CN104953062A - 一种可分离式锂离子电池组及其管理系统 - Google Patents

一种可分离式锂离子电池组及其管理系统 Download PDF

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李文修
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Abstract

本发明公开了一种可分离式锂离子电池组，包括一个主壳体和至少一个从壳体，且每个壳体内均包含锂当量总和小于航空运输安全值的锂离子电池，主壳体和从壳体间可以组合和分离，且彼此间电气连接；本发明还公开了一种可分离式锂离子电池组的电池管理系统，包括电池主管理系统和电池从管理系统，且电池主管理系统和电池从管理系统间、以及各个电池从管理系统间均电气连接。本发明通过在相邻锂离子电池组的壳体间所设计的锁扣结构，实现主壳体和相邻从壳体间的拆分与组合，保证了在多次拆分与组合的情况下，不影响彼此间的电气连接特性，通过电池主管理系统和电池从管理系统间的协同工作为便携式设备供电，具有稳定性好、实用性强和可靠性高等优点。

Description

一种可分离式锂离子电池组及其管理系统
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种可分离式锂离子电池组及其管理系统。
背景技术
锂离子电池由于具有较高的能量重量比、能量体积比、无记忆效应、可重复充电多次和使用寿命较长等优点，而得以在直流供电领域广泛应用，诸如作为电视摄像机、电影机以及其他便携式电子设备的直流供电电源等，但随着数字化及高清化的发展，这些便携式设备的功耗也越来越大，若想保证这些设备在没有外接电源的情况下，仍能持续地工作一段时间，就必须增加供电电池的容量，以满足这些便携式设备的实际工作需要。此外，随着国际上对航空运输安全的重视，要求单块锂离子电池容量超过八克锂当量的就必须按危险品运输，这就给人们的实际使用带来诸多不便，为了使供电的锂离子电池既满足便携式设备的实际需要又符合航空运输安全的要求，人们就不得不将大容量的锂离子电池分成若干个符合航空运输安全且彼此间具有电气连接特性的锂离子电池单元，以便在实际使用的过程中，只要将这些锂离子电池单元组合起来，即可满足便携式设备的实际需要。
然而，在将这些单个锂离子电池单元进行组合的过程中，由于锂离子电池的特殊性，使得在将不同锂离子电池单元进行组合过程中，需要考虑各个锂离子电池单元的实时电压、内阻、使用次数、容量和循环次数等参数是否匹配，一旦这些信息不匹配，便不能将它们组合在一起，同时，由于现有锂离子单元都是通过多个零件实现彼此间的拆分与组合，这种结构不仅给实际的使用带来不便，还有可能影响锂离子电池单元间的电气连接特性，造成彼此间接触不良，严重影响便携式设备的正常工作。人们在实际使用这些锂离子电池单元的过程中，经常出现因锂离子电池单元的参数不匹配而不能进行组合，或者虽能进行组合，但由于进行拆分与组合需要多个零件配合才能实现，使用起来很不方便，并且有时还会出现锂离子电池单元间的电气连接特性出现问题而无法为便携式设备供电的现象。
发明内容    
 本发明的目的是提供一种可分离式锂离子电池组及其管理系统，能够依靠主壳体和相邻从壳体间、以及相邻两个从壳体间的锁扣结构，实现主锂离子电池组与相邻从锂离子电池组间、以及相邻两个从锂离子电池组间的拆分与组合，稳定可靠且不影响各个锂离子电池组间的电气连接特性；同时，能够根据主锂离子电池组与从锂离子电池组的标称电压是否相同而确定能否进行组合，从而避免因各个锂离子电池组的实时电压、内阻、使用次数、新旧程度、容量和循环次数等参数不匹配而不能进行组合的情况。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可分离式锂离子电池组，包括一个主壳体和至少一个从壳体，且主壳体与相邻从壳体间、相邻两个从壳体间均可拆卸连接；所述主壳体上设有主电气槽口和充放电槽口，主壳体内设有主锂离子电池模块、主电气接口和充放电接口；所述从壳体上设有从电气槽口，从壳体内设有从锂离子电池模块和从电气接口，且主锂离子电池模块与从锂离子电池模块通过主电气接口和从电气接口实现电气连接，相邻两个从锂离子电池模块通过从电气接口实现电气连接，主锂离子电池模块和从锂离子电池模块均通过充放电接口进行充电和放电；
所述主壳体和从壳体内还分别设有电池主管理系统和电池从管理系统，且电池主管理系统和电池从管理系统经主电气接口和从电气接口实现信息传递；
所述电池主管理系统包括电池主管理芯片、主控制器、主供电切换电路和主反馈电路， 电池主管理芯片的信息采集端连接主锂离子电池模块的正极和负极，电池主管理芯片的信号输出端连接主控制器的信号输入端；主控制器经主反馈电路与主电气接口相连，主控制器的控制信号输出端连接主供电切换电路的控制端；主供电切换电路串接于主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极之间，并控制主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极间的导通与断开；
所述电池从管理系统包括电池从管理芯片、从控制器、从供电切换电路和从反馈电路，电池从管理芯片的信息采集端连接从锂离子电池模块的正极和负极，电池从管理芯片的信号输出端连接从控制器的信号输入端；从控制器经从反馈电路与从电气接口相连，从控制器的控制信号输出端连接从供电切换电路的控制端；从供电切换电路串接于从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极之间，并控制从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极间的导通与断开；
所述主控制器用于确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序；
在确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序时，主控制器首先从电池主管理芯片提取主锂离子电池模块的电压信息，同时还通过主反馈电路经主电气接口，获取经电池从管理芯片所采集的从锂离子电池模块的电压信息；然后主控制器对获得的主锂离子电池模块的电压信息和从锂离子电池模块的电压信息进行分析，从而确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压高低；最后主控制器根据整个锂离子电池组的工作状态和主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压状况，确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序，当整个锂离子电池组处于充电状态时，电压较低的锂离子电池模块先进行充电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行充电；当整个锂离子电池组处于放电状态时，电压较高的锂离子电池模块先进行放电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行放电；
所述从控制器用于接收主控制器发出的控制信号，进而作用于从供电切换电路，实现对从锂离子电池模块充电和放电的控制；
所述电池主管理芯片和电池从管理芯片，分别用于获取主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压信息；
所述主供电切换电路和从供电切换电路，用于配合主控制器和从控制器，实现对主锂离子电池模块和从锂离子电池模块进行充电和放电的控制；
所述主反馈回路和从反馈回路，用于配合主电气接口和从电气接口，实现主控制器和从控制器间的信息传递。
优选地，所述主壳体包括主封盖和主底壳，且所述主封盖的上端面上设有一个卡槽、一个主槽口和至少一个导向台；所述从壳体包括从封盖和从底壳，且所述从封盖的外端面上设有一个带有凸台的控制板、一个从槽口和至少一个导向槽，所述控制板的凸台与设在主封盖上端面上的卡槽相适配，导向槽与设在主封盖上端面上的导向台相适配，并共同构成锁扣结构。
优选地，所述的导向台包括第一导向台和第二导向台，且两者均为前、后侧面呈直角梯形的棱台结构，并平行固定在主盖板的上端面上；所述的导向槽包括第一导向槽和第二导向槽，且两者的尺寸分别与第一导向台和第二导向台相适配；所述带有凸台的控制板呈“L”形板状结构，包括水平部和竖直部，且水平部的厚度与从封盖相适配，所述水平部的一端与从封盖相连，且外端面设有凸台。
优选地，所述主壳体内还设有USB插座和双孔插座，且主壳体上还设有与USB插座和双孔插座的尺寸相适配的放电槽口；所述的充放电端口采用电池座块；所述从壳体内还设有显示单元，且从壳体上还设有与显示单元的尺寸相适配的显示槽口。
优选地，所述主锂离子电池模块和从锂离子电池模块均包括锂当量总和小于八克的锂离子电池单元、导电连接片和用于安放锂离子电池单元的电池支架，且锂离子电池单元的正、负极经导电连接片与对应的电池主管理系统或电池从管理系统相连；所述的电池主管理系统和电池从管理系统分别集成在电池主管理系统电路板和电池从管理系统电路板上。
一种可分离式锂离子电池组的电池管理系统，所述电池管理系统包括一个电池主管理系统和至少一个电池从管理系统，且电池主管理系统和电池从管理系统经主电气接口和从电气接口实现信息传递；
所述电池主管理系统包括电池主管理芯片、主控制器、主供电切换电路和主反馈电路， 电池主管理芯片的信息采集端连接主锂离子电池模块的正极和负极，电池主管理芯片的信号输出端连接主控制器的信号输入端；主控制器经主反馈电路与主电气接口相连，主控制器的控制信号输出端连接主供电切换电路的控制端；主供电切换电路串接于主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极之间，并控制主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极间的导通与断开；
所述电池从管理系统包括电池从管理芯片、从控制器、从供电切换电路和从反馈电路，电池从管理芯片的信息采集端连接从锂离子电池模块的正极和负极，电池从管理芯片的信号输出端连接从控制器的信号输入端；从控制器经从反馈电路与从电气接口相连，从控制器的控制信号输出端连接从供电切换电路的控制端；从供电切换电路串接于从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极之间，并控制从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极间的导通与断开；
所述主控制器用于确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序；
在确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序时，主控制器首先从电池主管理芯片提取主锂离子电池模块的电压信息，与此同时，还通过主反馈电路经主电气接口，获取经电池从管理芯片所采集的从锂离子电池模块的电压信息；然后主控制器对获得的主锂离子电池模块的电压信息和从锂离子电池模块的电压信息进行分析，从而确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压高低；最后主控制器根据整个锂离子电池组的工作状态和主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压状况，确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序，当整个锂离子电池组处于充电状态时，电压较低的锂离子电池模块先进行充电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行充电；当整个锂离子电池组处于放电状态时，电压较高的锂离子电池模块先进行放电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行放电；
所述从控制器用于接收主控制器发出的控制信号，进而作用于从供电切换电路，实现对从锂离子电池模块充电和放电的控制；
所述电池主管理芯片和电池从管理芯片，分别用于获取主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压信息；
所述主供电切换电路和从供电切换电路，用于配合主控制器和从控制器，实现对主锂离子电池模块和从锂离子电池模块进行充电和放电的控制；
所述主反馈回路和从反馈回路，用于配合主电气接口和从电气接口，实现主控制器和从控制器间的信息传递。
优选地，所述的电池主管理芯片和电池从管理芯片均采用BQ20Z95；主控制器和从控制器均采用MSP430G2553；主反馈电路和从反馈电路均采用I2C总线。
优选地，所述电池从管理系统还包括显示单元，均采用LCM12864系列的LCD屏。
优选地，所述的主供电切换电路和从供电切换电路均采用三端供电切换开关
本发明通过主壳体和相邻从壳体间、以及相邻两个从壳体间的锁扣结构，实现主锂离子电池组与相邻从锂离子电池组间、以及相邻两个从锂离子电池组间的拆分与组合，具有设计巧妙、易于实现和稳定可靠等优点，且不易出现故障，保证了在对各个锂离子电池组进行多次拆分与组合的情况下，不影响彼此间的电气连接特性；本发明还通过电池主管理系统中的电池主管理芯片、主控制器和主三端供电切换开关及电池从管理系统中的电池从管理芯片、从控制器和从三端供电切换开关间的相互协调，使得各个锂离子电池组间彼此协同工作，为便携式设备供电或实现自身充电，具有稳定性好、实用性强和可靠性高等优点；同时，本发明采用LCD屏来显示各个锂离子电池组间的连接情况和荷电状态等信息，使用户非常直观地了解各个锂离子电池组的状态信息。此外，本发明的各个电池管理芯片的内部集成了独立完善的电池保护电路，确保拆分和组合后各个锂离子电池组的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中主壳体的结构示意图；
图3为本发明中主壳体内、外整体结构示意图；
图4为本发明中主封盖的结构示意图；
图5为本发明中主底壳的结构示意图；
图6为本发明中主电池支架的结构示意图；
图7为本发明中导电连接片的结构示意图；
图8为本发明中从壳体的结构示意图；
图9为本发明中从壳体内、外整体结构示意图；
图10为本发明中从封盖的结构示意图；
图11为本发明中主壳体和从壳体组合的结构示意图；
图12为本发明中主壳体和从壳体拆分的结构示意图；
图13为本发明中锂离子电池组管理系统的电路原理框图；
图14为本发明中锂离子电池组管理系统的电路原理。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明包括一个主壳体1和一个从壳体2，所述主壳体1包括主封盖11和主底壳12，且所述主封盖11的上端面11a上设有一个卡槽111、一个主电气槽口112和相互平行的两个导向台，所述主底壳12的前侧面12a上设有充放电槽口121，右侧面上设有USB放电槽口122和双孔放电槽口123；所述主封盖11和主底壳12之间设有锂当量总和小于八克的主锂离子电池模块、电池主管理系统电路板14、主电气接口15、电池座块16、USB插座17和双孔插座18，所述主锂离子电池模块包括由各个主单体锂离子电池组成的主锂离子电池单元131、导电连接片32和用于安放主锂离子电池单元的主电池支架133，所述主锂离子电池单元131的正、负极均经导电连接片32分别焊接在电池主管理系统电路板14的正、负极性控制端；所述电池座块16与电池主管理系统电路板14电气连接且尺寸与充放电槽口121相适配，所述USB插座17与电池主管理系统电路板14电气连接且尺寸与USB放电槽口122相适配，所述双孔插座18与电池主管理系统电路板14电气连接且尺寸与双孔放电槽口123相适配；所述主电气接口15与电池主管理系统电路板14电气连接且尺寸与主电气槽口112相适配。
如图8至图11所示，所述从壳体2包括从封盖21和从底壳22，且所述从封盖21的外端面21a上设有一个设有凸台2111的控制板211、一个从电气槽口212和相互平行的两个导向槽，所述控制板211的凸台2111与设在主封盖11上端面上11a的卡槽111相适配，导向槽与设在主封盖11上端面11a上的导向台相适配，并共同构成锁扣结构；所述从封盖21和从底壳22之间设有锂当量总和小于八克的从锂离子电池模块、电池从管理系统电路板24、从电气接口25和显示板26，所述从锂离子电池模块包括由各个从单体锂离子电池组成的从锂离子电池单元231、导电连接片32和用于安放从锂离子电池单元231的从电池支架233，所述从锂离子电池单元231的正、负极均经导电连接片32分别焊接在电池从管理系统电路板24的正、负极性控制端；所述显示板26和从电气接口25均与电池从管理系统电路板24电气连接，且所述从电气接口25的尺寸与从电气槽口212相适配；所述主壳体1与从壳体2经导向台、导向槽、带有凸台2111的控制板211和卡槽111实现彼此间的组合和分离，经主电气接口15和从电气接口25实现彼此间的电气连接。
如图6和图7所示，所述主电池支架133和从电池支架233呈“U”形槽状结构，均包括第一立板31、第二立板32和槽板33，所述第一立板31和第二立板32垂直固定在槽板33的左、右两侧，并设有用于固定电池支架的通孔34，且第一立板31和第二立板32之间的距离与主单体锂离子电池和从单体锂离子电池的尺寸相适配，所述槽板33的上端面33a上设有与主单体锂离子电池和从单体锂离子电池的形状相适配的凹槽331，用以安放各个主单体锂离子电池和从单体锂离子电池。
如图10所示，所述从封盖21的外端面21a上设置的导向槽包括第一导向槽2131和第二导向槽2132，且两者的尺寸分别与第一导向台1131和第二导向台1132相适配；设于从封盖21上带有凸台2111的控制板211呈“L”形板状结构，包括水平部分2112和竖直部分2113，所述水平部分2112的外端面上设有凸台2111，且水平部分2112的一端与从封盖21相连；如图4所示，所述主封盖11的上端面11a上设置的导向台包括第一导向台1131和第二导向台1132，两者均为前、后侧面呈直角梯形的棱台结构，且位于棱台结构的直角棱脚处设有切口1133；设于主封盖11上端面11a上的卡槽111的尺寸与设在从封盖21控制板211上的凸台2111相适配。
如图12所示，在对主壳体1和从壳体2进行组合时，首先将主壳体1和从壳体2由左至右进行滑动接触，当设在主壳体1的主封盖11外表面的导向台和设在从壳体2的从盖板21上的导向槽完全契合时，在导向台、导向槽以及设于导向台上的切口1133和设于导向槽内的凸起2133的共同作用下，使得主壳体1和从壳体2间在前、后方向和上、下方向上彼此无法相对滑动，与此同时，设于从壳体2的带有凸台2111的控制板211，在导向台和导向槽完全契合时，利用主盖板11与带有凸台2111的控制板211间的相互挤压而产生的自身弹性变形，将凸台2111恰好完全卡入到设在主壳体1的主封盖11上端面11a的卡槽111内，使得主壳体1和从壳体2间在左、右方向上无相对滑动，也最终实现了主壳体1和从壳体2间的锁紧，而此时主电气接口15和从电气接口25，经设于主封盖11上的主电气槽口112和设于从封盖21上的从电气槽口212实现了稳定的电气连接，避免了以往具有不同壳体的锂离子电池组进行多次拆分和组合后，彼此间的连接出现松动而影响彼此间的电气连接特性的问题。
如图13所示，在对主壳体1和从壳体2进行拆分时，首先稍微用力使主壳体1和从壳体2间有左右相互滑动的趋势，与此同时，向上拨动带有凸台2111的控制板211，使得凸台2111从设在主壳体1的主封盖11上端面11a的卡槽111脱离，如此一来主壳体1和从壳体2便可左、右滑动，最终实现相互分离。
此外，本发明所述的可分离式锂离子电池组在实际的工作中，必须由一个主壳体1和至少一个从壳体2彼此协同在一起，才能进行正常工作。
针对以上具有一个主壳体1和一个从壳体2的可分离式锂离子电池组，设计了如下与之对应的锂离子电池组管理系统。
如图13和图14所示，本发明中的锂离子电池组管理系统，包括一个电池主管理系统A和一个电池从管理系统B，且主锂离子电池组和从锂离子电池组均通过在电池主管理系统A控制下的充放电端口进行充电或放电，电池主管理系统A与电池从管理系统B间经I2C总线、主电气接口15和从电气接口25实现彼此间的信息传递和电气连接。
所述电池主管理系统A包括用于获取主锂离子电池模块电压信息的电池主管理芯片4，用于配合主控制器5实现对主锂离子电池模块进行充电和放电控制的主供电切换电路，在本实施例中具体采用主三端供电切换开关7，用于配合主电气接口15和从电气接口25，实现主控制器5和从控制器3间信息传递的主反馈电路，在本实施例中具体采用I2C总线，用于确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块充、放电顺序的主控制器5，电池主管理芯片4的信息采集端连接主锂离子电池模块的正极和负极，电池主管理芯片4的信号输出端连接主控制器5的信号输入端；主控制器5经主反馈电路与主电气接口15相连，主控制器5的控制信号输出端连接主供电切换电路的控制端；主供电切换电路串接于主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极之间，并控制主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极间的导通与断开。
在确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序时，主控制器5首先从电池主管理芯片4提取主锂离子电池模块的电压信息，与此同时，还通过主反馈电路经主电气接口15，获取经电池从管理芯片9所采集的从锂离子电池模块的电压信息；然后主控制器5对获得的主锂离子电池模块的电压信息和从锂离子电池模块的电压信息进行分析，从而确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压高低；最后主控制器5根据整个锂离子电池组的工作状态和主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压状况，确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序，当整个锂离子电池组处于充电状态时，电压较低的锂离子电池模块先进行充电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行充电；当整个锂离子电池组处于放电状态时，电压较高的锂离子电池模块先进行放电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行放电。
所述电池从管理系统B包括用于获取从锂离子电池模块电压信息的电池从管理芯片9，用于配合从控制器3实现对从锂离子电池模块进行充电和放电控制的从供电切换电路，在本发明中具体采用从三端供电切换开关8，用于配合主电气接口15和从电气接口25，实现主控制器5和从控制器3间信息传递的从反馈电路，在本发明中具体采用I2C总线，用于接收主控制器发出的控制信号，进而作用于从供电切换电路，实现对从锂离子电池模块充电和放电控制的从控制器3，电池从管理芯片9的信息采集端连接从锂离子电池模块的正极和负极，电池从管理芯片9的信号输出端连接从控制器的信号输入端；从控制器3经从反馈电路与从电气接口25相连，从控制器3的控制信号输出端连接从供电切换电路的控制端；主供电切换电路串接于主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极之间，并控制主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极间的导通与断开。此外，本发明的电池主管理芯片4和电池从管理芯片9均采用BQ20Z95；主控制器5和从控制器3均采用MSP430G2553；所述电池从管理系统B还包括显示单元6，且采用LCM12864系列的LCD屏。
本发明所提供的锂离子电池组管理系统包括电池主管理系统A和电池从管理系统B构成，彼此间协同工作，共同控制具有主锂离子电池单元131和从锂离子电池单元231为一些便携式设备供电或进行充电。正常工作时，电池主管理系统A中的电池主管理芯片4实时检测主锂离子电池单元131内的锂离子电池的荷电状态，并将检测的结果传送给主控制器5，与此同时，电池从管理系统B中的电池从管理芯片9也实时检测各个从锂离子电池单元231内的锂离子电池的荷电状态，并将检测的结果，经电池从管理系统B中的从控制器3传送给主控制器5，主控制器5将会根据接收的检测结果来确定主三端供电切换开关7和从三端供电切换开关8的工作状态。
根据各个锂离子电池组内，锂离子电池的荷电状态与锂离子电池的输出电压间的对应关系，以确定各个锂离子电池组内的电荷量，进而确定彼此间的充、放电顺序。
当主电池控制系统A中的主控制器5，检测到主锂离子电池单元131和从锂离子电池单元231的电压不一致时，若整个锂离子电池组处于放电状态，则在电池主管理系统A中的主控制器5的作用下，使得具有较高电压的锂离子电池组的三端供电切换开关接通，为外接设备供电，待各个锂离子电池组的电压一致时，电池主管理系统A中的主电池控制芯片5将会促使各个锂离子电池组的三端供电切换开关均接通，协同为外接设备供电；若各个锂离子电池组处于充电状态，则在电池主管理系统A中的主控制器5的作用下，使得电压较低的锂离子电池组的三端供电切换开关接通，进行充电，待各个锂离子电池组的电压一致时，电池主管理系统A中的主控制器5将会促使各个锂离子电池组的三端供电切换开关均接通，同时进行充电。
当电池主管理系统A中的主控制器5，检测到主锂离子电池单元131和从锂离子电池单元231的电压一致时，则各个锂离子电池组无论是处于充电状态还是放电状态，在电池管理系统A中的主控制器5的作用下，均会将各个锂离子电池组的三端供电切换开关接通，同时进行充电或放电。也正是通过电池主管理系统A中的主控制器5和各个电池从管理系统B中的从控制器3及电池从管理芯片9间的相互配合，使得各个锂离子电池组彼此协同工作，从而实现在组合主锂离子电池单元131和各个从锂离子电池单元231的过程中，无需考虑主锂离子电池单元131和各个从锂离子电池单元231的实时电压、容量和循环次数等参数匹配问题，即无需身份识别的目的。 此外，锂离子电池组管理系统的显示单元6采用LCD，在对应的从控制器3的作用下，将会实时显示，主锂离子电池单元131与从锂离子电池单元231间的连接状态、电压关系及荷电状态等信息。当主锂离子电池单元131与从锂离子电池单元231连接成功后，电池从管理系统B中的LCD屏将会显示 “连接正常 connection ok”字样；当主锂离子电池单元131的电压高于从锂离子电池单元231的电压时，电池从管理系统B中的LCD屏将会显示 “BAT1 OUT”；当主锂离子电池单元131的电压低于从锂离子电池单元231的电压时，电池从管理系统B中的LCD屏将会显示 “BAT2 OUT”；当主锂离子电池单元131的电压等于从锂离子电池单元231的电压时，电池从管理系统B中的LCD屏将会显示 “PARALLEL OUT”。

Claims (9)

1.一种可分离式锂离子电池组，其特征在于：包括一个主壳体和至少一个从壳体，且主壳体与相邻从壳体间、相邻两个从壳体间均可拆卸连接；所述主壳体上设有主电气槽口和充放电槽口，主壳体内设有主锂离子电池模块、主电气接口和充放电接口；所述从壳体上设有从电气槽口，从壳体内设有从锂离子电池模块和从电气接口，且主锂离子电池模块与从锂离子电池模块通过主电气接口和从电气接口实现电气连接，相邻两个从锂离子电池模块通过从电气接口实现电气连接，主锂离子电池模块和从锂离子电池模块均通过充放电接口进行充电和放电；
所述主壳体和从壳体内还分别设有电池主管理系统和电池从管理系统，且电池主管理系统和电池从管理系统经主电气接口和从电气接口实现信息传递；
所述电池主管理系统包括电池主管理芯片、主控制器、主供电切换电路和主反馈电路， 电池主管理芯片的信息采集端连接主锂离子电池模块的正极和负极，电池主管理芯片的信号输出端连接主控制器的信号输入端；主控制器经主反馈电路与主电气接口相连，主控制器的控制信号输出端连接主供电切换电路的控制端；主供电切换电路串接于主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极之间，并控制主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极间的导通与断开；
所述电池从管理系统包括电池从管理芯片、从控制器、从供电切换电路和从反馈电路，电池从管理芯片的信息采集端连接从锂离子电池模块的正极和负极，电池从管理芯片的信号输出端连接从控制器的信号输入端；从控制器经从反馈电路与从电气接口相连，从控制器的控制信号输出端连接从供电切换电路的控制端；从供电切换电路串接于从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极之间，并控制从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极间的导通与断开；
所述主控制器用于确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序；
在确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序时，主控制器首先从电池主管理芯片提取主锂离子电池模块的电压信息，同时还通过主反馈电路经主电气接口，获取经电池从管理芯片所采集的从锂离子电池模块的电压信息；然后主控制器对获得的主锂离子电池模块的电压信息和从锂离子电池模块的电压信息进行分析，从而确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压高低；最后主控制器根据整个锂离子电池组的工作状态和主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压状况，确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序，当整个锂离子电池组处于充电状态时，电压较低的锂离子电池模块先进行充电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行充电；当整个锂离子电池组处于放电状态时，电压较高的锂离子电池模块先进行放电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行放电；
所述从控制器用于接收主控制器发出的控制信号，进而作用于从供电切换电路，实现对从锂离子电池模块充电和放电的控制；
所述电池主管理芯片和电池从管理芯片，分别用于获取主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压信息；
所述主供电切换电路和从供电切换电路，用于配合主控制器和从控制器，实现对主锂离子电池模块和从锂离子电池模块进行充电和放电的控制；
所述主反馈回路和从反馈回路，用于配合主电气接口和从电气接口，实现主控制器和从控制器间的信息传递。
2.根据权利要求1所述的可分离式锂离子电池组，其特征在于：所述主壳体包括主封盖和主底壳，且所述主封盖的上端面上设有一个卡槽、一个主槽口和至少一个导向台；所述从壳体包括从封盖和从底壳，且所述从封盖的外端面上设有一个带有凸台的控制板、一个从槽口和至少一个导向槽，所述控制板的凸台与设在主封盖上端面上的卡槽相适配，导向槽与设在主封盖上端面上的导向台相适配，并共同构成锁扣结构。
3.根据权利要求2所述的可分离式锂离子电池组，其特征在于：所述的导向台包括第一导向台和第二导向台，且两者均为前、后侧面呈直角梯形的棱台结构，并平行固定在主盖板的上端面上；所述的导向槽包括第一导向槽和第二导向槽，且两者的尺寸分别与第一导向台和第二导向台相适配；所述带有凸台的控制板呈“L”形板状结构，包括水平部和竖直部，且水平部的厚度与从封盖相适配，所述水平部的一端与从封盖相连，且外端面设有凸台。
4.根据权利要求1所述的可分离式锂离子电池组，其特征在于：所述主壳体内还设有USB插座和双孔插座，且主壳体上还设有与USB插座和双孔插座的尺寸相适配的放电槽口；所述的充放电端口采用电池座块；所述从壳体内还设有显示单元，且从壳体上还设有与显示单元的尺寸相适配的显示槽口。
5.根据权利要求1所述的可分离式锂离子电池组，其特征在于：所述主锂离子电池模块和从锂离子电池模块均包括锂当量总和小于八克的锂离子电池单元、导电连接片和用于安放锂离子电池单元的电池支架，且锂离子电池单元的正、负极经导电连接片与对应的电池主管理系统或电池从管理系统相连；所述的电池主管理系统和电池从管理系统分别集成在电池主管理系统电路板和电池从管理系统电路板上。
6.一种应用于权利要求1至5任一种可分离式锂离子电池组的电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统包括一个电池主管理系统和至少一个电池从管理系统，且电池主管理系统和电池从管理系统经主电气接口和从电气接口实现信息传递；
所述电池主管理系统包括电池主管理芯片、主控制器、主供电切换电路和主反馈电路， 电池主管理芯片的信息采集端连接主锂离子电池模块的正极和负极，电池主管理芯片的信号输出端连接主控制器的信号输入端；主控制器经主反馈电路与主电气接口相连，主控制器的控制信号输出端连接主供电切换电路的控制端；主供电切换电路串接于主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极之间，并控制主锂离子电池模块的正极与充放电接口的正极间的导通与断开；
所述电池从管理系统包括电池从管理芯片、从控制器、从供电切换电路和从反馈电路，电池从管理芯片的信息采集端连接从锂离子电池模块的正极和负极，电池从管理芯片的信号输出端连接从控制器的信号输入端；从控制器经从反馈电路与从电气接口相连，从控制器的控制信号输出端连接从供电切换电路的控制端；从供电切换电路串接于从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极之间，并控制从锂离子电池模块的正极与从电气接口的正极间的导通与断开；
所述主控制器用于确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序；
在确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序时，主控制器首先从电池主管理芯片提取主锂离子电池模块的电压信息，与此同时，还通过主反馈电路经主电气接口，获取经电池从管理芯片所采集的从锂离子电池模块的电压信息；然后主控制器对获得的主锂离子电池模块的电压信息和从锂离子电池模块的电压信息进行分析，从而确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压高低；最后主控制器根据整个锂离子电池组的工作状态和主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压状况，确定主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的充、放电顺序，当整个锂离子电池组处于充电状态时，电压较低的锂离子电池模块先进行充电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行充电；当整个锂离子电池组处于放电状态时，电压较高的锂离子电池模块先进行放电，待各锂离子电池模块的电压相等时，同时进行放电；
所述从控制器用于接收主控制器发出的控制信号，进而作用于从供电切换电路，实现对从锂离子电池模块充电和放电的控制；
所述电池主管理芯片和电池从管理芯片，分别用于获取主锂离子电池模块和从锂离子电池模块的电压信息；
所述主供电切换电路和从供电切换电路，用于配合主控制器和从控制器，实现对主锂离子电池模块和从锂离子电池模块进行充电和放电的控制；
所述主反馈回路和从反馈回路，用于配合主电气接口和从电气接口，实现主控制器和从控制器间的信息传递。
7.根据权利要求6所述的可分离式锂离子电池组的电池管理系统，其特征在于：所述的电池主管理芯片和电池从管理芯片均采用BQ20Z95；主控制器和从控制器均采用MSP430G2553；主反馈电路和从反馈电路均采用I2C总线。
8.根据权利要求6所述的可分离式锂离子电池组的电池管理系统，其特征在于：所述电池从管理系统还包括显示单元，均采用LCM12864系列的LCD屏。
9.根据权利要求6所述的可分离式锂离子电池组的电池管理系统，其特征在于：所述的主供电切换电路和从供电切换电路均采用三端供电切换开关。
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