專利名稱：用于動力型鋰離子蓄電池組的充電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是鋰離子蓄電池組的充電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電動汽車的興起，鋰離子動力電池也向著大型化、復(fù)雜化發(fā)展，特別是需要很 大動力的純電動汽車，動輒上百安時的容量，上百伏特電壓。為了適應(yīng)以上需求，須要串聯(lián) 很多電池，有的電池組中需要上千只電池，串聯(lián)級數(shù)至少需要60以上才能達(dá)到較理想的 電機效率和動力特性。為保證電池安全運行，需要安裝電池組管理系統(tǒng)(battery manage system,簡稱BMS)以實時監(jiān)視每只電池的狀態(tài)，但是BMS只能起到監(jiān)視的作用，而不能對電 池組進(jìn)行保養(yǎng)調(diào)理，大量實踐結(jié)果證明電池是被充電充壞的，許多電池組事故多發(fā)生在電 池組充電狀態(tài)下。傳統(tǒng)最普遍的充電方式是對電池進(jìn)行CC/CV充電，對單體電池而言，恒流恒壓充 電能在最短時間內(nèi)保證電池充滿而且不發(fā)生過充。但是對于電池組而言，電池單體之間微 弱的差異使得電池組在恒壓充電過程中產(chǎn)生極大地電壓差異，特別當(dāng)串聯(lián)數(shù)量較大時，單 只電池的電壓值掩蓋在端電壓之下，充電機根本無法檢測得到，進(jìn)而容易發(fā)生過充電現(xiàn)象， 傳統(tǒng)BMS孤立的檢測監(jiān)視電池組，遇到這種情況會直接斷開充電回路，停止充電，導(dǎo)致電池 組不能充滿。所以BMS和充電機相互通信，相互反饋，真正的智能化充電已經(jīng)成為未來大型 電池組的充電發(fā)展的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種能克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，既不過充，又能保障充滿的用于 動力型鋰離子蓄電池組的充電控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是在充電初始以較大電流對電池組進(jìn)行快速充電，直到BMS 檢測到電池組中任意一只單體電池到達(dá)設(shè)定電壓時，BMS通過通訊接口發(fā)出控制信號使充 電機減小充電電流，充電一段時間之后電池單體電壓又開始上升，當(dāng)任意一個單體達(dá)到設(shè) 定值之時，BMS再次發(fā)出控制信號使充電機再減小充電電流，依此反復(fù)，直到電流值達(dá)到一 個很小的值，當(dāng)每只電池都達(dá)到設(shè)定電壓時，關(guān)斷充電機。本發(fā)明是一種均衡系統(tǒng)和充電機在BMS全程中央控制下通過通信總線相互協(xié)調(diào) 控制充電的方法，能將傳統(tǒng)的CC/CV充電方式中的恒壓充電部分的電流曲線微分化，以多 段恒流限壓方式代替恒壓充電。充電初始以較大電流快速充電，直到BMS檢測到任何一只單體電池到達(dá)規(guī)定電壓 時，發(fā)出控制信號通知充電機減小充電電流，此時一旦充電電流下降，整個電池組中所有電 壓必然下降，充電一段時間之后電池單體電壓又開始上升，當(dāng)任意一個單體達(dá)到規(guī)定值之 時，再次控制充電機減小電流值，如此反復(fù)，直到電流值達(dá)到一個很小的值，這個很小的電 流值保證完全不會損害均衡系統(tǒng)，這樣在均衡系統(tǒng)作用下，每只電池都達(dá)到規(guī)定電壓，都充 滿電，此時即可關(guān)斷充電機。
本發(fā)明還可在當(dāng)每只電池均達(dá)到設(shè)定電壓時，再維持當(dāng)時的充電電流1 lOmin， 然后再關(guān)斷充電機。采用本發(fā)明的充電方法，能夠保證以較短的時間充滿所有電池，且不會過充，并且兼有對電池保養(yǎng)作用的末期小電流充電，對電池由于自放電率不一致引起的荷電態(tài)不一致 有相當(dāng)好的糾正作用，極大地延長電池組的循環(huán)壽命。


圖1為本發(fā)明36V10Ah電池組采用三階段恒流充電時電池組電壓和電流曲線圖。圖2為按傳統(tǒng)方式充電的36V10Ah電池組充電過程單體電壓曲線。圖3為本發(fā)明的充電控制方法對36V10Ah電池組改善過程中的單體充電電壓曲線圖。圖4為本發(fā)明的充電控制方法對36V10Ah電池組改善完畢后的單體充電電壓曲線 圖。
具體實施例方式以48V100Ahl6串LFP電池組為例，采用更多的10階段恒流充電，具體實現(xiàn)方式如 下BMS和充電機都設(shè)有opencan2. O通訊接口，相互連接以控制充電電流。充電時電池組上的BMS電路檢測每個單體電壓，當(dāng)沒有單體電壓超過3. 6V時按照 正常充電電流(33A)充電，檢測到任意一單體電壓超過3. 6V時，BMS通過通訊接口控制充 電機把充電電流減小3A，充電一段時間之后電池單體電壓又開始上升，當(dāng)任意一個單體達(dá) 到規(guī)定值之時，BMS再次控制充電機減小電流值，如此反復(fù)，經(jīng)過10級的電流減小，最終電 流減小到2A，不再減小充電電流，此時電池組在旁路均衡電流的作用下，保證單體電池電壓 不超過3. 65V。當(dāng)檢測到所有16只電池電壓都達(dá)到3. 6V之后，BMS發(fā)出信號控制充電機停 止充電。也可在當(dāng)每只電池均達(dá)到設(shè)定電壓時，再維持當(dāng)時的充電電流1 lOmin，然后再 關(guān)斷充電機。充電機限制最高電壓不超過58. 4V，沒有連接通訊接口的情況下，充電機是默認(rèn)限 壓58. 4V限流IOA的充電方式，電池組保護電路檢測到充電開始之后開始計時，30min后控 制充電電流到最大33A。圖1為采用本發(fā)明的36V10Ah電池組采用三階段恒流充電時電池組電壓和電流曲 線圖。從圖2可見按傳統(tǒng)方式對電池組進(jìn)行充電，充電末期單體的電壓差異很大，這會 造成部分單體電池根本不能充滿電。從圖3可見采用本發(fā)明的充電控制方案對電池組中落后單體有明顯的容量提升 功能，在其它電池充滿電以后，未充滿電的落后單體依然能夠可以繼續(xù)充電。從圖4可見采用本發(fā)明的充電控制方案可以保證電池組在充電完畢時所有單體 電池電壓范圍差異很小，且均能充滿電。
權(quán)利要求
用于動力型鋰離子蓄電池組的充電控制方法，其特征在于在充電初始以較大電流對電池組進(jìn)行快速充電，直到BMS檢測到電池組中任意一只單體電池到達(dá)設(shè)定電壓時，BMS通過通訊接口發(fā)出控制信號使充電機減小充電電流，充電一段時間之后電池單體電壓又開始上升，當(dāng)任意一個單體達(dá)到設(shè)定值之時，BMS再次發(fā)出控制信號使充電機再減小充電電流，依此反復(fù)，直到電流值達(dá)到一個很小的值，當(dāng)每只電池均達(dá)到設(shè)定電壓時，關(guān)斷充電機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于動力型鋰離子蓄電池組的充電控制方法，其特征在于當(dāng)每 只電池均達(dá)到設(shè)定電壓時，再維持當(dāng)時的充電電流1 lOmin，然后再關(guān)斷充電機。
全文摘要
用于動力型鋰離子蓄電池組的充電控制方法，涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，在充電初始以較大電流對電池組進(jìn)行快速充電，直到BMS檢測到電池組中任意一只單體電池到達(dá)設(shè)定電壓時，BMS通過通訊接口發(fā)出控制信號使充電機減小充電電流，充電一段時間之后電池單體電壓又開始上升，當(dāng)任意一個單體達(dá)到設(shè)定值之時，BMS再次發(fā)出控制信號使充電機再減小充電電流，依此反復(fù)，直到電流值達(dá)到一個很小的值，當(dāng)每只電池都達(dá)到設(shè)定電壓時，關(guān)斷充電機。本發(fā)明能夠保證以較短的時間充滿所有電池，且不會過充，并且兼有對電池保養(yǎng)作用的末期小電流充電，對電池由于自放電率不一致引起的荷電態(tài)不一致有相當(dāng)好的糾正作用，極大地延長電池組的循環(huán)壽命。
文檔編號H01M10/44GK101820085SQ201010142290
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者周壽斌, 孫克寧, 孫慶, 沙樹勇, 王彩霞 申請人:江蘇華富能源有限公司