CN209748220U - 串并联切换装置及包含串并联切换装置的电池组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及串并联切换装置及包含串并联切换装置的电池组。一种用于电池组的串并联切换装置，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述切换装置包括：切换电路，所述切换电路与所述第一电池和所述第二电池电耦合；其中，所述切换电路用于在接收到控制信号后将所述第一电池和所述第二电池在并联状态和串联状态之间进行切换，或者将所述第一电池或所述第二电池切换为断路状态。

Description

串并联切换装置及包含串并联切换装置的电池组

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及串并联切换装置及包含串并联切换装置的电池组。

背景技术

当前手机、平板等信息设备和技术突飞猛进，手机、平板等信息设备的硬件性能越来越高，例如手机的GPU(Graphics Processing Unit，图形处理单元)\CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)升级、大屏幕、折叠屏、双屏幕和5G(5th-Generation，第五代移动通信技术)手机的到来，都需要消耗大量的电量。同时，手机、平板等信息设备功能越来越丰富、通话、讯息、购物、娱乐、支付、交通、行业软件等app(Application，应用)应用、导致日常事务均转移到其中，手机、平板等信息设备使用的频率越来越高，且时间越来越长，均对手机的续航能力以及电池的有效利用(例如充电效率)提出了更高的要求。

实用新型内容

根据本申请的一些实施例，一种用于电池组的串并联切换装置，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述切换装置包括：切换电路，所述切换电路与所述第一电池和所述第二电池电耦合；其中，所述切换电路用于在接收到控制信号后将所述第一电池和所述第二电池在并联状态和串联状态之间进行切换，或者将所述第一电池或所述第二电池切换为断路状态。

根据本申请的一些实施例，切换装置进一步包括：检测电路和控制器，所述控制器与所述检测电路和所述切换电路电耦合；其中，所述检测电路用于将检测到的电路状态进行发送，及所述控制器用于接收所述电路状态并根据所述电路状态产生所述控制信号，以及将所述控制信号发送至所述切换电路。

根据本申请的一些实施例，所述切换电路包括多个开关；所述多个开关用于在接收到所述控制信号后切换为第一开关状态、第二开关状态或第三状态；其中，所述多个开关在切换为所述第一开关状态时，所述第一电池和所述第二电池切换为并联状态；所述多个开关在切换为所述第二开关状态时，所述第一电池和所述第二电池切换为串联状态；以及所述多个开关在切换为所述第三状态时，所述第一电池或所述第二电池处于断路状态。

根据本申请的一些实施例，所述多个开关中的每一者均包括控制端、第一连接端和第二连接端，所述控制端用于在接收所述控制信号后将所述第一连接端和所述第二连接端断开或闭合以使所述开关处于断开状态或闭合状态。

根据本申请的一些实施例，所述多个开关包括以下之一或其任意组合：MOS管、晶体管、晶闸管。

根据本申请的一些实施例，所述多个开关包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二电池的正极电连接，所述第二开关的第一连接端与所述第一电池的负极电连接，所述第二开关的第二连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第二连接端与所述第一电池的正极电连接；其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端用于在接收到所述控制信号后将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关切换形成所述第一开关状态、所述第二开关状态或所述第三开关状态。

根据本申请的一些实施例，当所述第一开关、所述第二开关处于闭合状态且所述第三开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关形成所述第一开关状态；以及当所述第一开关、所述第二开关处于断开状态且所述第三开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关形成所述第二开关状态。

根据本申请的一些实施例，当所述第一开关处于闭合状态且所述第二开关和所述第三开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关形成所述第三开关状态，使得所述第二电池处于断路状态；以及所述第一开关和所述第三开关处于断开状态且所述第二开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述二开关和所述第三开关形成所述第三开关状态，使得所述第一电池切换为断路状态。

根据本申请的一些实施例，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二电池的正极电连接，所述第二开关的第一连接端与所述第一电池的负极电连接，所述第二开关的第二连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第二连接端与所述第四开关的第二连接端电连接，所述第四开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接；其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端和所述第四开关的控制端用于在接收到所述控制信号后将所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关切换形成所述第一开关状态、所述第二开关状态或所述第三开关状态。

根据本申请的一些实施例，当所述第一开关、所述第二开关处于闭合状态且所述第三开关和所述第四开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第一开关状态；以及当所述第一开关、所述第二开关处于断开状态且所述第三开关和所述第四开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第二开关状态。

根据本申请的一些实施例，当所述第一开关处于闭合状态且所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第三开关状态，使得所述第二电池切换为断路状态；以及当所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关处于断开状态且所述第二开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第三开关状态，使得所述第一电池切换为断路状态。

根据本申请的一些实施例，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述第一开关的第一连接端与所述第二电池的正极电连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二开关的第二连接端电连接，所述第二开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第三开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第二连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第四开关的的第一连接端与所述第一电池的负极电连接，所述第四开关的第二连接端与所述第五开关的第二连接端电连接，所述第五开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接；其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端、所述第四开关的控制端和所述第五开关的控制端用于在接收到所述控制信号后将所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关切换形成所述第一开关状态、所述第二开关状态或所述第三开关状态。

根据本申请的一些实施例，当所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关处于闭合状态且所述第三开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第一开关状态；以及当所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关处于闭合状态且所述第二开关和所述第五开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第二开关状态。

根据本申请的一些实施例，当所述第二开关和所述第四开关处于闭合状态，所述第三开关处于断开状态，以及所述第一开关和所述第五开关中的至少一者处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第三开关状态，使得所述第二电池切换为断路状态；以及当所述第一开关、所述第五开关处于闭合状态，所述第三开关处于断开状态，以及所述第二开关和所述第四开关中的至少一者处于断开状态时，所述第一开关、所述二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第三开关状态，使得所述第一电池切换为断路状态。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路用于将检测到的指示所述第一电池故障的第一状态值或者指示所述第二电池故障的第二状态值进行发送；所述控制器用于在接收到所述第一状态值或所述第二状态值后产生所述控制信号；及所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将所述第一电池或所述第二电池切换为断路状态。

根据本申请的一些实施例，所述电路状态包括所述第一电池和所述第二电池中的电压值。

根据本申请的一些实施例，所述电路状态包括所述第一电池和所述第二电池的充电功率。

根据本申请的一些实施例，所述电路状态包括所述第一电池和所述第二电池中至少一者的电量。

根据本申请的一些实施例，所述电路状态包括：所述第一电池和所述第二电池处于充电状态或者放电状态。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路用于将检测的处于充电状态和串联状态时的所述第一电池和所述第二电池的电压值进行发送；所述控制器用于根据所述电压值确定所述第一电池和所述第二电池的电压差，以及在所述电压差大于第一阈值时产生所述控制信号；及所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将处于充电状态的所述第一电池和所述第二电池从串联状态切换为并联状态。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路用于将检测的处于充电状态和并联状态时的所述第一电池和所述第二电池的充电功率进行发送；所述控制器用于接收所述充电功率并在所述充电功率大于第二阈值时产生所述控制信号；及所述切换电路用于在接收所述控制信号后将处于所述充电状态的所述第一电池和所述第二电池从并联状态切换为串联状态。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路用于将检测的处于放电状态和串联状态时的所述第一电池和所述第二电池中的至少一者的电压值进行发送；所述控制器用于接收所述电压值并在所述电压值处于第一范围时产生所述控制信号；及所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将处于放电状态的所述第一电池和所述第二电池从串联状态切换并联状态。

根据本申请的一些实施例，所述检测电路用于将检测的处于放电状态和并联状态时的所述第一电池和所述第二电池中的至少一者的电压值和电量进行发送；所述控制器用于接收所述电压值和所述电量，并在所电压值小于第三阈值且所述电量大于第四阈值时产生所述控制信号；及所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将处于放电状态的所述第一电池和所述第二电池由并联状态切换为串联状态。

根据本申请的一些实施例，一种电池组装置，包括电池组和上述的切换装置，所述电池组与所述切换装置电耦合；其中，所述电池组包括多个电池。

根据本申请的一些实施例，所述多个电池中的至少一者采用硅阳极材料制成。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1为根据本申请的一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图2为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图3为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图4为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图5为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图6为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图7为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图8为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图9为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图10为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图11为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图12为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图13为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图14为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图15为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图16为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图17为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图18为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图19为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

图20为根据本申请的另一些实施例的切换装置的电路结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

图1为本申请的一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。切换装置100包括切换电路101、电池102、电池103、检测电路104和控制器105。切换电路101与电池102和电池103电耦合。检测电路104检测电路状态。控制器105用于根据所述电路状态产生控制信号，并将控制信号发送至切换电路101。切换电路101接收该控制信号并通过该控制信号控制切换电路101使得电池102和电池103在并联状态和串联状态之间进行切换，或者将电池102或电池103切换为断路状态。

在一些实施例中，检测电路104可以用于检测：切换电路101的电路状态、切换装置100的电路状态、切换装置100所连接的电路或所在的信息设备的电路状态。比如，检测电路104可用于通过检测电池102和电池103的充电端或放电端的电压值，以确定电池102和电池103是处于充电状态还是放电状态。检测电路104还可用于通过检测电池102和电池103处于充电状态时的充电端的电压值和电流值以确定充电功率。检测电路104还可用于检测电池102两端的电压和电池103两端的电压值。检测电路104还可用于检测电池102和电池103的电量。检测电路104用于检测的电路参数或电路状态并不限定于此，可以根据实际情况选择相应的电路实现检测，从而获取相应的电路状态。

电路状态包括电池102和电池103的电压值。电路状态还可能包括：电池102和电池103的充电功率。电路状态还可能包括电池102和电池103中至少一者的电量。电路状态可能包括电池102和电池103处于充电状态或者放电状态。电路状态还可能包括电池102和电池103处于串联状态或者并联状态。根据切换电路和电池组(如，电池102和电池103)在不同信息设备中所供电的负载电路的不同，所需电路状态可以根据实际情况进行确定，但并不限定于此。根据切换电路和电池组(如，电池102和电池103)在不同信息设备中所供电的负载电路的不同，电路状态可以按需根据实际情况进行确定。在一些实施例中，信息设备可以为手机、平板、计算机、笔记本电脑、可穿戴设备、车载智能设备等，但并不限于以上所述。

在一些实施例中，当电池102和电池103处于充电状态和串联状态时，检测电路104检测电池102和电池103的电压值，并将该电压值发送至控制器105。控制器105根据该电压值确定电池102和电池103的电压差。当电压差大于阈值V1时产生控制信号，切换电路101根据该控制信号将处于充电状态的电池102和电池103从串联状态切换为并联状态，以使电池102和电池103进入主动均衡模式以减小压差，该主动均衡模式无能量的损耗或浪费。当电压差小于等于阈值V2时，控制器105不会产生上述控制信号，或者控制器105产生使电池102和电池103维持串联状态的信号。当电压差小于等于阈值V2时，控制器105的动作方式并不限定于此。其中，阈值V1可以设置为15mV，阈值V2可以设置为10mV。在一些实施例中，阈值V1和阈值V2可以相同。需要说明的是阈值V1和阈值V2可以根据实际情况进行选择。

在一些实施例中，当电池102和电池103处于充电状态和并联状态时，检测电路104检测电池102和电池103的充电功率，电池102和电池103的充电功率由充电电压和充电电流确定。控制器105在该充电功率大于阈值P1时产生控制信号。切换电路101根据该控制信号将处于充电状态的电池102和电池103从并联状态切换至串联状态。具体地，充电功率的阈值P1可以根据电池组的标准充电功率确定，比如，当电池组的标准充电功率为5W时，阈值P1设置为5W。那么，当充电功率大于5W时，比如大功率充电(若标准充电功率为5W，则10W以上为大功率充电)时，或者，快充充电时(标准充电电压为5V，当充电电压大于5V即为快充状态)时，切换到电路101将电池102和电池103从并联状态切换至串联状态。由于电池102和电池103冲并联状态转换为串联状态，那么电池102和电池103两端的电压会提高，环路的电流会降低，从而降低了充电倍率，进一步降低了环路上的产热和温升，在利于电池的循环寿命的同时，进一步降低了元器件使用的规格和成本。

在一些实施例中，当电池102和电池103处于放电状态和串联状态时，检测电路104检测电池102和电池103中至少一者的电压值。控制器105在上述电池102的电压值或电池103的电压值处于预设阈值范围V3-V4时产生控制信号。切换电路101根据该控制信号将处于放电状态的电池102和电池103从串联状态切换为并联状态。具体地，预设阈值范围V3-V4可以根据信息设备规定的系统工作电压确定，比如当系统工作电压为3.3V时，V3可以为3.3V，V4可以为4.4V，则预设阈值范围V3-V4为3.3V-4.4V，即，当电池102和电池103中的至少一者的电压值处于3.3V-4.4V范围内时，控制器105产生控制信号使切换电路101将电池102和电池103从串联状态切换为并联状态。这样，减小了电池102和电池103两端的供电电压，从而，减小了电池组转换电路部分的输入和输出的压差，该压差的减小，提高了电池组的供电电压的转换效率。而且，在放电过程中，由于电池102和电池103并联，可以主动均衡电池102和电池103之间的压差，保证电池102和电池103之间的均衡。

在一些实施例中，当电池102和电池103处于放电状态和并联状态时，检测电路104检测电池102和电池103中至少一者的电压值和电量。控制器105在上述电压值小于阈值V5且该电量大于阈值T1时产生控制信号。切换电路104根据该控制信号将处于放电状态的电池102和电池103从并联状态切换到串联状态。具体地，阈值V5和阈值T1可以根据信息设备的规定的最低电池电压和电量，阈值V5可以为3.3V，阈值T1可以为10％。即，当电池102和电池103中至少一者的电压值小于3.3V且电量大于10％时，控制器105产生控制信号。由于不同材料的电池在不同电压时的电量值均不相同，如硅阳极材料制作的电池在电池电压为3.3V以下时仍然还保留有较多的电量。当电池102和电池103中至少一者的电压值(比如3.0V)小于3.3V且电量大于10％时，即在电池电压值小于系统规定的最低放电电压3.3V时，由于电池仍然有超过10％的电量可用，因此可以将电池102和电池103串联提高电池两端电压以继续放电，从而提高电池的有效利用率。此外，由于电池102和电池103在串联状态下通过提高电池两端电压进行了升压，使用降压电路以转换到系统所需供电电压以继续供电，由于降压效率较高，因此，进一步提高了电池供电电压的转换效率。此外，在一些实施例中，电池102和电池103可以是由石墨阳极材料制成的电池，电池102和电池103的制作材料和类型并不限于以上所述。

通过检测电路104进行电路状态的检测，以使控制器105产生对电池102和电池103进行串并联切换的控制信号，通过控制信号对切换电路101进行控制以实现对电池102和电池103的串并联的自由切换，极大地提高了电池组在使用期间的能量有效利用率、延长了电池组的循环寿命，并增强了电池组对不同应用场景的适应性。

在一些实施例中，检测电路104用于检测指示电池102故障的状态值。在一些实施例中，检测电路104检测指示电池103故障的状态值。在一些实施例中，检测电路104检测指示电池102故障的状态值和指示电池103故障的状态值。在一些实施例中，该状态值可以是电池102或电池103两端的电压值和电流值。例如，在电池102两端的电流值为0且电压值为一非正常工作值时，可以确定电池102故障，其中电池的非正常工作值可以根据历史正常使用记录值确定。在一些实施例中，该状态值也可以电池102或电池103的电压或电流的变化值，当电压或电流的随时间的变化值大于一预设阈值时，可以确定电池102或电池103故障，其中，预设阈值可以根据电池102或电池103历史上正常使用和出现故障时的电压和电流的变化值进行确定。需要说明的是，指示电池102和电池103的状态值并不限于以上所述。

在一些实施例中，控制器105根据指示电池102故障的状态值产生控制信号。切换电路104根据该控制信号将电池102切换为断路状态。在一些实施例中，控制器105根据指示电池103故障的状态值产生控制信号。切换电路104根据该控制信号将电池103切换为断路状态。将电池102或电池103移出电池组所在的电路，这样可以保证电池组在进行充电或放电时的安全性以及负载电路的安全性，且进一步保证了电池组在出现电池故障时仍然可以正常工作。在一些实施例中，控制器105根据指示102故障的状态值和指示103故障的状态值产生控制信号。切换电路104在接收到该控制信号后将电池组与信息设备的负载电路切换为断路，以保证在电池组出现故障的情况下，避免损坏负载电路。

在一些实施例中，切换装置100仅包括切换电路101，切换电路101与电池102和电池103电耦合；其中，切换电路101接收控制信号并使电池102和电池103在并联状态和串联状态之间进行切换。在一些实施例中，切换装置100仅包括切换电路101，切换电路101和电池102和电池103电耦合；其中，切换电路101接收控制信号并使电池102或电池103切换为断路状态。在一些实施例中，检测电路104和控制器105可以安装于信息设备的负载电路上而非切换装置100中，以使切换电路101与电池102和电池103集成形成模块化的电池包。在一些实施例中，如图1中所示，也可以将检测模块切换电路101、电池102、电池103、检测电路104和控制器105集成为电池包。需要说明的是，对于切换装置100的具体选择，并不限定于以上所述。

在一些实施例中，切换电路101包括多个开关。多个开关在接收到控制器105的控制信号后切换为第一开关状态、第二开关状态或第三开关状态，其中多个开关在切换为第一开关状态时，电池102和电池103切换为并联状态，多个开关在切换为第二开关状态时，电池102和电池103切换为串联状态，以及多个开关在切换为第三开关状态时将电池102或电池103切换为断路状态。

在一些实施例中，多个开关中的每一者均包括控制端、第一连接端和第二连接端，控制端用于接收所述控制信号以控制第一连接端与第二连接端的断开或闭合以使所述开关处于断开状态或闭合状态。在一些实施例中，多个开关包括MOS(Metal OxideSemiconductor，金属氧化物半导体)管。在一些实施例中，多个开关包括晶体管。在一些实施例中，多个开关包括晶闸管。在一些实施例中，多个开关包括MOS管、晶体管和晶闸管的任意组合。多个开关的具体选择和实施方式并不限定于此。

图2为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图2所示，切换电路101包括开关1011、开关1012和开关1013。开关1011的第一连接端与电池102的正极电连接，开关1011的第二连接端与电池103的正极电连接。开关1012的第一连接端与电池102的负极电连接，开关1012的第二连接端与电池103的负极电连接。开关1013的第一连接端与电池103的负极电连接，开关1013的第二连接端与电池102的正极电连接。控制信号被开关1011的控制端、开关1012的控制端和开关1013的控制端接收，以使开关1011、开关1012和开关1013形成第一开关状态、第二开关状态或第三开关状态。其中，电池102和电池103通过节点P+和节点P-进行充电或放电，其中节点P+可以同时用作充电正极或放电正极，节点P-可以同时用作充电负极或放电负极。在一些实施例中，通过对节点P+和节点P-的电压或电流的检测可以确定电池102和电池103是处于充电状态还是放电状态。然而，对于确定电池102和电池103是处于充电状态还是放电状态的方式并不限于以上所述。

在一些实施例中，控制信号包括信号S11、信号S12和信号S13，信号S11被开关1011的控制端接收，信号S12被开关1012的控制端接收，信号S13被开关1013的控制端接收。

图3为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图3所示，信号S11使开关1011处于闭合状态、信号S12使开关1012处于闭合状态以及信号S13使开关1013处于断开状态，从而，开关1011、开关1012和开关1013形成所述第一开关状态，使电池102和电池103切换为并联状态。

图4为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图4所示，信号S11使开关1011处于断开状态，信号S12使开关1012处于断开状态以及信号S13使开关1013处于闭合状态，从而，开关1011、开关1012和开关1013形成所述第二开关状态，使电池102和电池103切换为串联状态。

通过控制信号控制开关1011、开关1012和开关1013以实现电池102和电池103在并联状态和串联状态之间的切换。

图5为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图5所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于断开状态，信号S13使开关1013处于断开状态，从而，开关1011、开关1012和开关1013形成所述第三开关状态，使电池103处于断路状态。

图6为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图6所示，信号S11使开关1011处于断开状态，信号S12使开关1012处于闭合状态以及信号S13使开关1013处于断开状态，从而，开关1011、开关1012和开关1013形成所述第三开关状态，使电池102处于断路状态。

在一些实施例中，开关1011、开关1012或开关1013可以为MOS管，则开关1011、开关1012或开关1013的控制端为MOS管的栅极，开关1011、开关1012或开关1013的第一连接端为MOS管的源极，开关1011、开关1012或开关1013的第二连接端为MOS管的漏极。开关1011、开关1012或开关1013的具体实现方式并不限定于此。

图7为一些实施例的切换装置的电路结构示意图。如图7所示，切换电路101包括开关1011、开关1012、开关1013和开关1014。开关1011的第一连接端与电池102的正极电连接，开关1011的第二连接端与电池103的正极电连接。开关1012的第一连接端与电池102的负极电连接，开关1012的第二连接端与电池103的负极电连接。开关1013的第一连接端与电池103的负极电连接，开关1013的第二连接端与开关1014的第二连接端电连接，开关1014的第一连接端与电池102的正极电连接。控制信号被开关1011的控制端、开关1012的控制端、开关1013的控制端和开关1014的控制端接收，以使开关1011、开关1012、开关1013和开关1014形成第一开关状态、第二开关状态或第三开关状态。

在一些实施例中，控制信号包括信号S11、信号S12、信号S13和信号S14，信号S11被开关1011的控制端接收，信号S12被开关1012的控制端接收，信号S13被开关1013的控制端接收，以及信号S14被开关1014的控制端接收。

图8为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图8所示，信号S11使开关1011处于闭合状态、信号S12使开关1012处于闭合状态、信号S13使开关1013处于断开状态以及信号S14使开关1014处于断开状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013和开关1014形成所述第一开关状态，使电池102和电池103切换为并联状态。

图9为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图9所示，信号S11使开关1011处于断开状态，信号S12使开关1012处于断开状态、信号S13使开关1013处于闭合状态以及信号S14使开关1014处于闭合状态，开关1011、开关1012、开关1013和开关1014形成所述第二开关状态，使电池102和电池103切换为串联状态。

通过控制信号控制开关1011、开关1012、开关1013和开关1014实现电池102和电池103在并联状态和串联状态之间的切换。

图10为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图10所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于断开状态，信号S13使开关1013处于断开状态，以及信号S14使开关1014处于断开状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013和开关1014形成所述第三开关状态，使电池103处于断路状态。

图11为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图11所示，信号S11使开关1011处于断开状态，信号S12使开关1012处于闭合状态，信号S13使开关1013处于断开状态，以及信号S14使开关处于断开状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013和开关1014形成所述第三开关状态，使电池102处于断路状态。

图12为根据一些实施例的切换装置的电路结构示意图。如图12所示，切换电路101包括开关1011、第二开关1012、第三开关1013、第四开关1014和第五开关1015。开关1011的第一连接端与电池103的正极电连接，开关1011的第二连接端与开关1012的第二连接端电连接。开关1012的第一连接端与电池102的正极电连接，开关1013的第一连接端与电池103的负极电连接，开关1013的第二连接端与电池102的正极电连接，开关1014的第一连接端与电池102的负极电连接，开关1014的第二连接端与开关1015的第二连接端电连接，开关1015的第一连接端与电池103的负极电连接。控制信号被开关1011的控制端、开关1012的控制端、开关1013的控制端、开关1014的控制端和开关1015的控制端接收，以使开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成第一开关状态、第二开关状态或第三开关状态。

在一些实施例中，控制信号包括信号S11、信号S12、信号S13、信号S14和信号S15，信号S11被开关1011的控制端接收，信号S12被开关1012的控制端接收，信号S13被开关1013的控制端接收，信号S14被开关1014的控制端接收，以及信号S15被开关1015的控制端接收。

图13为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图13所示，信号S11使开关1011处于闭合状态、信号S12使开关1012处于闭合状态、信号S13使开关1013处于断开状态、信号S14使开关1014处于闭合状态以及信号S15使开关1015处于闭合状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第一开关状态，使电池102和电池103切换为并联状态。

图14为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图14所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于断开状态、信号S13使开关1013处于闭合状态、信号S14使开关1014处于闭合状态以及信号S15使开关1015处于断开状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成第二开关状态，使电池102和电池103切换为串联状态。

通过控制信号控制开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015实现电池102和电池103在并联状态和串联状态之间的切换。

图15为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图15所示，信号S11使开关1011处于断开状态，信号S12使开关1012处于闭合状态，信号S13使开关1013处于断开状态，信号S14使开关1014处于闭合状态，以及信号S15使开关1015处于闭合状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第三开关状态，使电池103处于断路状态。

图16为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图16所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于闭合状态，信号S13使开关1013处于断开状态，信号S14使开关1014处于闭合状态，以及信号S15使开关1015处于断开状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第三开关状态，使电池103处于断路状态。

图17为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图17所示，信号S11使开关1011处于断开状态，信号S12使开关1012处于闭合状态，信号S13使开关1013处于断开状态，信号S14使开关1014处于闭合状态，以及信号S15使开关1015处于断开状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第三开关状态，使电池103处于断路状态。

图18为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图18所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于断开状态，信号S13使开关1013处于断开状态，信号S14使开关1014处于闭合状态，以及信号S15使开关1015处于闭合状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第三开关状态，使电池102处于断路状态。

图19为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图19所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于闭合状态，信号S13使开关1013处于断开状态，信号S14使开关1014处于断开状态，以及信号S15使开关1015处于闭合状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第三开关状态，使电池102处于断路状态。

图20为根据一些实施例的切换装置100的电路结构示意图。如图20所示，信号S11使开关1011处于闭合状态，信号S12使开关1012处于断开状态，信号S13使开关1013处于断开状态，信号S14使开关1014处于断开状态，以及信号S15使开关1015处于闭合状态，从而，开关1011、开关1012、开关1013、开关1014和开关1015形成所述第三开关状态，使电池102处于断路状态。

本申请一些实施例还提供了一种电池组装置，包括电池组和上述实施例中的切换装置，该电池组与所述切换装置电耦合；其中该电池组包括多个电池。其中，多个电池至少包括电池102和电池103。在一些实施例中，多个电池中的至少一者采用硅阳极材料制成。

整个说明书中对“一些实施例”、“部分实施例”、“一个实施例”、“另一举例”、“举例”、“具体举例”或“部分举例”的引用，其所代表的意思是在本申请中的至少一个实施例或举例包含了该实施例或举例中所描述的特定特征、结构或特性。因此，在整个说明书中的各处所出现的描述，例如：“在一些实施例中”、“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在另一个举例中”，“在一个举例中”、“在特定举例中”或“举例“，其不必然是引用本申请中的相同的实施例或示例。

尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (25)

1.一种用于电池组的串并联切换装置，其特征在于，所述电池组包括第一电池和第二电池，所述切换装置包括：

切换电路，所述切换电路与所述第一电池和所述第二电池电耦合；

其中，所述切换电路用于在接收到控制信号后将所述第一电池和所述第二电池在并联状态和串联状态之间进行切换，或者将所述第一电池或所述第二电池切换为断路状态。

2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述切换装置进一步包括：

检测电路和控制器，所述控制器与所述检测电路和所述切换电路电耦合；其中，

所述检测电路用于将检测到的电路状态进行发送，及

所述控制器用于接收所述电路状态并根据所述电路状态产生所述控制信号，以及将所述控制信号发送至所述切换电路。

3.根据权利要求1或2所述的切换装置，其特征在于，所述切换电路包括多个开关；

所述多个开关用于在接收到所述控制信号后切换为第一开关状态、第二开关状态或第三状态；

其中，所述多个开关在切换为所述第一开关状态时，所述第一电池和所述第二电池切换为并联状态；所述多个开关在切换为所述第二开关状态时，所述第一电池和所述第二电池切换为串联状态；以及所述多个开关在切换为所述第三状态时，所述第一电池或所述第二电池处于断路状态。

4.根据权利要求3所述的切换装置，其特征在于，所述多个开关中的每一者均包括控制端、第一连接端和第二连接端，所述控制端用于在接收所述控制信号后将所述第一连接端和所述第二连接端断开或闭合以使所述开关处于断开状态或闭合状态。

5.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述多个开关包括以下之一或其任意组合：MOS管、晶体管、晶闸管。

6.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述多个开关包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二电池的正极电连接，所述第二开关的第一连接端与所述第一电池的负极电连接，所述第二开关的第二连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第二连接端与所述第一电池的正极电连接；

其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端用于在接收到所述控制信号后将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关切换形成所述第一开关状态、所述第二开关状态或所述第三开关状态。

7.根据权利要求6所述的切换装置，其特征在于，当所述第一开关、所述第二开关处于闭合状态且所述第三开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关形成所述第一开关状态；以及

当所述第一开关、所述第二开关处于断开状态且所述第三开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关形成所述第二开关状态。

8.根据权利要求6所述的切换装置，其特征在于，当所述第一开关处于闭合状态且所述第二开关和所述第三开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关形成所述第三开关状态，使得所述第二电池处于断路状态；以及

所述第一开关和所述第三开关处于断开状态且所述第二开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述二开关和所述第三开关形成所述第三开关状态，使得所述第一电池切换为断路状态。

9.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二电池的正极电连接，所述第二开关的第一连接端与所述第一电池的负极电连接，所述第二开关的第二连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第二连接端与所述第四开关的第二连接端电连接，所述第四开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接；

其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端和所述第四开关的控制端用于在接收到所述控制信号后将所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关切换形成所述第一开关状态、所述第二开关状态或所述第三开关状态。

10.根据权利要求9所述的切换装置，其特征在于，当所述第一开关、所述第二开关处于闭合状态且所述第三开关和所述第四开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第一开关状态；以及

当所述第一开关、所述第二开关处于断开状态且所述第三开关和所述第四开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第二开关状态。

11.根据权利要求9所述的切换装置，其特征在于，当所述第一开关处于闭合状态且所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第三开关状态，使得所述第二电池切换为断路状态；以及

当所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关处于断开状态且所述第二开关处于闭合状态时，所述第一开关、所述二开关、所述第三开关和所述第四开关形成所述第三开关状态，使得所述第一电池切换为断路状态。

12.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，所述第一开关的第一连接端与所述第二电池的正极电连接，所述第一开关的第二连接端与所述第二开关的第二连接端电连接，所述第二开关的第一连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第三开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接，所述第三开关的第二连接端与所述第一电池的正极电连接，所述第四开关的第一连接端与所述第一电池的负极电连接，所述第四开关的第二连接端与所述第五开关的第二连接端电连接，所述第五开关的第一连接端与所述第二电池的负极电连接；

其中所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端、所述第三开关的控制端、所述第四开关的控制端和所述第五开关的控制端用于在接收到所述控制信号后将所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关切换形成所述第一开关状态、所述第二开关状态或所述第三开关状态。

13.根据权利要求12所述的切换装置，其特征在于，当所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关处于闭合状态且所述第三开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第一开关状态；以及

当所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关处于闭合状态且所述第二开关和所述第五开关处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第二开关状态。

14.根据权利要求12所述的切换装置，其特征在于，当所述第二开关和所述第四开关处于闭合状态，所述第三开关处于断开状态，以及所述第一开关和所述第五开关中的至少一者处于断开状态时，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第三开关状态，使得所述第二电池切换为断路状态；以及

当所述第一开关、所述第五开关处于闭合状态，所述第三开关处于断开状态，以及所述第二开关和所述第四开关中的至少一者处于断开状态时，所述第一开关、所述二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关形成所述第三开关状态，使得所述第一电池切换为断路状态。

15.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，

所述检测电路用于将检测到的指示所述第一电池故障的第一状态值或者指示所述第二电池故障的第二状态值进行发送；

所述控制器用于在接收到所述第一状态值或所述第二状态值后产生所述控制信号；及

所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将所述第一电池或所述第二电池切换为断路状态。

16.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，所述电路状态包括所述第一电池和所述第二电池中的电压值。

17.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，所述电路状态包括所述第一电池和所述第二电池的充电功率。

18.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，所述电路状态包括所述第一电池和所述第二电池中至少一者的电量。

19.根据权利要求2所述的切换装置，其特征在于，所述电路状态包括：所述第一电池和所述第二电池处于充电状态或者放电状态。

20.根据权利要求16或19所述的切换装置，其特征在于，

所述检测电路用于将检测的处于充电状态和串联状态时的所述第一电池和所述第二电池的电压值进行发送；

所述控制器用于根据所述电压值确定所述第一电池和所述第二电池的电压差，以及在所述电压差大于第一阈值时产生所述控制信号；及

所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将处于充电状态的所述第一电池和所述第二电池从串联状态切换为并联状态。

21.根据权利要求17或19所述的切换装置，其特征在于，

所述检测电路用于将检测的处于充电状态和并联状态时的所述第一电池和所述第二电池的充电功率进行发送；

所述控制器用于接收所述充电功率并在所述充电功率大于第二阈值时产生所述控制信号；及

所述切换电路用于在接收所述控制信号后将处于所述充电状态的所述第一电池和所述第二电池从并联状态切换为串联状态。

22.根据权利要求16或19所述的切换装置，其特征在于，

所述检测电路用于将检测的处于放电状态和串联状态时的所述第一电池和所述第二电池中的至少一者的电压值进行发送；

所述控制器用于接收所述电压值并在所述电压值处于第一范围时产生所述控制信号；及

所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将处于放电状态的所述第一电池和所述第二电池从串联状态切换并联状态。

23.根据权利要求16、18或19所述的切换装置，其特征在于，

所述检测电路用于将检测的处于放电状态和并联状态时的所述第一电池和所述第二电池中的至少一者的电压值和电量进行发送；

所述控制器用于接收所述电压值和所述电量，并在所电压值小于第三阈值且所述电量大于第四阈值时产生所述控制信号；及

所述切换电路用于在接收到所述控制信号后将处于放电状态的所述第一电池和所述第二电池由并联状态切换为串联状态。

24.一种电池组装置，其特征在于，包括电池组和如权利要求1-23所述的切换装置，所述电池组与所述切换装置电耦合；其中，所述电池组包括多个电池。

25.如权利要求24所述的电池组装置，其特征在于，所述多个电池中的至少一者采用硅阳极材料制成。