一種具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組，包括至少兩個鋰離子電池、一個雙通道繼電器J1、二極管D1、三極管Q1、電阻R3、電阻R4、繼電器電源VS和電平控制電路；兩個鋰離子電池分別記為第一鋰離子電池B1和第二鋰離子電池B2；電平控制電路輸出低電平時，三極管Q1不導(dǎo)通，雙通道繼電器J1不工作，則第一鋰離子電池B1和第二鋰離子電池B2串聯(lián)連接；電平控制電路輸出高電平時，三極管Q1導(dǎo)通，雙通道繼電器J1工作，則第一鋰離子電池B1和第二鋰離子電池B2并聯(lián)連接。
【專利說明】
一種具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰電池PACK技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種實現(xiàn)并聯(lián)充電、串聯(lián)放電的鋰離子電池組，可應(yīng)用于數(shù)碼、動力新能源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池由于其環(huán)保節(jié)能的特性，已經(jīng)成為了目前應(yīng)用最廣泛的動力能源，由多個單體電池串聯(lián)或者并聯(lián)或者串并聯(lián)組成的鋰離子電池組由于其大容量、高倍率放電的特性，已被越來越被廣泛的作為動力提供能源應(yīng)用到各種領(lǐng)域。
[0003]目前，現(xiàn)有鋰離子電池充電技術(shù)一般是包括多組電池(兩組以上)，串在一起的多組電池正負極串聯(lián)充電。而串聯(lián)充電的缺點為:如果其中一組電池出現(xiàn)差異時，時間長了，慢慢的整個鋰離子電池組也會出現(xiàn)電壓不匹配、不均衡等現(xiàn)象，電池循環(huán)N周后(一段時間循環(huán)后)，必須增設(shè)均衡電路來實現(xiàn)微觀均衡。其中，微觀平衡在現(xiàn)階段是以主動被動均衡為主，不管是被動均衡還是主動均衡，都會損耗電池組能量，并且，長期不匹配的兩組電芯串聯(lián)一起充電，造成過充、起火的機率大大增加，從而形成安全隱患。
[0004]為此，一篇申請?zhí)枮?00720157269.6的實用新型專利，公開了一種鋰離子電池組的充放電裝置，該裝置包括至少兩個鋰離子電池單元、充放電插接口、充電插頭、放電插頭，充電插頭使每一個鋰離子電池單元并聯(lián)，實現(xiàn)了對每一個鋰離子電池單元單獨充電的功能，放電插頭使每一個鋰離子電池單元串聯(lián)，實現(xiàn)了鋰離子電池單元串聯(lián)放電的功能，而且串聯(lián)放電和并聯(lián)充電切換自由，改善了鋰離子電池組的均勻性，延長了鋰離子電池組的使用壽命。該實用新型雖然實現(xiàn)了串聯(lián)放電和并聯(lián)充電切換自由，但是該方案是通過機械控制(通過插拔充電插頭)，且使用時需要手動切換，操作麻煩，使用不便，給用戶帶來不好的體驗感。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，針對上述的問題，本發(fā)明提出一種具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組，對現(xiàn)有的鋰離子電池組的電路結(jié)構(gòu)進行改進，使鋰離子電池在充電時并聯(lián)連接，放電時，鋰離子電池串聯(lián)連接，并且通過高低電平控制繼電器來實現(xiàn)自動切換并聯(lián)和串聯(lián)的連接方式，使用方便操作簡單，從而解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組，包括至少兩個鋰離子電池、一個雙通道繼電器Jl、二極管D1、三極管Ql、電阻R3、電阻R4、繼電器電源VS和電平控制電路;兩個鋰離子電池分別記為第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2，雙通道繼電器Jl至少包括8引腳，雙通道繼電器Jl的第一引腳接于第一鋰離子電池BI的正極，第二引腳接于第二鋰離子電池B2的正極，第三引腳接于第一鋰離子電池BI的負極，第四引腳接于二極管Dl的負極端，二極管Dl的正極端接于繼電器電源VS的一端(例如正極);雙通道繼電器Jl的第五引腳接于第二鋰離子電池B2的正極以及三極管Ql的集電極，雙通道繼電器Jl的第六引腳接于第二鋰離子電池B2的正極，第七引腳接于第一鋰離子電池BI的負極，第八引腳接于第二鋰離子電池B2的負極;三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的基極串聯(lián)電阻R4后連接電平控制電路，電阻R3串聯(lián)在三極管Ql的發(fā)射極和基極之間；電平控制電路輸出低電平時，三極管Ql不導(dǎo)通，雙通道繼電器Jl不工作，則第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2串聯(lián)連接；電平控制電路輸出高電平時，三極管Ql導(dǎo)通，雙通道繼電器Jl工作，則第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2并聯(lián)連接。
[0007]為了保證電平的穩(wěn)定性以及實現(xiàn)自動切換兩個鋰離子電池的并聯(lián)和串聯(lián)連接，所述電平控制電路采用恒流恒壓充電電路實現(xiàn)，該恒流恒壓充電電路包括充電適配器、電阻R1、電阻R2、二極管D2、以及充電管理電路，充電適配器的輸入端連接至市電，充電適配器的輸出端的負極接地，正極分為兩路，一路串聯(lián)二極管D2后連接至充電管理電路，充電管理電路連接至第二鋰離子電池B2的正極；另一路連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接電阻R2的一端和電阻R4的一端(遠離三極管Ql的那一端)，電阻R2的另一端接地。
[0008]本發(fā)明采用上述方案，在充電時，將充電適配器接入市電(將其插頭插入市電插座)，則可實現(xiàn)并聯(lián)充電，使每組電芯都能達到標(biāo)稱值，即達到充滿狀態(tài);在放電時，將充電適配器的插頭拔出，實現(xiàn)串聯(lián)放電，使整個電池組的電量為2倍的標(biāo)稱值，大大提高了總電量；同時，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對電池加設(shè)均衡電路進而損耗電池能量的問題;綜上，本發(fā)明有效的提高了電池組的安全性，延長了電池組的使用壽命；同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)和推廣，具有很好的實用性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的鋰離子電池組的電路原理圖(充電適配器未接入市電)；
圖2為本發(fā)明的鋰離子電池組的電路原理圖(充電適配器接入市電)；
圖3為實施例中第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2的串聯(lián)示意圖；
圖4為實施例中第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2的并聯(lián)示意圖。
【具體實施方式】
[0010]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0011 ]對于鋰電池組，現(xiàn)有技術(shù)存在著如下缺點:電池循環(huán)N周后，電池慢慢變?yōu)椴痪?，這是行業(yè)一直未能解決的一項難題。不管是加了主動均衡，還是被動均衡，都會損耗電池能量，且不一定達到預(yù)期的效果，所以現(xiàn)在行業(yè)里的電池組，都需要定期做“護理”，也就是單節(jié)補電動作。而長期不均衡的電池組，加大了單節(jié)電芯過充，整組過充，發(fā)生危險。
[0012]具體的，作為一個具體的實施例，參見圖1和圖2，本發(fā)明的具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組，包括至少兩個鋰離子電池、一個雙通道繼電器Jl、二極管D1、三極管Ql、電阻R3、電阻R4、繼電器電源VS和電平控制電路;兩個鋰離子電池分別記為第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2，雙通道繼電器Jl至少包括8引腳，雙通道繼電器Jl的第一引腳接于第一鋰離子電池BI的正極，第二引腳接于第二鋰離子電池B2的正極，第三引腳接于第一鋰離子電池BI的負極，第四引腳接于二極管Dl的負極端，二極管Dl的正極端接于繼電器電源VS的一端(例如正極)；雙通道繼電器Jl的第五引腳接于第二鋰離子電池B2的正極以及三極管Ql的集電極，雙通道繼電器Jl的第六引腳接于第二鋰離子電池B2的正極，第七引腳接于第一鋰離子電池BI的負極，第八引腳接于第二鋰離子電池B2的負極;三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的基極串聯(lián)電阻R4后連接電平控制電路，電阻R3串聯(lián)在三極管QI的發(fā)射極和基極之間。二極管DI作為整流元件，對繼電器電源VS的電路進行整流，保證整個電路的穩(wěn)定性。當(dāng)然，也可采用其他元件組合實現(xiàn)整流目的。
[0013]為了保證電平的穩(wěn)定性以及實現(xiàn)自動切換兩個鋰離子電池的并聯(lián)和串聯(lián)連接，本實施例中，電平控制電路采用恒流恒壓充電電路實現(xiàn)，該恒流恒壓充電電路包括充電適配器、電阻R1、電阻R2、二極管D2、以及充電管理電路，充電適配器的輸入端連接至市電，充電適配器的輸出端的負極接地，正極分為兩路，一路串聯(lián)二極管D2后連接至充電管理電路，充電管理電路連接至第二鋰離子電池B2的正極；另一路連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接電阻R2的一端和電阻R4的一端(遠離三極管Ql的那一端)，電阻R2的另一端接地。充電管理電路可采用現(xiàn)有的充電管理芯片實現(xiàn)，這里不再詳述。
[0014]本實施例中，其中的充電適配器采用4.2V適配器實現(xiàn)，當(dāng)然也可以采用其他適配器實現(xiàn)，其可以接入市電而實現(xiàn)通電，也可以是接入其他電源進行通電的。
[0015]本發(fā)明通過上述方案實現(xiàn)并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能，也即在充電時各鋰離子電池并聯(lián)，在放電時串聯(lián)連接，例如兩組電池并起來時電壓是標(biāo)稱3.7V，串聯(lián)起來時電壓是7.4V標(biāo)稱。
[0016]本實施例中，雙通道繼電器Jl是8引腳的元件，分別控制兩組鋰離子電池(第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2)并串轉(zhuǎn)換。如圖3所示，恒流恒壓充電電路輸出低電平時，三極管Ql不導(dǎo)通，雙通道繼電器Jl不工作，則第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2串聯(lián)連接，也即B1-和B2+相通，此時整個電池組實現(xiàn)串聯(lián)，S卩P+和P-之間的電壓Vl =2倍的標(biāo)稱值，例如3.7 X 2=7.4V。如圖4所示，恒流恒壓充電電路輸出高電平時，三極管Ql導(dǎo)通，雙通道繼電器Jl工作，則第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2并聯(lián)連接，也就是說，BI+和B2+相通，B1-和B2-相通，此時整個電池組P+、P-之間的電壓Vl =標(biāo)稱值，例如3.7V。
[0017]另外，上述方案中，鋰離子電池可設(shè)置多個，同時相應(yīng)的繼電器的引腳的個數(shù)也要增加(或者增設(shè)多組開關(guān))，保證充電時，多個鋰離子電池并聯(lián)連接，放電時，多個鋰離子電池串聯(lián)連接即可。
[0018]利用本發(fā)明的方案，一個4.2V的鋰離子電池組即可替代原來的8.4V的鋰離子電池組，從而大大節(jié)約了能量。同時，在充電時，兩個鋰離子電池并聯(lián)充電，使每組電芯都能達到
4.2V的充滿狀態(tài)，解決了電池加均衡電路損耗電池能量，有效提高了電池組的安全性，并延長了電池組使用壽命。
[0019]本發(fā)明采用上述方案，有效的管理電池充電，大大增加了電池組使用壽命，使其變得更為安全可靠。另外，本發(fā)明的總體電路穩(wěn)定性高，大量的實驗證明，本發(fā)明的鋰離子電池組穩(wěn)定可靠，更安全。
[0020]盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有并聯(lián)充電串聯(lián)放電功能的鋰離子電池組，其特征在于:包括至少兩個鋰離子電池、一個雙通道繼電器Jl、二極管Dl、三極管Ql、電阻R3、電阻R4、繼電器電源VS和電平控制電路;兩個鋰離子電池分別記為第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2，雙通道繼電器Jl至少包括8引腳，雙通道繼電器Jl的第一引腳接于第一鋰離子電池BI的正極，第二引腳接于第二鋰離子電池B2的正極，第三引腳接于第一鋰離子電池BI的負極，第四引腳接于二極管Dl的負極端，二極管Dl的正極端接于繼電器電源VS的一端;雙通道繼電器Jl的第五引腳接于第二鋰離子電池B2的正極以及三極管Ql的集電極，雙通道繼電器Jl的第六引腳接于第二鋰離子電池B2的正極，第七引腳接于第一鋰離子電池BI的負極，第八引腳接于第二鋰離子電池B2的負極;三極管Ql的發(fā)射極接地，三極管Ql的基極串聯(lián)電阻R4后連接電平控制電路，電阻R3串聯(lián)在三極管Ql的發(fā)射極和基極之間；電平控制電路輸出低電平時，三極管Ql不導(dǎo)通，雙通道繼電器Jl不工作，則第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2串聯(lián)連接；電平控制電路輸出高電平時，三極管Ql導(dǎo)通，雙通道繼電器Jl工作，則第一鋰離子電池BI和第二鋰離子電池B2并聯(lián)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池組，其特征在于:所述電平控制電路采用恒流恒壓充電電路實現(xiàn)，該恒流恒壓充電電路包括充電適配器、電阻R1、電阻R2、二極管D2、以及充電管理電路，充電適配器的輸入端連接至市電，充電適配器的輸出端的負極接地，正極分為兩路，一路串聯(lián)二極管D2后連接至充電管理電路，充電管理電路連接至第二鋰離子電池B2的正極;另一路連接電阻Rl的一端，電阻Rl的另一端連接電阻R2的一端和電阻R4的一端，電阻R2的另一端接地。
【文檔編號】H01M10/44GK105958144SQ201610385498
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】呂珍建
【申請人】深圳市誠卓能源科技有限公司