CN116581852B - 基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法 - Google Patents

基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法，所述电路包括N个降压充电电路，其被配置为与多串锂电池组的N个电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理，N≥1；主动均衡电路，其被配置为将被所述降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串锂电池组中的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。本发明涉及锂电池组充电技术领域，具有借助结构简单的降压型充电电路和主动均衡电路即可实现对多串锂电池组的充电管理，无需采用结构复杂的升降压控制电路；通过主动均衡电路对多串锂电池组进行灵活的能量均衡管理，使电池组更安全可靠的有益效果。

Description

基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法
技术领域
本发明涉及锂电池组充电技术领域，具体涉及一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法。
背景技术
锂电池是一种应用广泛的可充电电池，它具有单体工作电压高、体积小、重量轻、能量密度高、循环使用寿命长，可在较短时间内快速充放电以及允许放电温度范围宽等优点。此外，锂电池还有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点。单体锂电池的额定输出电压为3.6V~4.5V，不能满足高电压供电场合（如平板电脑、笔记本电脑、电动工具、电动车等）的需要，因此需要多节锂电池串联使用。
多节锂电池串联使用的时候，主要存在两个问题：充电和均衡。
对串联的多节锂电池组成的电池组进行充电，有多种输入源可以选择，如输入适配器或者光伏等。对于输入适配器，其输出电压范围广，但是需要使用成本较高、结构复杂的Buck-Boost电路来实现对电池组的充电管理。对于光伏，由于光伏板的电流源特性受温度和光照强度的影响较大，因此，光伏板的输出电压范围也较宽，因此也需要使用Buck-Boost电路来实现对电池组的充电管理。对于其他类型的输入源，同样也存在需要使用成本较高的Buck-Boost电路来实现对电池组的充电管理的问题。
锂电池的充放电特性与电池内阻、电池容量、电池使用时间、环境温度等因素密切相关，当单体锂电池串联组成电池组使用时，由于上述因素的差异性，各单体锂电池的充电量和放电量都不一致，导致各单体锂电池容量存在差异性。电池组多次循环充放电后，某些单体锂电池的容量迅速衰减，而串联电池组的容量由单体电池的最小容量决定，导致电池组的使用寿命缩短。因此，必须保持串联锂电池组的容量均衡，才能延长电池组的使用寿命。当前的电池组均衡技术存在被动均衡和主动均衡两类。
通常把能量消耗型均衡定义为被动均衡，被动均衡运用电阻器，将高电压或者高荷电量电芯的能量消耗掉，以达到减小不同电芯之间差距的目的，是一种能量消耗型均衡。被动均衡具有电路结构简单的优点，具有能量浪费、所需均衡时间长、均衡效率差的缺点。主动均衡是以电量转移的方式进行均衡，即将单体SOC较高的电池的电量转移至单体SOC较低的电池内，以使电池组内的电池保持均衡。主动均衡具有均衡效率高、均衡速度快、可以在充电、放电以及静态过程中都进行均衡的优点。
图1所示是现有技术中存在的一种典型的多串锂电池组充电及均衡电路，其包括电源输入单元、升降压电路和被动均衡单元，其中升降压电路包括升降压控制器、全桥电路（由MOSFET Q1、MOSFET Q2、MOSFET Q3和MOSFET Q4）、电感L、输入电容C1、输出电容C2。电源输入单元通过升降压电路对由锂电池D1至锂电池D9串联组成的锂电池组进行充电，被动均衡单元检测锂电池组内的各锂电池两端的电压，当锂电池组内的锂电池之间发生不均衡的情况，如锂电池D9两端电压相对于电池组内其他锂电池两端电压较高时，被动均衡单元控制MOSFET Q5打开，进而通过电阻R9对锂电池D9进行放电，以使锂电池D9两端的电压与电池组内其他锂电池的两端电压基本一致，达到均衡的目的。但是在充电电路中，必须首先通过升降压电路对电源输入单元输入的电压进行调整，而升降压电路结构复杂；同时由于采用被动均衡，使得多余的能量以发热的方式被浪费掉了，而且所需均衡时间长、效率差。
发明内容
为解决以上技术问题中的至少一个，本发明提供了一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法，其可以无需借助复杂的Buck-Boost电路实现对多串锂电池组的充电，并对电池组内的各单体电池进行均衡。
本发明的第一方面提供一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，包括：
N个降压（BUCK）充电电路，其被配置为与多串锂电池组的N个电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理，N≥1；
主动均衡电路，其被配置为将被所述降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串锂电池组中的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。
优选的是，每个所述电池单元均包括至少两节串联的锂电池。
上述任一方案优选的是，将并联的多节锂电池作为一节与其他锂电池串联的锂电池。
上述任一方案优选的是，多串锂电池组中的每两节串联的、相邻的锂电池设置一个主动均衡电路。
上述任一方案优选的是，所述降压充电电路包括降压型充电控制器、降压型充电控制器输入电容、降压型充电控制器输出电容、降压型充电控制器电感。
上述任一方案优选的是，所述主动均衡电路包括主动均衡控制器、上均衡电容、下均衡电容以及均衡电感。
上述任一方案优选的是，所述主动均衡电路还被配置为在不对所述多串锂电池组进行充电时，当多串锂电池组产生不均衡现象时，对多串锂电池组进行主动均衡。
上述任一方案优选的是，所述基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路还包括外部电源输入端，其被配置为用于连接外部电源，以向所述降压充电电路提供外部电能。
上述任一方案优选的是，所述外部电源包括光伏板、AC-DC充电器、移动电源或者其他的可以提供电能的设备。
本发明的第二方面提供一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电方法，借助所述多串锂电池组充电电路实现，包括：
将多串锂电池组划分为N个串联的电池单元，N≥1；
将N个降压充电电路与N个串联的电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理；
通过主动均衡电路将被降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串电池组内的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。
本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路、方法具有以下有益效果：
1、借助结构简单的降压型充电电路和主动均衡电路即可实现对多串锂电池组的充电管理，无需采用结构复杂的升降压控制电路；
2、通过主动均衡电路对多串锂电池组进行灵活的能量均衡管理，使电池组更安全可靠，延长电池组的使用寿命。
附图说明
图1为现有技术中存在的一种典型的多串锂电池组充电及均衡电路结构示意图。
图2为按照本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路的一优选实施例的电路示意图。
图3为按照本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电方法的一优选实施例的流程示意图。
图4为采用本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路对2串锂电池组进行充电的一优选实施例的示意图。
图5为采用本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路对3串锂电池组进行充电的一优选实施例的示意图。
图6为采用本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路对6串锂电池组进行充电的一实施例的示意图。
图7为采用本发明的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路对6串锂电池组进行充电的另一实施例的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1：一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，包括：
N个降压（BUCK）充电电路，其被配置为与多串锂电池组的N个电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理，N≥1；
主动均衡电路，其被配置为将被所述降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串锂电池组中的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。
一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电方法，借助所述多串锂电池组充电电路实现，包括：
将多串锂电池组划分为N个串联的电池单元，N≥1；
将N个降压充电电路与N个串联的电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理；
通过主动均衡电路将被降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串电池组内的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。
结合图2和图3对所述多串锂电池组充电电路和充电方法进行具体说明。
多串锂电池组包括K节串联的锂电池，分别编号为21、22、23、24、25、26、…、2(K-2)、2(K-1)、2K。在多串锂电池组内，将并联的多节锂电池作为一节与其他锂电池串联的锂电池，举例说明，如锂电池24，其为多节锂电池并联，将并联的多节锂电池作为与锂电池23和锂电池25串联的一节锂电池24。
步骤S1中，将包括K节串联的锂电池的多串锂电池组划分为N个串联的电池单元，N≥1，每个所述电池单元均包括至少两节串联的锂电池。举例说明，如图2所示，将编号为21、22和23的锂电池划分为第一电池单元，将编号为24、25和26的锂电池划分为第二电池单元，…，将编号为2(K-2)、2(K-1)、2K的锂电池划分为第N电池单元。需要说明的是，各个电池单元内的锂电池的数量无需相同。
步骤S2中，针对每个电池单元，一个降压充电电路与其对应，即有N个降压充电电路与N个电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理，N≥1。结合图2举例说明，降压充电电路11与第一电池单元对应，且降压充电电路11对第一电池单元中的编号为22的锂电池进行充电管理；降压充电电路12与第二电池单元对应，且降压充电电路12对第二电池单元中的编号为25的锂电池进行充电管理；…；降压充电电路1N与第N电池单元对应，且降压充电电路1N对第N电池单元中的编号为2(K-1)的锂电池进行充电管理。需要说明的是，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的任意一节锂电池进行充电管理，不仅仅局限于上述列出的情形，如降压充电电路11对第一电池单元中编号为21的锂电池进行充电管理，或者对编号为23的锂电池进行充电管理。
步骤S3中，通过主动均衡电路将被降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串电池组内的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。多串锂电池组中的每两节串联的、相邻的锂电池设置一个主动均衡电路。结合图2具体说明，编号为21的锂电池和编号为22的锂电池设置主动均衡电路31，编号为22的锂电池和编号为23的锂电池设置主动均衡电路32，编号为23的锂电池和编号为24的锂电池设置主动均衡电路33，…，编号为2(K-2)的锂电池和编号为2(K-1)的锂电池设置主动均衡电路3（K-2），编号为2(K-1)的锂电池和编号为2K的锂电池设置主动均衡电路3（K-1）。即对于有K节串联的锂电池组成的多串锂电池组，设置有K-1个主动均衡电路。以第一电池单元为例，降压充电电路11对编号为22的单节锂电池进行充电管理，主动均衡电路31将编号为22的锂电池的能量搬运至编号为21的锂电池内，主动均衡电路32将编号为22的锂电池的能量搬运至编号为23的锂电池内；其他电池单元内的情况类推。对于不同电池单元内的相邻的两节锂电池，如第一电池单元内编号为23的锂电池和第二电池单元内编号为24的锂电池，当其能量不均衡时，主动均衡电路33对编号为23和24的锂电池进行主动能量均衡管理，最终通过主动均衡电路将被降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串电池组内的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。
当不对所述多串锂电池组进行充电时，由于电池组内不同电池的性能差异，电池组内也会产生能量不均衡现象，此时主动均衡电路也会对多串锂电池组进行主动均衡。
如图2所示，所述基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路还包括外部电源输入端，其被配置为用于连接外部电源，以向所述降压充电电路提供外部电能。所述外部电源包括光伏板、AC-DC充电器、移动电源或者其他的可以提供电能的设备。具体地说，降压充电电路11与外部电源输入端41连接，以获得外部能量，降压充电电路12与外部电源输入端42连接，以获得外部能量，降压充电电路1N与外部电源输入端4N连接，以获得外部能量。
实施例2：如图4所示，采用所述基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路和方法对2串锂电池组进行充电。
在本实施例中，所述锂电池组由串联的编号为21的锂电池和编号为22的锂电池组成。由于锂电池组内电池数量较少，将整个锂电池组分为1个电池单元，设置一个降压充电电路对编号为22的锂电池进行充电管理。具体的说，所述降压充电电路包括降压型充电控制器111、降压型充电控制器输入电容112、降压型充电控制器输出电容113和降压型充电控制器电感114，即降压型充电控制器111、降压型充电控制器输入电容112、降压型充电控制器输出电容113和降压型充电控制器电感114构成锂电池组的充电环路。降压型充电控制器111、降压型充电控制器输入电容112、降压型充电控制器输出电容113和降压型充电控制器电感114之间的连接方式可以参照图4所示的连接方式，还可以参照现有技术中的连接方式。
编号为21的锂电池和编号为22的锂电池设置主动均衡电路，所述主动均衡电路包括主动均衡控制器311、上均衡电容312、下均衡电容313以及均衡电感314；编号为21的锂电池的正极与主动均衡器311的一个引脚连接，编号为22的锂电池的负极与主动均衡控制器311的另一个引脚连接，上均衡电容312与编号为21的锂电池并联，下均衡电容313与编号为22的锂电池并联，编号为21的锂电池的负极，也即编号为22的锂电池的正极与均衡电感314的一端连接，均衡电感314的另一端与主动均衡控制器311的第三引脚连接。
外部电源输入端41将降压充电电路与外部电源连接，外部电源通过降压型充电控制器111对编号为22的锂电池进行充电时，主动均衡控制器311借助上均衡电容312、下均衡电容313以及均衡电感314将编号为22的锂电池上的能量搬移到编号为21的锂电池上，实现对编号为21的锂电池和编号为22的锂电池的同时充电。
充电结束后，若编号为21的锂电池与编号为22的锂电池的能量不均衡了，比如编号为21的锂电池电压高于编号为22的锂电池电压，则主动均衡控制器311借助上均衡电容312、下均衡电容313以及均衡电感314将编号为21的锂电池上的能量搬移到编号为21的锂电池上，实现整个电池组的能量均衡管理。
实施例3：本实施例与实施例2类似，不同的是，如图5所示，采用所述基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路和方法对3串锂电池组进行充电。
编号为21的锂电池、编号为22的锂电池和编号为23的锂电池构成锂电池组，将锂电池组划分为1个电池小组，设置一个降压充电电路对电池组内的任意一节锂电池进行充电管理，在本实施例中选择的是对编号为22的锂电池进行充电管理。降压型充电控制器111、降压型充电控制器输入电容112、降压型充电控制器输出电容113和降压型充电控制器电感114构成锂电池组的充电环路，并且降压充电电路通过外部电源输入端41与外部电源连接。
编号为21的锂电池与编号为22的锂电池设置的主动均衡电路包括主动均衡控制器311、上均衡电容312、下均衡电容313和均衡电感314；编号为21的锂电池的正极与主动均衡器311的一个引脚连接，编号为22的锂电池的负极与主动均衡控制器311的另一个引脚连接，上均衡电容312与编号为21的锂电池并联，下均衡电容313与编号为22的锂电池并联，编号为21的锂电池的负极，也即编号为22的锂电池的正极与均衡电感314的一端连接，均衡电感314的另一端与主动均衡控制器311的第三引脚连接。
编号为22的锂电池和编号为23的锂电池设置的主动均衡电路包括主动均衡控制器321、上均衡电容322、下均衡电容323和均衡电感324。编号为22的锂电池的正极与主动均衡器321的一个引脚连接，编号为23的锂电池的负极与主动均衡控制器321的另一个引脚连接，上均衡电容322与编号为22的锂电池并联，下均衡电容323与编号为23的锂电池并联，编号为22的锂电池的负极，也即编号为23的锂电池的正极与均衡电感324的一端连接，均衡电感324的另一端与主动均衡控制器321的第三引脚连接。
在降压型充电控制器111对编号为22的锂电池充电的同时，主动均衡控制器311将编号为22的锂电池上的能量搬运至编号为21的锂电池上，主动均衡控制器321将编号为22的锂电池上的能量搬运至编号为23的锂电池上，进而实现整个锂电池组内的所有锂电池的同时充电。
实施例4：本实施例与实施例2、实施例3类似，不同的是，在本实施例中，如图6所示，采用所述基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路和方法对由6节锂电池组成的多串锂电池组进行充电。
编号为21、22、23、24、25和26的6节锂电池构成多串锂电池组，将锂电池组划分为1个电池小组，设置一个降压充电电路对电池组内的任意一节锂电池进行充电管理，在本实施例中选择的是对编号为24的锂电池进行充电管理。降压型充电控制器111、降压型充电控制器输入电容112、降压型充电控制器输出电容113和降压型充电控制器电感114构成锂电池组的充电环路，并且降压充电电路通过外部电源输入端41与外部电源连接。
编号为21的锂电池与编号为22的锂电池设置的主动均衡电路包括主动均衡控制器311、上均衡电容312、下均衡电容313和均衡电感314；编号为21的锂电池的正极与主动均衡器311的一个引脚连接，编号为22的锂电池的负极与主动均衡控制器311的另一个引脚连接，上均衡电容312与编号为21的锂电池并联，下均衡电容313与编号为22的锂电池并联，编号为21的锂电池的负极，也即编号为22的锂电池的正极与均衡电感314的一端连接，均衡电感314的另一端与主动均衡控制器311的第三引脚连接。
编号为23的锂电池和编号为24的锂电池设置的主动均衡电路包括主动均衡控制器331、上均衡电容332、下均衡电容333和均衡电感334。编号为23的锂电池的正极与主动均衡器331的一个引脚连接，编号为24的锂电池的负极与主动均衡控制器331的另一个引脚连接，上均衡电容332与编号为23的锂电池并联，下均衡电容333与编号为24的锂电池并联，编号为23的锂电池的负极，也即编号为24的锂电池的正极与均衡电感334的一端连接，均衡电感334的另一端与主动均衡控制器331的第三引脚连接。
编号为25的锂电池和编号为26的锂电池设置的主动均衡电路包括主动均衡控制器351、上均衡电容352、下均衡电容353和均衡电感354。编号为25的锂电池的正极与主动均衡器351的一个引脚连接，编号为26的锂电池的负极与主动均衡控制器351的另一个引脚连接，上均衡电容352与编号为25的锂电池并联，下均衡电容353与编号为26的锂电池并联，编号为25的锂电池的负极，也即编号为26的锂电池的正极与均衡电感354的一端连接，均衡电感354的另一端与主动均衡控制器351的第三引脚连接。
需要说明的是，为了图6显示清晰，图6中对编号为22的锂电池和编号为23的锂电池的主动均衡电路、编号为24的锂电池和编号为25的锂电池的主动均衡电路进行了省略、没有显示，但是并不意味着其不存在，编号为22的锂电池和编号为23的锂电池的主动均衡电路、编号为24的锂电池和编号为25的锂电池的主动均衡电路的结构参考上述主动均衡电路的结构类推。
在降压型充电控制器111对编号为24的锂电池充电的同时，主动均衡控制器331将编号为24的锂电池上的能量搬运至编号为23的锂电池上，编号为22的锂电池与编号为23的锂电池的主动均衡电路将编号为23的电池上的能量搬运至编号为22的锂电池上，主动均衡控制器311将编号为22的锂电池上的能量搬运至编号为21的锂电池上，编号为24的锂电池与编号为25的锂电池的主动均衡电路将编号为24的锂电池上的能量搬运至编号为25的锂电池上，主动均衡控制器351将编号为25的锂电池上的能量搬运至编号为26的锂电池上，进而实现整个锂电池组内的所有锂电池的同时充电。
不充电的时候，若相邻的两节锂电池之间的能量不均衡了，则其对应的主动均衡电路对该两节锂电池进行主动均衡。
实施例5：本实施例与实施例4类似，不同的是，在本实施例中，如图7所示，为了加快对多串锂电池组的充电速度，将多串锂电池组划分了3个电池单元，其中编号为21的锂电池与编号为22的锂电池为第一电池单元，编号为23的锂电池与编号为24的锂电池为第二电池单元，编号为25的锂电池与编号为26的锂电池为第三电池单元。
设置第一降压充电电路对第一电池单元中编号为22的锂电池进行充电管理，第一降压充电电路包括减压型充电控制器111、降压型充电控制器输入电容112、降压型充电控制器输出电容113和降压型充电控制器电感114；设置第二降压充电电路对第二电池单元中编号为24的锂电池进行充电管理，第二降压充电电路包括减压型充电控制器121、降压型充电控制器输入电容122、降压型充电控制器输出电容123和降压型充电控制器电感124；设置第三降压充电电路对第三电池单元中编号为26的锂电池进行充电管理，第三降压充电电路包括减压型充电控制器131、降压型充电控制器输入电容132、降压型充电控制器输出电容133和降压型充电控制器电感134。
采用Flyback控制器137，通过变压器139的多路副边输出绕组分别与3个降压充电电路连接，进而对3个电池单元同时充电，充电速度更快。
需要说明的是，在图7中，同样对编号为22的锂电池和编号为23的锂电池的主动均衡电路、编号为24的锂电池和编号为25的锂电池的主动均衡电路进行了省略、没有显示，但是并不意味着其不存在。
实施例6：本实施例与前述实施例类似，不同的是，在本实施例中优选的是，所述主动均衡电路采用开关变换器的架构实现，如申请号为201910636952.5的发明专利公开的多节锂电池均衡管理开关系统。
需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：包括：
N个降压充电电路，其被配置为与多串锂电池组的N个电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理，N≥1；
主动均衡电路，其被配置为将被所述降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串锂电池组中的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理；
每个所述电池单元均包括至少两节串联的锂电池。
2.如权利要求1所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：将并联的多节锂电池作为一节与其他锂电池串联的锂电池。
3.如权利要求1所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：多串锂电池组中的每两节串联的、相邻的锂电池设置一个主动均衡电路。
4.如权利要求1所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：所述降压充电电路包括降压型充电控制器、降压型充电控制器输入电容、降压型充电控制器输出电容、降压型充电控制器电感，所述降压型充电控制器输出电容并联设置于被所述降压充电电路进行充电管理的锂电池的两端，所述降压型充电控制器输入电容与所述降压型充电控制器输出电容分别设置在所述降压型充电控制器的输入端和输出端，所述降压型充电控制器电感设置于所述降压型充电控制器和所述降压型充电控制器输出电容之间。
5.如权利要求3所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：所述主动均衡电路包括主动均衡控制器、上均衡电容、下均衡电容以及均衡电感，所述上均衡电容和下均衡电容分别和串联的、相邻的两节锂电池并联，串联的、相邻的两节锂电池形成的整体的两端分别和所述主动均衡控制器的两个引脚连接，所述均衡电感的一端和串联的、相邻的两节锂电池的中间接点连接，另一端和所述主动均衡控制器的再一个引脚连接。
6.如权利要求1所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：所述主动均衡电路还被配置为在不对所述多串锂电池组进行充电时，当多串锂电池组产生不均衡现象时，对多串锂电池组进行主动均衡。
7.如权利要求1所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：还包括外部电源输入端，其被配置为用于连接外部电源，以向所述降压充电电路提供外部电能。
8.如权利要求7所述的基于降压充电电路的多串锂电池组充电电路，其特征在于：所述外部电源包括光伏板、AC-DC充电器、移动电源或者其他的可以提供电能的设备。
9.一种基于降压充电电路的多串锂电池组充电方法，其特征在于：包括：
将多串锂电池组划分为N个串联的电池单元，N≥1，每个所述电池单元均包括至少两节串联的锂电池；
将N个降压充电电路与N个串联的电池单元一一对应，每个降压充电电路对与其对应的电池单元中的一节锂电池进行充电管理；
通过主动均衡电路将被降压充电电路进行充电管理的锂电池的能量搬运至多串锂电池组内的其他的锂电池内，实现整个多串锂电池组的充电和均衡管理。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101902060A (zh) * 2010-07-23 2010-12-01 重庆大学 充放电电池组均衡管理系统
CN212518503U (zh) * 2020-07-10 2021-02-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于电池组的充电电路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101902060A (zh) * 2010-07-23 2010-12-01 重庆大学 充放电电池组均衡管理系统
CN212518503U (zh) * 2020-07-10 2021-02-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于电池组的充电电路

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