[發(fā)明專利]一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊及其工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010319516.8
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111431240A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷曉藝;梁曉禎;戴揚(yáng);張?jiān)茍?/a>;張涵;閆軍鋒;趙武;張志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;G01R31/385;G01R31/396
• 代理公司: 西安眾和至成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強(qiáng)宏超

1.一種提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊，其特征在于：包括由若干個(gè)電池組成的電池組，電池板和設(shè)置在電池板上的對外接口；

所述電池組內(nèi)部各電池的電流、輸出電壓和內(nèi)阻一樣，各電池通過電池板上的電源管理電路連接；所述電池板上的電源管理電路用于電池模塊的電量檢測、供電輸出管理、充電管理、以及充供電路徑的切換；

對外接口包括電池模塊輸出正極、充電輸入正極、電池負(fù)極、電池ID管腳、電池溫度檢測管腳；

供電時(shí)電池板上的電源管理電路通過檢測各電池電量，選擇電量高的一個(gè)電池或通過切換供電路徑將多個(gè)電池串聯(lián)給外圍系統(tǒng)供電；充電時(shí)通過判斷各個(gè)電池的電量，優(yōu)先給電量少的電池進(jìn)行充電，待各個(gè)電池電量一致后切換充電路徑，開啟高壓串聯(lián)充電模式開始恒流充電過程，待完成恒流充電后，電池電量接近充滿時(shí)，再切換到單路充電模式，完成各電池最后的恒壓充電過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊，其特征在于：所述電源管理電路包括電壓檢測模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和開關(guān)控制模塊；

電壓檢測模塊分別與電池組內(nèi)部各電池連接，用于實(shí)時(shí)檢測各電池的電壓值及各電池之間的壓差；AD轉(zhuǎn)換模塊將電壓檢測模塊檢測到的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并發(fā)送給開關(guān)控制模塊；開關(guān)控制模塊包括與電池組中單個(gè)電池?cái)?shù)量匹配的多路開關(guān)，每個(gè)電池正極和負(fù)極分別串聯(lián)有一路開關(guān)，與各電池正極串聯(lián)的開關(guān)均與電池模塊的輸出正極和充電輸入正極連接，與各電池負(fù)極串聯(lián)的開關(guān)均與電池模塊的電池負(fù)極連接；開關(guān)控制模塊收到AD模塊發(fā)送的信號后，先進(jìn)行邏輯判斷，然后通過控制各路開關(guān)的狀態(tài)完成充供電路徑的切換，實(shí)現(xiàn)供電輸出管理和充電管理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊，其特征在于：所述對外接口中充電輸入正極與電池模塊輸出正極共用管腳。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升終端設(shè)備充電速率和效率的電池模塊，其特征在于：所述電池組由2-3塊電池封裝在一起組成。

5.一種權(quán)利要求1-4所述電池模塊的工作方法，其特征在于：

充電時(shí)，檢測到充電接口有輸入電壓后，電池板首先判斷各個(gè)電池的電量是否一致，優(yōu)先給電量少的電池進(jìn)行充電；當(dāng)各個(gè)電池電量一致后，通過切換充電路徑將各電池串聯(lián)連接，開啟高壓串聯(lián)充電模式，開始快速的恒流充電過程；當(dāng)完成恒流充電后，各電池電量接近充滿時(shí)，切換充電路徑將各電池并聯(lián)連接，進(jìn)入單路充電模式，完成各個(gè)電池最后的恒壓充電過程；

供電輸出時(shí)，要求輸出電壓為單個(gè)電池電壓時(shí)，電路板根據(jù)各個(gè)電池的電量切換供電路徑選擇電量最多的電池進(jìn)行輸出供電，供電過程中電路板對各電池電量進(jìn)行判斷，重新確認(rèn)電量最多的電池，切換到目前電量最多的電池繼續(xù)供電；要求輸出電壓為多個(gè)電池電壓之和時(shí)，電路板通過切換供電路徑將兩路或者多路電池串聯(lián)在一起進(jìn)行供電。