本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，具體的電池的充電裝置和方法。

背景技術(shù)：

電池均衡充電設(shè)計(jì)作為電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要部分受到了很多研究學(xué)者和工程師的關(guān)注。均衡充電的意義主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)：1.通過合理的方式防止電池出現(xiàn)過充從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)；2.多路電池在充電完成后基本要達(dá)到一致，最好是能夠同時(shí)達(dá)到電量100％。隨著時(shí)代的發(fā)展，正確的均衡系統(tǒng)不僅要保證充電過程平穩(wěn)，而且最好能夠在盡量短的時(shí)間內(nèi)完成。均衡時(shí)間和充電均衡平穩(wěn)性之間是相關(guān)且相矛盾的，如果想獲得更好的平穩(wěn)性，那么就要加長(zhǎng)整體充電時(shí)間。反之，想要獲得更短的充電時(shí)間，那么均衡過程的平穩(wěn)性的保證就很困難。如何舍取，不僅要根據(jù)實(shí)際的電池自身的特性來考慮，而且能否形成有效的充電控制方法也是特別關(guān)鍵的。目前采用的均衡充電方法不能很好的解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題中的至少一個(gè)方面，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種電池組的充電均衡控制裝置及方法。

具體的，在本發(fā)明的實(shí)施方式中提出了一種電池均衡充電裝置，其包括：控制器，所述控制器采集進(jìn)行充電的電池組中的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓；多個(gè)充電均衡部件，所述多個(gè)充電均衡部件的每一個(gè)設(shè)置成與一個(gè)所述電池單元并聯(lián)；其中，所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)每個(gè)電池單元的充電參考電壓，在充電過程中，將實(shí)時(shí)采集的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與每個(gè)電池單元的充電參考電壓相比較，獲得每個(gè)電池單元實(shí)時(shí)充電電壓與其充電參考電壓之間的第一差值，以及將不同的電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓兩兩進(jìn)行比較，從而獲得每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與其他電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓之間的第二差值，所述控制器基于上述第一差值和第二差值，對(duì)所述多個(gè)充電均衡部件進(jìn)行控制，使得充電均衡部件與所述電池單元并聯(lián)的阻抗改變，從而將第一差值和第二差值減小。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，所述充電均衡部件包括多個(gè)電阻以及開關(guān)元件串并聯(lián)形成。

另外一方面，本發(fā)明還提供了一種電池均衡充電的控制方法，其中，所述方法采用前述的電池均衡充電裝置，以及所述方法包括如下步驟：步驟1：對(duì)電池組開始進(jìn)行充電；步驟2：采集電池組中的每個(gè)電池單元的電壓值；步驟3：在充電過程中，控制器采集電池組中的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓，并將該電壓值與控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓相比較，并獲得每個(gè)電池單元實(shí)時(shí)充電電壓與其充電參考電壓之間的第一差值，以及將不同的電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓兩兩進(jìn)行比較，從而獲得每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與其他電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓之間的第二差值；步驟4：控制器利用充電均衡部件調(diào)整每個(gè)電池單元的充電電流，使得上述第一差值和第二差值變??；步驟5:當(dāng)每個(gè)電池單元達(dá)到充電上限時(shí),充電完成。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，在步驟3中，還包括：

在充電時(shí)間內(nèi)，對(duì)每個(gè)電池單元的第一第二差值求和，獲得每個(gè)電池單元的第一第二差值的累計(jì)值，從而確定累計(jì)值最大的電池單元，如果在充電t時(shí)間內(nèi)，累計(jì)值最大的電池單元始終為同一電池單元，這表明該電池組無法使用，控制器控制充電過程終止。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變小：若某一電池單元滿足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗最?。涸谀骋粫r(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓高于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一第二差值的累計(jì)值大于0。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，其中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變?。喝裟骋浑姵貑卧獫M足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗為充電均衡部件能夠達(dá)到的最大阻抗的一半：在某一時(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓高于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一第二差值的累計(jì)值小于或者等于0。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，其中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變小：若某一電池單元滿足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗為充電均衡部件能夠達(dá)到的最大阻抗的一半：在某一時(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓低于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一差值的累計(jì)值大于0。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，其中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變?。喝裟骋浑姵貑卧獫M足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗為無窮大，即，該電池單元兩端不并聯(lián)任何電阻：在某一時(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓低于或等于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一第二差值的累計(jì)值大于0。

根據(jù)本發(fā)明所提供的裝置和方法，在對(duì)電池組進(jìn)行充電的過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組中的每個(gè)電池單元進(jìn)行均衡充電；另外由于對(duì)每個(gè)電池單元的充電電壓進(jìn)行了有效控制從而使得每個(gè)電池單元的穩(wěn)定性較好，避免了過充電，以及減少了充電時(shí)間。

附圖說明

從隨后結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的示例性實(shí)施例的這些和/或其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見并更容易理解，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電池均衡充電裝置的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的充電均衡部件的等效電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。下述參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的說明旨在對(duì)本發(fā)明的總體構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì)本發(fā)明的一種限制。

根據(jù)本發(fā)明所提供一種電池均衡充電裝置，其包括：控制器，所述控制器采集進(jìn)行充電的電池組中的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓；多個(gè)充電均衡部件，所述多個(gè)充電均衡部件的每一個(gè)設(shè)置成與一個(gè)所述電池單元并聯(lián)；其中，所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)每個(gè)電池單元的充電參考電壓，在充電過程中，將實(shí)時(shí)采集的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與每個(gè)電池單元的充電參考電壓相比較，獲得每個(gè)電池單元實(shí)時(shí)充電電壓與其充電參考電壓之間的第一差值，以及將不同的電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓兩兩進(jìn)行比較，從而獲得每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與其他電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓之間的第二差值，所述控制器基于上述第一差值和第二差值，對(duì)所述多個(gè)充電均衡部件進(jìn)行控制，使得充電均衡部件與所述電池單元并聯(lián)的阻抗改變，從而將第一差值和第二差值減小。

如圖1所示，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一種電池均衡充電裝置，其包括：控制器1，所述控制器采集進(jìn)行充電的電池組3中的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓；多個(gè)充電均衡部件2，所述多個(gè)充電均衡部件2的每一個(gè)設(shè)置成與一個(gè)所述電池單元并聯(lián)；其中，所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)每個(gè)電池單元的充電參考電壓，在充電過程中，將實(shí)時(shí)采集的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與每個(gè)電池單元的充電參考電壓相比較，獲得每個(gè)電池單元實(shí)時(shí)充電電壓與其充電參考電壓之間的第一差值，以及將不同的電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓兩兩進(jìn)行比較，從而獲得每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與其他電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓之間的第二差值，所述控制器基于上述第一差值和第二差值，對(duì)所述多個(gè)充電均衡部件進(jìn)行控制，使得充電均衡部件與所述電池單元并聯(lián)的阻抗改變，從而將第一差值和第二差值減小。

如圖2所示，圖2示出了充電均衡部件2的等效電路示意圖。所述多個(gè)充電均衡部件2的每一個(gè)設(shè)置成與一個(gè)所述電池單元并聯(lián)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述充電均衡部件包括多個(gè)電阻以及開關(guān)元件串并聯(lián)形成。如圖2所示，通過控制開關(guān)元件的閉合或斷開，從而改變電池單元并聯(lián)的阻抗。

當(dāng)然，上述實(shí)施方式不是對(duì)本發(fā)明的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用其他的阻抗可控制的電阻設(shè)備來充當(dāng)充電均衡部件。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，控制器可以選用stc公司生產(chǎn)型號(hào)為stc89c52微控制器，其是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，當(dāng)然上述控制器不是對(duì)本發(fā)明的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要以及控制場(chǎng)所的不同而選擇其他的芯片作為控制器。

如前所述，根據(jù)本發(fā)明所提供的充電均衡部件，其由電阻構(gòu)建成的電路,對(duì)于每一個(gè)電池單元,其兩端通過控制信號(hào)使得并聯(lián)不同的等效電阻值不同，這樣的設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于兩點(diǎn),一是能夠有效的清除充電過程中電池因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)形成的壁壘,其能造成電壓虛高使得測(cè)量不準(zhǔn)確,二是通過控制使得每個(gè)電池單元在不同時(shí)刻并聯(lián)不同的電阻值進(jìn)而實(shí)現(xiàn)放電到達(dá)均衡。

此外，本發(fā)明還提供了一種電池均衡充電的控制方法，其中，所述方法采用前述的電池均衡充電裝置，以及所述方法包括如下步驟：步驟1：對(duì)電池組開始進(jìn)行充電；步驟2：采集電池組中的每個(gè)電池單元的電壓值；步驟3：在充電過程中，控制器采集電池組中的每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓，并將該電壓值與控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓相比較，并獲得每個(gè)電池單元實(shí)時(shí)充電電壓與其充電參考電壓之間的第一差值，以及將不同的電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓兩兩進(jìn)行比較，從而獲得每個(gè)電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓與其他電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓之間的第二差值；步驟4：控制器利用充電均衡部件調(diào)整每個(gè)電池單元的充電電流，使得上述第一差值和第二差值變?。徊襟E5:當(dāng)每個(gè)電池單元達(dá)到充電上限時(shí),充電完成。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，在步驟3中，還包括：

在充電時(shí)間內(nèi)，對(duì)每個(gè)電池單元的第一第二差值求和，獲得每個(gè)電池單元的第一第二差值的累計(jì)值，從而確定累計(jì)值最大的電池單元，如果在充電t時(shí)間內(nèi)，累計(jì)值最大的電池單元始終為同一電池單元，這表明該電池組無法使用，控制器控制充電過程終止。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變?。喝裟骋浑姵貑卧獫M足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗最?。涸谀骋粫r(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓高于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一第二差值的累計(jì)值大于0。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，其中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變?。喝裟骋浑姵貑卧獫M足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗為充電均衡部件能夠達(dá)到的最大阻抗的一半：在某一時(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓高于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一第二差值的累計(jì)值小于或者等于0。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，其中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變?。喝裟骋浑姵貑卧獫M足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗為充電均衡部件能夠達(dá)到的最大阻抗的一半：在某一時(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓低于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一差值的累計(jì)值大于0。

在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，其中，在步驟4中，對(duì)充電均衡部件進(jìn)行如下設(shè)置以使得上述第一差值和第二差值變?。喝裟骋浑姵貑卧獫M足如下條件時(shí)，控制器控制充電均衡部件中的多個(gè)電阻使得其在該電池單元兩端的阻抗為無窮大，即，該電池單元兩端不并聯(lián)任何電阻：在某一時(shí)刻，該電池單元的實(shí)時(shí)充電電壓低于或等于預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓并且從充電開始至該時(shí)刻該電池單元的第一第二差值的累計(jì)值大于0。

特別的，申請(qǐng)人指出，上述具體實(shí)施方式中，對(duì)充電均衡部件的設(shè)置方式的實(shí)例可以單獨(dú)使用，也可以組合使用，也可以合并全部使用。從而，可以對(duì)電池單元的充電電壓進(jìn)行有效控制。

根據(jù)本發(fā)明所提供的方法，控制器內(nèi)預(yù)設(shè)的電池單元的充電參考電壓一般通過如下方式來選?。菏紫?，該參考電壓是隨著充電時(shí)間的變化而發(fā)生變化，在實(shí)際應(yīng)用中，這個(gè)參考的電壓變化過程可以由電池廠家提供,或者通過使用者實(shí)際測(cè)試可以得到和規(guī)劃。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該參考的電壓變化過程一般設(shè)置為三個(gè)階段，基于鋰電池的特性,第一個(gè)階段是從電池幾乎沒電到某一電量時(shí)，其具體表現(xiàn)為在一定的電流充電條件下，電池電壓隨著時(shí)間增長(zhǎng)的速率比較快；第二個(gè)階段緊接著第一個(gè)階段，其具體表現(xiàn)為在一定的電流充電條件下，電池電壓隨著時(shí)間增長(zhǎng)的速率相對(duì)于第一階段要變得很緩慢；第三個(gè)階段緊接著第二個(gè)突然變得很快，直到充滿為止。

當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)電池材料的不同以及應(yīng)用的場(chǎng)合的不同而規(guī)劃不同的參考電壓變化過程。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中所提供的方法，為了消除某一充電時(shí)刻任意電池單元實(shí)時(shí)充電電壓與其預(yù)定充電過程的充電參考電壓值之間的差值，以及其與其它電池充電電壓之間的差值，最有效的辦法是調(diào)整進(jìn)入每個(gè)充電電池電流的大小，如前所示，其通過控制器控制充電均衡部件并聯(lián)在該電池單元上的阻抗的改變來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明所提供的裝置和方法能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組中的電池單元在充電過程進(jìn)行信息采集和并動(dòng)態(tài)調(diào)整充電參數(shù)，進(jìn)而使電池單元在均衡條件下進(jìn)行充電，提高了穩(wěn)定性最好且充電時(shí)間較短的均衡策略，顯著提高了電池組的使用壽命。

盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施例，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以了解，在不脫離本發(fā)明的原理和精髓的情況下可以對(duì)所述實(shí)施例作出變化，本發(fā)明的保護(hù)范圍限定在權(quán)利要求及其等同物中。