一种电池能够单体独立充电的电池模组及其充电方法技术

本发明专利技术公开了一种电池能够单体独立充电的电池模组及其充电方法，电池模组包含n个单体电池、两个继电器、i个限流电阻、控制模块、以及i+3n个MOS管；n个单体电池和一个继电器串联的模组组成主电路，另一个继电器和i个限流电阻、控制模块、i+3n个MOS管形成副电路。充电时，先对整个模组进行充电，直至其中一个单体电池充满，此时关闭主电路充电，然后开启副电路充电，有选择的对个单体电池充电。本发明专利技术保证了串联模组在满电的单体电池一致性，消除充电深度差异对电池组的不利影响，进而提高电池组的整体能量利用率，延长电池循环寿命。延长电池循环寿命。延长电池循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种电池能够单体独立充电的电池模组及其充电方法


[0001]本专利技术涉及电池管理
，尤其涉及一种电池能够单体独立充电的电池模组及其充电方法。

技术介绍

[0002]目前电池模组充电是用一个充电设备对整个串联电池组进行充电，在充电过程中，只要有其中一个单体电池达到充电电压截止目标值就停止充电，对整个串联模组的充电也随即结束，这样就造成整个模组中实质上只有一个单体电池充满，其余单体电池都没有充满，导致的结果就是电池模组满电时产生单体电池的不一致性。
[0003]电池模组的使用寿命会受到电池不一致性的严重影响，依据“木桶效应”，电池模组在循环寿命和容量利用率等方面明显劣于单体性能。随着电池模组的循环使用，单体电池不一致性将加剧，进一步恶化锂离子电池的成组特性，极易发生少数单体过充过放情况，从而导致电池组性能大幅衰减，极端情况下甚至可能燃烧、爆炸等恶性事故，给锂离子电池的应用推广造成极大的阻碍。
[0004]因此对电池模组中单体电池充电量进行控制，即在充电过程中，让每个单电池都能充满，以保证串联模组在满电的单体电池电量一致性，可消除充电深度差异对电池组的不利影响，进而提高电池模组的整体能量利用率，延长电池模组整体循环寿命。
[0005]目前对电池的不一致性的解决方法是做电池均衡。电池均衡管理是指通过旁路电阻直接消耗产生热量或利用储能元件转移单体电池间相差的电量等方式，使电池间的容量达到近似一致水平。良好的均衡管理可以提高电池组的转化效率，延长电池组的使用寿命，改善电池组的可用容量，在一定程度上可避免电池组处于不安全状态。
[0006]现有的电池充电方式和电池均衡管理方式都不能单独控制串联模组中单体电池的电量，充电只能对整串模组进行同时充电开始和截止，而均衡也只是对电池模组中的已有电量进行在模组中各个单体电池之间的重新分配，并没有从本质上让每一个单体电池都能充满电或者控制其充电量，而达到模组的能量最大化利用。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中电池模组电池无法单体充电和不一致性的问题，提供一种电池能够单体独立充电的电池模组及其充电方法。
[0008]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种电池能够单体独立充电的电池模组，包含n个单体电池B1～B
n
、第一继电器K1、第二继电器K2、i个限流电阻R1～R
i
、控制模块、以及第一至第三MOS管组，i、n均为大于等于2的自然数；所述第一MOS管组包含n个MOS管Q1‑1～Q1‑
n
，第二MOS管组包含n个MOS管Q2‑1～Q2‑
n
，第三MOS管组包含i个MOS管Q1～Q
i
；所述单体电池B
j
的正极分别和MOS管Q1‑
j
的源极、MOS管Q2‑
（j+1）
的漏极、单体电池B
j+1
的负极电气相连，j为大于等于1小于等于n
‑
1的自然数；所述单体电池B1的负极分别和MOS管Q2‑1的漏极、MOS管Q2‑1的源极电气相连；所述B
n
的正极分别和MOS管Q1‑
n
的源极、第一继电器K1的一端电气相连；所述MOS管Q2‑1～Q2‑
n
的源极均电气相连，MOS管Q1‑1～Q1‑
n
的漏极均电气相连；所述MOS管Q1‑
n
的漏极还分别和所述限流电阻R1～R
i
的一端电气相连，所述限流电阻R1～R
i
的阻值各不相同且依次增大；所述限流电阻R
m
的另一端和所述MOS管Q
m
的源极电气相连，MOS管Q
m
的漏极均和所述第二继电器K2的一端电气相连,m为大于等于1小于等于i的自然数；所述第一继电器K1、第二继电器K2的另一端电气相连，用于和所述单体电池B1的负极相配合接入外部电源；所述控制模块分别和所述i+2n个MOS管Q1～Q
i
、Q1‑1～Q1‑
n 、Q2‑1～Q2‑
n
的栅极电气相连。
[0009]本专利技术还公开了一种电池能够单体独立充电的电池模组的充电方法，包含以下步骤：步骤1），预先设置各个电池单体的充电截止电压阈值，闭合第一继电器K1，对n个单体电池B1～B
n
形成的串联模组进行充电，直至任意一个单体电池的电压大于等于其对应的充电截止电压阈值，断开第一继电器K1，停止对串联模组充电；步骤2），对串联模组中的未充满的电池单体进行充电：对于每一个单体电池B
q
，q为大于等于1小于等于n的自然数，判断其电压是否小于其对应的充电截止电压阈值，如果其电压小于其对应的充电截止电压阈值，则闭合第二继电器K2，控制第一MOS管组中除了MOS管Q1‑
q
导通外全部断开、第二MOS管组中除了MOS管Q2‑
q
导通外全部断开，并通过调节第三MOS管组中各个MOS管的通断来调节充电电流对单体电池B
q
进行充电，直至其电压大于等于其对应的充电截止电压阈值。
[0010]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1.与现有模组充电方案相比，本专利技术可对整个串联模组中的单体电池进行有选择的单独充电控制；2.与现有模组充电方案相比，本专利技术可对整个串联模组中的单体电池进行单独充电电流大小的控制，充电电流大小的控制是通过副电路中限流电阻R1～R
i
的任意组合和通断来实现的；3.与现有模组充电方案相比，本专利技术可对整个串联模组中的每个单体电池都能充到任意目标电压值，保证了串联模组在满电的单体电池一致性，消除充电深度差异对电池组的不利影响，进而提高电池组的整体能量利用率，延长电池循环寿命；4.与现有模组充电方案相比，本专利技术从本质上让每一个单体电池充满电，而达到模组的能量最大化利用。
附图说明
[0011]图1是本专利技术一种电池能够单体独立充电的电池模组的电路示意图；图2是本专利技术中主电路充电时电流方向的示意图；图3是本专利技术中副电路充电时电流方向的示意图；
图4是本专利技术中副电路对单体电池B
n
‑1充电时电流方向的示意图。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
[0013]应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本专利技术教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池能够单体独立充电的电池模组，其特征在于，包含n个单体电池B1～B
n
、第一继电器K1、第二继电器K2、i个限流电阻R1～R
i
、控制模块、以及第一至第三MOS管组，i、n均为大于等于2的自然数；所述第一MOS管组包含n个MOS管Q1‑1～Q1‑
n
，第二MOS管组包含n个MOS管Q2‑1～Q2‑
n
，第三MOS管组包含i个MOS管Q1～Q
i
；所述单体电池B
j
的正极分别和MOS管Q1‑
j
的源极、MOS管Q2‑
（j+1）
的漏极、单体电池B
j+1
的负极电气相连，j为大于等于1小于等于n
‑
1的自然数；所述单体电池B1的负极分别和MOS管Q2‑1的漏极、MOS管Q2‑1的源极电气相连；所述B
n
的正极分别和MOS管Q1‑
n
的源极、第一继电器K1的一端电气相连；所述MOS管Q2‑1～Q2‑
n
的源极均电气相连，MOS管Q1‑1～Q1‑
n
的漏极均电气相连；所述MOS管Q1‑
n
的漏极还分别和所述限流电阻R1～R
i
的一端电气相连，所述限流电阻R1～R
i
的阻值各不相同且依次增大；所述限流电阻R
m

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，张伟，
申请(专利权)人：傲普上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：