CN107887935A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

提供一种电池组，所述电池组包括：多个电池单元；开关模块，用于控制所述多个电池单元之间的连接关系；控制模块，根据电池组的充放电状态控制开关模块，使得所述多个电池单元之间的连接关系根据电池组的充放电状态而不同。根据本发明的电池组，可以缩短充电时间、降低能量损耗。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及电池技术领域。更具体地讲，涉及一种电池组。
背景技术
目前，电池组的快速充电通常是在电池组安全范围内，将尽量大的电量在短时间内输送到电池组中，即对电池组进行安全大功率充电。然而，现有的电池组在进行快速充电时会导致电池组发热的问题。此外，现有的电池组在进行快速充电时所需的充电时间仍然较长，亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池组，可以缩短充电时间、降低能量损耗。
本发明提供一种电池组，包括：多个电池单元；开关模块，用于控制所述多个电池单元之间的连接关系；控制模块，根据电池组的充放电状态控制开关模块，使得所述多个电池单元之间的连接关系根据电池组的充放电状态而不同。
可选地，当电池组处于充电状态时，控制模块控制开关模块使得所述多个电池单元之间的连接关系为串联。
可选地，当电池组处于放电状态时，控制模块控制开关模块使得所述多个电池单元之间的连接关系为并联。
可选地，开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关，其中，所述多个电池单元中每两个相邻的电池单元之间串联有一第一开关，所述多个电池单元中每两个相邻的电池单元的正极之间具有一第二开关，所述多个电池单元中每两个相邻的电池单元的负极之间具有一第三开关。
可选地，当电池组处于充电状态时，控制模块控制第一开关导通、第二开关和第三开关断开，以使得所述多个电池单元之间的连接关系为串联；当电池组处于放电状态时，控制模块控制第一开关断开、第二开关和第三开关导通，以使得所述多个电池单元之间的连接关系为并联。
可选地，控制模块包括通信接口，控制模块经由通信接口接收用于指示电池组的充放电状态的信号。
可选地，当所述多个电池单元之间的连接关系由第一状态到第二状态切换完成时，控制模块还获取电池组的第一信息，并检测电池组的第一信息是否在与第二状态对应的预定范围之内，当检测到电池组的第一信息在与第二状态对应的预定范围之内时，控制模块控制执行与第二状态对应的事件；当检测到电池组的第一信息不在与第二状态对应的预定范围之内时，控制模块控制不执行与第二状态对应的事件。
可选地，当第一状态为串联、第二状态为并联时，与第二状态对应的事件为允许所述多个电池单元进行放电；当第一状态为并联、第二状态为串联时，与第二状态对应的事件为允许所述多个电池单元进行充电。
可选地，电池组的第一信息包括在第二状态下电池组的电压和/或温度。
可选地，当所述多个电池单元进行预定事件时，控制模块还获取电池组的第二信息，并检测电池组的第二信息是否达到与预定事件对应的预定阈值，当检测到电池组的第二信息达到预定阈值时，控制模块控制停止进行预定事件。
可选地，预定事件为充电或者放电。
可选地，电池组的第二信息包括在所述多个电池单元进行预定事件时电池组的电压和/或电流。
根据本发明的电池组，可以缩短充电时间、降低能量损耗。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1示出根据本发明的实施例的电池组的框图。
图2示出图1的电池组中开关模块控制多个电池单元之间的连接关系的具体示例。
具体实施方式
现在，将参照附图更充分地描述不同的示例实施例，其中，一些示例性实施例在附图中示出。
下面参照图1至图2描述根据本发明的实施例的电池组。
图1示出根据本发明的实施例的电池组的框图。
参照图1，根据本发明的实施例的电池组包括：多个电池单元100、开关模块200、控制模块300。
这里，电池单元100可以被充电或者向外放电。
优选地，电池单元100可以是锂离子电池，但本发明不限于此。
开关模块200用于控制多个电池单元100之间的连接关系。
控制模块300根据电池组的充放电状态控制开关模块200，使得多个电池单元100之间的连接关系根据电池组的充放电状态而不同。
当电池组处于充电状态时，控制模块300控制开关模块200使得多个电池单元100之间的连接关系为串联。
当电池组处于放电状态时，控制模块300控制开关模块200使得多个电池单元100之间的连接关系为并联。
优选地，控制模块300可包括通信接口，控制模块300经由通信接口接收用于指示电池组的充放电状态的信号。
换言之，控制模块300通过接收的用于指示电池组的充放电状态的信号，来确定电池组的充放电状态。
作为示例，控制模块经由通信接口接收由充电器发出的用于指示电池组充电的信号，从而确定电池组处于充电状态；控制模块经由通信接口接收由负载发出的用于指示电池组放电的信号，从而确定电池组处于放电状态，但本发明不限于此。
在开关模块200的一个示例中，开关模块200可包括第一开关、第二开关和第三开关。多个电池单元100中每两个相邻的电池单元之间串联有一第一开关，多个电池单元100中每两个相邻的电池单元的正极之间具有一第二开关，多个电池单元100中每两个相邻的电池单元的负极之间具有一第三开关。
换言之，第一开关可用于控制多个电池单元100之间的串联，第二开关和第三开关可用于控制多个电池单元100之间的并联。
应该理解，此时第一开关的数量、第二开关的数量和第三开关的数量分别比电池单元100的数量少一个。
当电池组处于充电状态时，控制模块300控制第一开关导通、第二开关和第三开关断开，以使得多个电池单元100之间的连接关系为串联；当电池组处于放电状态时，控制模块300控制第一开关断开、第二开关和第三开关导通，以使得多个电池单元100之间的连接关系为并联。
本发明的开关模块200不限于上述示例，其他形式的开关模块也是可行的，只要能够使得多个电池单元的连接关系能够在串联和并联之间切换即可。
应当理解，当电池组由充电状态改变为放电状态时，多个电池单元100之间的连接关系相应的由串联切换为并联；当电池组由放电状态改变为充电状态时，多个电池单元100之间的连接关系相应的由并联切换为串联。
此外，当多个电池单元100之间的连接关系由第一状态到第二状态切换完成时，控制模块300还获取电池组的第一信息，并检测电池组的第一信息是否在与第二状态对应的预定范围之内，当检测到电池组的第一信息在与第二状态对应的预定范围之内时，控制模块300控制执行与第二状态对应的事件；当检测到电池组的第一信息不在与第二状态对应的预定范围之内时，控制模块控制不执行与第二状态对应的事件。
应当理解，电池组的第一信息表示与多个电池单元100整体对应的第一信息。优选地，电池组的第一信息可包括在第二状态下电池组的电压和/或温度，但本发明不限于此。
这里，与第二状态对应的预定范围可为第二状态下用于确定电池组的第一信息正常的范围。作为示例，与第二状态对应的预定范围可为多个电池单元串联时用于确定电池组的电压正常的范围，但本发明不限于此。
当第一状态为串联、第二状态为并联时，与第二状态对应的事件为允许所述多个电池单元进行放电。
换言之，当多个电池单元100之间的连接关系由串联到并联切换完成(即，由充电状态到放电状态切换完成)时，如果控制模块300检测到多个电池单元100并联时电池组的第一信息在与多个电池单元100并联对应的预定范围之内，则控制模块300允许所述多个电池单元进行放电；如果控制模块300检测到多个电池单元100并联时电池组的第一信息不在与多个电池单元100并联对应的预定范围之内，则控制模块300不允许所述多个电池单元进行放电。
应当理解，控制模块300可采用各种可行的方式不允许所述多个电池单元100进行放电，从而对多个电池单元100进行保护，本发明对此不作限定。作为示例，控制模块300可控制在多个电池单元100的放电回路上的预定开关断开，来阻断多个电池单元100进行放电。
当第一状态为并联、第二状态为串联时，与第二状态对应的事件为允许所述多个电池单元进行充电。
换言之，当多个电池单元100之间的连接关系由并联到串联切换完成(即，由放电状态到充电状态切换完成)时，如果控制模块300检测到多个电池单元100串联时电池组的第一信息在与多个电池单元100串联对应的预定范围之内，则控制模块300允许所述多个电池单元进行充电；如果控制模块300检测到多个电池单元100串联时电池组的第一信息不在与多个电池单元100串联对应的预定范围之内，则控制模块300不允许所述多个电池单元进行充电。
应当理解，控制模块300可采用各种可行的方式不允许所述多个电池单元100进行充电，从而对多个电池单元100进行保护，本发明对此不作限定。作为示例，控制模块300可控制在多个电池单元100的充电回路上的预定开关断开，来阻断多个电池单元100进行充电。
以“电池组中电池单元100的数量为三个，每个电池单元100的电压为4V”为例，在三个电池单元100串联的情况下，电池组的电压的正常值为12V；在三个电池单元100并联的情况下，电池组的电压的正常值为4V，通常，由于测量误差等原因，电池组的电压可以上下浮动一定的范围，例如，串联时电池组的电压的正常范围为11.9V～12.1V，并联时电池组的电压的正常范围为3.9V～4.1V。
当电池单元100由串联到并联切换完成时，控制模块300获取并联状态下电池组的电压为4V，并检测到4V在3.9V～4.1V之间，那么控制模块300允许电池单元100进行放电。
当电池单元100由并联到串联切换完成时，控制模块300获取串联状态下电池组的电压为12V，并检测到12V在11.9V～12.1V之间，那么控制模块300允许电池单元100进行放电。
此外，当多个电池单元100进行预定事件时，控制模块300还获取电池组的第二信息，并检测电池组的第二信息是否达到与预定事件对应的预定阈值，当检测到电池组的第二信息达到预定阈值时，控制模块300控制停止进行预定事件。
这里，预定事件可为充电或者放电。
应当理解，电池组的第二信息表示与多个电池单元100整体对应的第二信息。优选地，电池组的第二信息可包括在多个电池单元100进行预定事件时电池组的电压和/或电流，但本发明不限于此。
这里，与预定事件对应的预定阈值可在进行预定事件时用于确定电池组的第二信息异常。作为示例，与预定事件对应的预定阈值可在充电时用于确定电池组的电流异常，但本发明不限于此。
应当理解，当多个电池单元100进行充电(即，电池组处于充电状态下)时，多个电池单元100之间的连接关系为串联，如果控制模块300检测到多个电池单元100充电时电池组的第二信息达到与充电对应的预定阈值，则控制模块300阻断多个电池单元100进行充电；如果控制模块300检测到多个电池单元100充电时电池组的第二信息未达到与充电对应的预定阈值，则多个电池单元100一直进行充电。
应当理解，当多个电池单元100进行放电(即，电池组处于放电状态下)时，多个电池单元100之间的连接关系为并联，如果控制模块300检测到多个电池单元100放电时电池组的第二信息达到与放电对应的预定阈值，则控制模块300阻断多个电池单元100进行放电；如果控制模块300检测到多个电池单元100放电时电池组的第二信息未达到与放电对应的预定阈值，则多个电池单元100一直进行放电。
下面结合具体示例来描述根据本发明的实施例的电池组。
图2示出图1的电池组中开关模块控制多个电池单元之间的连接关系的具体示例。
参照图2并结合图1，根据本发明的实施例的电池组包括：三个电池单元100、开关模块200、控制模块300。开关模块200包括两个第一开关(第一开关202和第一开关204)、两个第二开关(第二开关206和第二开关208)和两个第三开关(第三开关210和第三开关212)。
这里，三个电池单元100分别记为第一电池单元102、第二电池单元104和第三电池单元106。
第一电池单元102和第二电池单元104之间串联有第一开关202，第二电池单元104和第三电池单元106之间串联有第一开关204，第一电池单元102和第二电池单元104的正极之间具有第二开关206，第二电池单元104和第三电池单元106的正极之间具有第二开关208，第一电池单元102和第二电池单元104的负极之间具有第三开关210，第二电池单元104和第三电池单元106的负极之间具有第三开关212。
当电池组处于充电状态时，控制模块300控制第一开关202和第一开关204导通，第二开关206、第二开关208、第三开关210和第三开关212断开，以使得第一电池单元102、第二电池单元104和第三电池单元106之间的连接关系为串联；当电池组处于放电状态时，控制模块300控制第一开关202和第一开关204断开，第二开关206、第二开关208、第三开关210和第三开关212导通，以使得第一电池单元102、第二电池单元104和第三电池单元106之间的连接关系为并联。
下面详细描述“本发明的实施例的电池组可以缩短充电时间、降低能量损耗”的内容。
在一个示例中，本发明的实施例的电池组中的电池单元的数量为两个，现有的电池组只包含一个电池单元或多个电池单元并联，电池单元的电压为4V。
假设充电电流为3A，本示例的电池组在充电状态下两个电池单元串联，所以电池组的电压为8V、电池组的充电功率为24W。而现有的电池组的电压为4V、充电功率为12W。因此，在充电电流相同的情况下，采用本示例的电池组的充电功率是现有的电池组的充电功率的两倍，那么，在电池容量相同时本示例的电池组与现有的电池组相比，充电速率提升50％，充电时间缩短50％。
假设充电功率为16W，本示例的电池组在充电状态下两个电池单元串联，所以电池组的电压为8V、电池组的充电电流为2A。而现有的电池组的电压为4V、充电电流为4A。因此，在充电功率相同的情况下，采用本示例的电池组与采用现有的电池组相比，充电电流减小50％、能量损耗降低50％，减少电池组的充电发热。
应当理解，本示例提供的上述内容仅是示例性的，本发明不限于此。
此外，本发明的实施例的电池组在充电状态下多个电池单元串联，可以提高电池组的电压，降低电池组的电压与充电器输出电压之间的电压差，从而降低充电状态下的能量损耗，减少电池组的充电发热。
根据本发明的电池组，可以缩短充电时间、降低能量损耗。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (12)

1.一种电池组，其特征在于，包括：
多个电池单元；
开关模块，用于控制所述多个电池单元之间的连接关系；
控制模块，根据电池组的充放电状态控制开关模块，使得所述多个电池单元之间的连接关系根据电池组的充放电状态而不同。
2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，当电池组处于充电状态时，控制模块控制开关模块使得所述多个电池单元之间的连接关系为串联。
3.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，当电池组处于放电状态时，控制模块控制开关模块使得所述多个电池单元之间的连接关系为并联。
4.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，开关模块包括第一开关、第二开关和第三开关，
其中，所述多个电池单元中每两个相邻的电池单元之间串联有一第一开关，所述多个电池单元中每两个相邻的电池单元的正极之间具有一第二开关，所述多个电池单元中每两个相邻的电池单元的负极之间具有一第三开关。
5.如权利要求4所述的电池组，其特征在于，
当电池组处于充电状态时，控制模块控制第一开关导通、第二开关和第三开关断开，以使得所述多个电池单元之间的连接关系为串联；
当电池组处于放电状态时，控制模块控制第一开关断开、第二开关和第三开关导通，以使得所述多个电池单元之间的连接关系为并联。
6.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，控制模块包括通信接口，控制模块经由通信接口接收用于指示电池组的充放电状态的信号。
7.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，当所述多个电池单元之间的连接关系由第一状态到第二状态切换完成时，控制模块还获取电池组的第一信息，并检测电池组的第一信息是否在与第二状态对应的预定范围之内，
当检测到电池组的第一信息在与第二状态对应的预定范围之内时，控制模块控制执行与第二状态对应的事件；
当检测到电池组的第一信息不在与第二状态对应的预定范围之内时，控制模块控制不执行与第二状态对应的事件。
8.如权利要求7所述的电池组，其特征在于，
当第一状态为串联、第二状态为并联时，与第二状态对应的事件为允许所述多个电池单元进行放电；
当第一状态为并联、第二状态为串联时，与第二状态对应的事件为允许所述多个电池单元进行充电。
9.如权利要求7或8所述的电池组，其特征在于，电池组的第一信息包括在第二状态下电池组的电压和/或温度。
10.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，当所述多个电池单元进行预定事件时，控制模块还获取电池组的第二信息，并检测电池组的第二信息是否达到与预定事件对应的预定阈值，
当检测到电池组的第二信息达到预定阈值时，控制模块控制停止进行预定事件。
11.如权利要求10所述的电池组，其特征在于，预定事件为充电或者放电。
12.如权利要求10或11所述的电池组，其特征在于，电池组的第二信息包括在所述多个电池单元进行预定事件时电池组的电压和/或电流。
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