專利名稱：一種電池組的并聯(lián)充電方法及充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組的并聯(lián)充電方法及充電裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前大多數(shù)電池(如鉛酸電池/各類鋰電池等)的充電方式，如圖I所示，至少經(jīng)過一個(gè)恒流和一個(gè)恒壓階段，一般以在恒定電壓(Vc)下當(dāng)充電電流減小至截止電流(Ic)為充電截止；這種充電方式也稱為TAPER型充電方式。截止電流(Ic) 一般取為0. I倍的恒流值。
現(xiàn)有對電池組的充電可分為串聯(lián)充電和并聯(lián)充電，并聯(lián)充電最常見的為單線制并聯(lián)充電。常見的單線制并聯(lián)充電如圖2所示，所有并充模塊同時(shí)工作，每個(gè)并充模塊的充電模式為TAPER型，且可獨(dú)立進(jìn)行充電控制。傳統(tǒng)的單線制并聯(lián)充電方法會出現(xiàn)充電結(jié)束時(shí)，各電池端電壓不一致的情況，無法消除連接線壓降對各電池影響的不一致性。此方法不但沒有體現(xiàn)并充方式對均衡電池、提高電池壽命的優(yōu)點(diǎn)，反而加劇了電池的不一致性和離散度，縮短了電池組壽命。傳統(tǒng)單線制并聯(lián)充電方法在充電結(jié)束時(shí)各電池端電壓，至少有如下幾種可能假設(shè)所有并充模塊的參數(shù)性能一致，其充電停止的截止電流為Ic、恒壓為Vc ;各連接線(L0 Ln)參數(shù)性能一致，其總的內(nèi)阻(線內(nèi)阻+連接內(nèi)阻)均為r。I.電池組首、尾電池，如圖2中VBl和VBn，其充電結(jié)束時(shí)其電池端電壓有可能=Vc - IcXr (此時(shí)相鄰電池充電未結(jié)束)，也可能=Vc — 2IcXr (此時(shí)相鄰電池充電已結(jié)束)。2.電池組中其它電池，如圖2中VB2和VB3， 其充電結(jié)束時(shí)其電池端電壓都有三種可能如此時(shí)相鄰電池中，有一個(gè)充電未結(jié)束，一個(gè)已結(jié)束，其=Vc — IcXr ;如此時(shí)相鄰電池充電都已結(jié)束，其=Vc - 2IcXr ;如此時(shí)相鄰電池充電都未結(jié)束，其=Vc。因各電池性能及并充模塊等必然存在差異，必導(dǎo)致電池組中各電池完成充電的順序必然有先后，故各電池在充電截止時(shí)必然出現(xiàn)不同的端電壓；而且系統(tǒng)無法對這種隨機(jī)出現(xiàn)的不同電池的不同端電壓進(jìn)行補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種交替脈沖并聯(lián)充電方法及充電裝置，其解決了傳統(tǒng)單線制并聯(lián)充電方式中因各電池充電結(jié)束順序的不同而出現(xiàn)的電池端電壓不一致的問題，此方法可有效的減輕電池極化，加快電池充電速度，降低電池充電溫升，提高電池使用壽命。一種電池組的并聯(lián)充電方法，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電方法為凡是相鄰的2個(gè)單體電池均進(jìn)行交替脈沖充電。優(yōu)選地，各單體電池按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的單體電池充電時(shí)，偶數(shù)項(xiàng)的單體電池停止充電；偶數(shù)項(xiàng)的單體電池充電時(shí),奇數(shù)項(xiàng)的單體電池停止充電。優(yōu)選地，所述的單體電池分別與對應(yīng)的并充模塊連接而構(gòu)成充電回路，各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。本發(fā)明所述的單體電池可為單節(jié)電池，亦可為由若干節(jié)電池串并組成的電池模塊；此電池可為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池等二次電池，亦可為電容或超級電容等儲能器件。本發(fā)明所述的并充模塊可為恒流源和/或恒壓源。優(yōu)選地，時(shí)序SI和S2波形相同，相位不同。優(yōu)選地，所述的時(shí)序SI和S2采用下述方法實(shí)現(xiàn)各并充模塊均連接至?xí)r序控制 器，由時(shí)序控制器控制各并充模塊的交替開啟/暫停工作。優(yōu)選地，所述的時(shí)序SI和S2采用下述方法實(shí)現(xiàn)在各充電回路中串聯(lián)一控制開關(guān)，各控制開關(guān)均連接至?xí)r序控制器，由時(shí)序控制器控制各控制開關(guān)的交替導(dǎo)通或關(guān)閉。優(yōu)選地，所述的時(shí)序SI和S2導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)閉時(shí)間為Toff，D = Ton/(Ton+Toff)為占空比，0 < D 彡 50%。優(yōu)選地，所述的時(shí)序SI和S2頻率f= I/ (Ton+Toff) = 0. 2 IKHz。假設(shè)所有并充模塊的參數(shù)性能一致，其充電停止的截止電流為Ic、恒壓為Vc ;各連接線(L0 Ln)參數(shù)性能一致，其總的內(nèi)阻(線內(nèi)阻+連接內(nèi)阻)均為r，采用本發(fā)明的充電方法和充電裝置，所有電池在結(jié)束充電時(shí)的端電壓VB = Vc - 2IcXr。本發(fā)明可采用靈活多變的充電控制策略，如一、在充電伊始，就開始交替脈沖充電；或者二、充電伊始先用連續(xù)充電方式，當(dāng)達(dá)到某種條件后在開啟。開啟交替脈沖充電的條件一般可有
1.一個(gè)或多個(gè)單體電池達(dá)到某個(gè)既定的充電電壓時(shí)；
2.電池組端電壓達(dá)到某個(gè)既定的充電電壓時(shí)；
3.一個(gè)或多個(gè)單體電池達(dá)到某個(gè)既定的SOC時(shí)；
4.其它?？筛鶕?jù)不同電池類型對頻率的響應(yīng)程度和實(shí)際需求可設(shè)置適宜的脈沖頻率f 及占空比D，并且在充電過程中可根據(jù)要求實(shí)時(shí)調(diào)整f 和D。充電電流可根據(jù)不同電池類型及實(shí)際要求的充電時(shí)長來調(diào)整。一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電裝置包括若干個(gè)并充模塊，各并充模塊分別與其對應(yīng)的單體電池連接而構(gòu)成充電回路，充電回路連接至?xí)r序控制器；各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。優(yōu)選地，各充電回路中并充模塊連接至?xí)r序控制器。優(yōu)選地，各充電回路中串聯(lián)有控制開關(guān)，控制開關(guān)連接至?xí)r序控制器。本發(fā)明采用相鄰電池交替脈沖充電，解決了傳統(tǒng)單線制并聯(lián)充電方法因各電池充電結(jié)束順序的不同而出現(xiàn)的電池端電壓不一致的問題，可有效的減輕電池極化，加快電池充電速度，降低電池充電溫升，提高電池使用壽命。


圖I是傳統(tǒng)充電過程中電流/電壓與時(shí)間的關(guān)系圖。
圖2是傳統(tǒng)并聯(lián)充電的電路原理圖。圖3是本發(fā)明并聯(lián)充電裝置的電路原理圖。圖4是實(shí)施例I并聯(lián)充電裝置的電路原理圖。圖5是實(shí)施例2并聯(lián)充電裝置的電路原理圖。圖6是本發(fā)明兩個(gè)控制時(shí)序的通斷波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。實(shí)施例I
一種電池組的并聯(lián)充電方法，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電方法為所述的單體電池分別與獨(dú)立的并充模塊連接而構(gòu)成充電回路，各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。時(shí)序SI和S2波形相同，相位不同。所述的時(shí)序SI和S2采用下述方法實(shí)現(xiàn)各并充模塊均連接至?xí)r序控制器，由時(shí)序控制器控制并充模塊的開啟/暫停工作。本實(shí)施例的工作原理是在時(shí)序控制器控制下，所有奇數(shù)項(xiàng)電池VB1、VB3、…由SI時(shí)序控制充電，所有偶數(shù)項(xiàng)電池VB2、VB4、…由S2時(shí)序控制充電，兩個(gè)時(shí)序的通斷波形如圖6所示，即奇數(shù)項(xiàng)電池在充電時(shí)，偶數(shù)項(xiàng)電池?cái)嚅_充電；而偶數(shù)項(xiàng)電池在充電時(shí)，奇數(shù)項(xiàng)電池?cái)嚅_充電。所述的時(shí)序SI和S2導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)閉時(shí)間為Toff，D = Ton/(Ton+Toff)為占空比，圖6中D = 49%，Td為死區(qū)時(shí)間，Td = 1%。參照圖3，一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由若干個(gè)單體電池VB1、VB2、VB3、…、VBn (n > I)串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電裝置包括若干個(gè)分別與各單體電池連接而構(gòu)成充電回路的并充模塊1#、2#、3#、…、n#，各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。各并充模塊均連接至?xí)r序控制器，由時(shí)序控制器控制并充模塊的開啟/暫停工作。圖4中單體電池共四個(gè)，其可為三元鋰電池或錳酸鋰電池，容量可為10Ah，其中與電池VBl和電池VB3相連的并充模塊1#和3#為奇數(shù)項(xiàng)，由時(shí)序SI控制；與電池VB2和電池VB4相連的并充模塊2 #和4#為偶數(shù)項(xiàng)，由時(shí)序S2控制。并充模塊均具有自主停止充電功能，充電截止電流為Ic = 0. 5A，恒壓電壓為Vc = 4. 3，恒流電流I = 5A，r = 0. I Q，此處選擇 f = 1Hz, D = 49%, Td = 1%?？刂撇呗詾槌潆娨潦季烷_始脈沖交替充電，具體而言開始各節(jié)電池，以5A的脈沖進(jìn)行充電，到充電電壓達(dá)到4. 3V即恒壓電壓值時(shí)，以恒壓脈沖進(jìn)行充電，此時(shí)充電電流會逐步減小，下降到截止電流0. 5A時(shí)充電結(jié)束；充電結(jié)束后所有單體電池端電壓VB=Vc -2IcXr = 4. 2V，其中Ic為充電停止的截止電流，Vc為恒壓，r為各連接線(L0 Ln)的總內(nèi)阻(線內(nèi)阻+連接內(nèi)阻)。實(shí)施例2一種電池組的并聯(lián)充電方法，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電方法為所述的單體電池分別與獨(dú)立的并充模塊連接而構(gòu)成充電回路，各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。時(shí)序SI和S2波形相同，相位不同。所述的時(shí)序SI和S2采用下述方法實(shí)現(xiàn)在各充電回路中串聯(lián)一控制開關(guān)，各控制開關(guān)均連接至?xí)r序控制器，由時(shí)序控制器控制各控制開關(guān)的交替導(dǎo)通或關(guān)閉。參照圖5，一種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由四個(gè)單體電池VB1、VB2、VB3、VB4串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電裝置包括若干個(gè)分別與各單體電池連接而構(gòu)成充電回路的并充模塊1#、2#、3#和4#，各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。在各充電回路中串聯(lián)有控制開關(guān)，奇數(shù)項(xiàng)和偶數(shù)項(xiàng)的控制開關(guān)均連接至?xí)r序控制器，在時(shí)序控制器控制下交替導(dǎo)通或關(guān)閉。本發(fā)明的充電工作原理可參照實(shí)施例I。權(quán)利要求
1.一種電池組的并聯(lián)充電方法，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，其特征在于所述的并聯(lián)充電方法為凡是相鄰的2個(gè)單體電池均進(jìn)行交替脈沖充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池組的并聯(lián)充電方法，其特征在于各單體電池按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的單體電池充電時(shí)，偶數(shù)項(xiàng)的單體電池停止充電；偶數(shù)項(xiàng)的單體電池充電時(shí)，奇數(shù)項(xiàng)的單體電池停止充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組的并聯(lián)充電方法，其特征在于所述的單體電池分別與對應(yīng)的并充模塊連接而構(gòu)成充電回路，各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉；所述的時(shí)序SI和S2波形相同，相位不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電池組的并聯(lián)充電方法，其特征在于所述的時(shí)序SI和S2采用下述方法實(shí)現(xiàn)各并充模塊均連接至?xí)r序控制器，由時(shí)序控制器控制各并充模塊的交替開啟/暫停工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電池組的并聯(lián)充電方法，其特征在于所述的時(shí)序SI和S2采用下述方法實(shí)現(xiàn)在各充電回路中串聯(lián)一控制開關(guān)，各控制開關(guān)均連接至?xí)r序控制器，由時(shí)序控制器控制各控制開關(guān)的交替導(dǎo)通或關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池組的并聯(lián)充電方法，其特征在于所述的時(shí)序SI和S2導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)閉時(shí)間為Toff，D = Ton/ (Ton+Toff)為占空比，0 < D彡50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池組的并聯(lián)充電方法，其特征在于所述的時(shí)序SI和S2頻率 f= l/(Ton+Toff) = 0. 2 IKHz。
8.—種電池組的并聯(lián)充電裝置，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，其特征在于所述的并聯(lián)充電裝置包括若干個(gè)并充模塊，各并充模塊分別與其對應(yīng)的單體電池連接而構(gòu)成充電回路，充電回路連接至?xí)r序控制器；各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序SI控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序SI導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序SI關(guān)閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池組的并聯(lián)充電裝置，其特征在于各充電回路中并充模塊連接至?xí)r序控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池組的并聯(lián)充電裝置，其特征在于各充電回路中串聯(lián)有控制開關(guān)，控制開關(guān)連接至?xí)r序控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池組的并聯(lián)充電方法及充電裝置，所述電池組由若干個(gè)單體電池串聯(lián)而成，所述的并聯(lián)充電方法為凡是相鄰的2個(gè)單體電池均進(jìn)行交替脈沖充電。所述的并聯(lián)充電裝置包括若干個(gè)并充模塊，各并充模塊分別與其對應(yīng)的單體電池連接而構(gòu)成充電回路，充電回路連接至?xí)r序控制器；各充電回路按順序進(jìn)行奇偶分類，奇數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S1控制，偶數(shù)項(xiàng)的充電回路由時(shí)序S2控制，時(shí)序S1導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S2關(guān)閉；時(shí)序S2導(dǎo)通時(shí)，時(shí)序S1關(guān)閉。本發(fā)明采用相鄰電池交替脈沖充電，解決了因各電池充電結(jié)束順序的不同而出現(xiàn)的電池端電壓不一致的問題，可有效的減輕電池極化，加快電池充電速度，降低電池充電溫升，提高電池使用壽命。
文檔編號H01M10/44GK102683764SQ20121015199
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者陳春飛 申請人:陳春飛