一种电池模组电池单体充放电独立控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，包括一个限流单元、控制器和与电池单体数量相同的电池单体控制单元，所述限流单元与所述电池单体控制单元串联连接，多个电池单体控制单元之间根据电池单体之间的串并联结构对应进行串并联连接，所述电池单体控制单元包括与对应电池单元串联的电池单体控制继电器，还包括一个单元控制继电器，所述单元控制继电器与所述电池单体控制继电器和对应电池单元的串联结构并联连接，所述控制器的输出端连接所述电池单体控制继电器和单元控制继电器的控制端。本发明专利技术对电池模组中电池单体充放电进行单独控制，让每个电池单体都能达到充放电截止目标电压值，保证各个电池单体电量一致性，消除充放电深度差异对电池组的不利影响。影响。影响。

【技术实现步骤摘要】
一种电池模组电池单体充放电独立控制电路


[0001]本专利技术涉及电池管理
，具体的说是一种电池模组电池单体充放电独立控制电路。

技术介绍

[0002]目前，电池模组的充放电方案是采用一个充放电设备对整个串联电池组进行整充整放，即是在充电过程中，只要有其中任意一个电池单体达到充电电压截止目标值，则整个模组就停止充电；在放电过程中，只要有其中任意一个电池单体达到放电电压截止目标值，则整个模组就停止放电。模组充放电电流的通断和大小控制均由充放电设备来进行统一控制和协调。
[0003]目前电池模组的整充整放充放电方式必然造成整个模组中实质上只有少数电池单体能达到充放电截止目标电压值，导致的结果就是电池模组工作时产生电池单体的不一致性。
[0004]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，电池单体不一致性将加剧，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发生燃烧、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。
[0005]目前现有技术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]现有的电池模组充放电方式和电池均衡管理方式都不能对电池模组中的任意电池单体的电量进行充放电单独控制，充放电只能对整个电池模组进行同时充放电开始和截止，而电池均衡也只是对电池模组中电池单体的已有电量进行在电池模组中各个电池单体之间的重新分配，并没有从本质上让每一个电池单体都能充放电到目标截止电压值，从而达到电池模组的性能最大化利用。
[0007]现有的电池模组工作方式中，假如其中有一个电池单体不幸损坏不能使用，就会造成整个电池模组也不能使用，只能宣布报废。这样造成电池模组中本来没有损坏的电池单体不能继续使用的浪费。
[0008]如图1所示，现有电池模组充放电电路方案，是通过充放电设备对整个串联电池模组进行充放电，在充放电过程中，只要有其中任意一个电池单体达到充放电电压截止值，就停止充放电，对整个串联电池模组的充放电也就结束。充放电电流方向如图1所示。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的上述不足之处，本专利技术要解决的技术问题是提供一种电池
模组电池单体充放电独立控制电路。
[0010]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，包括一个限流单元、控制器和与电池单体数量相同的电池单体控制单元，所述限流单元与所述电池单体控制单元串联连接，多个电池单体控制单元之间根据电池单体之间的串并联结构对应进行串并联连接，所述电池单体控制单元包括与对应电池单元串联的电池单体控制继电器，还包括一个单元控制继电器，所述单元控制继电器与所述电池单体控制继电器和对应电池单元的串联结构并联连接，所述控制器的输出端连接所述电池单体控制继电器和单元控制继电器的控制端。
[0011]所述限流单元包括若干个并联结构，所述并联结构均包括一个限流控制继电器和一个限流电阻的串联结构，所述限流控制继电器的控制端连接所述控制器的输出端。
[0012]所述若干个限流电阻的电阻值依次增大，最小的电阻值为0。
[0013]所述并联结构的数量根据电池模组实际使用的电压和电流进行确定。
[0014]所述电池单体控制继电器、单元控制继电器和限流控制继电器均为常开继电器。
[0015]所述控制器通过控制各个电池单体控制继电器、单元控制继电器和限流控制继电器的通断控制充放电电流大小。
[0016]在电池模组充电过程中，所述控制器控制所述电池单体控制继电器闭合、单元控制继电器断开，并通过对限流控制继电器的通断进行控制以对限流电阻的电阻值进行不同的组合，组合后的电阻值从小到大依次变化，进而控制充电电流依次减小。
[0017]所述控制器在检测到任意电池单体到达充电截止电压值时，对限流控制继电器的通断进行转换，进而调低充电电流，同时控制该电池单体对应的电池单体控制继电器断开、对应的单元控制继电器闭合。
[0018]在电池模组放电过程中，所述控制器控制所述电池单体控制继电器闭合、单元控制继电器断开，并通过对限流控制继电器的通断进行控制以对限流电阻的电阻值进行不同的组合，组合后的电阻值从小到大依次变化，进而控制放电电流依次减小。
[0019]所述控制器在检测到任意电池单体到达放电截止电压值时，对限流控制继电器的通断进行转换，进而调低放电电流，同时控制该电池单体对应的电池单体控制继电器断开、对应的单元控制继电器闭合。
[0020]本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0021]1、本专利技术对电池模组中电池单体充放电进行单独控制，即在充放电过程中，让每个电池单体都能达到充放电截止目标电压值，以保证电池模组在工作过程中的电池单体电量一致性，可消除充放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。
[0022]2、本专利技术可对整个串联模组中的电池单体进行单独充放电电流大小的控制，充电电流大小的控制是通过电路中限流电阻R0～R
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的任意组合和通断来实现的。
[0023]3、本专利技术可对整个串联模组中的每个电池单体都能充放到任意目标电压值，保证了串联电池模组在工作状态中电池单体一致性，消除充放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；
[0024]4、本专利技术可从本质上让每一个电池单体都充放电到目标截止电压值，从而达到电池模组的能量最大化利用。
[0025]5、本专利技术可以不让电池模组中的个别损坏电池单体而导致整个电池模组的报废，让其工作电流绕过损坏电池单体后，电池模组还能继续投入使用。
附图说明
[0026]图1为现有电池模组充放电电路结构图；
[0027]图2为本专利技术的整体电路结构图；
[0028]图3为本专利技术的电池模组充电过程初始状态图；
[0029]图4为本专利技术的电池模组充电过程次级状态图；
[0030]图5为本专利技术的电池模组放电过程初始状态图；
[0031]图6为本专利技术的电池模组放电过程次级状态图；
具体实施方式
[0032]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0033]如图2所示，以一个由n个电池单体B1～B
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串联模组为例，按本专利技术电路方案由n个电池单体串联组成模组，由继电器、限流电阻组成的控制电路可对串联模组中的每个电池单体进行充放电控制、充放电电流大小的控制。
[0034]其中K1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，其特征在于，包括一个限流单元、控制器和与电池单体数量相同的电池单体控制单元，所述限流单元与所述电池单体控制单元串联连接，多个电池单体控制单元之间根据电池单体之间的串并联结构对应进行串并联连接，所述电池单体控制单元包括与对应电池单元串联的电池单体控制继电器，还包括一个单元控制继电器，所述单元控制继电器与所述电池单体控制继电器和对应电池单元的串联结构并联连接，所述控制器的输出端连接所述电池单体控制继电器和单元控制继电器的控制端。2.根据权利要求1所述的一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，其特征在于，所述限流单元包括若干个并联结构，所述并联结构均包括一个限流控制继电器和一个限流电阻的串联结构，所述限流控制继电器的控制端连接所述控制器的输出端。3.根据权利要求2所述的一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，其特征在于，所述若干个限流电阻的电阻值依次增大，最小的电阻值为0。4.根据权利要求2所述的一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，其特征在于，所述并联结构的数量根据电池模组实际使用的电压和电流进行确定。5.根据权利要求2所述的一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，其特征在于，所述电池单体控制继电器、单元控制继电器和限流控制继电器均为常开继电器。6.根据权利要求2所述的一种电池模组电池单体充放电独立控制电路，其特征在于，所述控制...

【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：