CN111463852A - 一种用于电池组均衡充电的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可确保每节电池充满、且不过充的用于电池组均衡充电的控制方法，其步骤为：1)根据电池的额定容量Co和额定电压Vo，设定最大充电电流Io＝0.2Co，充电完成电流Iend＝0.01Co，充电限止电压Vend＝1.2Vo；以初始输出电流为Io进行充电；2)由充电切换控制单元接通所有充电接入节点中电池的充电通路，在充电过程中，当任意一个电池的电压达到终止电压Vi时，则通过充电切换控制单元将相应的电池接入节点旁路，断开该电池的充电通路，以此类推，直至最后一节电池充至Vend为止；3)改变输出电流为IO*e‑i，如果IO*e‑i<Iend时，则充电结束；否则，i＝i+1，重复第2)步继续充电；其中，i为初始值为1的正整数。本发明所述的控制方法可广泛用于电池组化成充电、检测分选、使用维护的设备中。

Description

一种用于电池组均衡充电的控制方法
技术领域
本发明涉及到控制电路领域中的电池组均衡充电领域，尤其涉及到一种用于电池组均衡充电的控制方法。
背景技术
以蓄电池为例，其在出厂前需要对电池化成充电及放电配组，电池在出厂后还通常需要串联使用。目前，大多数蓄电池生产企业电池化成以及电池出厂后的使用维护都采用对蓄电池串联成组进行恒流或恒压充放电，所有接入的电池都是同时充、同时放，而不能根据电池组中各个电池性能的差异，让每个电池充至相同电压，使得其中有的电池欠充，有的电池过充，经过多次的充放电循环之后，电池组中的各个电池性能差异将愈发明显，最终造成整个电池组报废。因此，上述的这种充电方式大大降低了电池组的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可确保每节电池充满、且不过充的用于电池组均衡充电的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种用于电池组均衡充电的控制方法，该控制方法所基于的充电控制***包括：充电控制单元、充电电流控制单元、充电切换控制单元、由若干个串联在一起的电池接入节点组成的电池接入单元、以及用于检测接入各个充电接入节点中的单体电池电压的电压检测单元；所述的控制方法的具体步骤为：
1)根据所要充电电池的额定容量Co和额定电压Vo，设定最大充电电流Io＝0.2Co，充电完成电流Iend＝0.01Co，充电限止电压Vend＝1.2Vo；由充电控制单元控制充电电流控制单元的输出电流为Io；
2)由充电切换控制单元接通所有充电接入节点中电池的充电通路，对所有电池接入节点中的各个电池进行充电，在充电过程中，由电压检测单元检测对所有电池接入节点中的电池的电压进行采样，当任意一个电池的电压达到终止电压Vi时，则通过充电切换控制单元将相应的电池接入节点旁路，断开该电池的充电通路，以此类推，直至最后一节电池充至所述的充电限止电压为止；
3)如果Io*e-i<Iend-0.01时，充电结束；否则，如果IO*e-i>Iend，改变输出电流为Io*e-i，i＝i+1，否则，改变输出电流为Iend，重复第2)步继续充电；其中，i为初始值为1的正整数。
作为一种优选方案，在所述的用于电池组均衡充电的控制方法中，所述的电池接入节点的电路结构，包括：两个充放电接入端，所述的两个充放电接入端中，一个充放电接入端直接作为电池接入端，另一个充放电接入端通过充放电通断开关电路与另一个电池接入端相连，充放电通断开关电路的两端并联有充电续流电路，所述的两个充放电接入端之间还并联有充放电旁路开关电路和放电续流电路。
作为一种优选方案，在所述的用于电池组均衡充电的控制方法中，所述的充放电通断开关电路和充放电旁路开关电路采用由充电切换控制单元控制的单刀双掷开关。
作为一种优选方案，在所述的用于电池组均衡充电的控制方法中，所述的充电续流电路和放电续流电路均为单向导通器件。
作为一种优选方案，在所述的用于电池组均衡充电的控制方法中，所述的单向导通器件为二极管。
作为一种优选方案，在所述的用于电池组均衡充电的控制方法中，所述的充电控制***还包括：用于远程控制充电控制单元的上位机，上位机与所述的充电控制单元通过通讯方式相连。
本发明的有益效果是：本发明所述的用于电池组均衡充电的控制方法，可确保每节电池充满且不过充，实现了电池组均衡充电的目的，提高了蓄电池的一致性及整个电池组的使用寿命，而且，运行稳定可靠，自动化程度高，电池接入单元中的充电续流电路使得整个充电回路始终处于闭环状态，保证切换开关无拉弧，切换电路压降小，发热小，无需额外散热器，从而大大降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明所述的用于电池组均衡充电的控制方法所基于的充电控制***的结构示意图。
图2是图1中电池接入节点的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明所述用于电池组均衡充电的控制方法的具体实施方案。
本发明所述的一种用于电池组均衡充电的控制方法，如图1所示，所述控制方法所基于的充电控制***包括：充电控制单元1、充电电流控制单元2、充电切换控制单元3、由N个串联在一起的电池接入节点组成的电池接入单元4、用于检测接入各个充电接入节点中的单体电池电压的电压检测单元5、以及用于远程控制充电控制单元的上位机6，上位机6与所述的充电控制单元1之间通过通讯方式(通常采用CAN总线方式)相连；如图2所示，以第一个电池接入节点为例，所述的电池接入节点包括：两个充放电接入端A和B和一个由充电切换控制单元3控制的单刀双掷开关K1，两个充放电接入端A和B，其中，一个充放电接入端A直接作为电池的负极接入端，另一个充放电接入端B与所述单刀双掷开关K1的中间触点相连，单刀双掷开关K1的常闭触点与电池的正极接入端C相连，单刀双掷开关K1的中间触点和常闭触点上并联有作为充电续流电路的二极管D1-1，所述的两个充放电接入端A和B之间还并联有作为放电续流电路的二极管D1-2，充放电接入端A与单刀双掷开关K1的常开触点相连；所述控制方法的具体步骤为：
1)根据所要充电电池的额定容量Co和额定电压Vo，设定最大充电电流Io＝0.2Co，充电完成电流Iend＝0.01Co，充电限止电压Vend＝1.2Vo；由充电控制单元控制充电电流控制单元的输出电流为Io；
2)由充电切换控制单元接通所有充电接入节点中电池的充电通路，对所有电池接入节点中的各个电池进行充电，在充电过程中，由电压检测单元检测对所有电池接入节点中的电池的电压进行采样，当任意一个电池的电压达到终止电压Vi时，则通过充电切换控制单元将相应的电池接入节点旁路，断开该电池的充电通路，以此类推，直至最后一节电池充至所述的充电限止电压为止；
3)改变输出电流为Io*e-i，如果IO*e-i<Iend时，则充电结束；否则，i＝i+1，重复第2)步继续充电；其中，i为初始值为1的正整数。
下面以16节12V、20Ah的蓄电池为例，详细描述这16节蓄电池的均衡充电过程：
首先，按照图1所示，将16节蓄电池分别接入相应的电池接入节点中，上位机6编制充电参数，设定最大充电电流Io＝0.2Co＝4A，充放电完成电流Iend＝0.01Co＝0.2A及单体终止电压Vend＝1.2Vo＝14.4V，上位机6向充电控制单元1下发该充电参数；
充电控制单元1首先检测电池电压有无接反、有无断开，然后，发送命令至充电切换控制单元2，充电切换控制单元2控制电池接入单元4中的切换开关K1～Kn全部切换到开关的3号节点，此时，所有蓄电池均接入了充电回路，然后，发送控制工艺至充电电流控制模块3，对蓄电池开始充电，具体过程为：
当电池组中的某个蓄电池达到设定的充电限止电压Vend＝14.4V时，充电切换控制单元2控制相应的切换开关从3号节点切换到1号节点，相应电池接入节点中的充电电流通过用于充电续流的二极管进行续流，切换完成后，相应单刀双掷开关中的常开触点组闭合，充电续流的二极管被旁路，继续对剩余的蓄电池进行充电；直至最后一节电池达到充电限止电压Vend为止，然后，减小输出电流为1.47A(≈IO*e-1)，重复上述充电过程；接着，再次减小输出电流为0.54A(≈IO*e-2)，重复上述充电过程；接下来，由于IO*e-3≈0.1991A低于所述的充放电完成电流Iend＝0.2A、且高于Iend-0.01＝0.19A，故，再次减小输出电流为Iend，重复上述充电过程，本次充电结束后，整个充电过程结束。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种用于电池组均衡充电的控制方法，该控制方法所基于的充电控制***包括：充电控制单元、充电电流控制单元、充电切换控制单元、由若干个串联在一起的电池接入节点组成的电池接入单元、以及用于检测接入各个充电接入节点中的单体电池电压的电压检测单元；所述的控制方法的具体步骤为：
1)根据所要充电电池的额定容量Co和额定电压Vo，设定最大充电电流Io＝0.2Co，充电完成电流Iend＝0.01Co，充电限止电压Vend＝1.2Vo；由充电控制单元控制充电电流控制单元的输出电流为Io；
2)由充电切换控制单元接通所有充电接入节点中电池的充电通路，对所有电池接入节点中的各个电池进行充电，在充电过程中，由电压检测单元检测对所有电池接入节点中的电池的电压进行采样，当任意一个电池的电压达到终止电压Vi时，则通过充电切换控制单元将相应的电池接入节点旁路，断开该电池的充电通路，以此类推，直至最后一节电池充至所述的充电限止电压为止；
3)如果Io*e-i＜Iend-0.01时，充电结束；否则，如果Io*e-i>Iend，则改变输出电流为Io*e-i，i＝i+1，否则，改变输出电流为Iend，重复第2)步继续充电；
其中，i为初始值为1的正整数。
2.根据权利要求1所述的一种用于电池组均衡充电的控制方法，其特征在于：所述的电池接入节点的电路结构，包括：两个充放电接入端，所述的两个充放电接入端中，一个充放电接入端直接作为电池接入端，另一个充放电接入端通过充放电通断开关电路与另一个电池接入端相连，充放电通断开关电路的两端并联有充电续流电路，所述的两个充放电接入端之间还并联有充放电旁路开关电路和放电续流电路。
3.根据权利要求2所述的一种串联式充放电回路中电池接入节点的电路结构，其特征在于：所述的充放电通断开关电路和充放电旁路开关电路采用由充电切换控制单元控制的单刀双掷开关。
4.根据权利要求2所述的一种串联式充放电回路中电池接入节点的电路结构，其特征在于，所述的充电续流电路和放电续流电路均为单向导通器件。
5.根据权利要求4所述的一种串联式充放电回路中电池接入节点的电路结构，其特征在于：所述的单向导通器件为二极管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种串联式充放电回路中电池接入节点的电路结构，其特征在于：所述的充电控制***还包括：用于远程控制充电控制单元的上位机，上位机与所述的充电控制单元通过通讯方式相连。
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