CN103501036A - 一种锂电池充放电控制电路 - Google Patents
一种锂电池充放电控制电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103501036A CN103501036A CN201310512635.5A CN201310512635A CN103501036A CN 103501036 A CN103501036 A CN 103501036A CN 201310512635 A CN201310512635 A CN 201310512635A CN 103501036 A CN103501036 A CN 103501036A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switch
- battery
- charging
- lithium battery
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 14
- 101150100287 DDX39B gene Proteins 0.000 claims description 22
- 101150032839 SLC7A9 gene Proteins 0.000 claims description 22
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明锂电池充放电控制电路，要解决锂电池与负载或充电装置之间的电压平台不匹配的技术问题，属电池控制电路技术领域。其特征在于：储能电感的一端分别与电池的正极连接和与负极端子连接；储能电感的另一端分别通过第二开关与电池的负极连接，通过第一开关与正极端子连接；控制模块通过控制信号分别控制第一开关和第二开关的导通与断开；电池放电时，正极端子连接负载正极、负极端子连接负载负极；电池充电时，正极端子连接充电装置的正极、负极端子连接充电装置的负极。实现锂电池对负载的升压放电、降压放电，充电装置对锂电池的升压充电、降压充电四种工作模式，电压控制更为灵活。开关数量少，结构简单转换效率高、工作可靠成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池的充放电控制电路，尤其涉及一种锂电池的充放电控制电路，属电池控制电路技术领域。
背景技术
相对于铅酸等其他种类电池，锂电池具有循环寿命长、能量密度高、环保无污染等优点，因此在电动汽车、储能领域的应用越来越广泛。但是锂电池由于其电化学原理的特性，在使用过程中绝对不能过充、过放。同时单体锂电池正常工作电压3～4V，为了与不同电压平台的负载相匹配，通常需要将锂电池按照需要的电压平台串联使用。由于锂电池不允许过充、过放，因此当串联锂电池组中的单体出现不一致，即不均衡的情况时，会降低整个电池组的有效容量，放电时只能放到容量最小或SOC最小的电池单元的下限，否则容量最小或SOC最小的电池单元会出现过放。串联充电时，电池组中单元容量最小或SOC最大的电池首先充满。如果此时停止充电，则整个电池组无法充满，电池组的容量不能得到有效利用；如果继续充电则部分电池单元会出现过充。为了解决上述问题，通常需要为串联锂电池组配备精密、复杂、昂贵的管理系统，以解决锂电池组的均衡和过充、过放保护。因此单纯通过锂电池组串联匹配电压平台的方式，缺点很明显，不但成本高，而且可靠性差。同时电压平台固定，同一个系统不能适应多种电压平台的需求。
发明内容
本发明的目的是提供了一种锂电池充放电控制电路，可以有效解决锂电池与负载或充电装置之间的电压平台匹配，消除或减少由于锂电池容量不一致，而导致串联使用所带来的成本高、可靠性差等问题。
为达到上述目的，采用的技术方案是：一种锂电池充放电控制电路，包括储能电感L1、电池Bat1、第一开关SW1、第二开关SW2和控制模块，其特征在于：储能电感L1的一端A分别与电池Bat1的正极连接和与负极端子D连接；储能电感L1的另一端B分别通过第二开关SW2与电池Bat1的负极连接，通过第一开关SW1与正极端子C连接；所述控制模块分别与第一开关SW1、第二开关SW2电连接，且通过控制信号1控制第一开关SW1的导通与断开，通过控制信号2控制第二开关SW2导通与断开；
电池Bat1放电时，正极端子C连接负载正极、负极端子D连接负载负极；
电池Bat1充电时，正极端子C连接充电装置的正极、负极端子D连接充电装置的负极。
所述第一开关SW1和所述第二开关SW2采用MOSFET场效应管，或采用IGBT功率开关管。
所述的电池Bat1是电池单体，或由多个单体组成的电池组。
由于本发明提出的技术方案有四种工作模式，可以实现锂电池与负载或充电装置之间的四象限匹配，即实现锂电池对负载的升压放电、降压放电，充电装置对锂电池的升压充电、降压充电，因此可以有效解决锂电池与负载或充电装置之间的电压平台匹配。特别是对于负载或充电装置的电压平台不高的系统，可以实现锂电池的无串联使用，彻底消除串联锂电池不一致问题。对于电压平台较高的系统，又可以减少串联数量，提升系统可靠性。本发明具有四象限变换能力，电压控制更为灵活。开关数量少，无隔离变压器，电路结构简单、转换效率高、成本低、可靠性高。
附图说明
下面结合附图说明对本发明做进一步说明。
图1 为一种电池充放电控制电路线路结构示意图；
图2 为电池放电工作原理示意图；
图3 为电池充电工作原理示意图。
具体实施方式
图1为一种电池充放电控制电路线路结构示意图，由图1所示可见，一种锂电池充放电控制电路，包括储能电感L1、电池Bat1、第一开关SW1、第二开关SW2和控制模块，其特征在于：储能电感L1的一端A分别与电池Bat1的正极连接和与负极端子D连接；储能电感L1的另一端B分别通过第二开关SW2与电池Bat1的负极连接，通过第一开关SW1与正极端子C连接；所述控制模块分别与第一开关SW1、第二开关SW2电连接，且通过控制信号1控制第一开关SW1的导通与断开，通过控制信号2控制第二开关SW2导通与断开；
电池Bat1放电时，正极端子C连接负载正极、负极端子D连接负载负极；
电池Bat1充电时，正极端子C连接充电装置的正极、负极端子D连接充电装置的负极。
所述第一开关SW1和所述第二开关SW2，采用MOSFET场效应管或IGBT功率开关管。
所述电池可以是单体电池，也可以是多个单体并联使用。电池容量可以任意增减，使用非常灵活。通过本发明提供的充放电控制电路，可以实现电池模块与不同电压平台的灵活匹配。
正极端子和负极端子连接负载时，电池放电工作原理如图2所示，首先第一开关SW1断开，第二开关SW2导通，电流方向为流出电池Bat1正极，经过电感L1、第二开关SW2，流入电池Bat1负极。电池Bat1为放电过程，电感L1为储能过程。经过设定时间后，第二开关SW2断开，第一开关SW1导通，电流方向为电感L1、第一开关SW1、正极端子、负载、负极端子、回到电感L1。此过程中，电感将储存的能量释放到负载。经过设定时间后，第一开关SW1断开，第二开关SW2导通，重复上述过程。放电过程中，第一开关SW1、第二开关SW2的导通和断开的时间比例，决定了电池电压和由正极端子、负极端子之间施加到负载上的电压比例。当第二开关SW2的导通时间大于第一开关SW1的导通时间时，电池对负载为升压放电。当第二开关SW2的导通时间小于第一开关SW1的导通时间时，电池对负载为降压放电。
正极端子和负极端子连接充电装置时，电池充电工作原理如图3所示，首先第二开关SW2断开，第一开关SW1导通，电流方向为流出充电装置正极，经过正极端子、第一开关SW1、电感L1、负极端子、流入充电装置负极。充电装置为放电过程，电感L1为储能过程。经过设定时间后，第一开关SW1断开，第二开关SW2导通，电流方向为电感L1、电池Bat1正极、电池Bat1负极、第二开关SW2、回到电感L1。此过程中，电感将储存的能量释放到电池，电池Bat1充电。经过设定时间后，第二开关SW2断开，第一开关SW1导通，重复上述过程。当第二开关SW2的导通时间大于第一开关SW1的导通时间时，充电装置对电池为降压充电。当开关SW2的导通时间小于开关SW1的导通时间时，充电装置对电池为升压充电。
本发明可以实现锂电池与负载或充电装置之间的四象限匹配，即锂电池对负载的升压放电、降压放电，充电装置对锂电池的升压充电、降压充电，因此可以有效解决锂电池与负载或充电装置的电压平台匹配。特别是对于负载或充电装置的电压平台不高的系统，可以实现锂电池的无串联使用，彻底消除串联锂电池不一致问题。对于电压平台较高的系统，又可以减少串联数量，提升系统可靠性。
本发明具有四象限变换能力，电压控制更为灵活。正极端子和负极端子是充放电共用端口，连接负载时，电池放电。连接充电装置时，电池充电。放电时，正极端子和负极端子间的输出电压可以低于电池电压，也可以高于电池电压。充电时，正极端子和负极端子间的输出电压可以低于电池电压，也可以高于电池电压。开关数量少，无隔离变压器，电路结构简单、转换效率高、成本低、工作可靠。
Claims (2)
1.一种锂电池充放电控制电路，包括储能电感L1、电池Bat1、第一开关SW1、第二开关SW2和控制模块，其特征在于：储能电感L1的一端A分别与电池Bat1的正极连接和与负极端子D连接；储能电感L1的另一端B分别通过第二开关SW2与电池Bat1的负极连接，通过第一开关SW1与正极端子C连接；所述控制模块分别与第一开关SW1、第二开关SW2电连接，且通过控制信号1控制第一开关SW1的导通与断开，通过控制信号2控制第二开关SW2导通与断开；
电池Bat1放电时，正极端子C连接负载正极、负极端子D连接负载负极；
电池Bat1充电时，正极端子C连接充电装置的正极、负极端子D连接充电装置的负极。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池充放电控制电路，其特征在于：所述第一开关SW1和所述第二开关SW2采用MOSFET场效应管，或采用IGBT功率开关管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310512635.5A CN103501036B (zh) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | 一种锂电池充放电控制电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310512635.5A CN103501036B (zh) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | 一种锂电池充放电控制电路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103501036A true CN103501036A (zh) | 2014-01-08 |
| CN103501036B CN103501036B (zh) | 2016-06-08 |
Family
ID=49866218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310512635.5A Active CN103501036B (zh) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | 一种锂电池充放电控制电路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103501036B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016095206A1 (zh) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 惠州市吉瑞科技有限公司 | 电子烟电池杆电路和电子烟电池杆 |
| CN108370169A (zh) * | 2015-12-18 | 2018-08-03 | 奥克斯能源有限公司 | 锂-硫电池管理系统 |
| CN111697827A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-22 | 道崇电子科技（嘉兴）有限公司 | 在多种类型的电子电路中共用功率晶体管的电路拓扑结构 |
| CN113541274A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-10-22 | 深圳市沃特沃德信息有限公司 | 双向充电的控制方法、装置和计算机设备 |
| CN116979659A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-10-31 | 浙江华宇钠电新能源科技有限公司 | 一种钠离子电池及电动车辆 |
| WO2024244152A1 (zh) * | 2023-05-29 | 2024-12-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 充放电电路、电池控制电路及用电设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6201714B1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-03-13 | Skynet Electronics Co., Ltd. | Exchanging converter having a zero-voltage switching control circuit for driving an output voltage filter capacitor to partially feed back storage energy to an input side of the transformer or storage inductor |
| CN102904317A (zh) * | 2012-11-02 | 2013-01-30 | 上海同异动力科技有限公司 | 一种双向电能转移电路 |
| WO2013114573A1 (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 本田技研工業株式会社 | 負荷電源装置 |
| CN203522276U (zh) * | 2013-10-28 | 2014-04-02 | 上海同异动力科技有限公司 | 一种锂电池充放电控制电路 |
-
2013
- 2013-10-28 CN CN201310512635.5A patent/CN103501036B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6201714B1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-03-13 | Skynet Electronics Co., Ltd. | Exchanging converter having a zero-voltage switching control circuit for driving an output voltage filter capacitor to partially feed back storage energy to an input side of the transformer or storage inductor |
| WO2013114573A1 (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 本田技研工業株式会社 | 負荷電源装置 |
| CN102904317A (zh) * | 2012-11-02 | 2013-01-30 | 上海同异动力科技有限公司 | 一种双向电能转移电路 |
| CN203522276U (zh) * | 2013-10-28 | 2014-04-02 | 上海同异动力科技有限公司 | 一种锂电池充放电控制电路 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016095206A1 (zh) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 惠州市吉瑞科技有限公司 | 电子烟电池杆电路和电子烟电池杆 |
| CN108370169A (zh) * | 2015-12-18 | 2018-08-03 | 奥克斯能源有限公司 | 锂-硫电池管理系统 |
| CN108370169B (zh) * | 2015-12-18 | 2021-10-26 | 约翰森·马瑟公开有限公司 | 锂-硫电池管理系统 |
| CN111697827A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-22 | 道崇电子科技（嘉兴）有限公司 | 在多种类型的电子电路中共用功率晶体管的电路拓扑结构 |
| CN113541274A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-10-22 | 深圳市沃特沃德信息有限公司 | 双向充电的控制方法、装置和计算机设备 |
| WO2024244152A1 (zh) * | 2023-05-29 | 2024-12-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 充放电电路、电池控制电路及用电设备 |
| CN116979659A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-10-31 | 浙江华宇钠电新能源科技有限公司 | 一种钠离子电池及电动车辆 |
| CN116979659B (zh) * | 2023-06-20 | 2024-02-27 | 浙江华宇钠电新能源科技有限公司 | 一种钠离子电池及电动车辆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103501036B (zh) | 2016-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101552479B (zh) | 一种直流降压电路 | |
| CN102185359B (zh) | 基于双向升降压变换器的总线式电池组均衡方法 | |
| CN103368268B (zh) | 串联储能元件组的电压主动均衡系统及方法 | |
| CN201312133Y (zh) | 一种充电设备、储能装置及充电站 | |
| CN203747439U (zh) | 一种能缩短充电时间的可充电电池组结构 | |
| CN109510319B (zh) | 一种由超级电容、锂电池和铅酸电池组成的储能电池系统 | |
| CN103956801B (zh) | 一种基于LC谐振变换的Pack to Cell均衡电路及实现方法 | |
| CN102163854A (zh) | 一种多单体串联动力锂电池组充放电均衡电路 | |
| CN103501036B (zh) | 一种锂电池充放电控制电路 | |
| CN203166556U (zh) | 一种多路电池串并联自动转换的电路 | |
| CN102593893A (zh) | 一种实现电池组均衡放电的系统 | |
| CN108275012A (zh) | 带有均衡电源的主动均衡电路 | |
| CN109088461A (zh) | 一种充放电独立的多路不同种类电池组并联控制装置及方法 | |
| CN202564995U (zh) | 一种多路电池组充放电控制装置 | |
| CN203261111U (zh) | 基于双向Buck变换器的超级电容和蓄电池混合储能光伏系统 | |
| CN101282044B (zh) | 太阳能电池匹配电路及其实现方法 | |
| CN101944754A (zh) | 一种直流升降压电路 | |
| CN101630869A (zh) | 作为电源的超级电容控制电路 | |
| CN202749870U (zh) | 离网型风光互补发电系统蓄电池智能均充电控制器 | |
| CN203522276U (zh) | 一种锂电池充放电控制电路 | |
| CN102904317A (zh) | 一种双向电能转移电路 | |
| CN202856422U (zh) | 一种双向电能转移电路 | |
| CN204967401U (zh) | 一种用于光伏发电的混合储能系统 | |
| CN111697681A (zh) | 一种用于航天器的多路充电分流控制系统及其方法 | |
| CN214176934U (zh) | 一种充电电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160927 Address after: 266000 Shandong city of Qingdao province Ningxia City Road No. 308 Patentee after: Zhang Yi Address before: 201805 Shanghai City, Jiading District Xing Xian Lu No. 1378 building 6 room 231 Patentee before: Shanghai Tongyi Power Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220831 Address after: Room J5746, No. 912, Yecheng Road, Jiading Industrial Park, Jiading District, Shanghai, 200000 Patentee after: Shanghai Tongyi Power Technology Co.,Ltd. Address before: No. 308, Ningxia Road, Southern District, Shandong, Qingdao, Shandong Patentee before: Zhang Yi |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20140108 Assignee: Qingdao Hengzhi Yuandong New Energy Technology Co.,Ltd. Assignor: Shanghai Tongyi Power Technology Co.,Ltd. Contract record no.: X2022980022887 Denomination of invention: A charging and discharging control circuit for lithium battery Granted publication date: 20160608 License type: Common License Record date: 20221202 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |