[發明專利]鋰電池組的均衡充電電路拓撲結構及均衡充放電控制方法

在審

• 申請號: 202310072058.6
• 申請日: 2023-02-07
• 公開（公告）號: CN116054338A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 王曉燕
• 申請（專利權）人: 青島港灣職業技術學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 威海惠和惠知識產權代理事務所(普通合伙) 37387
• 代理人: 劉玉涵

本發明公開了鋰電池組的均衡充電電路拓撲結構及鋰電池組的均衡充放電控制方法，將鋰電池組中的每節電池輪流接入到充放電電路中，并檢測每節電池的電壓，通過轉移電池和充放電電路中電容之間的電能實現鋰電池組的均衡充放電控制。本發明基于開關電源升降壓拓撲，通過控制開關管的導通邏輯來實現電池組的電壓均衡，有體積小、效率高、工作頻率高、可靠性強等特點，有效地解決鋰電池組由于單元電池一致性差造成的可靠性差和壽命不長的問題。

技術領域

本發明涉及電池充放電技術領域，尤其涉及鋰電池組的均衡充電電路拓撲結構及均衡充放電控制方法。

背景技術

鋰電池組分充電和放電兩種工作模式；由于生產工藝的原因，鋰電池組中單體充電電池容量總有差異，當鋰電池組充電時，電池容量小的單體電池最先充滿，而電池容量大的單體電池卻未能充滿，如果再進行充電，電池容量小的單體電池會因為過充而造成電池損壞，會導致鋰電池單體過熱而產生膨脹、爆炸現象，而如果不再進行充電，則電池容量大的單體未充滿，因此導致鋰電池組的使用效率低；當電池組放電時，電池容量小的單體電池最先放完，而電池容量大的單體電池卻未能放完，此時如果再進行放電，電池容量小的單體電池會因為過放而造成電池損壞，如果不再進行放電，電池容量大的單體電池沒有放完，而造成電池組的使用容量變低，當單體能量耗盡時容易產生反極性現象，長期會加速該鋰電池單體容量減小的速度，使整個鋰電池組容量下降，電池組的使用效率變低。

發明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了鋰電池組的均衡充電電路拓撲結構及均衡充放電控制方法。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：鋰電池組的均衡充放電控制方法，方法為：將鋰電池組中的每節電池輪流接入到充放電電路中，并檢測每節電池的電壓，通過轉移電池和充放電電路中電容之間的電能實現鋰電池組的均衡充放電控制。

進一步地，轉移電池和充放電電路中電容之間的電能包括正向能量傳輸過程和反向能量傳輸過程。

進一步地，正向能量傳輸過程是將所測電壓最高的電池的部分電能轉移到充放電電路中的電容上。

進一步地，反向能量傳輸過程是將充放電電路中電容的電能轉移到所測電壓最低的電池上。

鋰電池組的均衡充電電路拓撲結構，包括通過若干節電池串聯而成的鋰電池組；

鋰電池組中每節電池的正極均通過一路導線接到同一個節點上，每路導線上設置有一個正極開關，并且該節點與橋式開關電路的第一引腳相連接；

鋰電池組中每節電池的負極均通過一路導線接到同一個節點上，每路導線上設置有一個負極開關，并且該節點與橋式開關電路的第二引腳相連接；

橋式開關電路的第三引腳和第四引腳對應連接在充放電電路的兩端。

進一步地，橋式開關電路包括首尾相連的第一切換開關、第二切換開關、第三切換開關、第四切換開關，第一引腳位于第一切換開關和第三切換開關之間，第二引腳位于第二切換開關和第四切換開關之間，第三引腳位于第一切換開關和第二切換開關之間，第四引腳位于第三切換開關和第四切換開關之間。

進一步地，充放電電路包括電感、電容以及充放電開關，電感和電容形成串聯支路，充放電開關與串聯支路并聯。

進一步地，電容的一端通過接地開關接地，電容的另一端接入檢測每節電池的電壓的第一模數轉換芯片。

進一步地，橋式開關電路的第三引腳通過導線連接在充放電開關和電感之間的節點上，橋式開關電路的第四引腳通過導線連接在充放電開關和電容之間的節點上。

進一步地，鋰電池組的正極通過電阻接入檢測電池組充電狀態的第二模數轉換芯片。