CN104935021A - 一种电池充放电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池充放电电路，所述电池充放电电路包括：供电电源，充放电支路，充电保护支路和放电保护支路；所述供电电源，用于为本充放电电路供电；所述充放电支路，设置于所述电池负极端与所述供电电源负极端，用于控制对所述电池进行充电或放电操作，控制充电及放电电流的大小并对电流进行采样；所述充电保护支路，设置于所述供电电源正极端与所述电池正极端之间，用于保护所述电池充电电路进行正常的充电操作；所述放电保护支路，设置于所述供电电源负极端与所述电池正极端之间，用于保护所述电池放电电路进行正常的放电操作。采用本发明提供的电池充放电电路不但可以提高整个电池充放电电路的工作效率，同时不易产生散热问题。

Description

一种电池充放电电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电池充放电电路。 

背景技术

随着动力汽车、大功率存储设备以及锂电池技术的发展，电池的容量需求越来越大，这样对电池充放电电路的要求也越来越高，安全问题及效率问题成为电池充放电电路中的关键问题。 

如图1所示，为现有的电池充放电电路的电路示意图。其中BUS+、BUS-为该电池充放电电路的供电电源，SW1为充电开关，SW2为放电开关，D1为充电防倒充二极管，D2为放电防反接短路二极管。BAT为电池，R1为采样电阻。该电池充放电电路进行充电时，供电电源的电流经BUS+、充电开关SW1、充电防倒充二极管D1、电池BAT及采样电阻R1，最终流回供电电源的BUS-；其中充电防反充二极管D1可以防止供电电源（BUS+和BUS-）在未工作时的充电回路的反向充电。该电池充放电电路进行放电时，电池BAT经放电防反接短路二极管D2、放电开关管SW2以及采样电阻R1形成放电回路；其中放电防反接短路二极管D2可以防止电池BAT反接时的非正常放电。 

然而，在设计所述电池充放电电路过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有电池充放电电路中的充电防倒充二极管D1设置在充电回路中，明显降低了整个充电回路的效率，并且易产生发热问题。此外，电路中没有对充电开关SW1、放电开关SW2或其它器件失效后可能引起的危险后果加以防护，导致安全系数低。因此现有的电池充放电电路的工作效率较低以及可靠性较差，并且实际使用过程中对电池以及操作人员的安全构成威胁。 

发明内容

本发明的实施例提供一种电池充放电电路。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案： 

本发明提供的一种电池充放电电路，包括： 

供电电源，充放电支路，充电保护支路和放电保护支路； 

所述供电电源，用于通过所述充电保护支路给电池充电； 

所述充放电支路，设置于所述电池负极端与所述供电电源负极端，用于控制对所述电池进行充电或放电操作，控制充电及放电电电流的大小并对电流进行采样； 

所述充电保护支路，设置于所述供电电源正极端与所述电池正极端之间，用于保护所述电池充电电路进行正常的充电操作； 

所述放电保护支路，设置于所述供电电源负极端与所述电池正极端之间，用于保护所述电池放电电路进行正常的放电操作。 

本发明实施例提供的一种电池充放电电路，通过设置充电保护开关管、放电保护开关管防止充放电回路直通。所述充电开关管和所述放电开关管放置于电池负端，可实现多个充放电电路并联为单个大容量电池进行充电及放电操作，而且通过充电开关管和放电开关管的反向连接，还可防止电池反接时造成电池短路或电池对充放电电路进行反向充电，避免了在充电回路中使用耗能元件，提高了充电电路的工作效率，同时不易发生散热问题；充电开关管、放电开关管、充电保护开关管、放电保护开关管，任何单一器件的短路或损坏都不会造成充放电电路的直通短路，因此整个电池充放电电路的可靠性较好；以解决现有的电池充放电电路的工作效率较低以及可靠性较差的技术问题。 

附图说明

图1为现有技术中电池充放电电路示意图； 

图2为本发明实施例提供的一种电池充放电电路图； 

图3为本发明实施例提供的另一种电池充放电电路图； 

图4为本发明实施例提供的再一种电池充放电电路图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的一种电池充放电电路进行详细描述。 

如图2所示，为本发明提供的一种电池充放电电路；该电池充放电电路包括：供电电源（BUS+,BUS-），充放电支路21，充电保护支路22和放电保护支路23； 

所述供电电源（BUS+,BUS-），用于通过所述充电保护支路22给电池BAT充电； 

所述充放电支路21，设置于所述电池负极端BAT-与所述供电电源负极端BUS-，用于控制对所述电池进行充电或放电操作，控制充电及放电电电流的大小并对电流进行采样； 

所述充电保护支路22，设置于所述供电电源正极端BUS+与所述电池正极BAT+端之间，用于保护所述电池充电电路进行正常的充电操作； 

所述放电保护支路23，设置于所述供电电源负极端BUS-与所述电池正极端BAT+之间，用于保护所述电池放电电路进行正常的放电操作。 

需要说明的是，所述充电保护支路22包括：充电保护开关管SW3，所述充电保护开关管SW3的输入端与所述供电电源的正极端BUS+连接，所述充电保护开关管SW3的输出端分别与所述放电保护支路23的输入端及所述电池的正极端BAT+连接。 

还需要说明的是，所述充放电支路21包括：放电开关管SW5，充电开关管SW6，电流采样电阻R1； 

所述放电开关管SW5的输入端与所述电池的负极端BAT-连接，所述放电开关管SW5的输出端与所述充电开关管SW6的输入端连接；所述充电开关管SW6的输出端与所述电流采样电阻R1的输入端连接；所述电流采样电阻R1的输出 端与所述供电电源负极端BUS-及所述放电保护支路23输出端连接。 

还需要说明的是，所述放电保护支路23包括：放电保护开关管SW4和放电防反接短路二极管D3； 

所述放电防反接短路二极管D3的阳极与所述充电保护支路22输出端连接，所述放电防反接短路二极管D3的阴极与所述放电保护开关管SW4输入端连接；所述放电保护开关管SW4的输出端分别与所述充放电支路22的输出端及所述供电电源的负端BUS-连接。 

还需要说的是，以上所述电池充放电电路中所述放电保护支路23还包括：，还包括：散热单元；所述放电散热单元一端与所述放电防反接短路二极管D3阴极相连，另一端与所述放电保护开关管SW4输入端相连。 

需要说的是，所述散热单元至少包括一个放电散热二极管； 

如图3所示，当所述放电散热单元包括一个放电散热二极管D4时；所述放电散热二极管D4的阳极与所述放电防反接短路二极管D3阴极相连，所述放电散热二极管D4的阴极与所述放电保护开关管SW4输入端相连； 

所述放电保护支路还包括：短路开关管SW7；所述短路开关管SW7与所述放电散热单元D4并联在所述放电保护支路中。 

基于以上实施例，当所述放电散热单元包括至少两个放电散热二极管时；所述至少两个放电散热二极管串联成组；所述放电散热二极管组的首个二极管的阳极与所述放电防反接短路二极管阴极相连，所述散热二极管组的最后一个二极管的阴极与所述放电保护开关管输入端相连。 

基于以上实施例，如图4所示，所述放电保护支路23还包括保险管F1，所述保险管F1与所述放电保护开关管SW4串联在所述放电保护支路中。 

基于以上实施例，所述放电开关管SW5用于控制对电池BAT进行放电操作； 充电开关管SW6用于控制对电池BAT进行充电操作；充电保护开关管SW3用于保护电池充电电路进行正常的充电操作；放电保护开关管SW4用于保护所述电池放电电路进行正常的放电操作；放电防反接短路二极管D3用于防止电池BAT反接时造成的放电回路的短路；放电散热单元D4用于均衡放电回路的散热；短路开关管SW7用于将放电散热单元D4的两端短路，提高放电能力；保险管F1用于供电电源正负端直通时切断电路；电流采样电阻R1用于检测充电电流及放电电流。 

所述供电电源BUS+、充电保护开关管SW3、电池BAT、放电开关管SW5、充电开关管SW6、电流采样电阻R1、供电电源BUS-构成充电回路；整个充电过程的充电效率高，且没有散热问题，充电电路的可靠性较高。 

所述电池BAT正极、保险管F1、放电防反接二极管D3、散热二极管D4、放电保护开关管SW4、电流采样电阻R1、充电开关管SW6、放电开关管SW5及电池BAT的负极构成放电回路。在放电回路工作时放电防反接短路二极管D3以及放电散热单元D4可均衡的分散放电回路的热量，保证了放电回路的安全可靠性。到了放电的后期，短路开关管SW7闭合，将放电散热单元D4短路，此时的电池BAT正极、保险管F1、放电防反接二极管D3、短路开关管SW7、放电保护开关管SW4、电流采样电阻R1、充电开关管SW6、放电开关管SW5及电池BAT的负极构成放电回路，这样减小了放电回路上的压降，使得该放电回路可对电池BAT进行更充分的放电。 

以上实施例中所述放电开关管SW5、充电开关管SW6均为具有寄生二极管的功率晶体管（如绝缘栅型场效应管（MOS）或绝缘栅极型功率管(IGBT)）或功率晶体管的组合（即多个功率晶体管相互串联）。充电保护开关管SW3、放电保护开关管SW4以及短路开关管SW7均为具有寄生二极管的功率晶体管或继电器等 具有开关功能元件或其组合（即多个开关元件相互串联）。其中放电开关管SW5的寄生二极管的阳极与放电开关管SW5的输入端连接，放电开关管SW5的寄生二极管的阴极与放电开关管SW5的输出端连接；充电开关管SW6的寄生二极管的阳极与充电开关管SW6输出端连接，充电开关管SW6的寄生二极管的阴极与充电开关管SW6的输入端连接。 

所述放电散热单元D4以及短路开关管SW7并联在放电回路中。其中放电散热单元D4可为散热二极管，该散热二极管的阳极分别与充电保护开关管SW3的输出端及电池BAT的正极连接，散热二极管的阴极分别与供电电源的负端BUS-以及采样电阻R1的输出端连接，即该散热二极管串联在放电回路中。当本优选实施例的电池充放电电路进行放电操作时，散热二极管可将电池BAT的放电能量通过自身压降进行损耗，使整个放电回路散热均衡，避免放电回路的局部过热。 

因此本优选实施例的电池充放电电路避免在充电回路中使用耗能元件，提高了整个电池充放电电路的工作效率，同时不易发生散热问题，整个电池充放电电路的充电回路的安全性和可靠性较好。同时放电回路中短路开关管以及放电散热单元的设置即保证了电池的充分放电，又保证了放电回路散热的稳定，加强了电池充放电电路的放电回路的安全性和可靠性。 

以上实施例中，所述放电开关管为至少一个具有寄生二极管的场效应晶体管；所述充电开关管为至少一个具有寄生二极管的场效应晶体管。 

本发明实施例提供的一种电池充放电电路，通过设置充电保护开关管、放电保护开关管防止充放电回路直通。所述充电开关管和所述放电开关管放置于电池负端，可实现多个充放电电路并联为单个大容量电池进行充电及放电操作，而且通过充电开关管和放电开关管的反向连接，还可防止电池反接时造成电池 短路或电池对充放电电路进行反向充电，避免了在充电回路中使用耗能元件，提高了充电电路的工作效率，同时不易发生散热问题；充电开关管、放电开关管、充电保护开关管、放电保护开关管，任何单一器件的短路或损坏都不会造成充放电电路的直通短路，因此整个电池充放电电路的可靠性较好；以解决现有的电池充放电电路的工作效率较低以及可靠性较差的技术问题。 

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。 

Claims (9)

1.一种电池充放电电路，其特征在于，该电路包括：供电电源，充放电支路，充电保护支路和放电保护支路；

所述供电电源，用于为本充放电电路供电；

所述充放电支路，设置于所述电池负极端与所述供电电源负极端，用于控制对所述电池进行充电或放电操作，控制充电及放电电流的大小并对电流进行采样；

所述充电保护支路，设置于所述供电电源正极端与所述电池正极端之间，用于保护所述电池充电电路进行正常的充电操作；

所述放电保护支路，设置于所述供电电源负极端与所述电池正极端之间，用于保护所述电池放电电路进行正常的放电操作。

2.根据权利要求1所述的电池充放电电路，其特征在于，所述充电保护支路包括：充电保护开关管，所述充电保护开关管的输入端与所述供电电源的正极端连接，所述充电保护开关管的输出端分别与所述放电保护支路的输入端及所述电池的正极端连接。

3.根据权利要求2所述的电池充放电电路，其特征在于，所述充放电支路包括：放电开关管，充电开关管，电流采样电阻；

所述放电开关管的输入端与所述电池的负极端连接，所述放电开关管的输出端与所述充电开关管的输入端连接；所述充电开关管的输出端与所述电流采样电阻的输入端连接；所述电流采样电阻的输出端与所述供电电源负极端及所述放电保护支路输出端连接。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电池充放电电路，其特征在于，所述放电保护支路包括：放电保护开关管和放电防反接短路二极管；

所述放电防反接短路二极管的阳极与所述充电保护支路输出端连接，所述放电防反接短路二极管的阴极与所述放电保护开关管输入端连接；所述放电保护开关管的输出端分别与所述充放电支路的输出端及所述供电电源的负端连接。

5.根据权利要求4所述的电池充放电电路，其特征在于，所述放电保护支路还包括：散热单元；所述放电散热单元一端与所述放电防反接短路二极管阴极相连，另一端与所述放电保护开关管输入端相连。

6.根据权利要求5所述的电池充放电电路，其特征在于，所述散热单元至少包括一个放电散热二极管；

当所述放电散热单元包括一个放电散热二极管时；所述放电散热二极管的阳极与所述放电防反接短路二极管阴极相连，所述放电散热二极管的阴极与所述放电保护开关管输入端相连；

当所述放电散热单元包括至少两个放电散热二极管时；所述至少两个放电散热二极管串联成组；所述放电散热二极管组的首个二极管的阳极与所述放电防反接短路二极管阴极相连，所述散热二极管组的最后一个二极管的阴极与所述放电保护开关管输入端相连。

7.根据权利要求6所述的电池充放电电路，其特征在于，所述放电保护支路还包括：短路开关管；所述短路开关管与所述放电散热单元并联在所述放电保护支路中。

8.根据权利要求7所述的电池充放电电路，其特征在于，所述放电保护支路还包括保险管，所述保险管与所述放电保护开关管串联在所述放电保护支路中。

9.根据权利要求8所述的电池充放电电路，其特征在于，所述放电开关管为至少一个具有寄生二极管的场效应晶体管；所述充电开关管为至少一个具有寄生二极管的场效应晶体管。