一种电池系统的制作方法

本发明属于蓄电池技术领域，尤其涉及一种电池系统。

背景技术：

锂电池通常由多个锂离子单体电池串联而成。目前常规的电池组充电器一般采用充电器对电池组进行串联充电。现有技术中还存在多种锂电池均衡充电的方法，一般采用分组均衡的方式，即将串联的所有单体电池进行分组，每组电池都有一个均衡器负责组内各单体电池之间的能量均衡。

电池均衡充电的方法虽然能提高电池组的整体充电饱和度，但其接口为特殊设计，不通用。而常规的电池充电器较为常见，通用性好。然而，由于常规充电器的充电接口与均衡充电器的接口不同，两者之间互不兼容，所以现有技术中存在无法兼容常规充电器和均衡充电器对电池组进行充电的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池系统，旨在解决现有技术中存在无法兼容常规充电器和均衡充电器对电池组进行充电的问题。

本发明提供了一种电池系统，包括电池组和多个充电模块，所述电池组内包括多个单体电芯，所述充电模块与所述单体电芯的数量相同，每个所述充电模块一一对应地对每个所述单体电芯进行均衡充电，所述电池系统还包括：

电池保护模块，所述电池保护模块的每个电压连接端分别连接每个所述单体电芯的正极，所述电池保护模块根据所述单体电芯的电压生成相应的控制信号；

开关控制模块，所述开关控制模块连接所述电池保护模块，所述开关控制模块根据所述控制信号执行通断操作；

过流保护器，连接在所述电池组和所述开关控制模块之间，所述过流保护器用于其所在的电路线路过流时断开；

通用接口模块，所述通用接口模块的第一端连接所述开关控制模块，所述通用接口模块的第二端连接所述电池保护模块，所述通用接口模块的第三端接地，所述通用接口模块用于连接外部充电器以对所述电池组进行充电。

本发明通过在电池组外围集成多个充电模块实现电池组的均衡充电，集成电池保护模块、开关控制模块、过流保护器及通用接口模块实现电池组的常规充电，本发明具有既可常规充电又能均衡充电的功能，解决了现有技术中存在无法兼容常规充电器和均衡充电器对电池组进行充电的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电池系统的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的一种电池系统的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过在电池组外围集成多个充电模块实现电池组的均衡充电，集成电池保护模块、开关控制模块、过流保护器及通用接口模块实现电池组的常规充电，本发明实施例具有既可常规充电又能均衡充电的功能，解决了现有技术中存在无法兼容常规充电器和均衡充电器对电池组进行充电的问题。

图1示出了本发明实施例所提供的一种电池系统的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种电池系统，包括电池组500和多个充电模块(C1～Cn)，电池组500内包括多个单体电芯(B1～Bn)，充电模块与单体电芯的数量相同，每个充电模块一一对应地对每个单体电芯进行均衡充电。

该电池系统还包括：

电池保护模块100，电池保护模块100的每个电压连接端分别连接每个单体电芯的正极，电池保护模块100根据单体电芯的电压生成相应的控制信号；

开关控制模块300，开关控制模块300连接电池保护模块100，开关控制模块300根据上述控制信号执行通断操作；

过流保护器200，连接在电池组500和开关控制模块300之间，过流保护器200用于其所在的电路线路过流时断开；

通用接口模块400，通用接口模块400的第一端连接开关控制模块300，通用接口模块400的第二端连接电池保护模块100，通用接口模块400的第三端接地，通用接口模块400用于连接外部充电器以对电池组500进行充电。

具体的，电池组500为锂电池。

具体的，单体电芯包括一个电芯或多个相同类型且依次串联的电芯。

具体的，过流保护器200为熔断器F1。熔断器F1可以采用SFJ系列的保护器。

电池组500内的各单体电芯为串联结构，由于原材料、生产工艺等多种因素造成各单体电芯的性能不会完全相同，故在电池组500充电时，如果各单体电芯之间的充电状态失配或容量、能量失配会影响整个电池组500的容量。例如在充电期间，由于部分单体电芯的内阻增大，单体电芯的电压很快达到充电限制电压并继续上升，造成过充电同时伴随温度的快速上升，而其它大部分单体电芯虽然没有达到充电限制电压，但常规充电器会因为电池组500的总电压已经达到充电限制电压而结束充电。尤其，当某单体电芯严重过充电，可能会因为过热而发生爆炸等危险。基于此，采用均衡充电的方法避免这些危险发生。均衡充电的方法能够平衡电池组500中各单体电芯的电压，使所有单体电芯具有相同或相近的电压，实现电池组500充电时所有单体电芯同时达到充电限制电压。本发明采用与电池组500内单体电芯数量相同的充电模块实现电池组500的均衡充电，以提高电池组500的整体充电饱和度。

电池保护模块100检测各个单体电芯的电压，根据电压数据输出控制信号给后级电路，实现电池保护，其具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能。

开关控制模块300用于在电池组500发生过充电或过放电情况时，断开所在的电池组500充放电线路，将电池组500和电源或负载的连接断开。

过流保护器200在线路电流过大时断开电池组500和电源或负载的连接，实现短路保护。

通用接口模块400提供本发明实施例与常规充电器的连接接口。

具体的，电池组500的正极连接过流保护器200的第一端，过流保护器200的第二端连接开关控制模块300的第一端，开关控制模块300的第二端连接通用接口模块400的第一端，电池组500的负极接地。

具体的，电池保护模块100的第一位控端、第二位控端及第三位控端分别连接开关控制模块300的第三端、第四端及第五端，电池保护模块100的第四位控端连接通用接口模块400的第二端。

进一步地，图2示出了本发明具体实施例所提供的一种电池系统的电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明具体实施例相关的部分，详述如下：

本发明实施例以4节电芯串联的锂电池为例做具体说明。

具体的，充电模块的数量为4个，单体电芯的数量为4个。

具体的，电池保护模块100包括：电池保护芯片U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R11、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6及电容C19。

电池保护芯片U1的充电控制连接端子COP为电池保护模块100的第二位控端；电池保护芯片U1的第一电压检测端子VMP为电池保护模块100的第三位控端；电池保护芯片U1的放电控制连接端子DOP为电池保护模块100的第一位控端；电池保护芯片U1的第二电压检测端子VINI为电池保护模块100的第四位控端；电池保护芯片U1的第一电容连接端子CDT和第二电容连接端子CCT分别连接电容C4的第一端和电容C5的第一端；电池保护芯片U1的负电压连接端子VSS与电容C4的第二端、电容C5的第二端、电容C6的第一端及电阻R11的第一端短接，电阻R11的第二端接地；电池保护芯片U1的第一悬空端子NC和第二悬空端子NC’悬空；电池保护芯片U1的切换端子SEL接电阻R5的第一端；电池保护芯片U1的控制端子CTL接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端接电阻R11的第一端；电池保护芯片U1的第一正电压连接端子VC4同时连接电容C19的第一端和电阻R6的第一端，电阻R6的第二端为电池保护模块100的第一电压连接端；电池保护芯片U1的第二正电压连接端子VC3同时连接电容C1的第一端和电阻R3的第一端，电阻R3的第二端为电池保护模块100的第二电压连接端；电池保护芯片U1的第三正电压连接端子VC2同时连接电容C2的第一端和电阻R2的第一端，电阻R2的第二端为电池保护模块100的第三电压连接端；电池保护芯片U1的第四正电压连接端子VC1同时连接电容C3的第一端和电阻R1的第一端，电阻R1的第二端为电池保护模块100的第四电压连接端；电池保护芯片U1的第五正电压连接端子VDD接与电阻R5的第二端、电容C6的第二端、电容C1的第二端、电容C2的第二端、电容C3的第二端、电容C19的第二端共同连接电阻R1的第二端。

进一步地，电池保护芯片U1可以是型号为S-8254的锂离子充放电芯片。

具体的，开关控制模块300包括：二极管Q1、二极管Q2、第一开关管Q8、第二开关管Q9、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电容C7及电容C8。

电容C7的第一端、二极管Q1的阴极及第一开关管Q8的源极共接于开关控制模块300的第一端，电容C7的第二端接电容C8的第一端，二极管Q1的阳极、第一开关管Q8的漏极、二极管Q2的阳极及第二开关管Q9的漏极短接，电容C8的第二端、二极管Q2的阴极及第二开关管Q9的源极共接于开关控制模块300的第二端，第一开关管Q8的栅极接电阻R8的第一端，电阻R8的第二端为开关控制模块300的第三端，第二开关管Q9的栅极、电阻R10的第一端及电阻R12的第一端短接，电阻R10的第二端为开关控制模块300的第四端，电阻R12的第二端和电阻R9的第一端共接于二极管Q2的阴极，电阻R9的第二端为开关控制模块300的第五端。

具体的，第一开关管Q8和第二开关管Q9均为MOS管。

具体的，通用接口模块400包括：温度传感器RT、电阻R7、电阻R13、电容C9、电容C10、第一对外接口P+、第二对外接口T及第三对外接口P-。

电容C9的第一端和第一对外接口P+共接于通用接口模块400的第一端，电阻R7的第一端接通用接口模块400的第二端，电阻R13的第一端接通用接口模块400的第三端，电容C9的第二端接电容C10的第一端，电容C10的第二端、电阻R7的第二端及电阻R13的第二端共接于第三对外接口P-，温度传感器RT连接在第二对外接口T和第三对外接口P-之间。

具体的，温度传感器RT为热敏电阻。

以下结合工作原理对上述的电池系统作进一步说明：

如图2所示，充电模块C1～C4和单体电芯B1～B4一一对应连接，从而实现电池组500的均衡充电。电池保护芯片U1在电池组500进行常规充电或放电时发挥保护作用。电池组500进行常规充电或放电时通过通用接口模块400连接外部充电器或负载。电池保护芯片U1检测各个单体电芯B1～B4的电压并输出控制信号给开关控制模块300以控制充电或放电线路的通断。当电池组500的电压过高时，电池保护芯片U1的充电控制连接端子COP输出信号使第二开关管Q9断开，即断开电池组500与外部充电器的连接。当电池组500的电压过低时，电池保护芯片U1的放电控制连接端子DOP输出信号使第一开关管Q8断开，即断开电池组500与外部负载的连接。

本发明实施例通过在电池系统中集成实现均衡充电的电路和实现常规充电的电路，具有既可常规充电又能均衡充电的功能，解决了现有技术中存在无法兼容常规充电器和均衡充电器对电池组进行充电的问题。本发明实施例中设置电池保护模块100和开关控制模块300保证了电池系统的安全性和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。