一种充放电系统技术方案

本发明专利技术提供一种充放电系统，应用于锂电池技术领域，该系统包括锂电池、充放电电路和控制器，当充放电电路接收到控制器发送的充放电控制信号后，执行包括充电过程和放电过程的充放电操作。本系统提供的充放电电路与车辆上的锂电池设置在一起，不论锂电池由于何种原因发生极化，且极化情况达到预设判定条件时，充放电电路所执行的充放电操作中总有一种操作产生与当前锂电池的工作电流相反的电流，从而确保可以在锂电池使用过程中随时弱化极化反应，在不需依靠外部装置即可实现弱化锂电池内部极化反应的处理的前提下，保证处理过程的时效性，有效提高电池使用寿命。

A charge discharge system

【技术实现步骤摘要】
一种充放电系统
本专利技术属于锂电池
，尤其涉及一种充放电系统。
技术介绍
目前电动汽车大都采用锂电池作为动力电池，为驱动电机提供所需电能，虽然锂电池具有能量密度高、续航里程长等优点，但平均使用寿命较短这一缺点，仍然是限制锂电池进一步发展的瓶颈。电池内部的极化反应是影响锂电池使用寿命的主要因素之一，而长时间让锂电池进行持续的、单一方向的大规模充放电，比如目前普遍采用的大电流快速充电，很容易导致电池的石墨负极表面发生析锂现象，加速电池内部的极化反应，造成电池使用寿命的快速降低。研究表明，在锂电池经过长时间单一方向的充放电后，即使是短时间改变锂电池的工作状态，也可以极大的削弱锂电池内部的极化反应。比如，在车辆正常行驶，锂电池持续放电一段时间后，给锂电池加上一个反向充电的过程，或者，在锂电池持续充电一段时间后，给锂电池加上一个反向放电的过程，在理论上可以完全阻止析锂现象发生并能够有效的消耗石墨负极已经析出的金属锂，进而弱化电池内部极化反应。然而，由于目前绝大部分电动汽车不具备自行弱化极化反应的功能，驾驶员需要定期到指定的维修点，或者，利用单独购置的外部处理装置才能进行弱化极化反应的处理，往往难以保证处理过程的时效性。因此，如何在不依赖外部处理装置的情况下自动完成弱化锂电池内部极化反应的处理，保证处理过程的时效性，提高电池使用寿命，成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种充放电系统，通过与锂电池相连的充放电电路对锂电池进行充放电操作，不需依靠外部装置即可实现弱化锂电池内部极化反应的处理，进而保证处理过程的时效性，提高电池使用寿命，具体方案如下：本专利技术提供一种充放电系统，包括：锂电池、充放电电路及控制器，其中，所述充放电电路的正极与所述锂电池的正极相连，所述充放电电路的负极与所述锂电池的负极相连；所述控制器与所述锂电池相连，所述控制器用于监测所述锂电池的极化情况，并在所述锂电池的极化情况达到预设判定条件时生成充放电控制信号；所述充放电电路的控制端与所述控制器相连，所述充放电电路用于根据所述充放电控制信号执行充放电操作，其中，所述充放电操作包括：对所述锂电池充电和使所述锂电池放电。可选的，所述充放电电路包括脉冲充放电电路，其中，所述脉冲充放电电路用于根据所述充放电控制信号，按照预设周期执行充放电操作，其中，所述充放电操作包括：执行第一时长的充电操作，间隔第二时长后，执行第三时长的放电操作。可选的，所述脉冲充放电电路，包括：N个充放电支路和(N-1)个串联开关模块，N≥2，其中，所述充放电支路包括串联连接的储能电容和并联开关模块；第i个所述串联开关模块的一端与第i条所述充放电支路中储能电容的负极相连，另一端与第(i+1)条所述充放电支路中储能电容的正极相连，其中，i∈[1，N-1]；各所述串联开关模块闭合且各所述并联开关模块断开时，各所述储能电容串联；各所述串联开关模块断开且各所述并联开关模块闭合时，各所述储能电容同向并联。可选的，所述控制器用于在所述锂电池的极化情况达到预设判定条件时生成充放电控制信号时，包括：在所述锂电池因持续放电极化，且极化情况达到预设判定条件时，生成充电控制信号；在所述锂电池因持续充电极化，且极化情况达到预设判定条件时，生成放电控制信号；所述充放电电路用于根据所述充放电控制信号执行充放电操作时，包括：根据所述充电控制信号，对所述锂电池充电；根据所述放电控制信号，使所述锂电池放电。可选的，本专利技术提供的充放电系统，还包括：限流开关模块，其中，所述限流开关模块设置于所述充放电电路与所述锂电池之间；所述控制器还用于根据所述充放电电路的预设电流参量生成限流控制信号；所述限流开关模块的控制端与所述控制器相连，用于根据所述限流控制信号控制所述充放电电路与所述锂电池的连通和断开。可选的，所述限流开关模块包括：两个反向并联的开关管，且各所述开关管的控制端均作为所述限流开关模块的控制端。可选的，本专利技术提供的充放电系统，还包括：充电开关模块，其中，所述充电开关模块串联于所述锂电池的充电接口与所述锂电池之间；所述控制器还用于根据所述充电接口与充电电源的连接情况以及所述锂电池的工作状态，输出充电控制信号；所述充电开关模块的控制端与所述控制器相连，用于根据所述充电控制信号控制所述充电电源与所述锂电池的连通和断开。可选的，所述控制器还用于在车辆加速时，控制所述充放电电路放电。可选的，所述控制器还用于在车辆制动时，控制所述充放电电路存储能量回收装置输出的电能。可选的，所述预设判定条件，包括:在所述锂电池持续放电的情况下，所述预设判定条件包括：所述锂电池的负极表面电势大于第一预设电势阈值，或者，所述锂电池的持续放电时长达到预设放电时长阈值；在所述锂电池持续充电的情况下，所述预设判定条件包括：所述锂电池的负极表面电势小于第二预设电势阈值，或者，所述锂电池的持续充电时长达到预设充电时长阈值；其中，所述第一预设电势阈值大于所述第二预设电势阈值。上述本专利技术提供的充放电系统，包括锂电池、充放电电路和控制器，当充放电电路接收到控制器发送的充放电控制信号后，执行包括充电过程和放电过程的充放电操作。由于锂电池在持续充电和持续放电过程中都会发生极化，在极化趋于饱和时，与引起锂电池极化的工作电流同向的外加电流不会显著增强极化反应，但只要使锂电池中流过与当前工作电流反向的电流，即可达到大幅弱化极化反应的效果，因此，本系统提供的充放电电路与车辆上的锂电池设置在一起，不论锂电池由于何种原因发生极化，且极化情况达到预设判定条件时，充放电电路所执行的充放电操作中总有一种操作产生与当前锂电池的工作电流相反的电流，从而确保可以在锂电池使用过程中随时弱化极化反应，在不需依靠外部装置即可实现弱化锂电池内部极化反应的处理的前提下，保证处理过程的时效性，有效提高电池使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种充放电系统的结构框图；图2是本专利技术实施例提供的另一种充放电系统的电路拓扑图；图3是本专利技术实施例提供的一种充放电控制信号的波形示意图；图4是本专利技术实施例提供的再一种充放电系统的电路拓扑图；图5是本专利技术实施例提供的又一种充放电系统的电路拓扑图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充放电系统，其特征在于，包括：锂电池、充放电电路及控制器，其中，/n所述充放电电路的正极与所述锂电池的正极相连，所述充放电电路的负极与所述锂电池的负极相连；/n所述控制器与所述锂电池相连，所述控制器用于监测所述锂电池的极化情况，并在所述锂电池的极化情况达到预设判定条件时生成充放电控制信号；/n所述充放电电路的控制端与所述控制器相连，所述充放电电路用于根据所述充放电控制信号执行充放电操作，其中，所述充放电操作包括：对所述锂电池充电和使所述锂电池放电。/n

【技术特征摘要】
1.一种充放电系统，其特征在于，包括：锂电池、充放电电路及控制器，其中，
所述充放电电路的正极与所述锂电池的正极相连，所述充放电电路的负极与所述锂电池的负极相连；
所述控制器与所述锂电池相连，所述控制器用于监测所述锂电池的极化情况，并在所述锂电池的极化情况达到预设判定条件时生成充放电控制信号；
所述充放电电路的控制端与所述控制器相连，所述充放电电路用于根据所述充放电控制信号执行充放电操作，其中，所述充放电操作包括：对所述锂电池充电和使所述锂电池放电。


2.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述充放电电路包括脉冲充放电电路，其中，
所述脉冲充放电电路用于根据所述充放电控制信号，按照预设周期执行充放电操作，其中，所述充放电操作包括：执行第一时长的充电操作，间隔第二时长后，执行第三时长的放电操作。


3.根据权利要求2所述的充放电系统，其特征在于，所述脉冲充放电电路，包括：N个充放电支路和(N-1)个串联开关模块，N≥2，其中，
所述充放电支路包括串联连接的储能电容和并联开关模块；
第i个所述串联开关模块的一端与第i条所述充放电支路中储能电容的负极相连，另一端与第(i+1)条所述充放电支路中储能电容的正极相连，其中，i∈[1，N-1]；
各所述串联开关模块闭合且各所述并联开关模块断开时，各储能电容串联；
各所述串联开关模块断开且各所述并联开关模块闭合时，各储能电容同向并联。


4.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述控制器用于在所述锂电池的极化情况达到预设判定条件时生成充放电控制信号，包括：
在所述锂电池因持续放电极化，且极化情况达到预设判定条件时，生成充电控制信号；
在所述锂电池因持续充电极化，且极化情况达到预设判定条件时，生成放电控制信号；
所述充放电电路用于根据所述充放电控制信号执行充放电操作，包括：
根据所述充电控制信号，对所述锂电池充电；

【专利技术属性】
技术研发人员：张明轩，段崇伟，
申请(专利权)人：北京经纬恒润科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11