CN105048571B - 一种实现多个电池组全循环充放电的电路及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现多个电池组全循环充放电的电路及其方法，电路包括多个并联的电池模组；所述的电池模组包括电池、充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和控制模块，所述的充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和电池串联而成；所述的控制模块的电压采样输入端与电池连接，控制模块的电流采样输入端与电流检测模块连接，控制模块的第一MOS管控制输出端与充电MOS管连接，控制模块的第二MOS管控制输出端与放电MOS管连接。本发明通过控制充电MOS管和放电MOS管开闭解决多个不一样类型电压等级的电池模组相互并联会造成相互充放电的问题；并且实现了在所有的电池模组均在一个并联的母线回路中，每个电池模组均实现充放电的全循环过程。

Description

一种实现多个电池组全循环充放电的电路及其方法
技术领域
本发明涉及一种实现多个电池组全循环充放电的电路及其方法。
背景技术
随着电子技术的蓬勃发展，中型、大型电池组的用量越来越大。而在这些电池组的生产、测试与使用过程中，要用到许多充电和放电过程。
现有的充电设备或放电设备存在以下缺点 ：
1、电池组需要使用相同型号的电池模组进行并联使用，即并联的电池组要求每个电池电压相同，不能将完全不一样类型、电压等级的电池模组进行并联输入输出。因为在电池组中,单体之间的差异总是存在的,以容量为例,其差异性永不会趋于消失,而是逐步恶化的。电池组中流过同样电流,相对而言,容量大者总是处于小电流浅充浅放、趋于容量衰减缓慢、寿命延长,而容量小者总是处于大电流过充过放、趋于容量衰减加快、寿命缩短,两者之间性能参数差异越来越大,形成正反馈特性,小容量提前失效,组寿命缩短。
2、电池组的充放电步骤无法达到全循环的功能，使得电池组的使用麻烦。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单易行、便于操作、可靠性强的实现多个电池组全循环充放电的电路及其方法，解决现有技术无法实现全循环充放电的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种实现多个电池组全循环充放电的电路，包括多个并联的电池模组，所述的电池模组采用正负两根线输入输出；所述的电池模组包括电池、充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和控制模块，所述的充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和电池串联而成；所述的控制模块的电压采样输入端与电池连接，控制模块的电流采样输入端与电流检测模块连接，控制模块的第一MOS管控制输出端与充电MOS管连接，控制模块的第二MOS管控制输出端与放电MOS管连接。
所述的电流检测模块包括电流检测电阻RSC。
所述的电池模组为相同或者不同类型电压等级的电池模组。
所述的电池由多个串联而成的电池单元组成。
所述的继电器为热继电器RF。
一种实现多个电池组全循环充放电的电路的方法，包括电池组充电步骤、电池组放电步骤和保护步骤；
所述的电池组放电步骤包括以下子步骤：
S11：在放电过程之前，所有的充电MOS管处于关闭状态，所有的放电MOS管处于开启状态，所有的电池模组通过充电MOS管内部允许的放电方向的二极管并联起来；
S12：开始放电，电压最高的电池模组最先进行放电；控制模块对经过电流检测模块的电流进行采样，还对电池的电压进行采样：
（1）当控制模块检测到有经过电流检测模块的放电电流，控制模块将充电MOS管置于开启状态，即将该电池模组加入放电并联序列；直到所有的充电MOS管均处于开启状态，实现所有的电池模组并联放电；
（2）当控制模块检测到电池的电压达到过放电门限，控制模块将放电MOS管置于关闭状态；直到所有的放电MOS管处于关闭状态，表示所有的电池模组均放电完成；
所述的电池组充电步骤包括以下子步骤：
S21：在充电过程之前，所有的充电MOS管处于开启状态，所有的放电MOS管处于关闭状态，所有的电池模组通过放电MOS管内部允许的充电方向的二极管都并联起来；
S22：开始充电，充电电流首先进入电压最低的电池模组；控制模块对经过电流检测模块的电流进行采样，还对电池的电压进行采样：
（1）当控制模块检测到有经过电流检测模块的充电电流，控制模块将放电MOS管置于开启状态，即将该电池模组加入充电并联序列；直到所有的放电MOS管均处于开启状态，实现所有的电池模组并联充电；
（2）当控制模块检测到电池的电压达到过充电门限，控制模块将充电MOS管置于关闭状态；直到所有的充电MOS管处于关闭状态，表示所有的电池模组均充电完成。
所述的保护步骤为：在电池组充电步骤和电池组放电步骤进行中，若出现电流过大的情况，继电器自动断开，对电池模组进行保护。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在不过充不过放的基础上，通过控制充电MOS管和放电MOS管开闭方法解决了多个电池模组相互并联会造成相互充放电的问题，甚至是完全不一样类型电压等级的电池模组的并联。
（2）本发明实现了在所有的电池模组均在一个并联的母线回路中、输出只有正负两根线的情况下，每个电池模组均可实现充电与放电的全循环过程：在充电步骤完成后的充电MOS管和放电MOS管的开闭状态与放电步骤的初始状态相同，同理在放电步骤完成后的充电MOS管和放电MOS管的开闭状态与充电步骤的初始状态相同。
（3）本发明还包括一个用于保护电池模组的继电器，在电流过大的时候断开，具有安全性。
（4）本发明简单易行，便于操作，可靠性强。
附图说明
图1为本发明结构方框图；
图2为电池模组电路示意图；
图3为本发明方法流程图；
图4为放电完成等效电路图；
图5为充电完成等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：如图1所示，一种实现多个电池组全循环充放电的电路，包括多个并联的电池模组，所述的电池模组采用正负两根线输入输出；如图2所示，所述的电池模组包括电池、充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和控制模块，所述的充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和电池串联而成；所述的控制模块的电压采样输入端与电池连接，控制模块的电流采样输入端与电流检测模块连接，控制模块的第一MOS管控制输出端与充电MOS管连接，控制模块的第二MOS管控制输出端与放电MOS管连接。
所述的电流检测模块包括电流检测电阻RSC。
所述的电池模组为相同或者不同类型电压等级的电池模组。
所述的电池由多个串联而成的电池单元组成。
如图3所示，一种实现多个电池组全循环充放电的电路的方法，包括电池组充电步骤、电池组放电步骤和保护步骤；
所述的电池组放电步骤包括以下子步骤：
S11：在放电过程之前，所有的充电MOS管处于关闭状态，所有的放电MOS管处于开启状态，所有的电池模组通过充电MOS管内部允许的放电方向的二极管并联起来；
S12：开始放电，由于电压竞争的关系，电压最高的电池模组最先进行放电；控制模块对经过电流检测模块的电流进行采样，还对电池的电压进行采样：
（1）当控制模块检测到有经过电流检测模块的放电电流，控制模块将充电MOS管置于开启状态，即将该电池模组加入放电并联序列，避免充电MOS管承受放电电流；直到所有的充电MOS管均处于开启状态，实现所有的电池模组并联放电；
（2）当控制模块检测到电池的电压达到过放电门限，控制模块将放电MOS管置于关闭状态，此时的放电MOS管起不过放电的作用；直到所有的放电MOS管处于关闭状态，表示所有的电池模组均放电完成，等效电路图如图4所示。
在放电完成后，充电MOS管处于开启状态，放电MOS管处于关闭状态，与电池充电步骤所需要的充电MOS管和放电MOS管的初始状态相同。
所述的电池组充电步骤包括以下子步骤：
S21：在充电过程之前，所有的充电MOS管处于开启状态，所有的放电MOS管处于关闭状态，所有的电池模组通过放电MOS管内部允许的充电方向的二极管都并联起来；
S22：开始充电，由于电压竞争的关系，充电电流首先进入电压最低的电池模组；控制模块对经过电流检测模块的电流进行采样，还对电池的电压进行采样：
（1）当控制模块检测到有经过电流检测模块的充电电流，控制模块将放电MOS管置于开启状态，即将该电池模组加入充电并联序列；直到所有的放电MOS管均处于开启状态，实现所有的电池模组并联充电；
（2）当控制模块检测到电池的电压达到过充电门限，控制模块将充电MOS管置于关闭状态，此时的充电MOS管起不过充电的作用；直到所有的充电MOS管处于关闭状态，表示所有的电池模组均充电完成，等效电路图如图5所示。
在充电完成后，放电MOS管处于开启状态，充电MOS管处于关闭状态，与电池放电步骤所需要的充电MOS管和放电MOS管的初始状态相同。
所述的保护步骤为：在电池组充电步骤和电池组放电步骤进行中，若出现电流过大的情况，继电器自动断开，对电池模组进行保护。
所述的继电器为热继电器RF。

Claims (5)

1.一种基于多个电池组全循环充放电电路的方法，其特征在于：所述的电路包括多个并联的电池模组，所述的电池模组采用正负两根线输入输出；所述的电池模组包括电池、充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和控制模块，所述的充电MOS管、放电MOS管、电流检测模块、继电器和电池串联而成；所述的控制模块的电压采样输入端与电池连接，控制模块的电流采样输入端与电流检测模块连接，控制模块的第一MOS管控制输出端与充电MOS管连接，控制模块的第二MOS管控制输出端与放电MOS管连接；所述的方法包括电池组充电步骤、电池组放电步骤和保护步骤；
所述的电池组放电步骤包括以下子步骤：
S11：在放电过程之前，所有的充电MOS管处于关闭状态，所有的放电MOS管处于开启状态，所有的电池模组通过充电MOS管内部允许的放电方向的二极管并联起来；
S12：开始放电，电压最高的电池模组最先进行放电；控制模块对经过电流检测模块的电流进行采样，还对电池的电压进行采样：
（1）当控制模块检测到有经过电流检测模块的放电电流，控制模块将充电MOS管置于开启状态，即将该电池模组加入放电并联序列；直到所有的充电MOS管均处于开启状态，实现所有的电池模组并联放电；
（2）当控制模块检测到电池的电压达到过放电门限，控制模块将放电MOS管置于关闭状态；直到所有的放电MOS管处于关闭状态，表示所有的电池模组均放电完成；
所述的电池组充电步骤包括以下子步骤：
S21：在充电过程之前，所有的充电MOS管处于开启状态，所有的放电MOS管处于关闭状态，所有的电池模组通过放电MOS管内部允许的充电方向的二极管都并联起来；
S22：开始充电，充电电流首先进入电压最低的电池模组；控制模块对经过电流检测模块的电流进行采样，还对电池的电压进行采样：
（1）当控制模块检测到有经过电流检测模块的充电电流，控制模块将放电MOS管置于开启状态，即将该电池模组加入充电并联序列；直到所有的放电MOS管均处于开启状态，实现所有的电池模组并联充电；
（2）当控制模块检测到电池的电压达到过充电门限，控制模块将充电MOS管置于关闭状态；直到所有的充电MOS管处于关闭状态，表示所有的电池模组均充电完成；
所述的保护步骤为：在电池组充电步骤和电池组放电步骤进行中，若出现电流过大的情况，继电器自动断开，对电池模组进行保护。
2.根据权利要求1所述的一种基于多个电池组全循环充放电电路的方法，其特征在于：所述的电流检测模块包括电流检测电阻RSC。
3.根据权利要求1所述的一种基于多个电池组全循环充放电电路的方法，其特征在于：所述的电池模组为相同或者不同类型电压等级的电池模组。
4.根据权利要求1所述的一种基于多个电池组全循环充放电电路的方法，其特征在于：所述的电池由多个串联而成的电池单元组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于多个电池组全循环充放电电路的方法，其特征在于：所述的继电器为热继电器RF。
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Pledgor: CHENGDU UNI-LINK ENERGY Co.,Ltd.

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