[实用新型]切换式电池组充放电保护均衡电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电池组充放电保护均衡控制技术，尤其涉及一种切换式电池组过充自动保护电路、切换式电池组过放自动保护电路及切换式电池组均衡充电电路。

背景技术

充电电池组的一致性问题一直是业界的难题，电池组一般由2节以上的单体电池串联组成，各单体电池由于存在生产工艺差别、使用环境差别等原因会产生容量、性能的不一致。这种不一致的电池组在充电时，容量相对小的单体电池会早一步过充电，而放电时，容量相对小的单体电池又会早一步过放电。过充电和过放电会使电池的电解液分解和破坏电池的正负极活性物质，造成电池的永久性损害，严重的情况下还会造成电池起火爆炸。即使还没有出现安全问题，长此以往，电池组的可用容量会越来越小，恶性循环使用又会加速电池组的报废；这也是单体电池可循环几千次，而成组后的电池只能循环几百次的主要原因，因此电池组很有必要采用过充、过放电保护电路和一致性均衡电路以增强安全性及延长电池组的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种新颖的切换式电池组充放电保护均衡电路，不同于现阶段电池组的充放电保护方式和均衡理念。

本实用新型采用以下的技术方案：

本实用新型利用切换开关的转换特性实现电池组的过充电保护和过放电保护，即使有个别电池处于保护状态下仍然不影响其它电压正常的电池继续充放电；该电路集成了并联充电电源，采用先串联恒流充电，后并联恒压充电的均衡方案，从而避免了使用昂贵的大电流并联充电设备，也避免了由于各电池检测元件的精度误差不同所造成的不一致。

该电池组电路包括一节以上的充电电池、n 个检测控制模块、n 个切换开关模块、n 个防倒流二极管和并联充电电源；n为等于或大于1的整数。

电池组中的每节电池分别连接到对应的检测控制模块和切换开关模块上，由检测控制模块在电池达到设定电压时控制对应的切换开关模块转换这节电池在电池组充放电电路中是串联连接还是并联连接。

电池组在正常放电时，其中的n节电池为串联连接；当某一节电池达到设定的过放电压时，由检测控制模块控制对应的切换开关模块把这节电池转换到并联连接，保护这节电池不会过放电，同时切换开关模块还会连通另外两节相邻电池的正极和负极，实现保护过放电电池的同时又不影响电池组中其它电压正常的电池继续串联放电。

电池组在正常充电时，其中的n节电池为串联连接，通过外置恒流充电器充电；当某一节电池达到设定的过充电压时，由检测控制模块控制对应的切换开关模块把这节电池转换到并联连接，保护这节电池不会过充电，同时切换开关模块还会连通另外两节相邻电池的正极和负极，实现保护过充电电池的同时又不影响电池组中其它电压正常的电池继续串联充电。

每个电池的正极分别连接到对应的防倒流隔离二极管的负极上，各电池的防倒流隔离二极管的正极再并联连接到并联充电电源的输出正极上；并联充电电源通过分别连接到每节电池的防倒流隔离二极管对并联连接的每节电池进行恒压均衡充电。

所述的电池组中的每节电池包括一节电池构成或一节以上的单体电池并联构成，优选的所述一节电池为一节单体电池。通常意义上，电池组是由多节电池串联组成；然而还是有较多的情况下电池组是由多节电池并联成一子电池后，再由多节子电池串联组成。

所述的切换开关模块包括继电器、电流接触器等电控制开关器件的一种或一种以上的组合，优选的切换开关模块为具有两组触点的转换型继电器；

电池组中电池的并联连接方式为：电池n的负极连接经过切换开关模块J n的触点6、触点7连接到地；电池n的正极连接二极管D n的负极，二极管D n的正极连接到并联充电电源的输出正极上；第1+n节电池的连接同上，实现对多节电池的隔离保护和并联充电的连接。

电池组中电池的串联连接方式为：电池1的负极连接电池组输出负极；电池1的正极连接切换开关模块J1的触点4、经过触点3连接到切换开关模块J2的触点5、经过触点6再连接到电池2的负极；第1+n节电池的连接同上，实现电池组中电池的串联连接。

切换开关模块J2的触点2经J1的触点3、触点4连接到相邻电池1的正极，切换开关模块J2的触点3经Jn的触点5、触点5连接到相邻电池n的负极；电池2从电池组串联电路中切换出来到并联连接时，J2的触点6由连通触点5切换到连通触点7，同时J2的触点3由连通触点4切换到连通触点2，相当于电池1的正极与电池n的负极连通；实现了保护过充过放的电池2的同时又不影响电池组中其它电压正常的电池继续串联充放电的功能。