CN106786844A - 一种动力电池组均衡充电***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动力电池组均衡充电***及方法。该***的各个动力电池串联连接在一起；各个充电器分别与各个动力电池并联连接，充电控制装置与各个充电器的输入端连接，并与供电电源的输出端连接，用于在数据处理装置的控制下，通断各个充电器与供电电源的连接；电池信息采集装置与每个动力电池相连，用于当数据处理装置控制充电控制装置断开所有充电器与供电电源的连接时，采集每个动力电池的电压信息，并将电压信息输出到数据处理装置；数据处理装置将每个动力电池的电压信息分别与预设基准电压进行对比，当电压信息小于预设基准电压时，控制充电控制装置导通对应充电器与供电电源的连接。本发明的***及方法，提高了充电效率，减少了充电时间。

Description

一种动力电池组均衡充电***及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车动力储能电源领域，特别是涉及一种动力电池组均衡充电***及方法。

背景技术

蓄电池一般成组使用，由于制造和使用因素，蓄电池组中各个单体电池性能存在不一致性，而现有电池使用和维护是对整组蓄电池进行的，由于不一致性的存在，导致蓄电池组中单体蓄电池在充电过程中存在个别电池充电不足的现象，从而影响蓄电池组的使用寿命。

动力电池组在新能源汽车领域中，由于动力电池组特有的电化学特性，即使出厂前厂家已经通过生产工艺保证了电池的成组一致性，在传统的串联充电方式下充电仍会普遍存在效率低、寿命短的现象。因此，需要对充电后的动力电池组进行均衡维护，对电量不足的电池补充充电，使各个动力电池的电压达到同一水平，保证各个单体电池性能的一致性。

电池在快速充电的过程中多采用串联充电，然而因为串联充电容易导致电池组的电压不均衡，所以在均衡维护的过程中一般不再采用串联充电的方式，而是采用并联充电。然而采用并联的手段进行均衡维护，需要将N个动力电池按序号分成奇数组和偶数组，采用奇数组和偶数组分别充电的方法，即奇数组充电时，偶数组停止充电，相反偶数组充电时，奇数组停止充电。然而该均衡充电方式在某一个时刻只能选择对奇数组充电或对偶数组充电，充电效率过低，充电时间过长。

发明内容

本发明的目的是提供一种动力电池组均衡充电***及方法，可以同时对每个电池进行充电，提高了充电效率，减少了充电时间。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种动力电池组均衡充电***，包括：数据处理装置、电池信息采集装置、充电器、充电控制装置；各个动力电池串联连接在一起；各个所述充电器分别与各个所述动力电池并联连接，所述充电控制装置与各个所述充电器的输入端连接，并与供电电源的输出端连接，用于在所述数据处理装置的控制下，通断各个所述充电器与所述供电电源的连接；所述电池信息采集装置与每个动力电池相连，用于当所述数据处理装置控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接时，采集每个所述动力电池的电压信息，并将所述电压信息输出到所述数据处理装置；所述数据处理装置将每个所述动力电池的电压信息分别与预设基准电压进行对比，当所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应充电器与所述供电电源的连接。

可选的，所述***还包括数据存储装置，所述数据存储装置用于存储所述预设基准电压。

可选的，所述***还包括光电隔离装置，所述光电隔离装置的输入端与所述数据处理装置相连，输出端与所述充电控制装置相连，用于对所述数据处理装置输出到所述充电控制装置中的控制信号进行电气隔离。

可选的，所述***还包括显示装置，所述显示装置采用触摸屏，用于将所述预设基准电压录入所述数据存储装置中；还用于显示所述电池信息采集装置采集的所述动力电池的电压信息。

本发明还公开了一种动力电池组均衡充电方法，应用于动力电池组均衡充电***；所述方法包括：

在充电过程中，按照预设的时间间隔定期控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接，使所述***进入停止充电时间；

在所述停止充电时间内，控制所述电池信息采集装置采集每个所述动力电池的电压信息；

在所述停止充电时间内，将所述电压信息与预设基准电压进行对比，得到对比结果；

当所述对比结果表示所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应的所述充电器与所述供电电源的连接，继续充电；当所述对比结果表示所述电压信息大于或等于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置持续断开对应的所述充电器与所述供电电源的连接，停止充电。

可选的，所述停止充电时间为0.1秒。

可选的，在所述按照预设的时间间隔定期控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接，使所述***进入停止充电时间之前，还包括：

获取所述预设的时间间隔、所述停止充电时间和所述预设基准电压；

将所述预设的时间间隔、所述停止充电时间和所述预设基准电压存储到所述数据存储装置中。

可选的，在所述当所述对比结果表示所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应的所述充电器与所述供电电源的连接，继续充电之后，还包括：

当所述对比结果表示所述电压信息大于或等于所述预设基准电压时，记录对应的动力电池的编号，标记为满电量电池；

当所述***再次进入所述停止充电时间时，停止所述电池信息采集装置采集所述满电量电池的电压信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开的***及方法，同时对所有电池充电，在停止充电的瞬间采集各个动力电池的电压信息，根据电压信息判断是否需要再进行充电，提高了充电效率，同时避免了对储能状态为电量充满状态的电池持续充电所造成的电池损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明动力电池组均衡充电***实施例的***结构图；

图2为本发明动力电池组均衡充电方法实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种动力电池组均衡充电***及方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明动力电池组均衡充电***实施例的***结构图。

参见图1，该动力电池组均衡充电***，包括：数据处理装置1、电池信息采集装置2、充电器3、充电控制装置4；各个动力电池5串联连接在一起；各个所述充电器3分别与各个所述动力电池5并联连接，所述充电控制装置4与各个所述充电器3的输入端连接，并与供电电源6的输出端连接，用于在所述数据处理装置1的控制下，通断各个所述充电器3与所述供电电源6的连接；所述电池信息采集装置2与每个动力电池5相连，用于当所述数据处理装置1控制所述充电控制装置4断开所有所述充电器3与所述供电电源6的连接时，采集每个所述动力电池5的电压信息，并将所述电压信息输出到所述数据处理装置1；所述数据处理装置1将每个所述动力电池5的电压信息分别与预设基准电压进行对比，当所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置4导通对应充电器3与所述供电电源6的连接。

可选的，所述***还包括数据存储装置7，所述数据存储装置7用于存储所述预设基准电压。各个型号的动力电池的电压上限是不同的，因此，预设基准电压的设置与电池类型直接相关。例如，当所述动力电池为铁锂电池时，预设基准电压在3.40V和3.65V之间；当所述动力电池为锂离子电池时，预设基准电压设置为2.80V和4.20V之间。

可选的，所述***还包括光电隔离装置8，所述光电隔离装置8的输入端与所述数据处理装置1相连，输出端与所述充电控制装置4相连，用于对所述数据处理装置1输出到所述充电控制装置4中的控制信号进行电气隔离。

可选的，所述***还包括显示装置9，所述显示装置9采用触摸屏，用于将所述预设基准电压录入所述数据存储装置7中；还用于显示所述电池信息采集装置2采集的所述动力电池5的电压信息。

可选的，所述数据处理装置1对动力电池组进行充电的充电周期为5～30秒。

下面举例说明动力电池组均衡充电***对动力电池组进行充电的过程：

在该过程中，动力电池组由串联的24个动力电池组成，与24个动力电池对应并联连接有24个充电器。所述动力电池的型号均为锂离子电池，通过所述显示装置9的彩色触摸屏将预设基准电压设置为4.20V，并存储在所述数据处理装置7中。将充电周期设置为10秒。

在充电过程中，数据处理装置1每隔10秒就控制所述***进入停止充电时间，即控制所述充电控制装置4断开所有充电器3与供电电源6的连接，使所有充电器3处于停止充电状态。在该实施例中，所述停止充电时间持续时长为0.1s。在所述停止充电时间内，当所有充电器进入停止充电状态后，所述电池信息采集装置2采集所有动力电池的电压信息，并将每个动力电池的电压信息分别与所述预设基准电压(4.20V)做对比，记录电压信息大于或等于所述预设基准电压的电池序号，标记为满电量电池；记录电压信息小于所述预设基准电压的电池序号，标记为亏电量电池；当所述停止充电时间结束后，数据处理装置1继续进入充电时间，即控制所述充电控制装置4导通所述亏电量电池所对应的充电器与供电电源6的连接，并且在后续的充电过程中，不再导通所述满电量电池所对应的充电器与供电电源6的连接。当进入下一个停止充电时间时，也不再对满电量电池的电压信息进行采集。按照上述规律充电，直到所有电池的电量都充满为止，即直到所有的电池都被标记为满电量电池后，发出提示信息，告知相关人员电量已充满，并在显示装置上显示电量充满的提示。

本发明的停止充电时间和充电周期都可以通过所述显示装置9的彩色触摸屏进行设置，并存储在所述数据存储装置7中。

本发明的上述装置，采用对每个电池分别进行电压信息采集的方式，并且在停止充电状态下完成电压信息的采集，使得获取的电池电压信息的精度高，准确度高，保证了每个单体电池充电后的上限电压的一致性与精确度。本发明实现了所有电池同时充电，电池采用串联的连接方式，充电采用并联的连接方式，实现了串联连接下的并联充电，保证其中任意一个电池的电量充满后，可以停止充电而不影响其他电池的正常充电，提高了充电效率。并且，本发明每个周期内只有短暂的停止充电时间内是不进行充电的，比如只有0.1s，即不充电时间仅占用总充电时间的2％以内，可见本发明的技术方案只有在极为短暂的时间内是不进行充电的，大大提高了充电效率。本发明进入充电时间和进入停止充电时间都是采用的同步控制，提高了***的协调性和统一性，进一步提高了***的工作效率。

图2为本发明动力电池组均衡充电方法实施例的方法流程图。

参见图2，该动力电池组均衡充电方法，所述方法包括：

步骤101：进入停止充电时间：在充电过程中，按照预设的时间间隔定期控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接，使所述***进入停止充电时间；

步骤102：采集电压信息：在所述停止充电时间内，控制所述电池信息采集装置采集每个所述动力电池的电压信息；

步骤103：与预设值对比：在所述停止充电时间内，将所述电压信息与预设基准电压进行对比，得到对比结果；

步骤104：控制继续充电或停止充电：当所述对比结果表示所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应的所述充电器与所述供电电源的连接，继续充电；当所述对比结果表示所述电压信息大于或等于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置持续断开对应的所述充电器与所述供电电源的连接，停止充电。

可选的，所述停止充电时间为0.1秒。

可选的，在所述按照预设的时间间隔定期控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接，使所述***进入停止充电时间之前，还包括：

获取所述预设的时间间隔、所述停止充电时间和所述预设基准电压；

将所述预设的时间间隔、所述停止充电时间和所述预设基准电压存储到所述数据存储装置中。

可选的，在所述当所述对比结果表示所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应的所述充电器与所述供电电源的连接，继续充电之后，还包括：

当所述对比结果表示所述电压信息大于或等于所述预设基准电压时，记录对应的动力电池的编号，标记为满电量电池；

当所述***再次进入所述停止充电时间时，停止所述电池信息采集装置采集所述满电量电池的电压信息。

本发明公开的***及方法，同时对所有电池充电，在停止充电的瞬间采集各个动力电池的电压信息，根据电压信息判断是否需要再进行充电，提高了充电效率，同时避免了对储能状态为电量充满状态的电池持续充电所造成的电池损伤。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种动力电池组均衡充电***，其特征在于，包括：数据处理装置、电池信息采集装置、充电器、充电控制装置；各个动力电池串联连接在一起；各个所述充电器分别与各个所述动力电池并联连接，所述充电控制装置与各个所述充电器的输入端连接，并与供电电源的输出端连接，用于在所述数据处理装置的控制下，通断各个所述充电器与所述供电电源的连接；所述电池信息采集装置与每个动力电池相连，用于当所述数据处理装置控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接时，采集每个所述动力电池的电压信息，并将所述电压信息输出到所述数据处理装置；所述数据处理装置将每个所述动力电池的电压信息分别与预设基准电压进行对比，当所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应充电器与所述供电电源的连接。

2.根据权利要求1所述一种动力电池组均衡充电***，其特征在于，还包括数据存储装置，所述数据存储装置用于存储所述预设基准电压。

3.根据权利要求1所述一种动力电池组均衡充电***，其特征在于，还包括光电隔离装置，所述光电隔离装置的输入端与所述数据处理装置相连，输出端与所述充电控制装置相连，用于对所述数据处理装置输出到所述充电控制装置中的控制信号进行电气隔离。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池组均衡充电***，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置采用触摸屏，用于将所述预设基准电压录入所述数据存储装置中；还用于显示所述电池信息采集装置采集的所述动力电池的电压信息。

5.一种动力电池组均衡充电方法，其特征在于，应用于如权利要求1～4中任意一项的动力电池组均衡充电***；所述方法包括：

在充电过程中，按照预设的时间间隔定期控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接，使所述***进入停止充电时间；

在所述停止充电时间内，控制所述电池信息采集装置采集每个所述动力电池的电压信息；

在所述停止充电时间内，将所述电压信息与预设基准电压进行对比，得到对比结果；

当所述对比结果表示所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应的所述充电器与所述供电电源的连接，继续充电；当所述对比结果表示所述电压信息大于或等于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置持续断开对应的所述充电器与所述供电电源的连接，停止充电。

6.根据权利要求5所述的一种动力电池组均衡充电方法，其特征在于，所述停止充电时间为0.1秒。

7.根据权利要求5所述的一种动力电池组均衡充电方法，其特征在于，在所述按照预设的时间间隔定期控制所述充电控制装置断开所有所述充电器与所述供电电源的连接，使所述***进入停止充电时间之前，还包括：

获取所述预设的时间间隔、所述停止充电时间和所述预设基准电压；

将所述预设的时间间隔、所述停止充电时间和所述预设基准电压存储到所述数据存储装置中。

8.根据权利要求5所述的一种动力电池组均衡充电方法，其特征在于，在所述当所述对比结果表示所述电压信息小于所述预设基准电压时，控制所述充电控制装置导通对应的所述充电器与所述供电电源的连接，继续充电之后，还包括：

当所述对比结果表示所述电压信息大于或等于所述预设基准电压时，记录对应的动力电池的编号，标记为满电量电池；

当所述***再次进入所述停止充电时间时，停止所述电池信息采集装置采集所述满电量电池的电压信息。