[實用新型]一種鋰電池并聯充電串聯使用電路結構

有效

• 申請號: 201720105418.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN206389164U
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 陳援峰;楊偉鈞;吳世鋒
• 申請（專利權）人: 廣州魔思信息科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及鋰電池技術領域，尤其是涉及一種采用并聯充電的鋰電池電路組成結構。

背景技術

鋰電池最早出現于1958年，20世紀70年代進入實用化。20世紀80年代趨向研究鋰離子電池，以后日益發展。隨著科技進步與社會發展，像手機、筆記本電腦、MP3播放器、PDA、掌上游戲機、數碼攝像機等便捷式設備已越來越普及，這類產品常常采用二次電池進行供電。隨著國際能源短缺、日益嚴重的空氣污染以及人類對低碳環保意識的加深，節能環保是中國乃至全世界當今的努力目標和技術發展方向。國家與企業著重發展各類新能源產業，如新能源汽車、風能發電、太陽能發電等。鋰電池作為新能源電池，在新能源汽車、信息通訊設備、航空航天電源、醫療設備等領域應用越來越廣泛。

鋰電池與其他二次電池相比較有很多獨特的優勢，第一，鋰電池非常合適環保這一要求，與鉛酸電池不同，鋰電池內部的電解液是無害無毒的，因此不用擔心鋰電池損壞后會有毒物質環境污染等；第二，鋰電池本身的性能就很有優勢，不僅體積小重量輕，能量密度和功率密度都很高，而且具有更低的自放電率和較寬的工作溫度范圍，逐漸成為鉛酸電池與鎳鎘電池的代替品；第三，鋰電池沒有記憶效應，其充電次數高達2000次，具有很長的使用壽命，還可以隨時進行快速充放電；第四，鋰電池工作電壓比其他動力電池都要高，而且內部具有一定地過流、過壓等保護措施，所以使得使用壽命大大延長。

在目前鋰電池充電方案中，使用串聯充電需使用高于串聯電池組電壓之充電器，工作中出現容量小的電池先充滿，而容量大的電池還沒充滿，當容量大的電池充滿時，容量小的電池已經反復充了多次，降低了容量小電池的使用壽命；使用并聯充電電路給多節鋰電池充電，滿足標準5V充電電壓的兼容性，保證了鋰電池的使用效率和延長其使用壽命。但在并聯放電方案中，當使用超出單節鋰電池供電電壓的電器負載時(例如5V輸出)，需配置DC-DC升壓電路，電路本身消耗電能并會持續發熱，當溫度過高時，電路進入保護模式并停止工作，導致效率低，可靠性差。現有技術方案缺點如下：第一，串聯充電電路，使得鋰電池的使用壽命縮短；第二并聯充電配并聯使用電路，無法滿足比單節鋰電池更高電壓的電器長時間工作，使得電路板的發熱溫度過高，工作效率低。

鋰電池在高功率應用場合一般是采用串并聯電池組的形式，而由于電池單體的不一致性，鋰電池組在使用時必須配備適合的電池管理，以改善電池組的性能和延長電池組使用壽命。鋰離子電池使用中將單體電池串聯到一定的電壓等級，同時需要將電池并聯到一定的容量等級以滿足電壓、功率的需求，電池組一般有幾十至上百個單體電池串聯或先并聯后串聯組成，電池串聯成組時，電池組最大可用容量由單體電池容量及其荷電狀態(State of Charge,SOC)共同決定，單體電壓的不一致性會導致部分單體電池的過充或過放。電池并聯成組時，支路電池內阻、SOC、電容差異會造成并聯支路的電流不平衡。因此電池組的性能不是電池單體性能的簡單疊加，這就需要對電池進行準確建模，準確仿真電池組的充放電特性，為電池管理系統提供電池參數信息，有利于提高電池組使用效率甚至延長使用壽命從而達到優化電池成組應用的目的。

韓國首爾國立大學(Seoul National University)Jonghoon Kim通過實驗篩選出電池容量和內阻參數近乎一致的電池串聯、并聯以及串并聯成組，對比電池組合單體電池的參數，進而得出串聯、并聯電池組的等效電路。Jonghoon Kim得到的電池組等效電路是建立在嚴格的電池實驗篩選基礎上，在實際使用中，單體電池的容量、內阻等參數存在一定的差異，該實驗方法得出電池組等效電路準確性有待驗證。

夏威夷大學(University of Hawaii)研究人員在準確建立單體電池仿真模型的基礎上，考慮串聯電池組的各個電池單體參數差異，采用統計學知識建立了串聯電池組仿真模型，該模型的仿真準確性依賴電池參數辨識的準確性。

國內一些關于電池組建模的研究大多將電池組作為一個“大電池”，進行實驗參數辨識，通過這樣地方法得到的電池等效電路模型有一定的局限性，忽略了電池組的不一致性以及單體電池過充過放的現象。

申請號為201420171469.7的實用新型專利，公開了一種多節鋰電池的并聯充電電路，包括直流電源與多個鋰電池充電集成電路連接，該專利將直流電源的電流分別經過多個鋰電池充電集成電路和鋰電池保護電路給鋰電池單獨充電，鋰電池每次都能充滿電，而且也不會對鋰電池過充，有效提高了鋰電池的充電效率，延長了鋰電池的使用壽命。