止整组电池充电时，其它电池实际还未完全充满，所以并不能有效的发挥电池组的性能。b.在前者基础上增加了单节电池均衡功能的BMS，即带均衡功能的BMS：其是在第一种BMS的基础上增加了充电均衡功能。方法是在电池管理保护板上对应每节电池都增加了一条放电电路。当充电过充时，如检测到某个单节电池出现过充时，就停止充电，然后打开对应这节电池的放电电路，将该电池放电到低于安全电压，然后再恢复整组电池的充电。以此类推，每当检测到某节电池出现过充，都用这种方法来消除这节电池的过充情况，最终让所有电池达到最佳的充满程度。然而，使用这种BMS后期的均衡过程很长，会延长电池组的充电时间，因为需要对电池进行放电，再恢复重新充电，如果充电过程中出现多个单节都存在过充的情况，势必大大增加均衡充电的时间。另外，这种BMS的均衡过程实际上是让电池进行了一次或者多次充放电循环，直接造成了该电池循环充放电寿命的损失。从市场实际情况来看，使用带均衡功能的锂电池组，虽然在充电过程中能较好的解决后期均衡问题，但是整组电池的循环寿命都远远低于采用第一种BMS的电池组的使用寿命。因而，现有技术不能有效解决电池组内单节的充放电均衡问题，不能有效发挥电池本身的实际性能，甚至无法让电池在用户端达到应有的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多节串联电池组用充电系统及其充电方法。本专利技术采用的技术方案是：一种多节串联电池组用充电系统，包括供电电路和电池管理电路，所述电池管理电路的电源输入端与供电电路的电源输出端电连接；所述电池管理电路包括充电开关电路，所述充电开关电路分为充电输入开关电路和充电输出开关电路，所述充电输入开关电路的电源输入端与供电电路的输出端电连接，所述充电输入开关电路的电源输出端和充电输出开关电路的电源输入端分别为多节串联电池组中任一电池的两极接线端，所述充电输出开关电路的电源输出端接地，所述充电输入开关电路和充电输出开关电路对应设置有多组。优选的，所述供电电路包括变压器、主电源开关和从电源开关，所述变压器的初级绕组用于连接电源，所述变压器的次级绕组设置有两个，两个次级绕组分别为第一次级绕组和第二次级绕组；所述变压器的第一次级绕组的一端与主电源开关的输入端电连接，所述变压器的第一次级绕组的另一端接地，所述变压器的第二次级绕组的一端与从电源开关的输入端电连接，所述变压器的第二次级绕组的另一端接地，所述主电源开关的输出端和从电源开关的输出端均与电池管理电路的输入端电连接。进一步优选的，所述多节串联电池组用充电系统还包括直流变换电路和备用电源开关，所述直流变换电路和备用电源开关串联构成备用供电支路，所述备用供电支路与主电源开关并联连接。进一步优选的，主电源开关输出有第一供电电压V1，第一供电电压V1用于向多节串联电池组进行充电；从电源开关输出有第二供电电压V2，备用电源开关输出有第三供电电压V3，第二供电电压V2和第三供电电压V3均用于向多节串联电池组中的单节电池进行充电。进一步优选的，所述多节串联电池组用充电系统还包括检测控制电路，所述检测控制电路分别与主电源开关的受控端、从电源开关的受控端、备用电源开关的受控端、充电输入开关电路的受控端和充电输出开关电路的受控端电连接。进一步优选的，所述充电开关电路包括第一P型MOS管、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第三电阻、第二P型MOS管、第四电阻、第五电阻、第二三极管和第六电阻；第一P型MOS管的源极为充电开关电路的第一接线端，第一P型MOS管的漏极与第二P型MOS管的漏极电连接，第一P型MOS管的栅极通过第一电阻与第一P型MOS管的源极电连接；第一三极管的基极一次通关第三电阻和第六电阻与第二三极管的基极电连接，第一三极管的集电极通过第二电阻与第一P型MOS管的栅极电连接，第一三极管的发射极接地；第二P型MOS管的源极为充电开关电路的第二接线端，第二P型MOS管的栅极通过第四电阻与第二P型MOS管的源极电连接，第二P型MOS管的栅极还通过第五电阻与第二三极管的集电极电连接；第二三极管的发射极接地；第三电阻和第六电阻的结合点与检测控制电路电连接。一种基于上述的多节串联电池组用充电系统的充电方法，包括以下步骤；检测控制电路驱动主电源开关闭合，并驱动从电源开关和备用电源开关断开，供电电路通过电池管理电路向多节串联电池组进行充电操作；检测控制电路实时检测多节串联电池组中各节电池的电压，当任一电池的电压达到电池电压最大阈值时，检测控制电路驱动主电源开关断开；检测控制电路驱动从电源开关或备用电源开关闭合，并驱动一组充电输入开关电路和充电输出开关电路闭合，供电电路向该组充电输入开关电路和充电输出开关电路对应的电池进行充电操作；检测控制电路实时检测进行充电操作的电池的电压，当进行充电操作的电池的电压达到电池电压最大阈值或充电时间阈值时，检测控制电路驱动该进行充电操作的电池对应的充电输入开关电路和充电输出开关电路断开，并驱动另一组充电输入开关电路和均衡充电开关电路闭合，供电电路向对应的电池进行对应充电操作；重复本步骤，直到多节串联电池组内所有电池均完成充电操作。优选的，还包括以下步骤：检测控制电路检测多节串联电池组的放电电压，并在多节电池组的放电电压低于电池组最低阈值时，检测控制电路依次打开每组充电输入开关电路和充电输出开关电路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：包括供电电路和电池管理电路，所述电池管理电路的电源输入端与供电电路的电源输出端电连接；所述电池管理电路包括充电开关电路，所述充电开关电路分为充电输入开关电路和充电输出开关电路，所述充电输入开关电路的电源输入端与供电电路的输出端电连接，所述充电输入开关电路的电源输出端和充电输出开关电路的电源输入端分别为多节串联电池组中任一电池的两极接线端，所述充电输出开关电路的电源输出端接地，所述充电输入开关电路和充电输出开关电路对应设置有多组。/n

【技术特征摘要】
1.一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：包括供电电路和电池管理电路，所述电池管理电路的电源输入端与供电电路的电源输出端电连接；所述电池管理电路包括充电开关电路，所述充电开关电路分为充电输入开关电路和充电输出开关电路，所述充电输入开关电路的电源输入端与供电电路的输出端电连接，所述充电输入开关电路的电源输出端和充电输出开关电路的电源输入端分别为多节串联电池组中任一电池的两极接线端，所述充电输出开关电路的电源输出端接地，所述充电输入开关电路和充电输出开关电路对应设置有多组。


2.根据权利要求1所述的一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：所述供电电路包括变压器、主电源开关和从电源开关，所述变压器的初级绕组用于连接电源，所述变压器的次级绕组设置有两个，两个次级绕组分别为第一次级绕组和第二次级绕组；所述变压器的第一次级绕组的一端与主电源开关的输入端电连接，所述变压器的第一次级绕组的另一端接地，所述变压器的第二次级绕组的一端与从电源开关的输入端电连接，所述变压器的第二次级绕组的另一端接地，所述主电源开关的输出端和从电源开关的输出端均与电池管理电路的输入端电连接。


3.根据权利要求2所述的一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：所述多节串联电池组用充电系统还包括直流变换电路和备用电源开关，所述直流变换电路和备用电源开关串联构成备用供电支路，所述备用供电支路与主电源开关并联连接。


4.根据权利要求3所述的一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：主电源开关输出有第一供电电压V1，第一供电电压V1用于向多节串联电池组进行充电；从电源开关输出有第二供电电压V2，备用电源开关输出有第三供电电压V3，第二供电电压V2和第三供电电压V3均用于向多节串联电池组中的单节电池进行充电。


5.根据权利要求4所述的一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：所述多节串联电池组用充电系统还包括检测控制电路，所述检测控制电路分别与主电源开关的受控端、从电源开关的受控端、备用电源开关的受控端、充电输入开关电路的受控端和充电输出开关电路的受控端电连接。


6.根据权利要求5所述的一种多节串联电池组用充电系统，其特征在于：所述充电开关电路包括第一P型MOS管、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第三电阻、第二P型MOS管、第四电阻、第五电阻、第二三极管和第六电阻；第一P型MOS管的源极为充电开关电路的第一接线端，第一P型MOS管的漏极与第二P型MOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭琦，
申请(专利权)人：彭琦，
类型：发明
国别省市：四川;51