一種鋰電池充放電控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明鋰電池充放電控制電路，要解決鋰電池與負載或充電裝置之間的電壓平臺不匹配的技術(shù)問題，屬電池控制電路【技術(shù)領域】。其特征在于：儲能電感的一端分別與電池的正極連接和與負極端子連接；儲能電感的另一端分別通過第二開關與電池的負極連接，通過第一開關與正極端子連接；控制模塊通過控制信號分別控制第一開關和第二開關的導通與斷開；電池放電時，正極端子連接負載正極、負極端子連接負載負極；電池充電時，正極端子連接充電裝置的正極、負極端子連接充電裝置的負極。實現(xiàn)鋰電池對負載的升壓放電、降壓放電，充電裝置對鋰電池的升壓充電、降壓充電四種工作模式，電壓控制更為靈活。開關數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單轉(zhuǎn)換效率高、工作可靠成本低。
【專利說明】—種鋰電池充放電控制電路
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池的充放電控制電路，尤其涉及一種鋰電池的充放電控制電路，屬電池控制電路【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]相對于鉛酸等其他種類電池，鋰電池具有循環(huán)壽命長、能量密度高、環(huán)保無污染等優(yōu)點，因此在電動汽車、儲能領域的應用越來越廣泛。但是鋰電池由于其電化學原理的特性，在使用過程中絕對不能過充、過放。同時單體鋰電池正常工作電壓3?4V，為了與不同電壓平臺的負載相匹配，通常需要將鋰電池按照需要的電壓平臺串聯(lián)使用。由于鋰電池不允許過充、過放，因此當串聯(lián)鋰電池組中的單體出現(xiàn)不一致，即不均衡的情況時，會降低整個電池組的有效容量，放電時只能放到容量最小或SOC最小的電池單元的下限，否則容量最小或SOC最小的電池單元會出現(xiàn)過放。串聯(lián)充電時，電池組中單元容量最小或SOC最大的電池首先充滿。如果此時停止充電，則整個電池組無法充滿，電池組的容量不能得到有效利用；如果繼續(xù)充電則部分電池單元會出現(xiàn)過充。為了解決上述問題，通常需要為串聯(lián)鋰電池組配備精密、復雜、昂貴的管理系統(tǒng)，以解決鋰電池組的均衡和過充、過放保護。因此單純通過鋰電池組串聯(lián)匹配電壓平臺的方式，缺點很明顯，不但成本高，而且可靠性差。同時電壓平臺固定，同一個系統(tǒng)不能適應多種電壓平臺的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供了一種鋰電池充放電控制電路，可以有效解決鋰電池與負載或充電裝置之間的電壓平臺匹配，消除或減少由于鋰電池容量不一致，而導致串聯(lián)使用所帶來的成本高、可靠性差等問題。
[0004]為達到上述目的，采用的技術(shù)方案是:一種鋰電池充放電控制電路，包括儲能電感L1、電池Batl、第一開關SW1、第二開關SW2和控制模塊，其特征在于:儲能電感LI的一端A分別與電池Batl的正極連接和與負極端子D連接；儲能電感LI的另一端B分別通過第二開關SW2與電池Batl的負極連接，通過第一開關SWl與正極端子C連接；所述控制模塊分別與第一開關SW1、第二開關SW2電連接，且通過控制信號I控制第一開關SWl的導通與斷開，通過控制信號2控制第二開關SW2導通與斷開；
電池Batl放電時，正極端子C連接負載正極、負極端子D連接負載負極；
電池Batl充電時，正極端子C連接充電裝置的正極、負極端子D連接充電裝置的負極。
[0005]所述第一開關SWl和所述第二開關SW2采用MOSFET場效應管，或采用IGBT功率開關管。
[0006]所述的電池Batl是電池單體，或由多個單體組成的電池組。
[0007]由于本發(fā)明提出的技術(shù)方案有四種工作模式，可以實現(xiàn)鋰電池與負載或充電裝置之間的四象限匹配，即實現(xiàn)鋰電池對負載的升壓放電、降壓放電，充電裝置對鋰電池的升壓充電、降壓充電，因此可以有效解決鋰電池與負載或充電裝置之間的電壓平臺匹配。特別是對于負載或充電裝置的電壓平臺不高的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)鋰電池的無串聯(lián)使用，徹底消除串聯(lián)鋰電池不一致問題。對于電壓平臺較高的系統(tǒng)，又可以減少串聯(lián)數(shù)量，提升系統(tǒng)可靠性。本發(fā)明具有四象限變換能力，電壓控制更為靈活。開關數(shù)量少，無隔離變壓器，電路結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、成本低、可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】對本發(fā)明做進一步說明。
[0009]圖1為一種電池充放電控制電路線路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為電池放電工作原理示意圖；
圖3為電池充電工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0010]圖1為一種電池充放電控制電路線路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖1所示可見，一種鋰電池充放電控制電路，包括儲能電感L1、電池Batl、第一開關SW1、第二開關SW2和控制模塊，其特征在于:儲能電感LI的一端A分別與電池Batl的正極連接和與負極端子D連接；儲能電感LI的另一端B分別通過第二開關SW2與電池Batl的負極連接，通過第一開關SWl與正極端子C連接；所述控制模塊分別與第一開關SW1、第二開關SW2電連接，且通過控制信號I控制第一開關SWl的導通與斷開，通過控制信號2控制第二開關SW2導通與斷開；
電池Batl放電時，正極端子C連接負載正極、負極端子D連接負載負極；
電池Batl充電時，正極端子C連接充電裝置的正極、負極端子D連接充電裝置的負極。
[0011]所述第一開關SWl和所述第二開關SW2，采用MOSFET場效應管或IGBT功率開關管。
[0012]所述電池可以是單體電池，也可以是多個單體并聯(lián)使用。電池容量可以任意增減，使用非常靈活。通過本發(fā)明提供的充放電控制電路，可以實現(xiàn)電池模塊與不同電壓平臺的靈活匹配。
[0013]正極端子和負極端子連接負載時，電池放電工作原理如圖2所示，首先第一開關Sffl斷開，第二開關SW2導通，電流方向為流出電池Batl正極，經(jīng)過電感L1、第二開關SW2，流入電池Batl負極。電池Batl為放電過程，電感LI為儲能過程。經(jīng)過設定時間后，第二開關SW2斷開，第一開關SWl導通，電流方向為電感L1、第一開關SW1、正極端子、負載、負極端子、回到電感LI。此過程中，電感將儲存的能量釋放到負載。經(jīng)過設定時間后，第一開關Sffl斷開，第二開關SW2導通，重復上述過程。放電過程中，第一開關SW1、第二開關SW2的導通和斷開的時間比例，決定了電池電壓和由正極端子、負極端子之間施加到負載上的電壓比例。當?shù)诙_關SW2的導通時間大于第一開關SWl的導通時間時，電池對負載為升壓放電。當?shù)诙_關SW2的導通時間小于第一開關SWl的導通時間時，電池對負載為降壓放電。
[0014]正極端子和負極端子連接充電裝置時，電池充電工作原理如圖3所示，首先第二開關SW2斷開，第一開關SWl導通，電流方向為流出充電裝置正極，經(jīng)過正極端子、第一開關SW1、電感L1、負極端子、流入充電裝置負極。充電裝置為放電過程，電感LI為儲能過程。經(jīng)過設定時間后，第一開關SWl斷開，第二開關SW2導通，電流方向為電感L1、電池Batl正極、電池Batl負極、第二開關SW2、回到電感LI。此過程中，電感將儲存的能量釋放到電池，電池Batl充電。經(jīng)過設定時間后，第二開關SW2斷開，第一開關SWl導通，重復上述過程。當?shù)诙_關SW2的導通時間大于第一開關SWl的導通時間時，充電裝置對電池為降壓充電。當開關SW2的導通時間小于開關SWl的導通時間時，充電裝置對電池為升壓充電。
[0015]本發(fā)明可以實現(xiàn)鋰電池與負載或充電裝置之間的四象限匹配，即鋰電池對負載的升壓放電、降壓放電，充電裝置對鋰電池的升壓充電、降壓充電，因此可以有效解決鋰電池與負載或充電裝置的電壓平臺匹配。特別是對于負載或充電裝置的電壓平臺不高的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)鋰電池的無串聯(lián)使用，徹底消除串聯(lián)鋰電池不一致問題。對于電壓平臺較高的系統(tǒng)，又可以減少串聯(lián)數(shù)量，提升系統(tǒng)可靠性。
[0016]本發(fā)明具有四象限變換能力，電壓控制更為靈活。正極端子和負極端子是充放電共用端口，連接負載時，電池放電。連接充電裝置時，電池充電。放電時，正極端子和負極端子間的輸出電壓可以低于電池電壓，也可以高于電池電壓。充電時，正極端子和負極端子間的輸出電壓可以低于電池電壓，也可以高于電池電壓。開關數(shù)量少，無隔離變壓器，電路結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)換效率高、成本低、工作可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰電池充放電控制電路，包括儲能電感L1、電池Batl、第一開關SW1、第二開關SW2和控制模塊，其特征在于:儲能電感LI的一端A分別與電池Batl的正極連接和與負極端子D連接；儲能電感LI的另一端B分別通過第二開關SW2與電池Batl的負極連接，通過第一開關SWl與正極端子C連接；所述控制模塊分別與第一開關SW1、第二開關SW2電連接，且通過控制信號I控制第一開關SWl的導通與斷開，通過控制信號2控制第二開關SW2導通與斷開； 電池Batl放電時，正極端子C連接負載正極、負極端子D連接負載負極； 電池Batl充電時，正極端子C連接充電裝置的正極、負極端子D連接充電裝置的負極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池充放電控制電路，其特征在于:所述第一開關SWl和所述第二開關SW2采用MOSFET場效應管，或采用IGBT功率開關管。
【文檔編號】H02J7/00GK103501036SQ201310512635
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】時兆娟 申請人:上海同異動力科技有限公司