一种具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组，包括至少两个锂离子电池、一个双通道继电器J1、二极管D1、三极管Q1、电阻R3、电阻R4、继电器电源VS和电平控制电路；两个锂离子电池分别记为第一锂离子电池B1和第二锂离子电池B2；电平控制电路输出低电平时，三极管Q1不导通，双通道继电器J1不工作，则第一锂离子电池B1和第二锂离子电池B2串联连接；电平控制电路输出高电平时，三极管Q1导通，双通道继电器J1工作，则第一锂离子电池B1和第二锂离子电池B2并联连接。
【专利说明】
一种具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组
技术领域
[0001]本发明属于锂电池PACK技术领域，尤其是一种实现并联充电、串联放电的锂离子电池组，可应用于数码、动力新能源领域。
【背景技术】
[0002]锂离子电池由于其环保节能的特性，已经成为了目前应用最广泛的动力能源，由多个单体电池串联或者并联或者串并联组成的锂离子电池组由于其大容量、高倍率放电的特性，已被越来越被广泛的作为动力提供能源应用到各种领域。
[0003]目前，现有锂离子电池充电技术一般是包括多组电池(两组以上)，串在一起的多组电池正负极串联充电。而串联充电的缺点为:如果其中一组电池出现差异时，时间长了，慢慢的整个锂离子电池组也会出现电压不匹配、不均衡等现象，电池循环N周后(一段时间循环后)，必须增设均衡电路来实现微观均衡。其中，微观平衡在现阶段是以主动被动均衡为主，不管是被动均衡还是主动均衡，都会损耗电池组能量，并且，长期不匹配的两组电芯串联一起充电，造成过充、起火的机率大大增加，从而形成安全隐患。
[0004]为此，一篇申请号为200720157269.6的实用新型专利，公开了一种锂离子电池组的充放电装置，该装置包括至少两个锂离子电池单元、充放电插接口、充电插头、放电插头，充电插头使每一个锂离子电池单元并联，实现了对每一个锂离子电池单元单独充电的功能，放电插头使每一个锂离子电池单元串联，实现了锂离子电池单元串联放电的功能，而且串联放电和并联充电切换自由，改善了锂离子电池组的均匀性，延长了锂离子电池组的使用寿命。该实用新型虽然实现了串联放电和并联充电切换自由，但是该方案是通过机械控制(通过插拔充电插头)，且使用时需要手动切换，操作麻烦，使用不便，给用户带来不好的体验感。
【发明内容】
[0005]因此，针对上述的问题，本发明提出一种具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组，对现有的锂离子电池组的电路结构进行改进，使锂离子电池在充电时并联连接，放电时，锂离子电池串联连接，并且通过高低电平控制继电器来实现自动切换并联和串联的连接方式，使用方便操作简单，从而解决现有技术之不足。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组，包括至少两个锂离子电池、一个双通道继电器Jl、二极管D1、三极管Ql、电阻R3、电阻R4、继电器电源VS和电平控制电路;两个锂离子电池分别记为第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2，双通道继电器Jl至少包括8引脚，双通道继电器Jl的第一引脚接于第一锂离子电池BI的正极，第二引脚接于第二锂离子电池B2的正极，第三引脚接于第一锂离子电池BI的负极，第四引脚接于二极管Dl的负极端，二极管Dl的正极端接于继电器电源VS的一端(例如正极);双通道继电器Jl的第五引脚接于第二锂离子电池B2的正极以及三极管Ql的集电极，双通道继电器Jl的第六引脚接于第二锂离子电池B2的正极，第七引脚接于第一锂离子电池BI的负极，第八引脚接于第二锂离子电池B2的负极;三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的基极串联电阻R4后连接电平控制电路，电阻R3串联在三极管Ql的发射极和基极之间；电平控制电路输出低电平时，三极管Ql不导通，双通道继电器Jl不工作，则第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2串联连接；电平控制电路输出高电平时，三极管Ql导通，双通道继电器Jl工作，则第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2并联连接。
[0007]为了保证电平的稳定性以及实现自动切换两个锂离子电池的并联和串联连接，所述电平控制电路采用恒流恒压充电电路实现，该恒流恒压充电电路包括充电适配器、电阻R1、电阻R2、二极管D2、以及充电管理电路，充电适配器的输入端连接至市电，充电适配器的输出端的负极接地，正极分为两路，一路串联二极管D2后连接至充电管理电路，充电管理电路连接至第二锂离子电池B2的正极；另一路连接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端和电阻R4的一端(远离三极管Ql的那一端)，电阻R2的另一端接地。
[0008]本发明采用上述方案，在充电时，将充电适配器接入市电(将其插头插入市电插座)，则可实现并联充电，使每组电芯都能达到标称值，即达到充满状态;在放电时，将充电适配器的插头拔出，实现串联放电，使整个电池组的电量为2倍的标称值，大大提高了总电量；同时，解决了现有技术中对电池加设均衡电路进而损耗电池能量的问题;综上，本发明有效的提高了电池组的安全性，延长了电池组的使用寿命；同时，本发明结构简单，易于实现和推广，具有很好的实用性。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的锂离子电池组的电路原理图(充电适配器未接入市电)；
图2为本发明的锂离子电池组的电路原理图(充电适配器接入市电)；
图3为实施例中第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2的串联示意图；
图4为实施例中第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2的并联示意图。
【具体实施方式】
[0010]现结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0011 ]对于锂电池组，现有技术存在着如下缺点:电池循环N周后，电池慢慢变为不均衡，这是行业一直未能解决的一项难题。不管是加了主动均衡，还是被动均衡，都会损耗电池能量，且不一定达到预期的效果，所以现在行业里的电池组，都需要定期做“护理”，也就是单节补电动作。而长期不均衡的电池组，加大了单节电芯过充，整组过充，发生危险。
[0012]具体的，作为一个具体的实施例，参见图1和图2，本发明的具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组，包括至少两个锂离子电池、一个双通道继电器Jl、二极管D1、三极管Ql、电阻R3、电阻R4、继电器电源VS和电平控制电路;两个锂离子电池分别记为第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2，双通道继电器Jl至少包括8引脚，双通道继电器Jl的第一引脚接于第一锂离子电池BI的正极，第二引脚接于第二锂离子电池B2的正极，第三引脚接于第一锂离子电池BI的负极，第四引脚接于二极管Dl的负极端，二极管Dl的正极端接于继电器电源VS的一端(例如正极)；双通道继电器Jl的第五引脚接于第二锂离子电池B2的正极以及三极管Ql的集电极，双通道继电器Jl的第六引脚接于第二锂离子电池B2的正极，第七引脚接于第一锂离子电池BI的负极，第八引脚接于第二锂离子电池B2的负极;三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的基极串联电阻R4后连接电平控制电路，电阻R3串联在三极管QI的发射极和基极之间。二极管DI作为整流元件，对继电器电源VS的电路进行整流，保证整个电路的稳定性。当然，也可采用其他元件组合实现整流目的。
[0013]为了保证电平的稳定性以及实现自动切换两个锂离子电池的并联和串联连接，本实施例中，电平控制电路采用恒流恒压充电电路实现，该恒流恒压充电电路包括充电适配器、电阻R1、电阻R2、二极管D2、以及充电管理电路，充电适配器的输入端连接至市电，充电适配器的输出端的负极接地，正极分为两路，一路串联二极管D2后连接至充电管理电路，充电管理电路连接至第二锂离子电池B2的正极；另一路连接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端和电阻R4的一端(远离三极管Ql的那一端)，电阻R2的另一端接地。充电管理电路可采用现有的充电管理芯片实现，这里不再详述。
[0014]本实施例中，其中的充电适配器采用4.2V适配器实现，当然也可以采用其他适配器实现，其可以接入市电而实现通电，也可以是接入其他电源进行通电的。
[0015]本发明通过上述方案实现并联充电串联放电功能，也即在充电时各锂离子电池并联，在放电时串联连接，例如两组电池并起来时电压是标称3.7V，串联起来时电压是7.4V标称。
[0016]本实施例中，双通道继电器Jl是8引脚的元件，分别控制两组锂离子电池(第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2)并串转换。如图3所示，恒流恒压充电电路输出低电平时，三极管Ql不导通，双通道继电器Jl不工作，则第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2串联连接，也即B1-和B2+相通，此时整个电池组实现串联，S卩P+和P-之间的电压Vl =2倍的标称值，例如3.7 X 2=7.4V。如图4所示，恒流恒压充电电路输出高电平时，三极管Ql导通，双通道继电器Jl工作，则第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2并联连接，也就是说，BI+和B2+相通，B1-和B2-相通，此时整个电池组P+、P-之间的电压Vl =标称值，例如3.7V。
[0017]另外，上述方案中，锂离子电池可设置多个，同时相应的继电器的引脚的个数也要增加(或者增设多组开关)，保证充电时，多个锂离子电池并联连接，放电时，多个锂离子电池串联连接即可。
[0018]利用本发明的方案，一个4.2V的锂离子电池组即可替代原来的8.4V的锂离子电池组，从而大大节约了能量。同时，在充电时，两个锂离子电池并联充电，使每组电芯都能达到
4.2V的充满状态，解决了电池加均衡电路损耗电池能量，有效提高了电池组的安全性，并延长了电池组使用寿命。
[0019]本发明采用上述方案，有效的管理电池充电，大大增加了电池组使用寿命，使其变得更为安全可靠。另外，本发明的总体电路稳定性高，大量的实验证明，本发明的锂离子电池组稳定可靠，更安全。
[0020]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种具有并联充电串联放电功能的锂离子电池组，其特征在于:包括至少两个锂离子电池、一个双通道继电器Jl、二极管Dl、三极管Ql、电阻R3、电阻R4、继电器电源VS和电平控制电路;两个锂离子电池分别记为第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2，双通道继电器Jl至少包括8引脚，双通道继电器Jl的第一引脚接于第一锂离子电池BI的正极，第二引脚接于第二锂离子电池B2的正极，第三引脚接于第一锂离子电池BI的负极，第四引脚接于二极管Dl的负极端，二极管Dl的正极端接于继电器电源VS的一端;双通道继电器Jl的第五引脚接于第二锂离子电池B2的正极以及三极管Ql的集电极，双通道继电器Jl的第六引脚接于第二锂离子电池B2的正极，第七引脚接于第一锂离子电池BI的负极，第八引脚接于第二锂离子电池B2的负极;三极管Ql的发射极接地，三极管Ql的基极串联电阻R4后连接电平控制电路，电阻R3串联在三极管Ql的发射极和基极之间；电平控制电路输出低电平时，三极管Ql不导通，双通道继电器Jl不工作，则第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2串联连接；电平控制电路输出高电平时，三极管Ql导通，双通道继电器Jl工作，则第一锂离子电池BI和第二锂离子电池B2并联连接。2.根据权利要求1所述的锂离子电池组，其特征在于:所述电平控制电路采用恒流恒压充电电路实现，该恒流恒压充电电路包括充电适配器、电阻R1、电阻R2、二极管D2、以及充电管理电路，充电适配器的输入端连接至市电，充电适配器的输出端的负极接地，正极分为两路，一路串联二极管D2后连接至充电管理电路，充电管理电路连接至第二锂离子电池B2的正极;另一路连接电阻Rl的一端，电阻Rl的另一端连接电阻R2的一端和电阻R4的一端，电阻R2的另一端接地。
【文档编号】H01M10/44GK105958144SQ201610385498
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】吕珍建
【申请人】深圳市诚卓能源科技有限公司