本發(fā)明涉及電子技術領域，特別是指一種電池充放電方法及電路。

背景技術：

在鐵鋰電池作為備用電源供電的系統(tǒng)中，根據(jù)鐵鋰電池特性，需要對電池充電和放電進行比傳統(tǒng)鉛酸電池更為精細化的控制，尤其鐵鋰電池不能長期浮充和電池接通期間瞬態(tài)大電流給電池充放電帶來不可控的安全問題，是鐵鋰電池充放電管理的關鍵點和難點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種鐵鋰電池充放電方法及電路，能夠有效解決鐵鋰電池不能長期浮充和電池接通期間瞬態(tài)大電流導致充放電不可控的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施例提供技術方案如下：

一方面，提供一種電池充放電電路，包括電源、負載和至少一個電池組，所述電源的第一極與所述負載的第一極連接于第一節(jié)點，所述電源的第二極與所述負載的第二極連接于第二節(jié)點，所述充放電電路還包括與所述電池組一一對應的回路電路，所述電池組的第一極與所述第一節(jié)點連接，所述回路電路位于所述電池組的第二極與所述第二節(jié)點之間，所述回路組件包括：第一開關、第二開關、二極管，

其中，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與所述電池組的第二極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的第一極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的第二極連接于第三節(jié)點。

進一步地，所述回路組件還包括：

電壓檢測模塊、電壓電流檢測模塊和測控模塊，

其中，所述電壓檢測模塊與所述電池組的第二極連接，用于檢測所述電池組的電壓；

所述電壓電流檢測模塊位于所述第三節(jié)點與所述第二節(jié)點之間，用于檢測所述第二節(jié)點的電壓、以及所述電池組的充放電電流；

所述測控模塊，用于根據(jù)所述電壓檢測模塊和所述電壓電流檢測模塊的檢測結果控制所述第一開關和所述第二開關的閉合或關斷。

進一步地，所述充放電電路包括一個電池組和一個回路組件，

所述電源的正極、所述電池組的正極與所述負載的正極連接于第一節(jié)點，所述電源的負極與所述負載的負極連接于第二節(jié)點，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與所述電池組的負極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陰極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陽極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與所述電池組的負極連接。

進一步地，所述充放電電路包括多個電池組和與電池組一一對應的多個回路組件，

所述電源的正極、所述電池組的正極與所述負載的正極連接于第一節(jié)點，所述電源的負極與所述負載的負極連接于第二節(jié)點，每一回路組件中，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與對應電池組的負極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陰極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陽極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與對應電池組的負極連接。

進一步地，所述充放電電路包括一個電池組和一個回路組件，

所述電源的負極、所述電池組的負極與所述負載的負極連接于第一節(jié)點，所述電源的正極與所述負載的正極連接于第二節(jié)點，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與所述電池組的正極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陽極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陰極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與所述電池組的正極連接。

進一步地，所述充放電電路包括多個電池組和與電池組一一對應的多個回路組件，

所述電源的負極、所述電池組的負極與所述負載的負極連接于第一節(jié)點，所述電源的正極與所述負載的正極連接于第二節(jié)點，每一回路組件中，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與對應電池組的正極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陽極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陰極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與對應電池組的正極連接。

進一步地，所述測控模塊具體用于在進行充電且所述第一開關關斷時，若所述電池組的電壓與所述第二節(jié)點的電壓之間的差值達到第一預設值時，控制所述第一開關閉合；

在充電結束后，控制所述第一開關關斷，所述第二開關閉合；

在所述第二開關閉合，進行放電時，若所述電池組的放電電流小于第二預設值，維持所述第二開關的閉合；若所述電池組的放電電流大于第三預設值，控制所述第一開關閉合；若所述電池組的放電電流大于第四預設值，控制所述第一開關和所述第二開關關斷。

進一步地，所述第一開關為接觸器、繼電器、金屬-氧化物半導體場效應晶體管mosfet、三極管、或絕緣柵雙極型晶體管igbt；

所述第二開關為接觸器、繼電器、mosfet管、三極管、或igbt。

進一步地，所述電池組為鐵鋰電池組。

本發(fā)明實施例還提供了一種電池充放電方法，應用于如上所述的電池充放電電路，所述方法包括：

通過所述電壓檢測模塊檢測所述電池組的電壓；

通過所述電壓電流檢測模塊檢測所述第二節(jié)點的電壓、以及所述電池組的充放電電流；

根據(jù)所述電壓檢測模塊和所述電壓電流檢測模塊的檢測結果，通過所述測控模塊控制所述第一開關和所述第二開關的閉合或關斷。

進一步地，所述方法具體包括：

在進行充電且所述第一開關關斷時，通過所述測控模塊判斷所述電池組的電壓與所述第二節(jié)點的電壓之間的差值是否達到第一預設值，在所述差值達到第一預設值時，控制所述第一開關閉合；

在充電結束后，通過所述測控模塊控制所述第一開關關斷，所述第二開關閉合；

在所述第二開關閉合，進行放電時，判斷所述電池組的放電電流是否小于第二預設值，在所述電池組的放電電流小于第二預設值時，通過所述測控模塊維持所述第二開關的閉合；判斷所述電池組的放電電流是否大于第三預設值，在所述電池組的放電電流大于第三預設值時，通過所述測控模塊控制所述第一開關閉合；判斷所述電池組的放電電流是否大于第四預設值，在所述電池組的放電電流大于第四預設值時，控制所述第一開關和所述第二開關關斷。

本發(fā)明的實施例具有以下有益效果：

上述方案中，利用二極管的單向導電性與開關串聯(lián)組合成回路電路，再與開關并聯(lián)，并根據(jù)回路電壓和電流實時檢測數(shù)據(jù)，組合成電池充放電電路，能夠有效解決鐵鋰電池不能長期浮充和電池接通期間瞬態(tài)大電流導致充放電不可控帶來的安全問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的電池充放電電路結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二的電池充放電電路結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例三的電池充放電電路結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例四的電池充放電電路結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的實施例要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明的實施例提供一種鐵鋰電池充放電方法及電路，能夠有效解決鐵鋰電池不能長期浮充和電池接通期間瞬態(tài)大電流導致充放電不可控的問題。

本發(fā)明實施例提供一種電池充放電電路，包括電源、負載和至少一個電池組，所述電源的第一極與所述負載的第一極連接于第一節(jié)點，所述電源的第二極與所述負載的第二極連接于第二節(jié)點，所述充放電電路還包括與所述電池組 一一對應的回路電路，所述電池組的第一極與所述第一節(jié)點連接，所述回路電路位于所述電池組的第二極與所述第二節(jié)點之間，所述回路組件包括：第一開關、第二開關、二極管，

其中，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與所述電池組的第二極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的第一極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的第二極連接于第三節(jié)點。

進一步地，所述回路組件還包括：

電壓檢測模塊、電壓電流檢測模塊和測控模塊，

所述電壓檢測模塊與所述電池組的第二極連接，用于檢測所述電池組的電壓；

所述電壓電流檢測模塊位于所述第三節(jié)點與所述第二節(jié)點之間，用于檢測所述第二節(jié)點的電壓、以及所述電池組的充放電電流；

所述測控模塊，用于根據(jù)所述電壓檢測模塊和所述電壓電流檢測模塊的檢測結果控制所述第一開關和所述第二開關的閉合或關斷。

本實施例利用二極管的單向導電性與開關串聯(lián)組合成回路電路，再與開關并聯(lián)，并根據(jù)回路電壓和電流實時檢測數(shù)據(jù)，組合成電池充放電電路，能夠有效解決鐵鋰電池不能長期浮充和電池接通期間瞬態(tài)大電流導致充放電不可控帶來的安全問題。

進一步地，所述充放電電路包括一個電池組和一個回路組件，

所述電源的正極、所述電池組的正極與所述負載的正極連接于第一節(jié)點，所述電源的負極與所述負載的負極連接于第二節(jié)點，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與所述電池組的負極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陰極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陽極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與所述電池組的負極連接。

進一步地，所述充放電電路包括多個電池組和與電池組一一對應的多個回路組件，

所述電源的正極、所述電池組的正極與所述負載的正極連接于第一節(jié)點，所述電源的負極與所述負載的負極連接于第二節(jié)點，每一回路組件中，所述第 一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與對應電池組的負極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陰極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陽極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與對應電池組的負極連接。

進一步地，所述充放電電路包括一個電池組和一個回路組件，

所述電源的負極、所述電池組的負極與所述負載的負極連接于第一節(jié)點，所述電源的正極與所述負載的正極連接于第二節(jié)點，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與所述電池組的正極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陽極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陰極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與所述電池組的正極連接。

進一步地，所述充放電電路包括多個電池組和與電池組一一對應的多個回路組件，

所述電源的負極、所述電池組的負極與所述負載的負極連接于第一節(jié)點，所述電源的正極與所述負載的正極連接于第二節(jié)點，每一回路組件中，所述第一開關的第一端、所述第二開關的第一端均與對應電池組的正極連接，所述第二開關的第二端與所述二極管的陽極連接，所述第一開關的第二端、所述二極管的陰極連接于第三節(jié)點，所述電壓檢測模塊與對應電池組的正極連接。

進一步地，所述測控模塊具體用于在進行充電且所述第一開關關斷時，若所述電池組的電壓與所述第二節(jié)點的電壓之間的差值達到第一預設值時，控制所述第一開關閉合；

在充電結束后，控制所述第一開關關斷，所述第二開關閉合；

在所述第二開關閉合，進行放電時，若所述電池組的放電電流小于第二預設值，維持所述第二開關的閉合；若所述電池組的放電電流大于第三預設值，控制所述第一開關閉合；若所述電池組的放電電流大于第四預設值，控制所述第一開關和所述第二開關關斷。

進一步地，所述第一開關為接觸器、繼電器、金屬-氧化物半導體場效應晶體管mosfet、三極管、或絕緣柵雙極型晶體管igbt；

所述第二開關為接觸器、繼電器、mosfet管、三極管、或igbt。

進一步地，所述電池組為鐵鋰電池組。

本發(fā)明實施例還提供了一種電池充放電方法，應用于如上所述的電池充放電電路，所述方法包括：

通過所述電壓檢測模塊檢測所述電池組的電壓；

通過所述電壓電流檢測模塊檢測所述第二節(jié)點的電壓、以及所述電池組的充放電電流；

根據(jù)所述電壓檢測模塊和所述電壓電流檢測模塊的檢測結果，通過所述測控模塊控制所述第一開關和所述第二開關的閉合或關斷。

進一步地，所述方法具體包括：

在進行充電且所述第一開關關斷時，通過所述測控模塊判斷所述電池組的電壓與所述第二節(jié)點的電壓之間的差值是否達到第一預設值，在所述差值達到第一預設值時，控制所述第一開關閉合；

在充電結束后，通過所述測控模塊控制所述第一開關關斷，所述第二開關閉合；

在所述第二開關閉合，進行放電時，判斷所述電池組的放電電流是否小于第二預設值，在所述電池組的放電電流小于第二預設值時，通過所述測控模塊維持所述第二開關的閉合；判斷所述電池組的放電電流是否大于第三預設值，在所述電池組的放電電流大于第三預設值時，通過所述測控模塊控制所述第一開關閉合；判斷所述電池組的放電電流是否大于第四預設值，在所述電池組的放電電流大于第四預設值時，控制所述第一開關和所述第二開關關斷。

本實施例中，利用二極管的單向導電性與開關串聯(lián)組合成回路電路，再與開關并聯(lián)，并根據(jù)回路電壓和電流實時檢測數(shù)據(jù)，組合成電池充放電電路，能夠有效解決鐵鋰電池不能長期浮充和電池接通期間瞬態(tài)大電流導致充放電不可控帶來的安全問題。

下面結合具體的實施例對本發(fā)明的電池充放電電路進行介紹：

實施例一

本實施例提供一種鐵鋰電池充放電電路，利用二極管的單向導電性與開關串聯(lián)組合成輔助放電回路，再與主回路開關并聯(lián)，并根據(jù)回路電壓和電流的實時檢測數(shù)據(jù)，來對鐵鋰電池充電和放電進行控制。如圖1所示，本實施例的鐵 鋰電池充放電電路包含兩個開關和一個二極管：與電池組負極連接的主開關s1，s1的另一端與電源和負載的公共負極(一般稱之為負排)相連，電池充放電主回路經(jīng)過開關s1；開關s2和二極管vd1串聯(lián)構成輔助放電回路，輔助放電回路與開關s1并聯(lián)，開關s2與電池組負極相連，s2另一端與二極管vd1陰極相連；vd1的陽極與公共負排相連，同時該連接點與s1的另一端也是相連的；s1和s2是可以受控制的開關元器件，其控制端連接控制信號。

邏輯上，二極管vd1和開關s2串聯(lián)，構成單方向放電回路，用作放電輔助回路，二者位置順序可以互換，功能仍是一樣；二極管vd1和開關s2串聯(lián)后，再與s1并聯(lián)，s1構成充電和放電的主回路；vd1的陽極方向公共連接端(如圖1中的vd1和s1的公共連接端)與公共負排相連，vd1的陰極方向公共端(如圖1中的s1和s2的公共連接端)與電池組負極相連；充放電回路開關s1和放電回路開關s2，其開關狀態(tài)受控制而定。

在s1關斷的狀態(tài)下，當需要進入充電階段，判斷電池組電壓和負排電壓壓差滿足一定值，即可接通開關s1進行充電，形成低壓差接入，從而解決了開關s1接通瞬間大電流充電的問題；若充電電流還是過大，為了保護設備和線路，可以關斷s1。

當充電結束，接通開關s2，關斷開關s1，此狀態(tài)可以允許放電，但不能充電；從而解決了長期浮充的問題。

當進入放電階段，若放電電流小于約定值iz，就維持放電回路開關s2接通；若放電電流大于約定值iz，則接通開關s1主回路放電；若放電電流過大，為了保護設備和線路，可關斷s1和s2；通過開關s2過渡，保留有一定壓差的存在，從而解決了主回路s1接通瞬間大電流放電的問題。

其中，開關s1和s2，可以是任何一種受控的開關特性元器件，包括但不限于接觸器、繼電器、mosfet(金屬-氧化物半導體場效應晶體管)、三極管、igbt(絕緣柵雙極型晶體管)等。

實施例二

如圖2所示，本實施例中，鐵鋰電池組作為備用供電電源，鐵鋰電池組回路(虛線框內(nèi))與y1主電源回路并聯(lián)，正極作為負排公共端，對等效負載 rl供電。其中鐵鋰電池組回路，電池組u1正極一端與電源y1正極連接，電池組u1另一端負極與主開關s1一端連接，同時該連接點與輔助開關s2一端連接，同時該連接點還和電壓檢測模塊d1連接；s2另一端與二極管vd1陰極連接；s1的另一端與vd1的陽極連接，同時該連接點與電壓電流檢測模塊d2一端連接；電壓電流檢測模塊d2另一端與電源另一端負排負極連接；電壓檢測模塊d1的輸出端與測控模塊u2連接，同時電壓電流檢測模塊d2的輸出端與測控模塊u2連接，測控模塊u2的控制輸出分別與開關s1和開關s2的控制端連接。

如圖2中所示關系，由于s1和s2的存在，電池組負極電壓和負排負極電壓在開關關斷期間不相同，所以必須分別檢測。電壓檢測模塊d1檢測電池組負極的電壓，即電池組的電壓；電壓電流檢測模塊d2檢測的是電池組回路的電流和負排負極的電壓；測控模塊u2根據(jù)得到的電流、電壓值，運算得出控制策略，分別控制充放電開關s1和s2。

邏輯上，二極管vd1和開關s2串聯(lián)，構成單方向放電回路，用作放電輔助回路，二者位置順序可以互換；二極管vd1和開關s2串聯(lián)后，再與s1并聯(lián)，s1構成充電和放電的主回路；電源正極與電池組正極連接，正極作為公共端；d1檢測電池組負極電壓，即電池組電壓；d2檢測電源負排電壓，即負排電壓；d2還檢測電池組回路充電電流和放電電流；d2可以是電流檢測和電壓檢測兩個功能模塊，也可以是一個模塊完成兩個功能；u2測控模塊運算處理電壓、電流的檢測數(shù)據(jù)，并控制充電回路開關s1和放電回路開關s2。

在s1關斷的狀態(tài)下，當需要進入充電階段，判斷電池組電壓和負排電壓壓差滿足一定值，即可接通開關s1充電，從而解決了開關s1接通瞬間大電流充電的問題；若充電電流還是過大，為了保護設備和線路，可以關斷s1；當充電結束，接通開關s2，關斷開關s1，此狀態(tài)可以允許放電，但不能充電；從而解決了長期浮充的問題；當進入放電階段，若放電電流小于約定值iz，就維持放電回路開關s2接通；若放電電流大于約定值iz，則接通開關s1主回路放電；若放電電流過大，為了保護設備和線路，可關斷s1和s2；通過開關s2過渡，保留有一定壓差的存在，從而解決了主回路s1接通瞬間大電流放電 的問題。

其中，電源y1用于充電和供電，負載rl為實際供電對象的等效負載。所述開關s1和s2，可以是任何一種受控的開關特性器件，包括但不限于接觸器、繼電器、mosfet管、三極管、igbt等。

本實施例利用二極管的單向導電性與開關串聯(lián)組合成輔助放電回路，再與主回路開關并聯(lián)，控制斷開主回路并接通輔助回路即可以單向放電而不能充電，有效解決了鐵鋰電池不能長期浮充的問題；另外根據(jù)充放電回路電壓和電流實時檢測數(shù)據(jù)，判斷電池電壓和負排電壓壓差滿足一定值，才接通主回路充電開關，從而解決了開關接通瞬間大電流充電的問題；本實施例的回路主要器件為兩個開關和一個二極管，方案簡單，可靠性高，成本低。

實施例三

進一步地，如圖3所示，在實施例二的基礎上，還可以設置多個并聯(lián)的鐵鋰電池組回路，形成多組鐵鋰電池組備電工作，工作原理同實施例二，不再贅述。由于二極管單向放電輔助回路的存在，多個電池組放電接通過程可以先接通輔助回路，電壓低的電池組不能被充電，等兩組電池電壓接近后再接通主回路，從而避免接通過程中一個電池組給另一個電池組充電的問題。

實施例四

進一步地，在實施例二的基礎上，還可以將電源負極作為公共端，如圖4所示，鐵鋰電池組作為備用供電電源，鐵鋰電池組回路(虛線框內(nèi))與y1主電源回路并聯(lián)，負極作為負排公共端，對等效負載rl供電。其中鐵鋰電池組回路，電池組u1負極一端與電源y1負極連接，電池組u1另一端正極與主開關s1一端連接，同時該連接點與輔助開關s2一端連接，同時該連接點還和電壓檢測模塊d1連接；s2另一端與二極管vd1陽極連接；s1的另一端與vd1的陰極連接，同時該連接點與電壓電流檢測模塊d2一端連接；電壓電流檢測模塊d2另一端與電源另一端負排正極連接；電壓檢測模塊d1的輸出端與測控模塊u2連接，同時電壓電流檢測模塊d2的輸出端與測控模塊u2連接，測控模塊u2的控制輸出分別與開關s1和開關s2的控制端連接。

本實施例的工作原理同實施例二，不再贅述。

此說明書中所描述的許多功能部件都被稱為模塊，以便更加特別地強調(diào)其實現(xiàn)方式的獨立性。

本發(fā)明實施例中，模塊可以用軟件實現(xiàn)，以便由各種類型的處理器執(zhí)行。舉例來說，一個標識的可執(zhí)行代碼模塊可以包括計算機指令的一個或多個物理或者邏輯塊，舉例來說，其可以被構建為對象、過程或函數(shù)。盡管如此，所標識模塊的可執(zhí)行代碼無需物理地位于一起，而是可以包括存儲在不同物理上的不同的指令，當這些指令邏輯上結合在一起時，其構成模塊并且實現(xiàn)該模塊的規(guī)定目的。

實際上，可執(zhí)行代碼模塊可以是單條指令或者是許多條指令，并且甚至可以分布在多個不同的代碼段上，分布在不同程序當中，以及跨越多個存儲器設備分布。同樣地，操作數(shù)據(jù)可以在模塊內(nèi)被識別，并且可以依照任何適當?shù)男问綄崿F(xiàn)并且被組織在任何適當類型的數(shù)據(jù)結構內(nèi)。所述操作數(shù)據(jù)可以作為單個數(shù)據(jù)集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存儲設備上)，并且至少部分地可以僅作為電子信號存在于系統(tǒng)或網(wǎng)絡上。

在模塊可以利用軟件實現(xiàn)時，考慮到現(xiàn)有硬件工藝的水平，所以可以以軟件實現(xiàn)的模塊，在不考慮成本的情況下，本領域技術人員都可以搭建對應的硬件電路來實現(xiàn)對應的功能，所述硬件電路包括常規(guī)的超大規(guī)模集成(vlsi)電路或者門陣列以及諸如邏輯芯片、晶體管之類的現(xiàn)有半導體或者是其它分立的元件。模塊還可以用可編程硬件設備，諸如現(xiàn)場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯設備等實現(xiàn)。

在本發(fā)明各方法實施例中，所述各步驟的序號并不能用于限定各步驟的先后順序，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，對各步驟的先后變化也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。