本發(fā)明涉及新能源汽車動力儲能電源領(lǐng)域,特別是涉及一種動力電池組均衡充電系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
蓄電池一般成組使用,由于制造和使用因素,蓄電池組中各個單體電池性能存在不一致性,而現(xiàn)有電池使用和維護是對整組蓄電池進行的,由于不一致性的存在,導(dǎo)致蓄電池組中單體蓄電池在充電過程中存在個別電池充電不足的現(xiàn)象,從而影響蓄電池組的使用壽命。
動力電池組在新能源汽車領(lǐng)域中,由于動力電池組特有的電化學特性,即使出廠前廠家已經(jīng)通過生產(chǎn)工藝保證了電池的成組一致性,在傳統(tǒng)的串聯(lián)充電方式下充電仍會普遍存在效率低、壽命短的現(xiàn)象。因此,需要對充電后的動力電池組進行均衡維護,對電量不足的電池補充充電,使各個動力電池的電壓達到同一水平,保證各個單體電池性能的一致性。
電池在快速充電的過程中多采用串聯(lián)充電,然而因為串聯(lián)充電容易導(dǎo)致電池組的電壓不均衡,所以在均衡維護的過程中一般不再采用串聯(lián)充電的方式,而是采用并聯(lián)充電。然而采用并聯(lián)的手段進行均衡維護,需要將N個動力電池按序號分成奇數(shù)組和偶數(shù)組,采用奇數(shù)組和偶數(shù)組分別充電的方法,即奇數(shù)組充電時,偶數(shù)組停止充電,相反偶數(shù)組充電時,奇數(shù)組停止充電。然而該均衡充電方式在某一個時刻只能選擇對奇數(shù)組充電或?qū)ε紨?shù)組充電,充電效率過低,充電時間過長。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種動力電池組均衡充電系統(tǒng)及方法,可以同時對每個電池進行充電,提高了充電效率,減少了充電時間。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了如下方案:
一種動力電池組均衡充電系統(tǒng),包括:數(shù)據(jù)處理裝置、電池信息采集裝置、充電器、充電控制裝置;各個動力電池串聯(lián)連接在一起;各個所述充電器分別與各個所述動力電池并聯(lián)連接,所述充電控制裝置與各個所述充電器的輸入端連接,并與供電電源的輸出端連接,用于在所述數(shù)據(jù)處理裝置的控制下,通斷各個所述充電器與所述供電電源的連接;所述電池信息采集裝置與每個動力電池相連,用于當所述數(shù)據(jù)處理裝置控制所述充電控制裝置斷開所有所述充電器與所述供電電源的連接時,采集每個所述動力電池的電壓信息,并將所述電壓信息輸出到所述數(shù)據(jù)處理裝置;所述數(shù)據(jù)處理裝置將每個所述動力電池的電壓信息分別與預(yù)設(shè)基準電壓進行對比,當所述電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置導(dǎo)通對應(yīng)充電器與所述供電電源的連接。
可選的,所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲裝置,所述數(shù)據(jù)存儲裝置用于存儲所述預(yù)設(shè)基準電壓。
可選的,所述系統(tǒng)還包括光電隔離裝置,所述光電隔離裝置的輸入端與所述數(shù)據(jù)處理裝置相連,輸出端與所述充電控制裝置相連,用于對所述數(shù)據(jù)處理裝置輸出到所述充電控制裝置中的控制信號進行電氣隔離。
可選的,所述系統(tǒng)還包括顯示裝置,所述顯示裝置采用觸摸屏,用于將所述預(yù)設(shè)基準電壓錄入所述數(shù)據(jù)存儲裝置中;還用于顯示所述電池信息采集裝置采集的所述動力電池的電壓信息。
本發(fā)明還公開了一種動力電池組均衡充電方法,應(yīng)用于動力電池組均衡充電系統(tǒng);所述方法包括:
在充電過程中,按照預(yù)設(shè)的時間間隔定期控制所述充電控制裝置斷開所有所述充電器與所述供電電源的連接,使所述系統(tǒng)進入停止充電時間;
在所述停止充電時間內(nèi),控制所述電池信息采集裝置采集每個所述動力電池的電壓信息;
在所述停止充電時間內(nèi),將所述電壓信息與預(yù)設(shè)基準電壓進行對比,得到對比結(jié)果;
當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置導(dǎo)通對應(yīng)的所述充電器與所述供電電源的連接,繼續(xù)充電;當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息大于或等于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置持續(xù)斷開對應(yīng)的所述充電器與所述供電電源的連接,停止充電。
可選的,所述停止充電時間為0.1秒。
可選的,在所述按照預(yù)設(shè)的時間間隔定期控制所述充電控制裝置斷開所有所述充電器與所述供電電源的連接,使所述系統(tǒng)進入停止充電時間之前,還包括:
獲取所述預(yù)設(shè)的時間間隔、所述停止充電時間和所述預(yù)設(shè)基準電壓;
將所述預(yù)設(shè)的時間間隔、所述停止充電時間和所述預(yù)設(shè)基準電壓存儲到所述數(shù)據(jù)存儲裝置中。
可選的,在所述當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置導(dǎo)通對應(yīng)的所述充電器與所述供電電源的連接,繼續(xù)充電之后,還包括:
當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息大于或等于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,記錄對應(yīng)的動力電池的編號,標記為滿電量電池;
當所述系統(tǒng)再次進入所述停止充電時間時,停止所述電池信息采集裝置采集所述滿電量電池的電壓信息。
根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例,本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果:本發(fā)明公開的系統(tǒng)及方法,同時對所有電池充電,在停止充電的瞬間采集各個動力電池的電壓信息,根據(jù)電壓信息判斷是否需要再進行充電,提高了充電效率,同時避免了對儲能狀態(tài)為電量充滿狀態(tài)的電池持續(xù)充電所造成的電池損傷。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明動力電池組均衡充電系統(tǒng)實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖2為本發(fā)明動力電池組均衡充電方法實施例的方法流程圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明的目的是提供一種動力電池組均衡充電系統(tǒng)及方法。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1為本發(fā)明動力電池組均衡充電系統(tǒng)實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
參見圖1,該動力電池組均衡充電系統(tǒng),包括:數(shù)據(jù)處理裝置1、電池信息采集裝置2、充電器3、充電控制裝置4;各個動力電池5串聯(lián)連接在一起;各個所述充電器3分別與各個所述動力電池5并聯(lián)連接,所述充電控制裝置4與各個所述充電器3的輸入端連接,并與供電電源6的輸出端連接,用于在所述數(shù)據(jù)處理裝置1的控制下,通斷各個所述充電器3與所述供電電源6的連接;所述電池信息采集裝置2與每個動力電池5相連,用于當所述數(shù)據(jù)處理裝置1控制所述充電控制裝置4斷開所有所述充電器3與所述供電電源6的連接時,采集每個所述動力電池5的電壓信息,并將所述電壓信息輸出到所述數(shù)據(jù)處理裝置1;所述數(shù)據(jù)處理裝置1將每個所述動力電池5的電壓信息分別與預(yù)設(shè)基準電壓進行對比,當所述電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置4導(dǎo)通對應(yīng)充電器3與所述供電電源6的連接。
可選的,所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲裝置7,所述數(shù)據(jù)存儲裝置7用于存儲所述預(yù)設(shè)基準電壓。各個型號的動力電池的電壓上限是不同的,因此,預(yù)設(shè)基準電壓的設(shè)置與電池類型直接相關(guān)。例如,當所述動力電池為鐵鋰電池時,預(yù)設(shè)基準電壓在3.40V和3.65V之間;當所述動力電池為鋰離子電池時,預(yù)設(shè)基準電壓設(shè)置為2.80V和4.20V之間。
可選的,所述系統(tǒng)還包括光電隔離裝置8,所述光電隔離裝置8的輸入端與所述數(shù)據(jù)處理裝置1相連,輸出端與所述充電控制裝置4相連,用于對所述數(shù)據(jù)處理裝置1輸出到所述充電控制裝置4中的控制信號進行電氣隔離。
可選的,所述系統(tǒng)還包括顯示裝置9,所述顯示裝置9采用觸摸屏,用于將所述預(yù)設(shè)基準電壓錄入所述數(shù)據(jù)存儲裝置7中;還用于顯示所述電池信息采集裝置2采集的所述動力電池5的電壓信息。
可選的,所述數(shù)據(jù)處理裝置1對動力電池組進行充電的充電周期為5~30秒。
下面舉例說明動力電池組均衡充電系統(tǒng)對動力電池組進行充電的過程:
在該過程中,動力電池組由串聯(lián)的24個動力電池組成,與24個動力電池對應(yīng)并聯(lián)連接有24個充電器。所述動力電池的型號均為鋰離子電池,通過所述顯示裝置9的彩色觸摸屏將預(yù)設(shè)基準電壓設(shè)置為4.20V,并存儲在所述數(shù)據(jù)處理裝置7中。將充電周期設(shè)置為10秒。
在充電過程中,數(shù)據(jù)處理裝置1每隔10秒就控制所述系統(tǒng)進入停止充電時間,即控制所述充電控制裝置4斷開所有充電器3與供電電源6的連接,使所有充電器3處于停止充電狀態(tài)。在該實施例中,所述停止充電時間持續(xù)時長為0.1s。在所述停止充電時間內(nèi),當所有充電器進入停止充電狀態(tài)后,所述電池信息采集裝置2采集所有動力電池的電壓信息,并將每個動力電池的電壓信息分別與所述預(yù)設(shè)基準電壓(4.20V)做對比,記錄電壓信息大于或等于所述預(yù)設(shè)基準電壓的電池序號,標記為滿電量電池;記錄電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓的電池序號,標記為虧電量電池;當所述停止充電時間結(jié)束后,數(shù)據(jù)處理裝置1繼續(xù)進入充電時間,即控制所述充電控制裝置4導(dǎo)通所述虧電量電池所對應(yīng)的充電器與供電電源6的連接,并且在后續(xù)的充電過程中,不再導(dǎo)通所述滿電量電池所對應(yīng)的充電器與供電電源6的連接。當進入下一個停止充電時間時,也不再對滿電量電池的電壓信息進行采集。按照上述規(guī)律充電,直到所有電池的電量都充滿為止,即直到所有的電池都被標記為滿電量電池后,發(fā)出提示信息,告知相關(guān)人員電量已充滿,并在顯示裝置上顯示電量充滿的提示。
本發(fā)明的停止充電時間和充電周期都可以通過所述顯示裝置9的彩色觸摸屏進行設(shè)置,并存儲在所述數(shù)據(jù)存儲裝置7中。
本發(fā)明的上述裝置,采用對每個電池分別進行電壓信息采集的方式,并且在停止充電狀態(tài)下完成電壓信息的采集,使得獲取的電池電壓信息的精度高,準確度高,保證了每個單體電池充電后的上限電壓的一致性與精確度。本發(fā)明實現(xiàn)了所有電池同時充電,電池采用串聯(lián)的連接方式,充電采用并聯(lián)的連接方式,實現(xiàn)了串聯(lián)連接下的并聯(lián)充電,保證其中任意一個電池的電量充滿后,可以停止充電而不影響其他電池的正常充電,提高了充電效率。并且,本發(fā)明每個周期內(nèi)只有短暫的停止充電時間內(nèi)是不進行充電的,比如只有0.1s,即不充電時間僅占用總充電時間的2%以內(nèi),可見本發(fā)明的技術(shù)方案只有在極為短暫的時間內(nèi)是不進行充電的,大大提高了充電效率。本發(fā)明進入充電時間和進入停止充電時間都是采用的同步控制,提高了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和統(tǒng)一性,進一步提高了系統(tǒng)的工作效率。
圖2為本發(fā)明動力電池組均衡充電方法實施例的方法流程圖。
參見圖2,該動力電池組均衡充電方法,所述方法包括:
步驟101:進入停止充電時間:在充電過程中,按照預(yù)設(shè)的時間間隔定期控制所述充電控制裝置斷開所有所述充電器與所述供電電源的連接,使所述系統(tǒng)進入停止充電時間;
步驟102:采集電壓信息:在所述停止充電時間內(nèi),控制所述電池信息采集裝置采集每個所述動力電池的電壓信息;
步驟103:與預(yù)設(shè)值對比:在所述停止充電時間內(nèi),將所述電壓信息與預(yù)設(shè)基準電壓進行對比,得到對比結(jié)果;
步驟104:控制繼續(xù)充電或停止充電:當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置導(dǎo)通對應(yīng)的所述充電器與所述供電電源的連接,繼續(xù)充電;當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息大于或等于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置持續(xù)斷開對應(yīng)的所述充電器與所述供電電源的連接,停止充電。
可選的,所述停止充電時間為0.1秒。
可選的,在所述按照預(yù)設(shè)的時間間隔定期控制所述充電控制裝置斷開所有所述充電器與所述供電電源的連接,使所述系統(tǒng)進入停止充電時間之前,還包括:
獲取所述預(yù)設(shè)的時間間隔、所述停止充電時間和所述預(yù)設(shè)基準電壓;
將所述預(yù)設(shè)的時間間隔、所述停止充電時間和所述預(yù)設(shè)基準電壓存儲到所述數(shù)據(jù)存儲裝置中。
可選的,在所述當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息小于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,控制所述充電控制裝置導(dǎo)通對應(yīng)的所述充電器與所述供電電源的連接,繼續(xù)充電之后,還包括:
當所述對比結(jié)果表示所述電壓信息大于或等于所述預(yù)設(shè)基準電壓時,記錄對應(yīng)的動力電池的編號,標記為滿電量電池;
當所述系統(tǒng)再次進入所述停止充電時間時,停止所述電池信息采集裝置采集所述滿電量電池的電壓信息。
本發(fā)明公開的系統(tǒng)及方法,同時對所有電池充電,在停止充電的瞬間采集各個動力電池的電壓信息,根據(jù)電壓信息判斷是否需要再進行充電,提高了充電效率,同時避免了對儲能狀態(tài)為電量充滿狀態(tài)的電池持續(xù)充電所造成的電池損傷。
本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;同時,對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。