專利名稱：均衡充電設(shè)備及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電設(shè)備，特別是涉及一種用于串聯(lián)儲能裝置的充電設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池在批量制造過程中，由于制造設(shè)備的性能，原材料的一致性，以及制造工藝中對溫度、濕度的控制精度，會造成鋰離子電池成品在極板厚度、面密度、隔膜孔徑、隔膜厚度等指標參數(shù)上存在差異。這就必然導致批量生產(chǎn)的鋰離子電池在容量和內(nèi)阻上存在差別。當將鋰離子電池經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)形成電動汽車或其他用電設(shè)備的電源后，進行充放電的過程中，各電池的自身能量損耗就會不同，多次運行后最終導致整組鋰離子電池的不同電池之間帶電量不一致，帶電量的不一致會引起電池組的整體容量下降。鋰離子電池組在使用過程中需要用電池管理系統(tǒng)進行管理，為了防止電池的過電壓充電和過電壓放電(過電壓充電及過電壓放電會引起鋰離子電池的失效)，電池管理系統(tǒng)需要管理到每一串電池，實時的進行切斷控制，保證電池組既不會過充又不會過放，保證電池組運行安全性。如果出現(xiàn)了電池之間的帶電量不一致，在充電末端，由于充電設(shè)備不能區(qū)分鋰離子電池的個體差別，為了設(shè)備和電路的安全，管理系統(tǒng)會因為其中個別電池先充滿而引起管理系統(tǒng)切斷整組電池的充電回路。這樣就造成其它電池沒有充滿電。在放電的末端，又會因為其中個別電池的電量先放完，而引起管理系統(tǒng)會切斷整組電池的放電回路，這樣就造成其它電池仍有殘余電量卻放不出來的現(xiàn)象，導致整體放電容量較小，外部表現(xiàn)為電動汽車的續(xù)航里程變短形成續(xù)航里程縮短的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種均衡充電設(shè)備，解決充電電池組中的電池充電性能不一致，導致充電電池組充電、放電效率低的技術(shù)問題。本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用上述均衡充電設(shè)備，進行充電電池組充電的控制方法，解決充電電池組充電電量變小，不易維護的技術(shù)問題。本發(fā)明的均衡充電設(shè)備，其中由上位機、充電均衡裝置和配套的信號輸入輸出端口組成；所述上位機采用通用計算機系統(tǒng)，包括串行通信總線接口，所述充電均衡裝置包括串行通信總線接口和交流電源接口，所述上位機和所述充電均衡裝置之間通過串行通信總線接口進行數(shù)據(jù)通信，所述充電均衡裝置通過交流電源接口接入交流電源，所述充電均衡裝置和充電電池組間通過所述配套的信號輸入輸出端口連接；所述上位機中包括充電控制裝置，充電控制裝置用于通過串行通信總線接收所述充電均衡裝置采集的充電電池組中各充電電池的電流、電壓變化數(shù)據(jù)，并形成相應(yīng)的控制參數(shù)，通過串行通信總線傳送至充電均衡裝置進行各充電電池充電過程的狀態(tài)控制；所述充電均衡裝置中包括智能均衡模塊，用于根據(jù)充電控制裝置的控制參數(shù)調(diào)整相應(yīng)信號輸入輸出端口的工作狀態(tài)，當處于充電狀態(tài)時，根據(jù)控制參數(shù)調(diào)節(jié)輸出至相應(yīng)信號輸入輸出端口的充電電壓和充電電流，當處于采集狀態(tài)時，從相應(yīng)信號輸入輸出端口采集充電電池的電流狀態(tài)數(shù)據(jù)，電壓狀態(tài)數(shù)據(jù)。所述智能均衡模塊包括交直流轉(zhuǎn)換裝置、電流檢測裝置、電流強度控制裝置、恒流恒壓控制裝置和信號處理裝置；交直流轉(zhuǎn)換裝置將接入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出的正、負直流母線通過所述配套的信號輸入輸出端口連接在充電電池的兩端，形成充電回路；電流檢測裝置和電流強度控制裝置串接入充電回路，電流檢測裝置測得的充電回路電流變化信號分別傳送至恒流恒壓控制裝置和信號處理裝置的相應(yīng)信號輸入端，充電電池兩端的電壓變化信號通過采樣回路分別傳送至恒流恒壓控制裝置和信號處理裝置的相應(yīng)信號輸入端，形成采樣回路；信號處理裝置的信號輸出端連接恒流恒壓控制裝置的相應(yīng)信號輸入端，恒流恒壓控制裝置的信號輸出端連接電流強度控制裝置的信號輸入端；恒流恒壓控制裝置，根據(jù)接收的充電回路電流變化信號、充電電池兩端的電壓變化信號和信號處理裝置發(fā)送的控制信號，生成控制電流強度控制裝置的控制信號；電流強度控制裝置根據(jù)信號輸入端的控制信號調(diào)節(jié)充電回路中的電池電壓或充電電流；信號處理裝置用于接收通過串行通信總線傳送的充電控制裝置的控制參數(shù)，轉(zhuǎn)換為功率控制信號輸出至恒流恒壓控制裝置，用于接收充電電池兩端的電壓信號，充電電流信號，轉(zhuǎn)換為充電電池的狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，通過串行通信總線傳送至充電控制裝置。包括若干個所述充電均衡裝置和所述配套的信號輸入輸出端口，所述充電均衡裝置包括若干個所述智能均衡模塊。所述配套的信號輸入輸出端口包括充電均衡裝置的插頭和充電電池組的插座。一種所述插座的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組中各充電電池的正極、負極；所述插頭的對應(yīng)引腳分別連接相應(yīng)智能均衡模塊的正、負直流母線。一種所述插座的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組中各充電電池的正極、負極，插座有兩個引腳分別連接到具有孤立正極的充電電池的正極，另有兩個引腳分別連接到具有孤立負極的充電電池的負極；各充電電池的一根正極引腳導線和一根負極導線通過插座和插頭05a接入相應(yīng)智能均衡模塊中的采樣回路，各充電電池的另一根正極引腳導線和另一根負極導線分別與相應(yīng)智能均衡模塊的正、負直流母線連接。一種所述插座的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組中各充電電池的正極、負極，插座有兩個引腳分別連接到具有孤立正極的充電電池的正極，另有兩個引腳分別連接到具有孤立負極的充電電池的負極；各充電電池的兩根正極引腳導線和兩根負極導線分別與相應(yīng)智能均衡模塊的正、負直流母線連接。利用上述的均衡充電設(shè)備進行均衡充電的控制方法，包括以下步驟充電均衡裝置通過配套的信號輸入輸出端口采集充電電池組中各充電電池的電壓變化和充電回路電流變化，充電均衡裝置將電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)通過串行通信總線接口傳送至上位機的充電控制裝置；充電控制裝置根據(jù)內(nèi)置的控制策略形成相應(yīng)的工作狀態(tài)控制參數(shù)，通過串行通信總線接口傳送至相應(yīng)的智能均衡模塊；智能均衡模塊根據(jù)充電回路電流變化信號、充電電池兩端的電壓變化信號和信號處理裝置發(fā)送的工作狀態(tài)控制參數(shù)，完成恒流恒壓充電過程。所述采集充電電池的電壓變化與充電回路進行充電的過程，或是采用相同引腳導線線路，分時進行電流充電和電壓采樣；或是采用不同引腳導線線路，同時進行電流充電和電壓米樣。所述完成恒流恒壓充電過程后，還包括電池組維護步驟當充電電池組中的單只充電電池電壓充電達到設(shè)定值后，充電控制裝置計算充電電池內(nèi)阻及自放電程度，實時對單只充電電池補充電能充電，直至同一充電電池組中所有單只充電電池都達到設(shè)定電量及電壓值后，結(jié)束均衡充電維護過程。本發(fā)明的均衡充電設(shè)備采用模塊化設(shè)計，可以實現(xiàn)均衡充電裝置的級聯(lián)，擴充可同時均衡的充電電池組數(shù)量和充電電池數(shù)量。均衡充電時利用引腳導線的并聯(lián)充電方式，可以實現(xiàn)高達20A以上的大電流均衡充電。既可以對電池組中的每一個串聯(lián)電池進行均衡充電，也可以對每一個串聯(lián)電池進行電壓信號采樣，使得各電池均衡充電完畢可以自動進入維護模式，激發(fā)電池材料的活性。本發(fā)明的均衡充電設(shè)備不使用時脫離用電設(shè)備和電池組，減少了設(shè)備的潛在故障，降低了設(shè)備負重。利用本發(fā)明的均衡充電設(shè)備對充電電池組進行均衡充電后，會把電池組中的每一組串聯(lián)的充電電池全部充滿電，保證每一組串聯(lián)的充電電池的帶電量基本一致，讓電池組的能量發(fā)揮到最大，使例如電動汽車等裝備的續(xù)航里程均有所增加，約增加10-20%，利用本發(fā)明的均衡充電設(shè)備對鋰離子充電電池組進行定期維護，會讓鋰離子電池的活性得以恢復，提高整組鋰離子電池的一致性，均衡效果明顯。本發(fā)明的均衡充電設(shè)備可以同時維護多組串聯(lián)的充電電池，經(jīng)過對充電均衡裝置與充電電池組配套插頭和插座引腳線序的合理布置，本發(fā)明的均衡充電設(shè)備可以適應(yīng)多種串、并聯(lián)形式的電池組，大大簡化了充電設(shè)備的配置數(shù)量和種類，是一種革命性的進步。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步說明。


圖1為本發(fā)明均衡充電設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明均衡充電設(shè)備中充電均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明均衡充電設(shè)備中智能均衡模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明均衡充電設(shè)備中充電均衡裝置與充電電池組引腳連接形式I的連接示意圖；圖5為本發(fā)明均衡充電設(shè)備中充電均衡裝置與充電電池組引腳連接形式2的連接示意圖；圖6為本發(fā)明均衡充電設(shè)備中利用的串聯(lián)充電電池組的插座引腳結(jié)構(gòu)定義示意圖；圖7為采用本發(fā)明均衡充電設(shè)備前、后，充電電池組充電后各充電電池電量的比較示意圖；圖8為采用本發(fā)明均衡充電設(shè)備進行均衡充電及維護后，充電電池組中各充電電池電壓一致性的示意圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明的均衡充電設(shè)備由上位機01和充電均衡裝置03組成；上位機01采用通用計算機系統(tǒng)，包括串行通信總線接口，充電均衡裝置03包括串行通信總線接口、交流電源接口和信號輸入輸出端口，上位機01和充電均衡裝置03之間通過串行通信總線接口進行數(shù)據(jù)通信，充電均衡裝置03通過交流電源接口接入交流電源，通過信號輸入輸出端口與充電電池組的信號輸入輸出端口連接；上位機01中包括充電控制裝置02，充電控制裝置02用于通過串行通信總線接收充電均衡裝置03采集的充電電池組04中各充電電池041的電流、電壓變化數(shù)據(jù)，并形成相應(yīng)的控制參數(shù)，通過串行通信總線傳送至充電均衡裝置03進行各充電電池041充電過程的狀態(tài)控制； 充電均衡裝置03中包括智能均衡模塊031，用于根據(jù)充電控制裝置02的控制參數(shù)調(diào)整信號輸入輸出端口的工作狀態(tài)，當處于充電狀態(tài)時，根據(jù)控制參數(shù)調(diào)節(jié)輸出至信號輸入輸出端口的充電電壓和充電電流，當處于采集狀態(tài)時，從信號輸入輸出端口采集充電電池041的電流狀態(tài)數(shù)據(jù)，電壓狀態(tài)數(shù)據(jù)；如圖3所示，智能均衡模塊031包括交直流轉(zhuǎn)換裝置031a、電流檢測裝置031b、電流強度控制裝置031c、恒流恒壓控制裝置031d和信號處理裝置031e ；交直流轉(zhuǎn)換裝置031a將接入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出的正、負直流母線通過信號輸入輸出端口連接在充電電池041的兩端，形成充電回路，電流檢測裝置031b和電流強度控制裝置031c串接入充電回路；電流檢測裝置031b測得的充電回路電流變化信號分別傳送至恒流恒壓控制裝置031d和信號處理裝置031e的相應(yīng)信號輸入端，充電電池041兩端的電壓變化信號通過采樣回路分別傳送至恒流恒壓控制裝置031d和信號處理裝置031e的相應(yīng)信號輸入端，形成采樣回路；信號處理裝置031e的信號輸出端連接恒流恒壓控制裝置031d的相應(yīng)信號輸入端，恒流恒壓控制裝置031d的信號輸出端連接電流強度控制裝置031c的信號輸入端；恒流恒壓控制裝置031d，根據(jù)接收的充電回路電流變化信號、充電電池041兩端的電壓變化信號和信號處理裝置031e發(fā)送的控制信號，生成控制電流強度控制裝置031c的控制信號；電流強度控制裝置031c根據(jù)信號輸入端的控制信號調(diào)節(jié)充電回路中的電池電壓或充電電流；信號處理裝置031e用于接收通過串行通信總線傳送的充電控制裝置02的控制參數(shù)，轉(zhuǎn)換為控制信號輸出至恒流恒壓控制裝置031d，用于接收充電電池兩端的電壓信號，充電電流信號，轉(zhuǎn)換為充電電池的狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，通過串行通信總線傳送至充電控制裝置02。通過智能均衡模塊031可以對單一充電電池041的充放電狀態(tài)及內(nèi)阻值變化進行連續(xù)信號采集，充電均衡裝置03中的若干智能均衡模塊031可以通過輸入輸出端口同時采集充電電池組04中相應(yīng)充電電池041的狀態(tài)信號。充電控制裝置02根據(jù)獲得的各充電電池041的狀態(tài)數(shù)據(jù)及內(nèi)置的充放電控制策略，生成各充電電池041的充電控制參數(shù)，智能均衡模塊031根據(jù)相應(yīng)的控制參數(shù)完成充電電池041的充電過程，使得各充電電池041充電指標均衡，使得充電電池組04的整體供電性能能夠得到較長時間的維持。恒流恒壓控制裝置031d依據(jù)信號處理裝置031e發(fā)出的充電指令，以恒定的電流對單體充電電池041進行充電，并在電池電壓達到設(shè)定值時對單體充電電池041進行穩(wěn)壓充電，直至單體充電電池041電壓不再下降，電流降到設(shè)定值后停止充電。電流強度控制裝置031c會依據(jù)恒流恒壓控制裝置031d發(fā)出的恒流恒壓信號實時調(diào)節(jié)充電回路內(nèi)阻，起到調(diào)節(jié)充電回路電流強度的作用，達到保持均衡電流恒定的目的。信號處理裝置031e主要起到接受工作信號、上傳電流、電壓數(shù)據(jù)、發(fā)出恒流恒壓信號、采集電池電壓、采集充電電流強度的作用。整個智能均衡模塊031的各個部分相互配合，完成對所對應(yīng)的單體充電電池041的均衡充電工作。如圖4所示，充電均衡裝置03的信號輸入輸出端口采用插頭05a形式，對應(yīng)的充電電池組04的信號輸入輸出端口采用插座05b形式，兩者相匹配。在插座05b引腳連接形式I中，充電電池組04的插座05b的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組04中各充電電池041的正極、負極。充電均衡裝置03的插頭05a的對應(yīng)引腳分別連接相應(yīng)智能均衡模塊031的正、負直流母線。在本引腳連接的實施例中，單一充電電池041兩端的引腳導線即用于均衡電流充電，也用于電壓信號采樣。采用分時斷電流采樣的步驟，在對充電電池041電壓采樣時，停止對電池的均衡充電，引腳導線作為相應(yīng)智能均衡模塊031中采樣回路的電壓采集線使用；電壓采樣完畢后重新恢復均衡充電電流。電壓采集時間控制在10ms，間隔30秒采集一次，在電流間歇時智能均衡模塊031采樣并A\D轉(zhuǎn)換，通過信號處理單元031e將電壓數(shù)據(jù)上傳上位機01。如圖5所示，在引腳連接形式2中，在與插座05b弓丨腳連接形式I基本相同的基礎(chǔ)上，充電電池組04的插座05b有兩個引腳分別連接到具有孤立正極的充電電池041的正極，另有兩個引腳分別連接到具有孤立負極的充電電池041的負極。在本引腳連接的實施例中，單一充電電池041兩端各有兩根獨立的引腳導線，一種與充電均衡裝置03的連接結(jié)構(gòu)是通過轉(zhuǎn)換充電均衡裝置03的插頭05a的線序組合，充電電池041的一根正極引腳導線和一根負極導線接入相應(yīng)智能均衡模塊031中的采樣回路，作為電壓采集線使用，充電電池041的另一根正極引腳導線和另一根負極導線分別與相應(yīng)智能均衡模塊031的正、負直流母線連接，作為均衡充電電流導線使用。這樣電流充電回路和電壓采樣回路分離，相互不影響，不會產(chǎn)生電池電壓采集不準的現(xiàn)象，信號采集實時性很高。另一種與充電均衡裝置03的連接結(jié)構(gòu)是通過轉(zhuǎn)換充電均衡裝置03的插頭05a的線序組合，充電電池041的兩根正極引腳導線和兩根負極導線分別與相應(yīng)智能均衡模塊031的正、負直流母線連接，皆作為均衡充電電流導線使用，形成并聯(lián)充電方式，使得對充電電池的充電電流增倍，實現(xiàn)以較大的充電電流快速對充電電池均衡。如圖6所示，利用本發(fā)明的均衡充電設(shè)備進行均衡充電的充電電池組的插座05b引腳定義采用引腳連接形式2，對應(yīng)充電均衡裝置03的插頭05a采用的26針航空插頭，這樣通過更換不同線序組合的充電均衡裝置03的插頭05a，既可以實現(xiàn)對大量單一充電電池041的均衡充電和維護監(jiān)測，又可以實現(xiàn)對個別充點電池041的快速均衡充電和狀態(tài)實時監(jiān)測。采用本引腳連接形式2的充電電池組04包括12個串聯(lián)的充電電池，相應(yīng)的充電均衡裝置03中包括12個智能均衡模塊031，每個引腳的電流負荷上限為16A。
本發(fā)明的均衡充電設(shè)備通過串行通信總線，上位機01可以同時管理大量的充電均衡裝置03，眾多的充電電池041，根據(jù)上位機01中充電控制裝置02的內(nèi)置充放電控制策略，可以實現(xiàn)對不同充電電池組中的充電電池均衡充電，對單獨充電電池有針對性的大電流快速均衡充電。針對充電電池的個體差別，當充電電池組中的單只充電電池電壓充電達到設(shè)定值后可以自動進入維護模式，計算充電電池內(nèi)阻及自放電程度，從而實時對單只充電電池補充電能直至同一充電電池組中所有單只充電電池都達到設(shè)定電量及電壓值后，結(jié)束均衡充電維護過程。如圖7所示，采用本發(fā)明的均衡充電設(shè)備對充電電池組進行充電后，各單體充電電池的電量趨于一致。如圖8所示，采用本發(fā)明的均衡充電設(shè)備對充電電池組進行充電后，各單體充電電池的電壓趨于一致。實際應(yīng)用中，采用本發(fā)明的均衡充電設(shè)備對充電電池組進行均衡充電，對鋰離子電池組進行帶電量的一致性修復，明顯提高了電池組的使用壽命，循環(huán)使用次數(shù)從低于2000次提高至循環(huán)6000次。本發(fā)明的均衡充電設(shè)備為模塊化結(jié)構(gòu)，可以針對電池組的數(shù)量進行擴充，利用成熟的RS485串行通信總線就可以完成數(shù)據(jù)級聯(lián)，電流檢測裝置031b可以簡化為串聯(lián)在充電回路中的取樣電阻，電流強度控制裝置031c可以簡化為串聯(lián)在充電回路中的功率管。這樣使得每一個智能均衡模塊031制造成本降低，有利于大量配置。利用上述的均衡充電設(shè)備進行均衡充電的控制方法，包括以下步驟充電均衡裝置通過配套的信號輸入輸出端口采集充電電池組中各充電電池的電壓變化和充電回路電流變化，充電均衡裝置將電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)通過串行通信總線接口傳送至上位機的充電控制裝置；充電控制裝置根據(jù)內(nèi)置的控制策略形成相應(yīng)的工作狀態(tài)控制參數(shù)，通過串行通信總線接口傳送至相應(yīng)的智能均衡模塊；智能均衡模塊根據(jù)充電回路電流變化信號、充電電池兩端的電壓變化信號和信號處理裝置發(fā)送的工作狀態(tài)控制參數(shù)，完成恒流恒壓充電過程。所述采集充電電池的電壓變化與充電回路進行充電的過程，或是采用相同引腳導線線路，分時進行電流充電和電壓采樣；或是采用不同引腳導線線路，同時進行電流充電和電壓米樣。所述完成恒流恒壓充電過程后，還包括電池組維護步驟當充電電池組中的單只充電電池電壓充電達到設(shè)定值后，充電控制裝置計算充電電池內(nèi)阻及自放電程度，實時對單只充電電池補充電能充電，直至同一充電電池組中所有單只充電電池都達到設(shè)定電量及電壓值后，結(jié)束均衡充電維護過程。以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種均衡充電設(shè)備，其特征在于由上位機(01)、充電均衡裝置(03)和配套的信號輸入輸出端口組成；所述上位機(01)采用通用計算機系統(tǒng)，包括串行通信總線接口，所述充電均衡裝置 (03 )包括串行通信總線接口和交流電源接口，所述上位機(01)和所述充電均衡裝置(03 ) 之間通過串行通信總線接口進行數(shù)據(jù)通信，所述充電均衡裝置(03)通過交流電源接口接入交流電源，所述充電均衡裝置(03)和充電電池組(04)間通過所述配套的信號輸入輸出端口連接；所述上位機(01)中包括充電控制裝置(02)，充電控制裝置(02)用于通過串行通信總線接收所述充電均衡裝置(03)采集的充電電池組(04)中各充電電池(041)的電流、電壓變化數(shù)據(jù)，并形成相應(yīng)的控制參數(shù)，通過串行通信總線傳送至充電均衡裝置(03)進行各充電電池(041)充電過程的狀態(tài)控制；所述充電均衡裝置(03 )中包括智能均衡模塊(031)，用于根據(jù)充電控制裝置(02 )的控制參數(shù)調(diào)整相應(yīng)信號輸入輸出端口的工作狀態(tài)，當處于充電狀態(tài)時，根據(jù)控制參數(shù)調(diào)節(jié)輸出至相應(yīng)信號輸入輸出端口的充電電壓和充電電流，當處于采集狀態(tài)時，從相應(yīng)信號輸入輸出端口采集充電電池(041)的電流狀態(tài)數(shù)據(jù)，電壓狀態(tài)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均衡充電設(shè)備，其特征在于所述智能均衡模塊(031)包括交直流轉(zhuǎn)換裝置(031a)、電流檢測裝置(031b)、電流強度控制裝置(031c)、恒流恒壓控制裝置(031d)和信號處理裝置(031e)；交直流轉(zhuǎn)換裝置(03Ia)將接入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出的正、負直流母線通過所述配套的信號輸入輸出端口連接在充電電池(041)的兩端，形成充電回路，電流檢測裝置 (031b)和電流強度控制裝置(031c)串接入充電回路；電流檢測裝置(031b)測得的充電回路電流變化信號分別傳送至恒流恒壓控制裝置(031d)和信號處理裝置(031e)的相應(yīng)信號輸入端，充電電池(041)兩端的電壓變化信號通過采樣回路分別傳送至恒流恒壓控制裝置 (031d)和信號處理裝置(031e)的相應(yīng)信號輸入端，形成采樣回路；信號處理裝置(031e)的信號輸出端連接恒流恒壓控制裝置(031d)的相應(yīng)信號輸入端，恒流恒壓控制裝置(031d) 的信號輸出端連接電流強度控制裝置(031c)的信號輸入端；恒流恒壓控制裝置(031d)，根據(jù)接收的充電回路電流變化信號、充電電池(041)兩端的電壓變化信號和信號處理裝置(031e)發(fā)送的控制信號，生成控制電流強度控制裝置 (031c)的控制信號；電流強度控制裝置(031c)根據(jù)信號輸入端的控制信號調(diào)節(jié)充電回路中的電池電壓或充電電流；信號處理裝置(031e)用于接收通過串行通信總線傳送的充電控制裝置(02)的控制參數(shù)，轉(zhuǎn)換為功率控制信號輸出至恒流恒壓控制裝置(031d)，用于接收充電電池兩端的電壓信號，充電電流信號，轉(zhuǎn)換為充電電池的狀態(tài)變化數(shù)據(jù)，通過串行通信總線傳送至充電控制裝置(02)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的均衡充電設(shè)備，其特征在于包括若干個所述充電均衡裝置(03)和所述配套的信號輸入輸出端口，所述充電均衡裝置(03)包括若干個所述智能均衡模塊(031)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的均衡充電設(shè)備，其特征在于所述配套的信號輸入輸出端口包括充電均衡裝置(03)的插頭(05a)和充電電池組(04)的插座(05b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均衡充電設(shè)備，其特征在于所述插座(05b)的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組(04 )中各充電電池(041)的正極、負極；所述插頭(05a )的對應(yīng)弓I腳分別連接相應(yīng)智能均衡模塊(031)的正、負直流母線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均衡充電設(shè)備，其特征在于所述插座(05b)的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組(04 )中各充電電池(041)的正極、負極，插座(05b )有兩個弓I腳分別連接到具有孤立正極的充電電池(041)的正極，另有兩個引腳分別連接到具有孤立負極的充電電池(041)的負極；各充電電池(041)的一根正極引腳導線和一根負極導線通過插座(05b) 和插頭05a接入相應(yīng)智能均衡模塊(031)中的采樣回路，各充電電池(041)的另一根正極引腳導線和另一根負極導線分別與相應(yīng)智能均衡模塊(031)的正、負直流母線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的均衡充電設(shè)備，其特征在于所述插座(05b)的引腳分別對應(yīng)連接充電電池組(04 )中各充電電池(041)的正極、負極，插座(05b )有兩個弓I腳分別連接到具有孤立正極的充電電池(041)的正極，另有兩個引腳分別連接到具有孤立負極的充電電池(041)的負極；各充電電池(041)的兩根正極引腳導線和兩根負極導線分別與相應(yīng)智能均衡模塊(031)的正、負直流母線連接。
8.利用權(quán)利要求1至7任一所述的均衡充電設(shè)備進行均衡充電的控制方法，其特征在于包括以下步驟充電均衡裝置(03 )通過配套的信號輸入輸出端口采集充電電池組(04 )中各充電電池 (041)的電壓變化和充電回路電流變化，充電均衡裝置(03 )將電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)通過串行通信總線接口傳送至上位機(01)的充電控制裝置(02)；充電控制裝置(02)根據(jù)內(nèi)置的控制策略形成相應(yīng)的工作狀態(tài)控制參數(shù)，通過串行通信總線接口傳送至相應(yīng)的智能均衡模塊(031)；智能均衡模塊(031)根據(jù)充電回路電流變化信號、充電電池(041)兩端的電壓變化信號和信號處理裝置(031e)發(fā)送的工作狀態(tài)控制參數(shù)，完成恒流恒壓充電過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的均衡充電設(shè)備進行均衡充電的控制方法，其特征在于所述采集充電電池(041)的電壓變化與充電回路進行充電的過程，或是采用相同引腳導線線路， 分時進行電流充電和電壓采樣；或是采用不同引腳導線線路，同時進行電流充電和電壓采樣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的根據(jù)權(quán)利要求8所述的均衡充電設(shè)備進行均衡充電的控制方法，其特征在于所述完成恒流恒壓充電過程后，還包括電池組維護步驟當充電電池組(04)中的單只充電電池(041)電壓充電達到設(shè)定值后，充電控制裝置(02)計算充電電池內(nèi)阻及自放電程度，實時對單只充電電池(041)補充電能充電，直至同一充電電池組(04 )中所有單只充電電池(041)都達到設(shè)定電量及電壓值后，結(jié)束均衡充電維護過程。
全文摘要
一種均衡充電設(shè)備，由上位機、充電均衡裝置和配套的信號輸入輸出端口組成；充電均衡裝置和連接的充電電池組間通過所述配套的信號輸入輸出端口連接；上位機中包括充電控制裝置，充電控制裝置用于通過串行通信總線接收充電均衡裝置采集的充電電池組中各充電電池的電流、電壓變化數(shù)據(jù)，并形成相應(yīng)的控制參數(shù)，通過串行通信總線傳送至充電均衡裝置進行各充電電池充電過程的狀態(tài)控制；充電均衡裝置中包括智能均衡模塊，用于根據(jù)充電控制裝置的控制參數(shù)調(diào)整相應(yīng)信號輸入輸出端口的工作狀態(tài)?？梢詫Ω鞒潆婋姵剡M行獨立充電控制，實現(xiàn)電池組中充電電池的均衡充電。讓電池組的能量發(fā)揮到最大，延長電池組使用壽命。還包括一種相應(yīng)的充電控制方法。
文檔編號H02J7/00GK103051034SQ20131002760
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者左新渠, 馮保朋, 韓光鑫, 劉永華, 王分曉 申請人:河南環(huán)宇賽爾新能源科技有限公司, 河南省電力公司電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司