锂电池并联限流电路及锂电池并联系统的制作方法

1.本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池并联限流电路及锂电池并联系统。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流，作为一种能量存储装置的锂电池组通常包括单体电芯或模块、电子部件、电池箱及与其他外部系统的接口；在实际应用中，整个锂电池组通常由若干个锂电池模块组成，锂电池模块是单体电池在物理结构和电路上电性连接起来的构成电池包或系统的最小分组，可作为一个单元替换。而随着用电量需求的增大，单体电池容量增加又存在局限性，所以往往需要多个单体并联来满足容量需求，目前，传统的电池成组方式，往往采取先进行多个单体的并联，再进行串联的电性连接方式，也就是常说的先并后串，这样的方式，虽然电池管理系统的控制难度和成本可得到有效控制，但有个致命的缺点，就是无法监控到每个单体。更好的方式是先串后并，但是，锂电池的一致性却很难很好的保证，加之成组后整组的内阻和自耗电难免略有差异，所以在使用过程中并联在一起的多路电池之间可能会出现电压不一致，就会出现环流或大电流冲击等问题，从而导致电池使用寿命大大缩短。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于之一在于提供一种锂电池并联限流电路，该电路可以控制电路的电流，避免电流过大。
4.本发明的目的在于之二在于提供一种锂电池并联系统，可以实现压差较大的锂电池并联时，不会出现环流或大电流冲击等问题，有效延长了锂电池的寿命。
5.为了实现上述目的，第一方面，本发明提供的一种锂电池并联限流电路，包括互锁的第一限流电路和第二限流电路，第一限流电路包括第一电流采样模块，第二限流电路包括第二电流采样模块；第一电流采样模块和第二电流采样模块均与控制器电性连接，控制器用于根据第一电流采样模块和第二电流采样模块反馈的信息控制第一限流电路和第二限流电路互锁切换。
6.较佳地，第一限流电路包括依次电性连接的第一输入滤波模块、第一储能电感、第一整流二极管和第一输出滤波模块，第一限流电路还包括电性连接在第一储能电感和第一整流二极管之间的第一开关模块，第一开关模块还与第一电流采样模块电性连接；第二限流电路包括依次电性连接的第二输入滤波模块、第二储能电感、第二整流二极管和第二输出滤波模块，第二限流电路还包括电性连接在第二储能电感和第二整流二极管之间的第二开关模块，第二开关模块与第二电流采样模块电性连接；第一开关模块和第二开关模块均与控制器电性连接。
7.较佳地，第一限流电路还包括第一防倒灌mos，第一防倒灌mos与第一电流采样模块电性连接；第二限流电路还包括第二防倒灌mos，第二防倒灌mos与第二电流采样模块电
性连接；第一防倒灌mos和第二防倒灌mos通过防倒灌mos电流检测模块驱动。
8.较佳地，第一输入滤波模块包括并联连接的第一电解电容和第一电容，第一电解电容和第一电容的输入端均电性连接在电池负极接口和第一储能电感的输入端之间，第一电解电容和第一电容的输出端相互电性连接，第一储能电感的输出端电性连接第一开关模块；第二输入滤波模块包括并联连接的第二电解电容和第二电容，第二电解电容和第二电容的输入端均电性连接在电池负极接口和第二储能电感的输入端之间，第二电解电容和第二电容的输出端相互电性连接，二储能电感的输出端电性连接第二开关模块。
9.较佳地，控制器为pwm控制器，第一开关模块包括并联的第一mos开关管和第二mos开关管；第一mos开关管的栅极串联第一电阻并电性连接第一控制器信号，第一mos开关管的栅极还串联第二电阻并电性连接第一mos开关管的源极，第一mos开关管的漏极与第一储能电感的输出端电性连接；第二mos开关管的栅极串联第三电阻并电性连接第一控制信号，第二mos开关管的栅极还串联第四电阻并电性连接第二mos开关管的源极，第二mos开关管的源极还与第一mos开关管的源极电性连接，第二mos开关管的漏极与第二储能电感的输出端电性连接；第二开关模块包括并联的第三mos开关管和第四mos开关管；三mos开关管的栅极串联第五电阻并电性连接第二控制信号，第三mos开关管的栅极还串联第六电阻并电性连接第三mos开关管的源极，第三mos开关管的漏极与第二储能电感的输出端电性连接；第四mos开关管的栅极串联第七电阻并电性连接第二控制信号，第四mos开关管的栅极还串联第八电阻并电性连接第四mos开关管的源极，第四mos开关管的源极还与第三mos开关管的源极电性连接，第四mos开关管的漏极与第二储能电感的输出端电性连接。
10.较佳地，第一电流采样模块包括第九电阻，第九电阻的输入端与第一mos开关管的源极电性连接，第九电阻的输出端与第一电解电容的输出端电性连接；第二电流采样模块包括第十电阻，第十电阻的输入端与第三mos开关管的源极电性连接，第十电阻的输出端与第二电解电容的输出端电性连接。
11.较佳地，第一防倒灌mos包括第五mos开关管和第六mos开关管，第五mos开关管和第六mos开关管的漏极均与第九电阻的输出端电性连接，第五mos开关管和第六mos开关管的栅极通过防倒灌电流检测模块驱动，第五mos开关管和第六mos开关管的源极均与电池负极相连；第二防倒灌mos包括第七mos开关管和第八mos开关管，第七mos开关管和第八mos开关管的漏极均与第十电阻的输出端电性连接，第七mos开关管和第八mos开关管的栅极通过防倒灌电流检测模块驱动，第七mos开关管和第八mos开关管的源极均与电池负极相连。
12.较佳地，第一整流二极管包括并联的第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极和第二二极管的正极与均第一储能电感的输出端电性连接，第一二极管的负极和第二二极管的负极与第一输出滤波模块电性连接，第一二极管的正极和第二二极管的正极还均与第三电容的一端电性连接，第三电容的另一端还与第十一电阻的一端电性连接，第十一电阻的另一端与第九电阻的输出端电性连接；第二整流二极管包括并联的第三二极管和第四二极管，第三二极管的正极和第四二极管的正极与第二储能电感的输出端电性连接，第三二极管的负极和第四二极管的负极与第二输出滤波模块电性连接，第三二极管的正极和第四二极管的正极还均与第四电容的一端电性连接，第四电容的另一端还与第十二电阻的一端电性连接，第十二电阻的另一端与第十电阻电性连接。
13.较佳地，第一输出滤波模块包括并联连接的第三电解电容和第五电容，第三电解
电容和第五电容的输入端均电性连接在第一二极管负极和电池正极接口之间，第三电解电容和第五电容的输出端的均与第六mos开关管的漏极相连，第三电解电容和第五电容的输出端还均接地；第二输出滤波模块包括并联连接的第四电解电容和第六电容，第四电解电容和第六电容的输入端均电性连接在第三二极管负极和电池正极接口之间，第四电解电容和第六电容的输出端的均与第八mos开关管的漏极相连，第四电解电容和第六电容的输出端还均接地。
14.第二方面，本发明提供的一种锂电池并联系统，包括若干锂电池包，每个电池包均包括第一方面的的锂电池并联限流电路，锂电池并联限流电路连接在锂电池的正极和负极之间。
15.与现有技术相比，本发明锂电池并联限流电路通过设置互锁的第一限流电路和第二限流电路，并通过第一电流采样电路和第二电流采样电路进行实时电流采样并反馈给控制器，控制器通过第一电流采样电路和第二电流采样电路反馈的信息控制一限流电路和第二限流电路互锁切换，可以避免电路中的电流值过大，且可以输出连续稳定的电流，能量损失少；另外，本发明提供的锂电池并联系统通过使用本发明的锂电池并联限流电路，可以有效避免压差较大的电池包并联时产生的环流或大电流冲击，有效延长了锂电池的的寿命。
附图说明
16.图1为本发明实施例锂电池并联限流电路的第一限流电路的电图图。
17.图2为本发明实施例锂电池并联限流电路的第二限流电路的电路图
18.图3为本发明实施例本发明实施例锂电池并联系统的结构图。
具体实施方式
19.为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
20.本发明实施例提供一种锂电池并联限流电路，包括互锁的第一限流电路和第二限流电路，所述第一限流电路包括第一电流采样模块，所述第二限流电路包括第二电流采样模块；
21.所述第一电流采样模块和第二电流采样模块均与控制器电性连接，所述控制器用于根据第一电流采样模块和第二电流采样模块反馈的信息控制第一限流电路和第二限流电路互锁切换。
22.本发明通过通过控制器控制第一限流电路和第二限流电路之间互锁切换，实现连续稳定的限流控制，且能有效节约能量，避免能量损失。
23.所述第一限流电路包括依次电性连接的第一输入滤波模块、第一储能电感、第一整流二极管和第一输出滤波模块，所述第一限流电路还包括电性连接在第一储能电感和第一整流二极管之间的第一开关模块，所述第一开关模块还与第一电流采样模块电性连接；
24.所述第二限流电路包括依次电性连接的第二输入滤波模块、第二储能电感、第二整流二极管和第二输出滤波模块，所述第二限流电路还包括电性连接在第二储能电感和第二整流二极管之间的第二开关模块，所述第二开关模块与第二电流采样模块电性连接；
25.所述第一开关模块和所述第二开关模块均与控制器电性连接。
26.所述第一限流电路还包括第一防倒灌mos，所述第一防倒灌mos与第一电流采样模块电性连接；
27.所述第二限流电路还包括第二防倒灌mos，所述第二防倒灌mos与第二电流采样模块电性连接。
28.所述第一防倒灌mos和第二防倒灌mos通过防倒灌mos电流检测模块驱动。
29.具体的，如图1至图2所示，所述第一输入滤波模块包括并联连接的第一电解电容c17和第一电容c13，所述第一电解电容c17和第一电容c13的输入端均电性连接在电池负极接口和第一储能电感的输入端之间，电池负极接口用于与锂电池的负极b-电性连接，所述第一电解电容c17和第一电容c13的输出端相互电性连接，所述第一储能电感的输出端电性连接第一开关模块，所述第一储能电感包括扼流电感l2；
30.如图1至图2所示，所述第二输入滤波模块包括并联连接的第二电解电容c18和第二电容c15，所述第二电解电容c18和第二电容c15的输入端均电性连接在电池负极接口和第二储能电感的输入端之间，所述第二电解电容c18和第二电容c15的输出端相互电性连接，所述二储能电感的输出端电性连接第二开关模块，所述第二储能电感包括扼流电感l3。
31.如图1所示，所述控制器为pwm控制器，所述第一开关模块包括并联的第一mos开关管q4和第二mos开关管q5；所述第一mos开关管q4的栅极串联第一电阻r17并电性连接第一控制信号pwm1信号，所述第一控制信号pwm1信号用于控制第一mos开关管q4的开启/关闭；所述第一mos开关管q4的栅极还串联第二电阻r22并电性连接第一mos开关管q4的源极，所述第一mos开关管q4的漏极与所述第一储能电感的输出端电性连接。
32.如图1所示，所述第二mos开关管q5的栅极串联第三电阻r18并电性连接第一控制信号pwm1信号，所述第一控制信号pwm1信号用于控制第二mos开关管q5的开启/关闭；所述第二mos开关管q5的栅极还串联第四电阻r23并电性连接第二mos开关管q5的源极，所述第二mos开关管q5的源极还与所述第一mos开关管q4的源极电性连接，所述第二mos开关管q5的漏极与所述第二储能电感的输出端电性连接。
33.如图2所示，所述第二开关模块包括并联的第三mos开关管q6和第四mos开关管q7；所述三mos开关管q6的栅极串联第五电阻r19并电性连接第二控制信号pwm2信号，所述第二控制信号pwm2信号用于控制第三mos开关管q6的开启/关闭；所述第三mos开关管q6的栅极还串联第六电阻r24并电性连接第三mos开关管q6的源极，所述第三mos开关管q6的漏极与所述第二储能电感的输出端电性连接。
34.如图2所示，所述第四mos开关管q7的栅极串联第七电阻r20并电性连接第二控制信号pwm2信号，所述第二控制信号pwm2信号用于控制第四mos开关管q7的开启/关闭；所述第四mos开关管q7的栅极还串联第八电阻r25并电性连接第四mos开关管q7的源极，所述第四mos开关管q7的源极还与所述第三mos开关管q6的源极电性连接，所述第四mos开关管q7的漏极与所述第二储能电感的输出端电性连接。
35.如图1至图2所示，本发明实施例控制器为互补pwm控制器，所述控制器通过电流采样电路反馈的信号控制第一mos开关管q4和第二mos开关管q5同时开启且第三mos开关管q6和第四mos开关管q7同时关闭，或者控制第一mos开关管q4和第二mos开关管q5同时关闭且第三mos开关管q6和第四mos开关管q7同时开启；当第一mos开关管q4和第二mos开关管q5同时开启且第三mos开关管q6和第四mos开关管q7同时关闭时，第一限流电路中的第一储能电
感处于储能阶段，第一整流二极管由于b+处是高电平而不导通，第二限流电路中的第二储能电感处于放电阶段，用于输出电流，当第一电流采样模块采集到的第一储能电感的电流的峰值达到设定的电流阈值时，控制第一mos开关管q4和第二mos开关管q5同时关闭且第三mos开关管q6和第四mos开关管q7同时开启，第一限流电路中的第一储能电感处于放电阶段，用于输出电流，第二限流电路中的第二储能电感处于储能阶段，第二整流二极管由于b+处是高电平而不导通，当第二电流采样模块采集到的第二储能电感的电流峰值达到设定的电流阈值时，控制第一mos开关管q4和第二mos开关管q5同时开启且控制第三mos开关管q6和第四mos开关管q7同时关闭，第一限流电路和第二限流电路不断切换，从而可以连续稳定地输出电流，而现有技术中一般只有一个限流电路，当达到电流阈值时，必须要进行放电过程，因此，不能输出连续稳定的电流，不能有效节约能量。
36.在一些其它的实施例中，所述第一开关模块可以仅包括第一mos开关管q4或第二mos开关管q5，仅一个mos开关管即可实现第一开关模块的功能，本实施例同时采用第一mos开关管q4和第二mos开关管q5可以保证电路的性能更稳定；所述第二开关模块可以仅包括第三mos开关管q6或第四mos开关管q7，仅一个mos开关管即可实现第二开关模块的功能，本实施例同时采用第三mos开关管q6和第四mos开关管q7可以保证电路的性能更稳定。
37.如图1所示，所述第一电流采样模块包括第九电阻r29，第一电流采样模块检测r29处的电流并反馈给控制器，所述第九电阻r29的输入端与所述第一mos开关管q4的源极电性连接，所述第九电阻r29的输出端与所述第一电解电容c17的输出端电性连接。
38.如图2所示，所述第二电流采样模块包括第十电阻r30，第二电流采样模块检测r30处的电流并反馈给控制器，所述第十电阻r30的输入端与所述第三mos开关管q6的源极电性连接，所述第十电阻r30的输出端与所述第二电解电容c18的输出端电性连接。
39.如图1所示，所述第一防倒灌mos包括第五mos开关管q9和第六mos开关管q8，所述第五mos开关管q9和第六mos开关管q8的漏极均与所述第九电阻r29的输出端电性连接，所述第五mos开关管q9和第六mos开关管q8的栅极通过防倒灌电流检测模块驱动，所述第五mos开关管q9和第六mos开关管q8的源极均与电池负极c-相连。
40.如图2所示，所述第二防倒灌mos包括第七mos开关管q10和第八mos开关管q11，所述第七mos开关管q10和第八mos开关管q11的漏极均与所述第十电阻r30的输出端电性连接，所述第七mos开关管q10和第八mos开关管q11的栅极通过防倒灌电流检测模块驱动，所述第七mos开关管q10和第八mos开关管q11的源极均与电池负极c-相连。
41.所述防倒灌电流检测模块与第一电流采样电路和第二电流采样电路连接以用于根据电流值控制第五mos开关管q9和第六mos开关管q8开启/关闭及第七mos开关管q10和第八mos开关管q11开启/关闭，即当电流位为正向时，控制第五mos开关管q9、第六mos开关管q8、第七mos开关管q10、和第八mos开关管q11开启，当无电流或反向电流时，控制第五mos开关管q9、第六mos开关管q8、第七mos开关管q10、和第八mos开关管q11断开。
42.如图1所示，所述第一整流二极管包括并联的第一二极管d4和第二二极管d6，所述第一二极管d4的正极和第二二极管d6的正极与均所述第一储能电感的输出端电性连接，所述第一二极管d4的负极和第二二极管d6的负极与第一输出滤波模块电性连接，所述第一二极管d4的正极和第二二极管d6的正极还均与第三电容c14的一端电性连接，所述第三电容c14的另一端还与第十一电阻r26的一端电性连接，第十一电阻r26的另一端与第九电阻r29
的输出端电性连接。
43.在一些其它的实施例中，所述第一整流二极管可以仅包括第一二极管d4或第二二极管d6，仅一个二极管即可实现第一整流二极管的功能，本实施例同时采用第一二极管d4和第二二极管d6可以保证电路的性能更稳定。
44.如图2所示，所述第二整流二极管包括并联的第三二极管d5和第四二极管d7，所述第三二极管d5的正极和第四二极管d7的正极与所述第二储能电感的输出端电性连接，所述第三二极管d5的负极和第四二极管d7的负极与第二输出滤波模块电性连接，所述第三二极管d5的正极和第四二极管d7的正极还均与第四电容c16的一端电性连接，所述第四电容c16的另一端还与第十二电阻r27的一端电性连接，第十二电阻r27的另一端与第十电阻r30电性连接。
45.在另一些其它的实施例中，所述第二整流二极管可以仅包括第三二极管d5或第四二极管d7，仅一个二极管即可实现第二整流二极管的功能，本实施例同时采用第三二极管d5和第四二极管d7可以保证电路的性能更稳定。
46.如图1所示，所述第一输出滤波模块包括并联连接的第三电解电容c19和第五电容c12，所述第三电解电容c19和第五电容c12的输入端均电性连接在第一二极管d4负极和电池正极接口之间，电池正极接口用于与锂电池的正极b+电性连接，所述第三电解电容c19和第五电容c12的输出端的均与第六mos开关管q8的漏极相连，所述所述第三电解电容c19和第五电容c12的输出端还均接地。
47.如图2所示，所述第二输出滤波模块包括并联连接的第四电解电容c20和第六电容c11，所述第四电解电容c20和第六电容c11的输入端均电性连接在第三二极管d5负极和电池正极接口之间，所述第四电解电容c20和第六电容c11的输出端的均与第八mos开关管q11的漏极相连，所述第四电解电容c20和第六电容c11的输出端还均接地。
48.本发明实施例还提供一种锂电池并联系统，包括包括若干锂电池包，每个电池包均包括上述锂电池并联限流电路，所述锂电池并联限流电路电性连接在锂电池的正极和负极之间。
49.如图3所示，图3中的限流电路即为本发明实施例的锂电池并联限流电路，所述锂电池并联系统包括并联的bat1、bat2等n个锂电池包，当检测出bat1的电压为60v，而bat2的电压为65v时，两个电池包的压差比较大，此时，会从bat2向bat1充电，充电电流的方向如图3中箭头方向所示，bat1电池包的电池管理系统bms1控制电池负极b-和p-之间的开关断开，bat2电池包的电池管理系统bms2控制b-和p-之间的开关闭合，即电流从bat2的电池的正极流向bat1的电池正极，再从bat1的电池的负极流向锂电池并联限流电路的电池负极接口，再从电池正极接口流向bat1电池包负极p-，再流向bat1电池包的负极p-后直接流向bat1电池的负极。
50.通过将所述锂电池并联限流电路电性连接在锂电池的电池的正极和负极之间，当锂电池包并联且存在压差时，控制电流流经低电压电池包的锂电池并联限流电路从而控制低电压电池包的电流不超过预设值，防止电压压差过大出现环流或大电流冲击等问题，有效增加了锂电池包的寿命，且由于该锂电池并联限流电路的设计，可以实现电池并联时，无需限制压差，不管压差多大，均可以进行并联。
51.以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范
围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。