[发明专利]锂动力电池组串并联切换充电方法与充电装置

权利要求书

1、一种锂动力电池组串并联切换充电方法，其特征是：它包括以下步骤：

(1)、检测电池组与充电器的连接情况和各个电池电芯单元的电压值，如果发生连接不可靠的情况，则显示故障信号；当确认连接完好后，首先判断是否有锂动力电池电芯单元电压低于预充电电压值，如果有，则开始对该单元进行预充电；预充电的方式为串联充电，串联电流控制在预充电电流值；如果没有，直接进入步骤(2)；

(2)、当预充电结束后，检测电池电芯中有无单元电压高于电池的结束电压值；如果有，则进行并联充电；如果没有，则进行串联充电，在串联充电时，监测各个电芯的电压是否有高于结束电压值，当电池组中有一电芯电压到达结束电压值时，串联充电结束，开始进行并联充电；

(3)、在并联充电时，监测各个电池电芯单元的电压值和电流值，保证电池电芯单元电压不高于其结束电压值，且当充电电流小于涓流电流结束值时，该电池电芯单元充满，当全部电池电芯都充满时，锂动力电池组的充电完成；

在整个充电过程中，时刻检测锂动力电池的温度，一旦发现电池温度过高，则停止充电，并给出故障信号。

2、一种实现权利要求1所述的锂动力电池组串并联切换充电方法的锂动力电池组串并联切换充电装置，其特征是：它包括以下四个部分电路：

电源主回路(1)：包括整流电路(11)，直流滤波电容和预充电电路(12)，电压传感器(13)，由开关电路器件及其保护缓冲回路组成的开关桥式电路(14)，充电电流传感器(15)和串并联切换开关(16)；外部电源接到整流电路(11)的输入端上，整流电路(11)的输出端与直流滤波电容和预充电电路(12)并联形成直流母线的正、负极，电压传感器(13)并联于直流母线的正、负极上；开关桥式电路(14)的直流输入端的正、负极并联在直流母线的正负极之间；开关桥式电路(14)的一输出端串联充电电流传感器(15)后连接在串并联切换开关(16)的一个输入端上，另一输出端连接在串并联切换开关(16)的另一个输入端上；

控制电路板(2)：包括并联支路信号单元(21)、开关信号驱动控制单元(22)、线圈信号电路(23)、电压电流信号电路(24)、控制处理器(25)和信号显示单元(26)；其中并联支路信号单元(21)包括每个电池电芯单元信息电路，开关信号驱动控制单元(22)包括串充断路器切换电路和斩波信号驱动电路；信号显示单元(26)包括各电池组和充电装置的状态显示电路和与外界计算机进行通讯的通讯电路；控制电路板(2)的信号电源和电路驱动电源来自于直流母线的正、负极；

并联支路信号单元(21)的各输出输入端分别连接并联充电电路的各并联充电单元Um的控制信息交换电路Um5的各信号输入输出端，其输入输出端与控制处理器(25)的并联信号输出输入端相连；开关信号驱动控制单元(22)的串并联切换信号输出端连接串并联切换开关(16)的信号输入端，其开关桥式电路开关器件的各信号驱动输出端分别连接开关桥式电路(14)的各个开关电路器件的信号驱动输入端，其输入端连接控制处理器(25)的一信号输出端；线圈信号电路(23)的输入端和反馈线圈(42)对应连接，其输出端和控制处理器(25)的一输入端相连；电压电流信号电路(24)的各信号输入端分别连接电压传感器(13)、充电电流传感器(15)和输出电压传感器(33)的信号输出端，其输出端连接到控制处理器(25)的信号输入端；信号通讯显示单元(26)的输出输入端连接控制处理器(25)的通讯接口；

(3)串联充电电路：包括滤波电感(31)、滤波电容(32)及输出电压传感器(33)；串并联切换开关(16)的串联输出端串联滤波电感(31)后，再并联滤波电容(32)和输出电压传感器(33)后，最终接入锂动力电池组的总电源的正、负输入端；

(4)并联充电电路：包括多绕组变压器的初级线圈(41)，反馈线圈(42)，铁心(43)，与锂动力电池组的电芯单元数相同的独立的次级线圈n1、n2、n3…nn，次级线圈n1、n2、n3…nn对应连接的U1，U2，U3…Un并联充电单元；n代表锂动力电池组的电芯单元数；串并联切换开关(16)的并联输出端连接初级线圈(41)的两输入端；初级线圈(41)、反馈线圈(42)和n1、n2、n3…nn次级线圈共同缠绕在铁心(43)上，组成变压器T，实现不同高低电压的切换；在每个次级线圈n1、n2、n3…nn上连接有一个并联充电单元U1，U2，U3…Un，针对每个电池电芯单元进行独立的电压和充电电流的控制；

Um代表U1，U2，U3…Un中任一个并联充电单元，Nm代表n1、n2、n3…nn中任一个次级线圈，Em代表E1、E2、E3…En中任一个电池电芯，Um的输入端为多绕组变压器T的一个次级线圈Nm，其输出端连接锂电池组的一个电池电芯单元Em的正、负极，其内部包括控制单片机或控制电路Um1，并联充电单元的电源部分Um2，单个电池电芯的电压和温度采样电路Um3，并联充电单元的电流检测电路Um4，与控制电路板上的并联支路信号单元(21)进行控制信息交换的控制信息通讯电路Um5；

并联充电单元的电源部分Um2的信号电源输出端接到控制单片机或控制电路Um1的电源输入端，其充电电源的输出端接电池电芯单元Em的正、负极，次级线圈Nm两端连接并联充电单元的电源部分Um2的电源输入端；

单个电池电芯的电压和温度采样电路Um3的信号输入端接电池电芯单元E1、E2、…Em电压正、负极，其信号输出端接控制单片机或控制电路Um1的电压信号输入端；

并联充电单元的电流检测电路Um4的电流信号输入端串入并联充电单元Um的输出端，其信号输出端连接到控制单片机或控制电路Um1的电流信号输入端；

控制信息通讯电路Um5的信号输入输出端连接控制单片机或控制电路Um1的通讯连接端口，另一输入输出端通讯端经光耦与控制电路板(2)上的并联充电接口(21)的输出输入端连接，传递的主要信号有电池电芯单元Em的电压和温度故障信号，充电状态信号以及充电单元的使能信号。