專利名稱：電池組充電的電壓平衡系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及二次電池技術領域，特指一種電池組充電的電壓平衡系統(tǒng)。
背景技術：
隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，移動設備得到了越來越廣泛的應用(如在高速發(fā)展的信息及通訊產(chǎn)業(yè))，其形成了對高能電池的大量需求。就是對于早已發(fā)展起來的汽車產(chǎn)業(yè)來說，由于現(xiàn)代化社會對環(huán)保的要求，其也在等待更加安全、容量更大電池的發(fā)展。對于筆記本電腦，自動自行車、電動汽車等耗能較大的移動設備，均需要多個大容量的電池芯串聯(lián)一起組成電池組才可以達到要求。
多個電池芯串聯(lián)在一起形成的電池組，如果對每個電池芯單獨充電，充電設備就需要太多，而將多個電池芯并聯(lián)在一起充電，充電時的電流就可能太大，損壞產(chǎn)品。另外將電池芯串聯(lián)在一起充電則會帶來一個問題由于多個電池芯串聯(lián)在一起，無法保證每個電池芯的性能完全一樣，當多次充(放)電循環(huán)以后，就會出現(xiàn)在充電時某個或某些電池芯的兩端電壓首先達到兩電路板的上限電壓(即保護電壓)，再繼續(xù)充電就可能使這些電池芯過充；而放電時同樣會出現(xiàn)某個或某些電池芯的兩端電壓首先達到電路板的下限電壓，再繼續(xù)放電就可能是這些電池芯過放。而這兩種情況都會破壞電池芯的結(jié)構(gòu)，縮短電池的使用周期。
針對上述過充或過放的問題，人們也想到一些解決方案，在電池組上會連接一保護線路板，如見附圖1，其就是一典型的電池組加保護線路板1的電路示意圖，保護線路板1上設有電流正負極輸出端21、22，電流正負極輸入端23、24，以及對應每個電池芯的監(jiān)測輸入端25、26，正負極輸出端21、22之間連接負載(供外設工作時)或充電器(供充電使用時)；而電池芯01、02、03串聯(lián)在一起。使用時，見附圖2，整個串聯(lián)電池組的正極端011和負極端031分別與保護線路板1的正負極輸入端23、24連接。而串聯(lián)電池組中的一個電池芯02其正負極021、022分別與電池芯的監(jiān)測輸入端25、26連接。這樣一來，保護線路板1的正負極輸入端23、24可以監(jiān)測到整個串聯(lián)電池組的電壓，而單個電池芯的監(jiān)測輸入端25、26可以監(jiān)測到與之連接的電池芯02的電壓。這樣充電時只要電池組的總電壓達到上限電壓或是其中某個電池芯的電壓首先到達上限電壓(實際使用時，單個電池芯的上限電壓比整個串聯(lián)電池組上限電壓除以電池芯個數(shù)的值要略大一些)電路自動斷開。放電過程中，原理與此類似，只要電池組的總電壓達到下限電壓或是其中某個電池芯的電壓首先到達下限電壓(實際使用時，單個電池芯的下限電壓比整個串聯(lián)電池組下限電壓除以電池芯個數(shù)的值要略小一些)。當然采取電池芯串聯(lián)的個數(shù)并不僅僅限于附圖1、2中所表示的三個電池芯，其可根據(jù)實際需要串聯(lián)多個電池芯，其連接方式與上述的結(jié)構(gòu)相同，如見附圖3。
采取上述的保護方式時，只有串聯(lián)的每個電池芯的性能完全一樣，且每次充(放)電的起始電壓也一樣時，電池組的總電壓才能在達到上限或下限電壓時斷開電路。但這只是一種理想狀態(tài)，如果串聯(lián)的電池芯的性能或充(放)電時的起始電壓有所不同，那么充(放)電時就有可能某個或某些電池芯兩端的電壓首先達到上限或下限電壓，致使其它電池芯的電量無法充滿或放完，導致整個電池組的總電量效率降低。并且這種情況將隨著充、放電循環(huán)次數(shù)的不斷增加而變的越來越嚴重。
以下是人們?yōu)榻鉀Q上述存在問題所采用的方法1、根據(jù)上次循環(huán)的充電情況來決定哪兩個電池芯本次循環(huán)做電壓平衡，如見美國專利文件US PATENT 6114835；2、充電時隨時監(jiān)測每個電池芯兩端的電壓，并隨時調(diào)整，如見美國專利文件US PATENT 5900716；3、每個電池芯加MOSFET控制旁路，當某個電池芯首先達到上限電壓時，則將其與旁路連通，其余未充滿電的電池芯繼續(xù)充電，如見美國專利文件USPATENT 5897973；4、充電時利用電容器不停的與每個電池芯并聯(lián)再斷開，以此來平衡電壓，如見美國專利文件US PATENT 6518725。但是這些解決方案均存在一個共同的缺點就是充電保護線路太復雜，并且某些保護線路的可靠性也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決充電時電池組電壓平衡的系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的電池組通過開關與保護線路板連接，開關具有如下兩種工作狀態(tài)一、電池組相互串聯(lián)，并通過此開關將串聯(lián)的電池組與保護線路板連通；二、電池組并聯(lián)，并通過此開關將并聯(lián)的電池組與保護線路板斷開。
采用這種線路結(jié)構(gòu)后，當電池組需要充電或工作時(即為負載之電源)，開關處于狀態(tài)一，電池組就象目前普通電池組一樣充電或工作；當電池組不需要充電或工作時，開關處于狀態(tài)二，所有的電池芯并聯(lián)，使得各個電池芯的電壓平衡、相等。只要各個電池芯的性能類似，當再次充(放)電時，各電池芯兩端的電壓就總會處于幾乎相等的狀態(tài)，充電時電池芯可以同時充滿，而放電時又可以同時放完，有效提高電池的使用效率。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明圖1是目前串聯(lián)電池組同保護線路板的電路示意圖；圖2是目前串聯(lián)電池組同保護線路板連接的電路示意圖；圖3是目前串聯(lián)電池組同保護線路板的電路省略示意圖；圖4是本發(fā)明中電池組同保護線路板的電路示意圖；圖5是本發(fā)明中電池組同保護線路板串聯(lián)的電路示意圖；圖6是本發(fā)明中電池組同保護線路板并聯(lián)的電路示意圖。
具體實施例方式見附圖4，電池組1通過開關與保護線路板2連接，開關具有如下兩種工作狀態(tài)狀態(tài)一、使電池組1相互串聯(lián)，并通過此開關將串聯(lián)的電池組1與保護線路板2連通，見附圖5。
狀態(tài)二、使電池組1并聯(lián)，并通過此開關將并聯(lián)的電池組1與保護線路板2斷開，如見附圖6。
電池組1的每個電池芯都串聯(lián)一個保護電阻。
保護線路板2的正負極電流輸出端21、22之間連接負載(工作時)或充電器(充電時)；整個串聯(lián)電池組1的正極端011和負極端031分別與保護線路板1的正負極輸入端23、24連接；而串聯(lián)電池組1中的每個電池芯其正負極分別與保護線路板2中電池芯的監(jiān)測輸入端連接，如附圖串聯(lián)電池組中的一個電池芯02其正負極021、022分別與電池芯的監(jiān)測輸入端25、26連接。
當電池組1并聯(lián)，即將電池芯01、02、03的一端013、023、033連接在一起，將電池芯01、02、03的另一端011、021、032連接在一起，并通此開關將并聯(lián)的電池組1與保護線路板2斷開，如見附圖6。
采用這種線路結(jié)構(gòu)后，當電池組1需要充電或工作時(即為負載之電源)，開關處于狀態(tài)一，電池組1就象目前普通電池組一樣充電或工作；當電池組1不需要充電或工作時，開關處于狀態(tài)二，所有的電池芯并聯(lián)，使得各個電池芯的電壓平衡、相等。只要各個電池芯的性能類似，當再次充(放)電時，各電池芯兩端的電壓就總會處于幾乎相等的狀態(tài)，充電時電池芯可以同時充滿，而放電時又可以同時放完，有效提高電池的使用效率。
權(quán)利要求
1.電池組充電的電壓平衡系統(tǒng)，其特征在于電池組(1)通過開關與保護線路板(2)連接，開關具有如下兩種工作狀態(tài)A、使電池組(1)相互串聯(lián)，并通過此開關將串聯(lián)的電池組(1)與保護線路板(2)連通；B、使電池組(1)相互并聯(lián)，并通過此開關將并聯(lián)的電池組(1)與保護線路板(2)斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組充電的電壓平衡系統(tǒng)，其特征在于電池組(1)的每個電池芯都串聯(lián)一個保護電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組充電的電壓平衡系統(tǒng)，其特征在于保護線路板(2)的電流正負極輸出端(21)、(22)之間連接負載(工作時)或充電器(充電時)；整個串聯(lián)電池組(1)的正極端(011)和負極端(031)分別與保護線路板(1)的電流正負極輸入端(23)、(24)連接；而串聯(lián)電池組(1)中的每個電池芯其正負極分別與保護線路板(2)中對應的電池芯的監(jiān)測輸入端連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及二次電池技術領域，特指一種電池組充電的電壓平衡系統(tǒng)。其是通過如下技術方案實現(xiàn)的電池組通過開關與保護線路板連接，開關具有如下兩種工作狀態(tài)1.電池組相互串聯(lián)，并通過此開關將串聯(lián)的電池組與保護線路板連通；2.電池芯組并聯(lián)，并通過此開關將并聯(lián)的電池組與保護線路板斷開。采用這種線路結(jié)構(gòu)后，當電池組需要充電或工作時，開關處于狀態(tài)一，電池組就象普通電池組一樣充電或工作；當電池組不需要充電或工作時，開關處于狀態(tài)二，所有的電池芯并聯(lián)，使得各個電池芯的電壓平衡、相等。只要各個電池芯的性能類似，當再次充(放)電時，各電池芯兩端的電壓就總會處于幾乎相等的狀態(tài)。
文檔編號H02J7/00GK1638183SQ0311400
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者吳凱, 郭佳麗, 李愛明, 黃世霖, 曾毓群 申請人:東莞新能源電子科技有限公司