充电控制电路、方法、装置及应用其的电池系统与流程

本公开涉及电池，具体涉及一种充电控制电路、方法、装置及应用其的电池系统。

背景技术：

1、在电动汽车等大容量电池的应用场景中，通常需要将多个单体电池进行串联、并联或串并联，组成电压及容量满足实际应用需求的电池组。在使用过程中，电池组中不同的单体电池的电压或容量会出现差异，且这种差异随着使用时间的延迟而逐渐增加；这样，在电池组充放电过程中，最低容量的单体电池会限制电池组的整体充电和放电，导致电池组整体容量缩减。

2、相关技术中常采用主动均衡或被动均衡方案对电池组进行电量均衡，以减小中不同单体电池之间的电量差异。其中，主动均衡使用电容、电感等储能器件，均衡速度慢；而被动均衡通过消耗高容量单体电池的电量来实现，造成了能量浪费。

3、有鉴于此，有必要提供一种高效、节能的电池电量均衡方案。

技术实现思路

1、本公开实施例的目的是提供一种充电控制电路、方法、装置及应用其的电池系统，以提高电池组的电量均衡效率、减少能量浪费。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种充电控制电路，包括：充电控制单元、主充电回路和至少一组次充电回路；

3、所述主充电回路包括与被控电池组中各个电池单元一一对应的主开关单元；所述次充电回路包括与所述被控电池组中各个电池单元一一对应的次开关单元；所述主充电回路的充电电流大于所述次充电回路的充电电流；

4、所述充电控制单元分别与所述主充电回路和次充电回路连接；

5、所述充电控制单元用于，获取所述被控电池组中各个电池单元的单元电压，并分别与第一电压阈值进行比较；对于所述单元电压小于所述第一电压阈值的第一电池单元，控制与所述第一电池单元对应的主开关单元导通、次开关单元断开，以使所述第一电池单元接入所述主充电回路进行充电；对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值的第二电池单元，控制所述第二电池单元对应的次开关单元导通、主开关单元断开，以使所述第二电池单元接入所述次充电回路进行充电。

6、一个可选的实施例中，所述主开关单元包括：

7、与对应的电池单元的正极串联连接的第一可控开关、与对应的电池单元的负极串联连接的第二可控开关，以及，与所述第一可控开关、对应的电池单元和第二可控开关形成的串联电路并联的第三可控开关；

8、在所述第一可控开关和第二可控开关均闭合，且第三可控开关断开的情况下，对应的电池单元接入所述主充电回路；在所述第一可控开关和第二可控开关均断开，且所述第三可控开关闭合的情况下，对应的电池单元与所述主充电回路断开。

9、一个可选的实施例中，所述次充电回路包括涓流充电回路；

10、所述涓流充电回路中的次开关单元，包括，涓流开关单元；

11、所述涓流开关单元包括：

12、与对应的电池单元的正极串联连接的第一晶体管、与对应的电池单元的负极串联连接的第二晶体管，以及，与所述第一晶体管、对应的电池单元和第二晶体管形成的串联电路并联的第二可变电阻和第三晶体管；

13、在所述第一晶体管和第二晶体管均导通，且所述第三晶体管关断的情况下，对应的电池单元接入所述涓流充电回路；在所述第一晶体管和第二晶体管均关断，且所述第三晶体管导通的情况下，对应的电池单元与所述涓流充电回路断开。

14、一个可选的实施例中，所述次充电回路还包括微电流充电回路；所述微电流充电回路的充电电流小于所述涓流充电回路的充电电流；

15、所述微电流充电回路中的次开关单元，包括，微电流开关单元；

16、所述微电流开关单元包括：

17、与对应的电池单元的正极串联连接的第四可控开关，及，与对应的电池单元的负极串联连接的第五可控开关；

18、在所述第四可控开关和第五可控开关均闭合的情况下，对应的电池单元接入所述微电流充电回路；在所述第四可控开关和第五可控开关均断开的情况下，对应的电池单元与所述微电流充电回路断开。

19、一个可选的实施例中，所述充电控制单元用于，对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值的第二电池单元，

20、在所述第二电池单元的单元电压小于第二电压阈值的情况下，控制所述第二电池单元对应的涓流开关单元导通、主开关单元和微电流开关单元均断开，以使所述第二电池单元接入所述涓流充电回路进行充电；

21、在所述第二电池单元的单元电压不小于第二电压阈值的情况下，控制所述第二电池单元对应的微电流开关单元导通、主开关单元和涓流开关单元均断开，以使所述第二电池单元接入所述微电流充电回路进行充电；

22、其中，所述第一电压阈值小于第二电压阈值。

23、一个可选的实施例中，所述主充电回路中还包括安全电路，用于在所述充电控制单元的控制下，调节所述主充电电流；

24、所述安全电路包括串联连接的第三可变电阻和第四晶体管。

25、第二方面，本公开实施例提供了一种种充电控制方法，应用于充电控制电路；

26、所述充电控制电路包括主充电回路和至少一组次充电回路；所述主充电回路包括与被控电池组中各个电池单元一一对应的主开关单元；所述次充电回路包括与所述被控电池组中各个电池单元一一对应的次开关单元；所述主充电回路的主充电电流大于所述次充电回路的次充电电流；

27、所述方法包括：

28、获取被控电池组中各个电池单元的单元电压，并分别与第一电压阈值进行比较；

29、对于所述单元电压小于所述第一电压阈值的第一电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第一电池单元对应的主开关单元导通、次开关单元断开，以使所述第一电池单元接入所述充电控制电路的主充电回路进行充电；

30、对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值的第二电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第二电池单元对应的次开关单元导通、主开关单元断开，以使所述第二电池单元接入所述充电控制电路的次充电回路进行充电。

31、一个可选的实施例中，所述充电控制电路中的次充电回路包括两组，分别为涓流充电回路和微电流充电回路；

32、所述对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值的第二电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第二电池单元对应的次开关单元导通、主开关单元断开，包括：

33、对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值但小于第二电压阈值的第三电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第三电池单元对应的涓流开关单元导通、主开关单元及微电流开关单元均断开，以使该第三电池单元接入所述涓流充电回路进行涓流充电；

34、对于所述单元电压不小于所述第二电压阈值的第四电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第四电池单元对应的微电流开关单元导通、主开关单元及涓流开关单元均断开，以使所述第四电池单元接入所述微电流充电回路进行微电流充电。

35、第三方面，本公开实施例提供了一种充电控制装置，应用于充电控制电路；

36、所述充电控制电路包括主充电回路和至少一组次充电回路；所述主充电回路包括与被控电池组中各个电池单元一一对应的主开关单元；所述次充电回路包括与所述被控电池组中各个电池单元一一对应的次开关单元；所述主充电回路的主充电电流大于所述次充电回路的次充电电流；

37、所述充电控制装置包括：

38、电压检测模块，用于获取被控电池组中各个电池单元的单元电压，并分别与第一电压阈值进行比较；

39、第一控制模块，用于对于所述单元电压小于所述第一电压阈值的第一电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第一电池单元对应的主开关单元导通、次开关单元断开，以使所述第一电池单元接入所述充电控制电路的主充电回路进行充电；

40、第二控制模块，用于对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值的第二电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第二电池单元对应的次开关单元导通、主开关单元断开，以使所述第二电池单元接入所述充电控制电路的次充电回路进行充电。

41、一个可选的实施例中，所述充电控制电路中可以包括两组次充电回路，即涓流充电回路和微电流充电回路；上述充电控制装置中的第二控制模块具体可以包括：

42、第三子模块，用于对于所述单元电压不小于所述第一电压阈值但小于第二电压阈值的第三电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第三电池单元对应的涓流开关单元导通、主开关单元及微电流开关单元均断开，以使该第三电池单元接入所述涓流充电回路进行涓流充电；

43、第四子模块，用于对于所述单元电压不小于所述第二电压阈值的第四电池单元，控制所述充电控制电路中与所述第四电池单元对应的微电流开关单元导通、主开关单元及涓流开关单元均断开，以使所述第四电池单元接入所述微电流充电回路进行微电流充电。

44、第四方面，本公开实施例提供了一种电池系统，包括：电池组，以及，如第一方面所述的充电控制电路。

45、第五方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上述第二方面所述的方法。

46、第六方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括：

47、存储器，其上存储有计算机程序；

48、处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现如上述第二方面所述的方法。

49、由以上实施例可知，首先，本公开实施例在充电控制电路中设置至少两组充电回路，即主充电回路和至少一组次充电回路，并根据被控电池组中各个电池单元的单元电压的大小，切换各个电池单元接入的充电回路，在电池单元的单体电压小于第一电压阈值的情况下，通过控制对应的主开关单元导通、次开关单元关闭，使该电池单元接入主充电回路并通过较大的充电电流进行快速充电，而在电池单元的单体电压不小于第一电压阈值的情况下，则通过控制对应的主开关单元关闭、次开关单元导通，使该电池单元从主充电回路中断开、改接入次充电回路，并通过较小的充电电流继续进行充电，充电速度降低。这样，通过被控电池组中各个电池单元进行独立控制，使单元电压较低的电池单元通过较大的充电电流充电，而单元电压较高的电池单元则通过较小的充电电流充电，从而逐渐缩小不同的电池单元之间的电压差，也就逐渐缩小不同电池单元之间的电量差值，达到电量均衡的目的。在此电量均衡过程中，既不需要消耗电压较高的电池单元的电量，避免了能量浪费，也不需要电感、电容等储能器件，而通过降低高电压电池单元的充电电流来实现电量均衡，控制逻辑简单易实现，可以提升电量均衡效果及均衡速度。

50、其次，本公开实施例中，可以在充电控制电路中设置两组次充电回路，分别为涓流充电回路和微电流充电回路，在电池单元的单元电压不小于第一电压阈值但小于第二电压阈值时，通过控制该电池单元对应的涓流开关单元导通，使其接入涓流充电回路，通过涓流电流进行充电；在电池单元的单元电压不小于第二电压阈值时，通过控制该电池单元对应的微电流开关单元导通，使其接入微电流充电回路，并通过微电流进行充电，直至充满。本公开实施例中，单元电压不同的电池单元可以处于不同的充电状态，采用不同大小的充电电流进行充电，从而可以控制不同电池单元的充电速度，进而协调控制不同电池单元之间的电量差，实现电量均衡。

51、再次，本公开实施例中，涓流开关单元中设置有可变电阻，通过调节该可变电阻的阻值大小，可以实现对相应的涓流充电电流的大小调节，实现对涓流充电电流的精准控制。

52、另外，本公开实施例中，主充电回路中还串联有安全电路，通过控制安全电路的阻值大小，可以调节整个主充电回路的负载，从而调节主充电回路的电流大小，使其始终处于安全范围内，避免因电流过大导致接入主充电回路的电池单元的电芯损坏。