一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，将蓄电池包内所有串联单元进行串联连接，每个串联单元配备一套独立的平衡充电模块，每个串联单元均连接到电池管理系统。本发明专利技术的优点：只是在充电末端增加平衡充电动作，在电池包其他的充电和放电时间，平衡充电电路不工作，不需要复杂的控制策略，系统稳定可靠；只是外部充电输入能量，充完电之后，电池包内部各个电池之间不再有别的均衡动作，没有均衡电路导致的能量损耗，能量利用率高；具有调节较大的不平衡差异的能力，电池包内各个单体电池容量、荷电状态，内阻等不平衡差异较大时，可以短时间调节平衡；可以降低锂离子蓄电池包配组时，挑选各个单体电池各项性能参数一致性的要求。

A Balanced Charging Method for Lithium Ion Battery Pack

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法
本专利技术涉及一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，属于锂电池

技术介绍
锂离子电池近些年受国家政策推动，技术进步显著，成本大幅下降，已经大规模应用于车辆动力，以及储能领域，锂离子电池具有能量密度高，寿命长，经济性好等优点，也有诸多缺点，需要采取必要的技术手段避免。比如锂离子电池充电和放电需要电子电路和程序进软件行管理，多只锂离子电池并联和串联组成的蓄电池包，由于单体电池自身一致性差异，以及电池包内各个单体电池位置不同，温度环境也不同，电路联接线的接触电阻差异，这些差异的积累会导致锂离子蓄电池包内各个单体电池工作的容量状态、电压，内阻，充放电曲线等参数不一致，降低整个蓄电池包的实际可用容量，严重时导致锂离子蓄电池包损坏。在电动车辆上表现为压差变大，里程数缩短，或者趴车不能运行。在储能蓄电池包的应用场合中，表现为储电度数下降，供电时间缩短等。为了使得蓄电池包在使用中尽可能保持各个单体电池荷电状态相同，消除各个串联单元不一致性的不断积累，使得蓄电池包正常工作，该领域的技术人员设计了多种控制电路来平衡各电池循环工作产生的差异，可分为两类：能量耗散型，和非能量耗散型均衡电路。能量耗散型的均衡方法的优点是电路结构简单，可靠性高，成本低。缺点是能耗较大，均衡速度慢，效率低，且电阻散热会影响系统正常运行，做大电流时需要配置风扇散热，增加故障点，影响使用寿命，不适合做几个安培级别的大电流放电的电路，适合做几百毫安级别的小电流电路，因此只适用于容量较小的电池组，容量较大的电池组不适用。非能量耗散型的均衡电路形式有：1、开关电容法拓扑开关电容法拓扑，电容通过各级开关的通断，存储电压较高的电池单体能量，再释放给电压较低的电池单体。拓扑中的储能元件可以是电容或电感，原理相似。这种均衡方法的结构简单，容易控制，能量损耗比较小，但当相邻电池的电压差较小时，均衡时间会较长，均衡的速度慢；均衡效率低，对大电流快速充电的场合不适用。2、DC-DC变流器法利用DC-DC变流器均衡的电路拓扑主要分为集中式和分布式两种。从理论上讲没有损耗，均衡速度快，是现在锂电池主动均衡方法中的主流方案。2.1集中式变压器均衡法这种均衡结构的优点是均衡速度快，效率高，损耗低。缺点是当电压比较高、电池组串联电池数量比较多的时候，变压器的副边绕组的精确匹配难度就会较大，变压器的漏感所造成的电压差也很难补偿，元件多，体积大不易于模块化，开关管耐压高。2.2分散式非隔离型拓扑均衡法分散式均衡法的结构是给每个单体配置一个并联均衡电路，分为带变压器的隔离型电路和非隔离型电路。非隔离型拓扑是基于相邻单体均衡的双向均衡，因不带变压器结构比较简单，比较适用于串联电池组数目较小的场合。2.3分散式隔离型拓扑均衡法每一个均衡电路都是一个带隔离变压器的电路。优点是均衡效率高、开关器件上所承受的电压高低与串联级数多少无关，这种均衡结构比较适应于串联电池组数量较大的场合；其主要缺点是电路中有较多磁性元件，体积大，容易互感，变压器存在漏感，且难于将线圈保持完全一致。现有的均衡方法，不论能量耗散型和非能量耗散型均衡方法，都是着眼于蓄电池包内部的能量耗散，或者蓄电池包内部单体电池之间的能量转移，均衡电路工作次数越多，各个单体电池工作负荷增加，消耗了这些单体电池的循环寿命,并且控制策略相对复杂，一旦失控，或者有内短路严重的自放电大的单体时电池时，容易产生无限循环均衡，导致蓄电池包整体过放。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种适用性广,控制简单,不会过充和过放的锂离子蓄电池包的平衡充电方法。本专利技术通过下述方案实现：一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，在蓄电池包内每个串联单元上连接一套独立的平衡充电模块。将蓄电池包内所有串联单元进行串联连接，每个所述串联单元一套独立的平衡充电模块，每个串联单元均连接到电池管理系统。每个所述串联单元上均设有独立的电压检测装置，所述电压检测装置连接到所述电池管理系统。每个所述平衡充电模块均连接到外部充电电源输出端，所述蓄电池包连接到电压总输入端和电压总输出端，所述平衡充电模块集成在蓄电池包内，或者集成装配在电池包外的充电器内，或者集成装配在独立机箱内。所述串联单元为单体电池或者由多个单体电池并联而成。每个所述平衡充电模块均连接独立的开关，所述开关连接到电池管理系统。所属平衡充电模块不连接到电池管理系统，所述平衡充电模块内设有控制装置，在充电终止电压时自行关断，或者保持以充电截止电压的恒压充电状态。一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其包含以下步骤：步骤一：用外部的充电器将多个电池串并联的蓄电池包整体串充至满电状态；步骤二：关闭串充电流，或者保持极低倍率的整体串充电流，开启平衡充电模块为各自对应的串联单元单独充电；步骤三：当电池管理系统检测到所有电池的电压都达到设定的充电终止电压时，停止充电。一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其包含以下步骤：步骤一：采用充电机大电流串充至蓄电池包某一个串联单元至电压满电状态；步骤二：关闭串充电流，或者保持小倍率的串充电流；步骤三：开启平衡充电电路，通过平衡充电模块为对应的串联单元单独充电；步骤四：串联单元电压达到满电状态，各自依次独立停止充电，或者保持在充电截止电压位置恒压微电流充电。一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其包含以下步骤：步骤一：电池管理系统控制充电机对蓄电池进行大电流串充，直至蓄电池包中某一个串联单元至电压满电状态，电压检测装置将某一个串联单元的电压满电状态信号传递到电池管理系统；步骤二：电池管理系统关闭串充电流，或者保持小倍率的串充电流；步骤三：电池管理系统开启平衡充电电路，通过平衡充电模块为对应的串联单元单独充电；步骤四：串联单元中对应的电压检测装置检测到该串联单元的电压达到满电状态时，将信号传递到电池管理系统，电池管理系统控制该串联单元对应的平衡充电模块停止充电；或者平衡充电模块自行检测到对应的串联单元满电，维持恒压微电流充电；步骤五：电池管理系统检测到所有的串联单元达到过一次满电电压，则判定为充电结束，退出充电状态，这时每串电池的SOC状态都在100%。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法只是在充电末端增加平衡充电动作，在电池包其他的充电和放电时间，平衡充电电路处于断电状态不工作，不需要复杂的控制策略，也不对其他电路形成干扰，系统稳定可靠；2、本专利技术一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法的末端对串联单元充电的模块即平衡充电模块，是很成熟的技术，稳定可靠，容易找到具备加工能力的供应商，供货有保障，成本低廉；3、本专利技术一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法只是外部充电输入能量，充完电之后，电池包内部各个电池之间不再有别的外部电路施加的均衡动作，没有均衡电路导致的能量损耗，而能量耗散型的均衡电路要额外消耗能量来实现均衡，非能量耗散型的均衡电路，在获取高压电池能量，给低压电池充电的过程中，转换效率不可能百分之百转换，也存在一定的能量消耗产生浪费，相对于能量耗散型和非能量耗散型的均衡电路，本专利技术的能量利用率高，没有额外的能量消耗；4、本专利技术一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法没有额外能量耗散，同时电路简单，所以可以做出相对比较大的平衡充电电流，比如在平衡充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：在蓄电池包内每个串联单元上连接一套独立的平衡充电模块。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：在蓄电池包内每个串联单元上连接一套独立的平衡充电模块。2.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：将蓄电池包内所有串联单元进行串联连接，每个所述串联单元一套独立的平衡充电模块，每个串联单元均连接到电池管理系统。3.根据权利要求2所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：每个所述串联单元上均设有独立的电压检测装置，所述电压检测装置连接到所述电池管理系统。4.根据权利要求2所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：每个所述平衡充电模块均连接到外部充电电源的输出端，所述蓄电池包连接到电压总输入端和电压总输出端，平衡充电模块集成在蓄电池包内，或者集成装配在电池包外的充电器内，或者集成装配在独立机箱内。5.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：所述串联单元为单体电池或者由多个单体电池并联而成。6.根据权利要求2所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：每个所述平衡充电模块均连接独立的开关，所述开关连接到电池管理系统。7.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：所属平衡充电模块不连接到电池管理系统，所述平衡充电模块内设有控制装置，在充电终止电压时自行关断，或者保持以充电截止电压的恒压充电状态。8.根据权利要求1所述的一种锂离子蓄电池包的平衡充电方法，其特征在于：其包含以下步骤：步骤一：用外部的充电器将多个电池串并联的蓄电池包整体串充至满...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁明华，苏连旺，胡辉，袁聪，程睿，段志平，胡明，吴汉环，席芳金，
申请(专利权)人：江西恒动新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36