[实用新型]基于电池组H桥串联结构的低压电源对高压电池组的充电控制电路

说明书

本实用新型揭示了一种基于电池组H桥串联结构的低压电源对高压电池组的充电控制电路，改变现有直接将单体电池(或单体电池组)串联组合成电池组，而是通过场效应管、继电器或其它开关器件搭建的H桥电路进行通断控制，H桥输出端连接电池组串联母线。通过H桥电路将单体电池(或单体电池组)串入母线，由母线获得电池组电压。也可通过H桥电路将母线短接，该级单体电池(或单体电池组)则旁路出串联组合。

技术领域

本实用新型涉及电池领域。

背景技术

新能源技术快速发展，特别是锂电池在后备储能和电动汽车等领域的广泛应用，对关键的电池储能和电池管理技术提出更高要求，需要提升对电池组充电的有效性和均衡能力，使电池组的储能特性发挥到最佳。特别是高压电池组的使用，需要有效解决高电压充电的使用安全问题。同时需要降低高压充电设备的硬件成本，使新能源电池技术能够得到更广泛的推广和应用。

电池组包技术对单体电池的一致性具有较高要求，否则因电池一致性问题严重影响电池组整体性能的发挥。但受电池技术限制，需要通过更好的电池管理技术解决电池一致性问题，降低电池组包对单体电池的一致性要求。

目前的被动均衡和主动均衡技术均存在效率低，实际应用效果不理想等问题。特别是主动均衡技术，包括电容飞度法、电压转换法，电路极为复杂、硬件体积大、应用成本高等缺陷。需要有更好的电池管理技术提升应用水平。

整个电池组的性能受制于单体电池失效或质量问题的影响。需要有更好的电池管理技术提高电池应用的可靠性和安全性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种基于电池组H桥串联结构，具备电池保护和主动均衡功能的低压电源对高压电池组充电控制电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：基于电池组H桥串联结构的低压电源对高压电池组的充电控制电路，电池组由相互串联的电池单元构成，每个电池单元设有一个H桥组件，所述H桥组件由第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件和第四开关元件依次首尾相连构成，所述电池单元的正极接入到第二开关元件和第四开关元件之间，所述电池单元的负极接入到第一开关元件和第三开关元件之间，所述第三开关元件和第四开关元件之间引出电源线作为该电池单元的第一电极与其他电池单元串联，所述第一开关元件和第二开关元件之间引出电源线作为该电池单元的第二电极与其他电池单元串联，每个电池单元的第一电极与另一个电池单元的第二电极连接，其中位于首端的电池单元的第一电极连接电池组的第一充电接口，位于末端的电池单元的第二电极连接电池组的第二充电接口，所述第一充电接口和第二充电接口连接充电设备，所述充电控制电路设有电池管理单元，每个所述电池单元设有电压采集单元，所述充电设备的输出端设有充电电压采集单元，所述电压采集单元和充电电压采集单元均输出电压信号至电池管理单元，所述电池管理单元输出控制信号至每个开关元件。

所述充电电压采集单元输出第一充电接口和第二充电接口的正负极状态信号至电池管理单元。

所述电池单元与充电接口连接的导线上设有充电开关，所述电池管理单元输出通断信号至充电开关。

基于所述充电控制电路的控制方法：

开始充电时，获取充电设备的输出电压；

若输出电压值大于安全值上限则报警，若位于安全值上限和安全值下限之间，则开始为全部电池单元充电，若低于安全值下限(低电压情况)则分批次为电池单元充电。安全值预先人为设定。

若低于安全值下限，则根据当前充电设备的输出电压比对预存表格，获取每批次参与充电的电池单元数量，充电过程中，若当前参与充电的某一个或多个电池单元电量充满，则断开已经充满电的电池单元的开关元件，并加入尚未充满电的电池单元参与充电，使当前参与充电的电池单元数量与查表获得的数值相同，直至所有电池单元均充满电。

开始充电时，判断第一充电接口和第二充电接口输入电流的正负极；