CN109586371A - 充放电串并联切换式电池电路 - Google Patents

充放电串并联切换式电池电路 Download PDF

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郭守武
任嘉祥
吴海霞
董新华
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Shanghai Jiaotong University
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Shanghai Carbon Valley New Mstar Technology Ltd
Shanghai Jiaotong University
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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
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Abstract

一种充放电串并联切换式电池电路，包括：控制模块和若干级依次串联的MOS开关矩阵电路，其中：MOS开关矩阵电路的三个控制端分别与控制模块相连以接收第一至第三控制信号，控制模块的输入端和第一个MOS开关矩阵电路的输入端均与充电输入端相连，各个MOS开关矩阵电路的输出端与充电输出端相连，后一级MOS开关矩阵电路的输入端连接至前一级MOS开关矩阵电路中的第一、第二MOS管开关中部。本发明通过利用控制模块中不同的MOS开关的闭合和断开，实现整个电池在充电时电池组串联、放电时电池组并联的功能。不仅可以减小电池充电时因大电流产生的热损耗，提高充电效率；同时也提高了充电电路的安全性能。

Description

充放电串并联切换式电池电路
技术领域
本发明涉及的是一种电池充放电电路领域的技术，具体是一种充放电串并联切换式电池 电路。
背景技术
电动汽车的电池包通常是由若干组电池组并联而成的，在进行充电时，并联的电池组会 使总电路的电流非常大。大电流产生的热效应不仅会造成安全隐患，本身也是一种能量损耗， 能量转换效率会因此而降低。同时，对于可以进行大电流快速充放电的电池包而言，充电电流 往往需要达到3C至5C，这时充电所需要的电流数值会远远高于国家规定的标准(250A)，故而 无法实现快速充电的功能。而如果为了使电池包充电时的电流较小而采用串联电路，则在放电 时无法产生足够大的驱动电流。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种充放电串并联切换式电池电路，通过利 用控制模块中不同的MOS开关的闭合和断开，实现整个电池在充电时电池组串联、放电时电池 组并联的功能。不仅可以减小电池充电时因大电流产生的热损耗，提高充电效率；同时也提高 了充电电路的安全性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：控制模块和若干级依次串联的MOS开关矩阵电路，其中：MOS开关矩阵电路的三个控制端分别与控制模块相连以接收第一至第三控制信号，控制模块的输入端和第一 个MOS开关矩阵电路的输入端均与充电输入端相连，各个MOS开关矩阵电路的输出端与充电 输出端相连，后一级MOS开关矩阵电路的输入端连接至前一级MOS开关矩阵电路中的第一、 第二MOS管开关中部。
每级MOS开关矩阵电路包括：一个电池组和三个作为开关的MOS管，其中：电池组正极与输入端的正极相连，第一MOS管的源极与输出端的正极相连，漏极与电池组的负极相连， 栅极为第一控制端，第二MOS管的源极与电池组的正极相连，漏极与输出端的正极相连，栅极 为第二控制端，第三MOS管的源极与电池组负极相连，漏极与输入端的负极以及输出端的负极 相连，栅极为第三控制端。
所述的若干级依次串联的MOS开关矩阵电路中的最后一级电路中仅包含一个电池组， 无需串并联MOS管。
所述的控制模块包括：单片机芯片、保护电路及隔离芯片，其中：单片机芯片与隔离芯 片连接并连接至充电桩以传输充放电信息；单片机芯片与保护电路连接并控制保护电路，当电 池组电流过大时启动保护功能，传输信息至保护电路。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过利用控制模块中不同的MOS开关的闭合和断开，实现整 个电池在充电时电池组串联、放电时电池组并联的功能。不仅可以减小电池充电时因大电流产 生的热损耗，提高充电效率；同时也提高了充电电路的安全性能，可以保证充放电情况下不因 为电流过大而造成安全问题，应用于快速充放电的电池包电路中。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图中：控制模块1、MOS开关矩阵电路2、末端电池组3、第一至第三MOS开关Q1～Q3。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的一种充放电串并联切换式电池电路，包含：控制模块1、 若干级串联的MOS开关矩阵电路2，其中：每级MOS开关矩阵电路2的三个控制端分别与控 制模块1相连并接收控制信号，最后一级MOS开关矩阵电路2的输出端上接有电池组3。
每级MOS开关矩阵电路2包括：一个电池组G和三个作为开关的MOS管Q1～Q3，其中：电池组G正极与输入端的正极相连，第一MOS管Q1的源极与输出端的正极相连，漏极与电池组的负极相连，栅极为第一控制端，第二MOS管Q2的源极与电池组的正极相连，漏极与输出端的正极相连，栅极为第二控制端，第三MOS管Q3的源极与电池组负极相连，漏极与输入端的负极以及输出端的负极相连，栅极为第三控制端。
本装置在充电时，控制电路2输出电平控制每级MOS开关矩阵电路2中的第一MOS管Q1和第三MOS管Q3断开，第二MOS管Q2闭合，使得所有电池组G和末端电池组3构成串 联充电状态。
放电时，控制电路2输出电平控制MOS开关矩阵电路2中的第一MOS管Q1和第三 MOS管Q3闭合，第二MOS管Q2断开，使得所有电池组G和末端电池组3构成并联放电状态。
进一步地，通过控制电路2选择性地控制每级MOS开关矩阵电路2中的三个控制端，可以实现不同电池组G的串联或并联，从而实现输出电压的任意可调。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式 对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围 内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (4)

1.一种充放电串并联切换式电池电路，其特征在于，包括：控制模块和若干级依次串联的MOS开关矩阵电路，其中：MOS开关矩阵电路的三个控制端分别与控制模块相连以接收第一至第三控制信号，控制模块的输入端和第一个MOS开关矩阵电路的输入端均与充电输入端相连，各个MOS开关矩阵电路的输出端与充电输出端相连，后一级MOS开关矩阵电路的输入端连接至前一级MOS开关矩阵电路中的第一、第二MOS管开关中部；
每级MOS开关矩阵电路包括：一个电池组和三个作为开关的MOS管，其中：电池组正极与输入端的正极相连，第一MOS管的源极与输出端的正极相连，漏极与电池组的负极相连，栅极为第一控制端，第二MOS管的源极与电池组的正极相连，漏极与输出端的正极相连，栅极为第二控制端，第三MOS管的源极与电池组负极相连，漏极与输入端的负极以及输出端的负极相连，栅极为第三控制端。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征是，所述的控制模块包括：单片机芯片、保护电路及隔离芯片，其中：单片机芯片与隔离芯片连接并连接至充电桩以传输充放电信息；单片机芯片与保护电路连接并控制保护电路，当电池组电流过大时启动保护功能，传输信息至保护电路。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征是，所述的若干级依次串联的MOS开关矩阵电路最后设有一个电池组。
4.一种根据上述任一权利要求所述电路的控制方法，其特征在于，在充电时，控制电路输出电平控制每级开关矩阵电路中的第一管和第三管断开，第二管闭合，使得所有电池组和末端电池组构成串联充电状态；放电时，控制电路输出电平控制开关矩阵电路中的第一管和第三管闭合，第二管断开，使得所有电池组和末端电池组构成并联放电状态。
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