[发明专利]基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路及其控制方法

说明书

本发明揭示了一种基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路，该电路设计可通过控制电流的导通路径对每个单体电池(或单体电池组)进行充电控制，可根据低压电源的电压值任意动态选择若干单体电池(或单体电池组)串联加入充电回路，实现低压电源对高压电池组进行充电。对未加入串联母线的单体电池(或单体电池组)，可实现与充电电流大小相同的主动均衡能力。通过动态控制，电池组中的每个单体电池(或单体电池组)都能够达到充分充电。

技术领域

本发明涉及电池领域。

背景技术

新能源技术快速发展，特别是锂电池在后备储能和电动汽车等领域的广泛应用，对关键的电池储能和电池管理技术提出更高要求，需要提升对电池组充电的有效性和均衡能力，使电池组的储能特性发挥到最佳。特别是高压电池组的使用，需要有效解决高电压充电的使用安全问题。同时需要降低高压充电设备的硬件成本，使新能源电池技术能够得到更广泛的推广和应用。

电池组包技术对单体电池的一致性具有较高要求，否则因电池一致性问题严重影响电池组整体性能的发挥。但受电池技术限制，需要通过更好的电池管理技术解决电池一致性问题，降低电池组包对单体电池的一致性要求。

目前的被动均衡和主动均衡技术均存在效率低，实际应用效果不理想等问题。特别是主动均衡技术，包括电容飞度法、电压转换法，电路极为复杂、硬件体积大、应用成本高等缺陷。需要有更好的电池管理技术提升应用水平。

整个电池组的性能受制于单体电池失效或质量问题的影响。需要有更好的电池管理技术提高电池应用的可靠性和安全性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种可调整电池组串联结构，具备电池保护和主动均衡功能的低压电源对高压电池组充电控制电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于可调整电池组串联结构的低压电源对高压电池组充电控制电路，电池组包括电池单元和电池管理单元，每个所述电池单元的正极连接正极输入端，负极连接负极输入端，相邻电池单元的正极输入端连接相邻电池单元的负极输入端构成串联的电池组，每个所述电池单元的正极输入端和负极输入端之间通过第二开关元件连接，所述正极输入端与电池单元正极或者负极输入端与电池单元负极之间设有第一开关元件，位于所述电池组首尾位置的电池单元的正极输入端和负极输入端作为电池组的充电接口，每个所述电池单元均连接有电压和电量采集单元，所述电压和电量采集单元输出所采集的信号至电池管理单元，所述电池管理单元输出控制信号至每个电池单元的第一开关元件和第二开关元件。

当电池单元的第一开关元件断开、第二开关元件闭合时，该电池单元从电池组中分离，当电池单元的第一开关元件闭合、第二开关元件断开时，该电池单元接入到电池组中。

所述充电接口设有充电电压采集单元，所述充电电压采集单元输出电压信号至电池管理单元。

基于低压电源对高压电池组充电控制电路的控制方法:

开始充电时，获取充电接口的输入电压；

若输出电压值大于安全值上限则报警，若位于安全值上限和安全值下限之间，则开始为全部电池单元充电，若低于安全值下限则分批次为电池单元充电。

充电状态的电池单元的第一开关元件闭合、第二开关元件断开，非充电状态的电池单元的第一开关元件断开、第二开关元件闭合。

若充电接口的输入电压低于安全值下限，则根据当前充电接口的输入电压比对预存表格，获取每批次参与充电的电池单元数量，充电过程中，若当前参与充电的某一个或多个电池单元电量充满，则断开已经充满电的电池单元的开关元件，并加入尚未充满电的电池单元参与充电，使当前参与充电的电池单元数量与查表获得的数值相同，直至所有电池单元均充满电。