CN111525654B - 一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法，电路包括线性充电管理电路和分时切换电路，电池组包括多节电池，分时切换电路通过可控的分时切换开关组对需要充电的电池进行充电选择，当选择到其中的一节电池后，线性充电管理电路通过可控的分时切换开关组接通该节电池的正负极两端，对该节电池的电压进行采样，当电压低于设定的第一阈值时则对电池进行充电，当充电后使得电压达到设定的第一阈值时，则断开对该节电池的充电；分时切换电路和线性充电管理电路再对其他电池进行充电选择和充电控制，直到所有的电池电压均达到相同的第一阈值。本发明实现了对电池组的分时充电，使得在充电后各电池电压一致。

Description

一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法

技术领域

本发明涉及电池充电领域，尤其涉及一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法。

背景技术

近年来，随着便携式电子产品的发展，可充电电池的需求也随之而起。当需要较大的电压/电流时，通常将电池串联/并联起来使用。由于电池制造及使用会造成各个电池的电量有所不同，若充电时不考虑有区别对待的充电，则会造成有的电池过充或者有的电池未充满，从而对使用造成危险或者使用时间减少。因此需要提供一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法，使得在充电后各电池电压一致。

发明内容

本发明提供一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法，解决现有技术中对电池组的中的电池充电过程中缺乏根据各节电池实际特性有针对性进行优化充电的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种对电池组内各电池分时充电的电路，包括线性充电管理电路和分时切换电路，所述电池组包括多节电池，所述分时切换电路通过可控的分时切换开关组对需要充电的电池进行充电选择，当选择到其中的一节电池后，所述线性充电管理电路通过可控的分时切换开关组接通该节电池的正负极两端，对该节电池的电压进行采样，当所述电压低于设定的第一阈值时则对所述电池进行充电，当充电后使得电压达到设定的第一阈值时，则断开对该节电池的充电；所述分时切换电路和线性充电管理电路再对其他电池按照充电时序进行充电选择和充电控制，直到所有的电池电压均达到相同的第一阈值。

优选的，还包括依次设置第二阈值至第Q阈值，Q≥2，所述第Q阈值大于第Q-1阈值，第Q-1阈值大于第Q-2阈值，依次类推；充电过程中，对于其中的第L阈值，Q>L≥1，通过所述线性充电管理电路和分时切换电路对各节电池按照充电时序分时进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第L阈值；然后再切换到第L+1阈值，按照相同的方法对各节电池按照充电时序分时进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第L+1阈值；按照相同方法递增设置阈值并充电，直至充电后的各节电池的电压均等于第Q阈值。

优选的，不同阈值的设置与充电模式或充电阶段相关，充电模式转换或充电阶段转换对应的电压值作为对应的阈值进行设置。

优选的，所述电池组包括N节串联连接电池，所述分时切换开关组包括并接开关和串接开关，所述线性充电管理电路的正电压输出端通过第一并接开关连接第一串联电池的正极端，还通过第一串接开关和第二并接开关串联连接到第一串联电池的负极端，所述第一并接开关和第二并接开关受所述分时切换电路的并接总线控制，所述第一串接开关受所述分时切换电路的串接总线控制；所述第二并接开关还连接到第二串联电池的正极端，第一串接开关和第二并接开关的连接处还连接第二串联开关，第二串接开关和第三并接开关串联连接到第二串联电池的负极端，第三并接开关受所述分时切换电路的并接总线控制，所述第二串接开关受所述分时切换电路的串接总线控制；依次类推，所述第N并接开关还连接到第N串联电池的正极端，第N-1串接开关和第N并接开关的连接处还连接第N串联开关，第N串接开关和第N+1并接开关的连接处接地，同时还串联连接到第N串联电池的负极端，第N+1并接开关受所述分时切换电路的并接总线控制，所述第N串接开关受所述分时切换电路的串接总线控制。

优选的，所述分时切换电路包括振荡器、分时控制产生电路、比较器和分时开关切换控制电路，所述振荡器产生振荡器信号输入到分时控制产生电路，经过分频产生分时信号，所述分时信号再输出给分时开关切换控制电路，由分时开关切换控制电路输出开关控制信号至第一并接开关至第N+1并接开关，以及第一串接开关至第N串联开关，控制这些开关的闭合或断开，所述分时开关切换控制电路还输出比较器控制信号至所述比较器，对电池电压的采样值和设定的阈值进行比较的结果输出至分时控制产生电路。

优选的，根据电池的充电电压变化曲线设置阈值。

优选的，对每节电池的充电过程进行记录，根据记录的结果，再根据电池的充电电压变化曲线，可以进一步预测该节电池的后续充电时长，从而为该节电池的充电时序中的充电时长设置提供最优选择。

本发明还提供一种对电池组内各电池分时充电的方法，包括步骤：充电连接，将电池组中的每节电池可择一选择的与线性充电管理电路连接；设定时序，所述充电时序中包括对每节电池设定对应的充电时长；分时充电，根据设定时序，依次选择一节电池，在该节电池的充电时长内，采样该节电池两端的电压值，将所述电压值与设定的第一阈值比较，若所述电压值小于所述第一阈值，则对该节电池进行充电，若所述电压值等于或大于所述第一阈值，则停止对该节电池进行充电，当该节电池的充电时长结束后，按照相同方法对其他电池进行充电，直至各节电池的电压值均等于或大于所述第一阈值后停止循环执行该时序。

优选的，所述第一阈值小于电池的额定电压，在所述循环充电中，当电池组的各节电池的电压值均等于或大于所述第一阈值后，设置大于第一阈值的第二阈值，然后用第二阈值代替第一阈值，进行所述循环充电；依次类推，依次递增设置第Q阈值，所述第Q阈值等于电池的额定电压值，根据设定时序对各节电池循环充电，直至各节电池的电压值均等于第Q阈值，即额定电压值，完成充电。

优选的，在所述循环充电步骤中，若所述电压值等于或大于所述第一阈值，则停止对该节电池进行充电，并且对应结束对该节电池的剩余充电时长，转入到对下一节电池的充电时序。

本发明的有益效果是：本发明提供一种对电池组内各电池分时充电的电路及方法，电路包括线性充电管理电路和分时切换电路，电池组包括多节电池，分时切换电路通过可控的分时切换开关组对需要充电的电池进行充电选择，当选择到其中的一节电池后，线性充电管理电路通过可控的分时切换开关组接通该节电池的正负极两端，对该节电池的电压进行采样，当电压低于设定的第一阈值时则对电池进行充电，当充电后使得电压达到设定的第一阈值时，则断开对该节电池的充电；分时切换电路和线性充电管理电路再对其他电池进行充电选择和充电控制，直到所有的电池电压均达到相同的第一阈值。本发明实现了对电池组的分时充电，使得在充电后各电池电压一致。

附图说明

图1是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路原理示意图；

图2是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路中第一串联电池充电电流流向示意图；

图3是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路中第二串联电池充电电流流向示意图；

图4是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路中分时切换电路示意图；

图5是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路中串联电池的选通时序图；

图6是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路中串联电池的另一种选通时序图；

图7是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的电路中电池充电电压变化曲线图；

图8是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的方法的流程图；

图9是根据本发明一种对电池组内各电池分时充电的方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种对电池组内各电池分时充电的电路包括线性充电管理电路101和分时切换电路102，电池组103包括多节电池(B1～BN)，分时切换电路102通过可控的分时切换开关组(S1～SN以及M1～MN+1)对需要充电的电池进行充电选择，当选择到其中的一节电池后，线性充电管理电路101通过可控的分时切换开关组(S1～SN以及M1～MN+1)接通该节电池的正负极两端，对该节电池的电压进行采样，当电压低于设定的第一阈值时则对电池进行充电，当充电后使得电压达到设定的第一阈值时，则断开对该节电池的充电。分时切换电路102和线性充电管理电路101再对其他电池按照充电时序进行充电选择和充电控制，直到所有的电池电压均达到相同的第一阈值。

这里，充电时序包括对每个电池的充电时长，以及对这些电池之间进行充电的时间序列关系，比如最后一节电池充电时长结束后返回到第一节电池进行充电，而对第一节电池的充电时长也是通过设置而确定的，对此可以参考图5和图6的充电时序说明。

优选的，这里的第一阈值可以是电池的额定电压，这样等于一次性的逐一对每节电池均充电至额定电压。当然第一阈值也可以是小于额定电压的一个中间值，这样可以根据电池充电电压变化曲线合理设置第一阈值与额定电压之间的关系。

优选的，还包括设置第二阈值，第二阈值大于第一阈值，当完成所有电池的充电电压等于第一阈值后，通过线性充电管理电路101和分时切换电路102对各节电池按照充电时序进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第二阈值。

优选的，在这里线性充电管理电路101可以外接USB接口中5V电源，依此可以对电池进行分时均衡充电。现实中主要是具有USB接口的设备较多，这样可以方便作为充电电源使用。

还包括依次设置第二阈值至第Q阈值，Q≥2，所述第Q阈值大于第Q-1阈值，第Q-1阈值大于第Q-2阈值，依次类推；充电过程中，对于其中的第L阈值，Q>L≥1，通过所述线性充电管理电路和分时切换电路对各节电池按照充电时序分时进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第L阈值；然后再切换到第L+1阈值，按照相同的方法对各节电池按照充电时序分时进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第L+1阈值；按照相同方法递增设置阈值并充电，直至充电后的各节电池的电压均等于第Q阈值。

优选的，第Q阈值为电池充满电时的额定电压大小。每个阈值的大小可以根据电池的额定电压进行设定，例如：当电池的额定电压为4.2V时，第一阈值设定为3.4V，第二阈值设定为3.5V，第三阈值设定为3.6V，每个阈值之间的电压间隔大小为0.1V，一直到第N阈值＝4.2V。阈值之间的电压间隔大小可以设定，当所有电池的采样电压均大于当前的阈值时，则将下一个阈值作为新的阈值参与对比。通过设置多个阈值的方式，有利于循环逐步对每节电池进行充电，这样对每节电池的充电时长较短，不至于较长时间充电过程中每节电池的发热量太大，同时也有利于合理选择阈值间隔，使得充电过程更加符合充电曲线的电压变化规律，从而更加合理的确定充电时长。

优选的，上述阈值的设置与充电模式或充电阶段相关，可以在充电模式转换对应的电压值作为对应的阈值进行设置。例如，当所述电池组中的电池为锂电池，该锂电池的额定电压为4.2V，优选的，第一阈值设定为2.8V，当检测到其中的一节锂电池的电压低于第一阈值2.8V时，则线性充电管理电路101对其进行涓流充电，例如提供100mA的充电电流，用于将电池电压提升至一个安全的电压。当电池组中的各节锂电池均升至2.8V以上时，设置第二阈值4.2V，此时线性充电管理电路101对每节电池进行恒流充电，例如进行满电流或最大电流充电，如电流为1A。当电池组中的各节锂电池均升至4.2V以上时，也就是达到每节锂电池的额定电压后，进入恒压充电模式，线性充电管理电路101的充电电压不变，但是充电电流开始减小，例如此时的充电电流逐步降到最大充电电流的1/10时，则停止充电，并且当电池组中的所有电池均完成恒压充电后，整个充电循环结束。

可以看出，当对电池进行充电时，首先通过分时切换电路102使对应的开关开启或闭合，可以使线性充电管理电路101对当前的电池的电压进行采样。线性充电管理电路101将采样的电压与分时切换电路102内部设定的阈值进行比较，若采样的电池电压小于阈值时，分时切换电路102再控制线性充电管理电路101对当前的电池进行充电；若采样的电压大于阈值时，则线性充电管理电路101不对当前所选择的电池进行充电。或者线性充电管理电路101跳过该电池，通过分时切换电路102对下一个电池进行电压采样。通过这样的充电方式，使每个电池分时充电，有效地减少了电池的过充或者少充。

优选的，在图1中，电池组包括N节串联的电池(B1～BN)，所述分时切换开关组包括并接开关(M1～MN+1)和串接开关(S1～SN)，线性充电管理电路101的正电压输出端通过第一并接开关M1连接第一串联电池B1的正极端，还通过第一串接开关S1和第二并接开关M2串联连接到第一串联电池B1的负极端，第一并接开关M1和第二并接开关M2受分时切换电路的并接总线Z2控制，第一串接开关S1受分时切换电路102的串接总线Z1控制。

第二并接开关M2还连接到第二串联电池B2的正极端，第一串接开关M1和第二并接开关M2的连接处还连接第二串联开关S2，第二串接开关S2和第三并接开关M3串联连接到第二串联电池B2的负极端，第三并接开关M3受分时切换电路的并接总线Z2控制，第二串接开关S2受分时切换电路的串接总线Z1控制。

依次类推，第N并接开关MN还连接到第N串联电池BN的正极端，第N-1串接开关SN-1和第N并接开关MN的连接处还连接第N串联开关SN，第N串接开关SN和第N+1并接开关MN+1的连接处接地，同时还串联连接到第N串联电池BN的负极端，第N+1并接开关MN+1受分时切换电路101的并接总线Z2控制，第N串接开关SN受分时切换电路的串接总线Z1控制。

如图2所示，当选择第一串联电池B1时，分时切换电路102通过并接总线Z2控制第一并接开关M1和第二并接开关M2闭合，其他并接开关断开，同时还通过串接总线Z1控制第一串接开关S1断开，其他串接开关闭合，从而实现对第一串联电池B1的分时充电管理。在图2中，电流I为对第一串联电池B1进行充电的电流流向。

如图3所示，第一串联电池B1充电完成之后，选择第二串联电池B2，分时切换电路102通过并接总线Z2控制第二并接开关M2和第三并接开关M3闭合，其他并接开关断开，同时还通过串接总线Z1控制第二串接开关S2断开，其他串接开关闭合，从而实现对第二串联电池B2的分时充电管理。在图3中，电流I为对第二串联电池B2进行充电的电流。

依次类推，选择第N串联电池，分时切换电路102通过并接总线Z2控制第N并接开关MN和第N+1并接开关MN+1闭合，其他并接开关断开，同时还通过串接总线Z1控制第N串接开关SN断开，其他串接开关闭合，从而实现对第N串联电池BN的分时充电管理。

优选的，如图4所示。分时切换电路包括振荡器1021、分时控制产生电路1022、比较器1023和分时开关切换控制电路1024，振荡器1021产生振荡器信号输入到分时控制产生电路1022，经过分频产生分时信号，分时信号再输出给分时开关切换控制电路1024，由分时开关切换控制电路1024输出开关控制信号至第一并接开关M1至第N+1并接开关MN+1，以及第一串接开关S1至第N串联开关SN+1，控制这些开关的闭合或断开。分时开关切换控制电路1024还输出比较器控制信号至比较器1023，对电池电压的采样值和第一阈值进行比较的结果输出至分时控制产生电路。

优选的，该比较器控制信号是在分时开关切换控制电路切换到不同的电池后产生的一个使能信号，该使能信号将使得比较器的比较结果输出给分时控制产生电路，如果电池电压的采样值大于或等于第一阈值，则该分时控制产生电路可以直接结束该电池的充电时序，并由分时开关切换控制电路进行开关切换，对下一节电池进行充电；如果池电压的采样值小于第一阈值，则该分时控制产生电路以正常时序对该电池进行充电。该过程可以参考图5所示时序，其中时序线1表示对第一节电池的充电时序，时序线2表示对第二节电池的充电时序，一直到时序线N表示对第N节电池的充电时序，然后再返回到时序线1，按照第一节电池的充电时序对第一节电池充电。

进一步优选的，当分时开关切换控制电路切换到不同的电池后产生使能信号后，先进行一个短时长的断线检测，时长是约40ms的断线检测时间，这段时间是用来检测此时需要充电的电池电压，这是因为电池有内阻，如果有充电电流的话，检测出来的电池电压会偏大。因此，加入断线检测，使充电电流为0，此时检测出来的电池电压较准确，能够更精准的对电池进行充电。

优选的，分时切换电路102还包括阈值设定电路1025，用于设定不同的阈值，对电池电压的采样值bat和当前阈值进行比较的结果还输出至线性充电管理电路101，当所有的电池的采样值均大于当前阈值时，线性充电管理电路101控制阈值设定电路1025输出下一个阈值至比较器1023中。通过图4所示电路可以快捷高效的实现充电时序选择与分时切换的同步进行，还可以对阈值选择做出设定，实用性强。

当电池电压的采样值高于当前阈值，则对下一个电池电压进行采样。如图5所示，图5为第一串联电池至第N串联电池(1～N)的一种选通时序，该选通时序为周期性的固定时序，即对每一节电池的工作时长相等。采样到的第一串联电池的电池电压后，会将采样到的电池电压与设定的当前阈值进行比较，若当前电池电压低于当前阈值，则对第一串联电池进行充电。若当前电池电压高于当前阈值，停止对第一串联电池的充电，但此选通时序仍有效，只是在该时长内不对第一串联电池充电，当第一串联电池的选通时序对应的时长结束后，第二串联电池的选通时序开始，依次到第N串联电池。

优选的，如图6所示，图6为第一串联电池至第N串联电池(1～N)的另一种选通时序。若当前电池电压高于当前阈值，则跳过此串联电池的充电时序，直接切换到下一个串联电池。如图6，在第二串联电池选通时，若检测到该电池电压高于当前阈值，则关闭第二串联电池的选通时长，直接开启第三串联电池的选通。这种方式节省了充电时间。

基于图4的电路以及图5和图6的充电时序，可以看出本申请采用分时的方式对每节电池进行选择充电，而在每节电池对应的每个充电时长内，通过图4电路对该节电池的电压值进行采样，并和当前阈值比较，从而决定是否对该节电池充电。这种循环分时的充电方式既能够保证对每节电池电压状态的精细化掌控，因为可以通过合理设置每一个充电时序中的充电时长来设置对电池电压检测的时间间隔，例如每个时序对的时长是10秒，一共有4节电池，则对每一节电池的电压取样间隔是40秒。另外，这种分时充电的方式也有利于防止超过阈值后过长时间充电，确保了充电的安全性。进一步的，结合前述的充电模式，还可以根据充电过程中的检测到的电压值，合理选取涓流、横流和恒压的充电模式，也有利于更加精准的实施不同的充电模式，具体内容可以参考前述对三种充电模式的说明，这里不再赘述。

进一步，利用上述分时方式实现电池电压检测与充电模式选择的基础上，还可以对每节电池的充电过程进行记录，根据记录的结果，再根据电池的充电电压变化曲线，可以进一步预测该节电池的后续充电时长，从而为该节电池的充电时序中的充电时长设置提供最优选择。也就是说，图5和图6中每一节电池对应的充电时长并不是固定不变，而是可以根据每一节电池所处的充电阶段，如前述根据阈值区间不同，分别处于涓流充电阶段，恒流充电阶段或恒压充电阶段，对应选择充电时长，也可以结合图7所示，例如在充电初始阶段，电压上升速度快，这个阶段对应的充电时序中的每一节电池对应的充电时长可以调小，这样可以避免实际电压已经超过阈值，但是还处于充电过程，就是过充的问题。而在充电电压接近额定电压的阶段，对应的充电时序中的每一节电池对应的充电时长可以调大。因此，这里可以根据每节电池在充电过程中所处的阶段不同，对应确定充电时序中每节电池对应的充电时长的时间长度，并不要求不同电池使用相同的充电时长，而是根据每节电池的自身所处的充电阶段来选择合适的充电时长。

优选的，如图7所示，可以根据电池的充电电压变化曲线合理设置阈值、阈值间隔以及对应的充电时序。例如，对于锂电池，在设置第一阈值为2.8V后，将第二阈值设置在3.4V，这是因为由该曲线可以看出第一阈值2.8V和第二阈值3.4V之间的曲线近似为线性曲线，这里对应为第一线性曲线，并且该线性曲线的斜率比较大，因此相应的充电时间比较短，用时约为1000秒，即16分钟多一点，而从第二阈值3.4V到第三阈值3.6V之间的曲线也近似为另一斜率的线性曲线，这里对应为第二线性曲线，用时约为4000秒，即1小时多一些。从第三阈值3.6V到第四阈值3.7V之间的曲线也近似为另一斜率的线性曲线，这里对应为第三线性曲线，用时约为5000秒，即约为84分钟。从第四阈值3.7V到第五阈值4.2V之间的曲线也近似为另一斜率的线性曲线，这里对应为第四线性曲线，用时约为8000秒，即约为134分钟。

图7还显示电池在不同循环次数下的充电电压变化曲线。从中可以看出，在电池截止电压范围内，电池充电时长会随着电池的老化而发生规律性的变化(依次降低)，因此可以考虑将恒流阶段的充电时间当作老化特征之一。图7中显示的充电电压变化曲线随着循环充电的次数增加，相应的电压变化曲线具有左移的趋势，对应的充电时长，以及曲线各段的阈值设置也会相应的变化。理论上，当充电倍率一致时，充电时长和充入容量应成比例，但是在实际充放电循环过程中，电流存在扰动。因此，两者仍然具有一定的差异，并且充入容量一定程度上能反映电池实际充电过程中的电流偏离设定充电倍率的程度。因此，相比于单独的充电时长，结合充电容量能更好的作为电池容量退化的表征。因此，考虑预定义阈值间隔的充电时长和充入容量作为两个重要的特征。最后，从图7中的放大部分可以看出，在恒流充电结束之后的静置阶段中，充电电压变化曲线也存在规律性的变化。其中，经过多次循环充电的老化的电池电压曲线弯曲程度较大，因此，静置阶段的充电电压变化曲线最大曲率(最小曲率半径)同样可考虑作为电池充电阈值设定的一个重要特征。

由此，可以根据充电电压变化曲线合理设置阈值，使得相邻阈值之间的充电电压变化曲线随时间延长而成线性曲线，由此可以准确的预测相邻两个阈值之间的充电时长。并且，根据该充电时长规律，当完成该充电时长后，可以及时检测充电电压值，当该充电电压值达到预定的阈值时，则表明电池为正常使用状态，否则当该充电电压值明显大于该预定阈值时，则表明该电池的使用寿命较长。因此，也可以作为检测电池寿命状态的判断依据，从而为后续合理选择确定充电时长和阈值提供依据。

优选的，基于同一构思，本发明还提供了对电池组内各电池分时充电的方法的实施例，如图8所示，该实施例包括步骤：

充电连接S11，将电池组中的每节电池可择一选择的与线性充电管理电路连接；

电压采样S12，当选择其中的一节电池后，线性充电管理电路采样该节电池两端的电压值；

分时充电S13，将所述电压值与设定的第一阈值比较，若所述电压值小于所述第一阈值，则对该节电池进行充电，直至该电池两端的电压值等于所述第一阈值后停止对该电池充电；与此类似，对其他电池也进行电压采样和分时充电，直至其他电池的电压值等于所述第一阈值后停止充电。

进一步优选的，当所述第一阈值小于电池的额定电压时，进一步设定依次增大的第二阈值至第Q阈值，所述第Q阈值等于电池的额定电压值；当设定第二阈值后，用第二阈值代替第一阈值，重复所述电压采样和分时充电的步骤，直至各节电池的电压值均等于所述第二阈值后停止充电；依次类推，当设定第Q阈值后，用第Q阈值代替第Q-1阈值，重复所述电压采样和分时充电的步骤，直至各节电池的电压值均等于所述第Q阈值，即额定电压值，完成充电。

优选的，基于同一构思，本发明还提供了对电池组内各电池分时充电的方法的实施例，如图9所示，该实施例包括步骤：

充电连接S21，将电池组中的每节电池可择一选择的与线性充电管理电路连接；

设定时序S22，所述充电时序中包括对每节电池设定对应的充电时长；

分时充电S23，根据设定时序，依次选择一节电池，在该节电池的充电时长内，采样该节电池两端的电压值，将所述电压值与设定的第一阈值比较，若所述电压值小于所述第一阈值，则对该节电池进行充电，若所述电压值等于或大于所述第一阈值，则停止对该节电池进行充电，当该节电池的充电时长结束后，按照相同方法对其他电池进行充电，直至各节电池的电压值均等于或大于所述第一阈值后停止循环执行该时序。

优选的，所述第一阈值小于电池的额定电压，在所述循环充电中，当电池组的各节电池的电压值均等于或大于所述第一阈值后，设置大于第一阈值的第二阈值，然后用第二阈值代替第一阈值，进行所述循环充电；依次类推，依次递增设置第Q阈值，所述第Q阈值等于电池的额定电压值，根据设定时序对各节电池循环充电，直至各节电池的电压值均等于第Q阈值，即额定电压值，完成充电。

优选的，在所述循环充电步骤中，若所述电压值等于或大于所述第一阈值，则停止对该节电池进行充电，并且对应结束对该节电池的剩余充电时长，转入到对下一节电池的充电时序。

具体各充电时序中有关阈值的选择和充电时长的选择可以参考前述说明，这里不再赘述。

可以看出，本发明提供一种对电池组内各电池分时充电的电路，包括线性充电管理电路和分时切换电路，电池组包括多节电池，分时切换电路通过可控的分时切换开关组对需要充电的电池进行充电选择，当选择到其中的一节电池后，线性充电管理电路通过可控的分时切换开关组接通该节电池的正负极两端，对该节电池的电压进行采样，当电压低于设定的第一阈值时则对电池进行充电，当充电后使得电压达到设定的第一阈值时，则断开对该节电池的充电；分时切换电路和线性充电管理电路再对其他电池进行充电选择和充电控制，直到所有的电池电压均达到相同的第一阈值。本发明实现了对电池组的分时充电，使得在充电后各电池电压一致。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种对电池组内各电池分时充电的电路，其特征在于，包括线性充电管理电路和分时切换电路，所述电池组包括多节电池，

所述分时切换电路通过可控的分时切换开关组对需要充电的电池进行充电选择，当选择到其中的一节电池后，

所述线性充电管理电路通过可控的分时切换开关组接通该节电池的正负极两端，对该节电池的电压进行采样，当所述电压低于设定的第一阈值时则对所述电池进行充电，当充电后使得电压达到设定的第一阈值时，则断开对该节电池的充电；

所述分时切换电路和线性充电管理电路再对其他电池按照充电时序进行充电选择和充电控制，直到所有的电池电压均达到相同的第一阈值，其中，所述充电时序包括对每个电池的充电时长，以及对这些电池之间进行充电的时间序列关系；

还包括依次设置第二阈值至第Q阈值，Q≥2，所述第Q阈值大于第Q-1阈值，第Q-1阈值大于第Q-2阈值，依次类推；按照从第一阈值到第Q阈值的顺序，循环逐步对每节电池进行充电，使得充电过程符合充电曲线的电压变化规律；

对每节电池的充电过程进行记录，根据记录的结果和电池的充电电压变化曲线，预测该节电池的后续充电时长，从而为该节电池的充电时序中的充电时长设置提供最优选择，所述电池的充电电压变化曲线包括不同循环次数下的充电电压变化曲线。

2.根据权利要求1所述的对电池组内各电池分时充电的电路，其特征在于，充电过程中，对于其中的第L阈值，Q>L≥1，通过所述线性充电管理电路和分时切换电路对各节电池按照充电时序分时进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第L阈值；然后再切换到第L+1阈值，按照相同的方法对各节电池按照充电时序分时进行充电，使得充电后的各节电池的电压均等于第L+1阈值；按照相同方法递增设置阈值并充电，直至充电后的各节电池的电压均等于第Q阈值。

3.根据权利要求2所述的对电池组内各电池分时充电的电路，其特征在于，不同阈值的设置与充电模式或充电阶段相关，充电模式转换或充电阶段转换对应的电压值作为对应的阈值进行设置。

4.根据权利要求2所述的对电池组内各电池分时充电的电路，其特征在于，所述电池组包括N节串联连接电池，所述分时切换开关组包括并接开关和串接开关，所述线性充电管理电路的正电压输出端通过第一并接开关连接第一串联电池的正极端，还通过第一串接开关和第二并接开关串联连接到第一串联电池的负极端，所述第一并接开关和第二并接开关受所述分时切换电路的并接总线控制，所述第一串接开关受所述分时切换电路的串接总线控制；

所述第二并接开关还连接到第二串联电池的正极端，第一串接开关和第二并接开关的连接处还连接第二串联开关，第二串接开关和第三并接开关串联连接到第二串联电池的负极端，第三并接开关受所述分时切换电路的并接总线控制，所述第二串接开关受所述分时切换电路的串接总线控制；

依次类推，第N并接开关还连接到第N串联电池的正极端，第N-1串接开关和第N并接开关的连接处还连接第N串联开关，第N串接开关和第N+1并接开关的连接处接地，同时还串联连接到第N串联电池的负极端，第N+1并接开关受所述分时切换电路的并接总线控制，所述第N串接开关受所述分时切换电路的串接总线控制。

5.根据权利要求4所述的对电池组内各电池分时充电的电路，其特征在于，所述分时切换电路包括振荡器、分时控制产生电路、比较器和分时开关切换控制电路，所述振荡器产生振荡器信号输入到分时控制产生电路，经过分频产生分时信号，所述分时信号再输出给分时开关切换控制电路，由分时开关切换控制电路输出开关控制信号至第一并接开关至第N+1并接开关，以及第一串接开关至第N串联开关，控制这些开关的闭合或断开，所述分时开关切换控制电路还输出比较器控制信号至所述比较器，对电池电压的采样值和设定的阈值进行比较的结果输出至分时控制产生电路。

6.根据权利要求2所述的对电池组内各电池分时充电的电路，其特征在于，根据电池的充电电压变化曲线设置阈值。

7.一种对电池组内各电池分时充电的方法，其特征在于，包括步骤：

充电连接，将电池组中的每节电池可择一选择的与线性充电管理电路连接；

设定充电时序，所述充电时序中包括对每节电池设定对应的充电时长，以及对这些电池之间进行充电的时间序列关系；

分时充电，根据设定时序，依次选择一节电池，在该节电池的充电时长内，采样该节电池两端的电压值，将所述电压值与设定的第一阈值比较，若所述电压值小于所述第一阈值，则对该节电池进行充电，若所述电压值等于或大于所述第一阈值，则停止对该节电池进行充电，当该节电池的充电时长结束后，按照相同方法对其他电池进行充电，直至各节电池的电压值均等于或大于所述第一阈值后停止循环执行该时序；

所述第一阈值小于电池的额定电压，在循环充电中，当电池组的各节电池的电压值均等于或大于所述第一阈值后，设置大于第一阈值的第二阈值，然后用第二阈值代替第一阈值，进行所述循环充电；依次类推，依次递增设置第Q阈值，按照从第一阈值到第Q阈值的顺序，循环逐步对每节电池进行充电，使得充电过程符合充电曲线的电压变化规律；

对每节电池的充电过程进行记录，根据记录的结果和电池的充电电压变化曲线，预测该节电池的后续充电时长，从而为该节电池的充电时序中的充电时长设置提供最优选择，所述电池的充电电压变化曲线包括不同循环次数下的充电电压变化曲线。

8.根据权利要求7所述的对电池组内各电池分时充电的方法，其特征在于，所述第Q阈值等于电池的额定电压值，根据设定时序对各节电池循环充电，直至各节电池的电压值均等于第Q阈值，即额定电压值，完成充电。

9.根据权利要求7或8所述的对电池组内各电池分时充电的方法，其特征在于，在所述循环充电步骤中，若所述电压值等于或大于所述第一阈值，则停止对该节电池进行充电，并且对应结束对该节电池的剩余充电时长，转入到对下一节电池的充电时序。