充放电电路及方法

技术领域

本申请涉及电池领域，更具体地涉及一种充放电电路及方法。

背景技术

在电池组的充放电过程中，电池单体间会出现电量不均衡的情况，如果不做电量均衡的话，会造成电池单体的过充或过放，造成电池组损坏。例如，充电过程中，易发生有的电池单体的电压过高的情况，如果继续充电，则会造成该电池单体过充，而如果停止充电，则会造成其他电池单体充不满电的情况，这个时候就需要对该电量最强的电池单体进行均衡放电。同样地，在放电过程中，容易发生有的电池单体的电压过低的情况，如果继续放电，则会造成该电池单体的过放，而如果停止放电，则会造成其他电池单体有电，进而浪费电池组的能量，因此这个时候，就需要对该电量最弱的电池单体进行均衡充电。

然而目前常用的电池均衡方式的均衡速度较慢，且实施电路较为复杂。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种充放电电路及充放电方法，以解决上述至少一问题。

本申请第一方面提供一种充放电电路，用以控制电池单元的充放电，所述电池单元包括至少两电池单体，每一所述电池单体包括第一电极与第二电极，所述第一电极与所述第二电极的极性相反，所述充放电电路包括：

至少两电子开关，所述电子开关的数量与所述电池单体的数量相对应，每一所述电子开关包括第一端、第二端及第三端，所述电子开关的第一端电连接至相应的所述电池单体的第一电极，所述电子开关的第二端电连接至所述电池单体的第二电极，所述电子开关的第三端电连接至相邻的电池单体的第一电极及相邻的电子开关的第一端；

控制单元，所述控制单元分别电连接至每一电池单体的两端及相应的电子开关，用以检测每一所述电池单体两端的电压，并根据检测到的所述电池单体两端的电压控制相应的电子开关的通断。

本申请第二方面提供一种充放电方法，包括：

检测电池单元中的每一电池单体两端的电压；

当所述电池单元用于充电且检测到存在所述电池单体两端的电压大于或等于第一预设值时，控制对应的电池单体短路，而其他的电池单体串联连接；

当所述电池单元用于放电且检测到存在所述电池单体两端的电压小于或等于第二预设值时，控制对应的电池单体短路，而其他电池单体串联连接。

本申请提供的充放电电路，通过在由若干电池单体组成的电池单元中对应设置若干电子开关，并通过控制所述电子开关使达到限定电压值的电池单体短路，进而使对应的电池单体停止充电或放电，从而使所述电池单元快速达到电池均衡。本申请提供的充放电电路具有快速均衡充放电电压、实施简单的优点。

附图说明

图1为本申请一实施例中充放电电路的电路结构示意图。

图2为本申请一实施例中充放电方法的步骤流程图。

主要元件符号说明

充放电电路 100

送电装置(受电装置) 200

电池单元 10

电池单体 11

第一电极 111

第二电极 112

控制单元 20

电子开关 30

第一端 31

第二端 32

第三端 33

保护单元 40

驱动单元 50

充电检测单元 60

温度检测单元 70

步骤 S1-S3

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

请参阅图1，本申请一实施例提供一种充放电电路100，用以控制电池单元10的充放电。其中，所述电池单元10包括至少两电池单体11。

所述充放电电路100包括控制单元20及至少一电子开关30。其中，所述电子开关30的数量与所述电池单体11的数量相对应。每一所述电子开关30分别控制对应的电池单体11短路或与其他电池单体11导通。所述控制单元20用于分别检测每一所述电池单体11两端的电压。

可以理解，当所述电池单元10通过充放电电路100电连接至送电装置(受电装置)200时，可控制所述电池单体11充电，或控制所述电池单体11放电。也就是说，在本实施例中，通过所述电池单元10的两端与所述送电装置(受电装置)200连接，以接收所述送电装置的电能，或对所述受电装置放电。

在本实施例中，所述电子开关30包括第一端31、第二端32及第三端33。

所述电池单体11包括第一电极111与第二电极112。所述第一电极111与所述第二电极112的极性相反。

可以理解，每一所述电子开关30与相应的所述电池单体11的连接关系均相同，因此，在本实施例中，仅以其中一个所述电子开关30与相应的所述电池单体11的连接关系为例加以说明。其中，所述电子开关30的第一端31电连接至所述电池单体11的第一电极111。所述电子开关30的第二端32电连接至所述电池单体11的第二电极112。所述电子开关30的第三端33电连接至相邻的电池单体11的第一电极111及相邻的电子开关30的第一端31。

所述控制单元20分别电连接至每一所述电池单体11的两端，用以检测每一所述电池单体11两端的电压。具体地，所述控制单元20分别电连接至每一所述电池单体11的第一电极111与第二电极112。

可以理解，所述控制单元20还分别电连接至每一电子开关30，用以根据检测到的所述电池单体11两端的电压控制相应的所述电子开关30的通断。

在一实施例中，所述充放电电路100还包括保护单元40及驱动单元50。所述保护单元40与所述电池单元10串联连接，用于保护所述电池单元10。在一可选实施例中，所述保护单元40电连接于所述电池单元10的一端与所述送电装置(受电装置)200之间。

所述驱动单元50用以控制所述保护单元40断开，从而使所述充放电电路100与送电装置(受电装置)200断开，以防止所述电池单元10受损。在一可选实施例中，所述驱动单元50电连接于所述保护单元40与所述控制单元20之间。所述驱动单元50根据所述控制单元20的控制信号，以控制所述保护单元40的通断。

所述充放电电路100还包括充电检测单元60。所述充电检测单元60与所述电池单元10串联连接，并电连接至所述控制单元20。在一实施例中，所述充电检测单元60通过所述电子开关30电连接于所述电池单元10的一端与所述送电装置(受电装置)200之间。所述控制单元20电连接至所述充电检测单元60的两端。可以理解，所述控制单元20通过检测流经所述充电检测单元60的电流，从而确定所述电池单元10的充电电流及电池容量，以判断所述电池单元10整体是否过流或过充。

在本实施例中，所述充电检测单元60为一电阻。所述控制单元20通过检测所述充电检测单元60两端的电流，进而可计算预设时间段内，所述电池单元10的总电池容量。

可以理解，对电池进行恒定电流充电时，电池的电压会逐渐升高。当电压达到充电限定电压后，需立即停止充电，以防止电池过充，损害电池。同样地，对电池进行恒定电流放电时，电池的电压会逐渐降低。当电压达到放电限定电压后，需立即停止放电，以防止电池过放，损害电池。基于此，本申请提供的充放电电路100的工作原理如下：

当所述充放电电路100与送电装置连接以充电时，所述控制单元20控制每一所述电子开关30的第三端33与所述第二端32电连接。如此，每一所述电池单体11互相串联连接进行充电。

当所述控制单元20检测到存在电池单体11两端的电压大于或等于第一预设值，例如为充电限定电压值时，所述控制单元20控制对应的所述电子开关30的第三端33与所述第一端31电连接，如此，电压大于或等于所述第一预设值的所述电池单体11短路，不再进行充电，而其他的电池单体11可继续充电，从而有效防止所有的电池单体11过充。

当所述控制单元20检测到所有电池单体11两端的电压均大于或等于所述第一预设值，或所述控制单元20通过所述充电检测单元60检测到所述电池单元10的充电电流过流或所述电池单元10过充时，所述控制单元20发送第一控制信号至所述驱动单元50，所述驱动单元50接收所述第一控制信号后，发送第二控制信号至所述保护单元40，以使所述保护单元40断开，进而使所述电池单元10停止充电，从而防止所述电池单元10中的所述电池单体11因过充受损。

类似地，当所述充放电电路100与受电装置连接以放电时，所述控制单元20控制每一所述电子开关30的第三端33与所述第二端32电连接。如此，每一所述电池单体11互相串联连接进行放电。

当所述控制单元20检测到存在电池单体11两端的电压小于或等于第二预设值，例如为放电限定电压值时，所述控制单元20控制对应的所述电子开关30的第三端33与所述第一端31电连接，如此，电压小于或等于所述第一预设值的所述电池单体11短路，不再进行放电，而其他的电池单体11可继续放电，从而有效防止所述电池单体11过放。

当所述控制单元20检测到所有电池单体11两端的电压均小于或等于所述第二预设值，或所述控制单元20通过所述充电检测单元60检测到所述电池单元10的放电电流过流或所述电池单元10过放时，所述控制单元20发送所述第一控制信号至所述驱动单元50，所述驱动单元50接收所述第一控制信号后，发送所述第二控制信号至所述保护单元40，以使所述保护单元40断开，进而使所述电池单元10停止放电，从而防止所述电池单元10中的所述电池单体11因过放受损。

可以理解，在另一实施例中，所述充放电电路100还包括温度检测单元70。所述温度检测单元70用于检测所述电池单元10的温度。所述控制单元20电连接至所述温度检测单元70，用于当所述温度检测单元70检测到所述电池单元10的温度大于或等于第三预设值时，发送所述第一控制信号至所述驱动单元50，所述驱动单元50接收所述第一控制信号后，继而发送所述第二控制信号至所述保护单元40，以控制所述保护单元40断开，从而防止所述电池单元10中的电池单体11受损甚至爆炸。

可以理解，在一可选实施例中，所述充放电电路100包括若干所述温度检测单元70。每一所述温度检测单元70对应每一所述电池单体11设置，用于分别检测每一所述电池单体11的温度。所述控制单元20分别电连接至每一所述温度检测单元70。可以理解，当所述控制单元20检测到存在电池单体11的温度大于或等于所述第三预设值时，所述控制单元20控制对应的所述电子开关30的第三端33与所述第一端31电连接，如此，温度大于或等于所述第三预设值的所述电池单体11短路，不再进行充电，从而有效防止所有的电池单体11的温度继续升高，降低所述电池单体11的爆炸风险。

可以理解，所述电子开关30具有双控制功能。在一可选实施例中，所述电子开关30可以为单刀双掷开关(参图1)、MOS管或具有双控制功能的开关电路，在此不作限定。

可以理解，在一可选实施例中，所述控制单元20为一电池管理系统(BatteryManagement System，BMS)。

可以理解，所述保护单元40可断开。在一可选实施例中，所述保护单元40为MOS管，或所述保护单元40为开关电路。

本申请提供的充放电电路100，通过在由若干电池单体11组成的电池单元10中对应设置若干电子开关30，并通过控制所述电子开关30使达到限定电压值的电池单体11短路，进而使对应的电池单体11停止充电或放电，从而使所述电池单元10快速达到电池均衡。本申请提供的充放电电路100具有快速均衡充放电电压、实施简单的优点。

可以理解，所述第一预设值为充电限定电压值，当所述电池单体的充电电压大于或等于所述第一预设值，所述电池单体容易过充，进而受损。

可以理解，所述第二预设值为放电限定电压值，当所述电池单体的放电电压小于或等于所述第二预设值，所述电池单体容易过放，进而受损。

本申请一实施例还提供一种充放电方法。请参阅图2，图2是本申请一实施例提供的充放电方法的流程图。该充放电方法可应用至图1所示的充放电电路100。可以理解，根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。

所述充放电方法，包括以下步骤：

步骤S1：检测电池单元10中的每一电池单体11两端的电压。

步骤S2：当所述电池单元10用于充电且检测到存在电池单体11两端的电压大于或等于第一预设值时，通过所述控制单元20控制对应的电池单体11短路，而其他的电池单体11串联连接。

例如，所述控制单元20可通过控制对应的电子开关30的第三端连接至第一端，以使对应的电池单体11短路；通过控制其他的电子开关30的第三端连接至第二端，以使其他的电池单体11串联连接。

可以理解，可由所述控制单元20通过检测所述电池单元10正极的电流流向，以判断所述电池单元10处于充电状态或处于放电状态。例如，当所述控制单元20检测到所述电池单元10的正极的电流向外流出，则判断所述电池单元10处于放电状态，当所述电池单元10的正极的电流向内流入，则判断所述电池单元10处于充电状态。

步骤S3：当所述电池单元10用于放电且检测到存在电池单体11两端的电压小于或等于第二预设值时，控制对应的电池单体11短路，而其他电池单体11串联连接。

需要强调的是，以上仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本申请的范围内。