CN101662051A - 电池组均衡充电方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池组均衡充电方法和装置,其中,所述方法包括:在对电池组充电的过程中,检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;以及对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。所述装置包括充电单元、检测单元、计算单元和比较单元。本发明提供的电池组均衡充电方法和装置具有均充目标选择准确,控制过程可靠性高的优点。

Description

电池组均衡充电方法和装置
技术领域
本发明涉及电池充电,特别是一种电池组均衡充电方法和装置。
背景技术
单个电池的电压与容量有限,在应用中一般都将多个电池单体串联起来作为电池组使用,串联电池组广泛应用于诸如混合动力车之类的设备中。但是串联电池组中的每个电池单体之间或多或少存在一些差异,这些差异引起电池组均衡性的问题。比如,每节电池的自放电率不同,自放电较多的电池在放电过程中会首先到达电池电容量的下限,即会首先触发放电保护条件,这样会使整个电池组的有效容量减少,也会影响电池组的使用寿命和系统稳定性。
为保证电池组的有效容量、延长电池组的使用寿命和提高系统的稳定性,现有技术中常在对电池组进行充电的过程中采用均衡充电技术,例如,在混合动力车的电池管理器中增加均衡充电功能,其常用实现方式是控制在一定情况下,不是对电池组中的所有电池进行充电,而只是对某节或某几节电池进行充电,通过这种均衡充电方式,能够对自放电较多的电池及时进行能量补充,从而使电池组的有效容量保持在较高水平。在现有技术中,对均充目标即单独充电的电池的选择通常是选择电压相对较低的电池,并根据电压来控制均充过程。
然而在均衡充电过程中,均充目标电池的合理选择、对均充过程的控制等对于均衡充电的效果有极为重要的作用,如果对一节自放电不多的电池进行单独充电,那么有可能使这节电池的能量偏多,同样会降低整个电池组的有效容量,但是现有的这种利用电压的测量来选择均充目标电池以及根据电压来控制均充过程的方法,不能直观的反映到达相同电压时每节电池所充电量的差异,仅利用电压来判断均充目标可能存在误判情况,可靠性不高。因此,需要一种更为合理的选择均充目标电池并控制均充过程的方法和装置。
发明内容
本发明针对现有技术中的均充方法和装置不能直观反映充电过程中每节电池电量的差异、容易误判均充目标的问题,提供一种电池组均衡充电方法和装置,该方法和装置由于基于偏移充电量来控制均充过程,更为直观的反映充电过程中到达相同电压时电池所充入电量的差异,不易造成误判情况,具有对均充目标的选择更为合理、对均充过程的控制更为可靠的优点。
本发明提供的一种电池组均衡充电方法,该方法包括对电池组进行充电,其中,该方法还包括:在对电池组充电的过程中,检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;以及对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。
本发明还提供的一种电池组均衡充电控制装置,该装置包括:充电单元,用于对电池组进行充电;其中,该装置还包括:检测单元,用于在对电池组充电的过程中检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;计算单元,用于计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;以及比较单元,用于比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;并且所述充电单元还用于对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。
本发明提供的电池组均衡充电方法和装置,由于在充电过程中,计算每节电池与最先达到相同电压的电池所充入的电量之间的偏移充电量,对电池组中偏移充电量超过启动电压阈值的电池进行单独充电,并且优选地当被单独充电的电池的偏移充电量小于均充停止阈值时,停止对所述电池的单独充电,即由于基于偏移充电量来直接弥补电池自放电所损耗的电量,这种方法和装置相比于现有技术的仅利用电压测量来控制均充过程的方法和装置,能够更为直观地反映充电过程中电池自放电所损耗的电量,以及各电池电量之间的差异,不易造成误判情况,具有对均充目标的选择更为合理、对均充过程的控制更为可靠的优点。
附图说明
图1是本发明提供的一种实施例的电池组均衡充电方法的流程图;
图2是由于电池组中某节电池的自放电较多而引起该节电池的电池容量曲线右移的示意图;
图3是本发明提供的一种实施例的电池组均衡充电控制装置的组成框图;
图4是均充过程的电池容量曲线的示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明提供的一种电池组均衡充电方法,该方法包括对电池组进行充电,其中,该方法还包括:在对电池组充电的过程中,检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;以及对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。
如本领域技术人员所公知,在电池组中,如果电池组的一致性较好,则电池组中的每节电池在充放电过程中的电压随电池电量的变化曲线会非常靠近,基本可以看作一条曲线,但当电池组的一致性不理想时,比如其中一节电池的自放电较快,则该节电池的电压随电量的变化曲线可看作向右平移,如图2中,曲线Q1代表自放电较慢的电池的电压随电量的变化曲线,曲线Q2代表自放电较快的电池的电压随电量的变化曲线。如图2中所示,由于曲线Q2相对于曲线Q1向右平移,因此要达到电压U1,自放电较快的电池必须比其他电池多充入大小为C1的偏移充电量,本发明就是利用这种曲线的平移关系,对该节自放电较快的电池单独充入一定的电量,这样就能使该节电池的性能与电池组中的其他电池保持一致,也就是说,本发明利用了电压随电量的变化曲线来对电池组均衡充电进行控制,即在充电过程中补偿自放电较快的电池的偏移充电量。
通常均充启动阈值的选择取决于各个电池自放电特性,并且还受对电池组进行充电的充电部件的能力的影响,比如,若充电部件可以对电池组中的多于一个电池进行单独充电,则所述均充启动阈值可以选择为使得有多于一节电池的偏移充电量能达到均充启动阈值,则对该多于一个电池进行单独充电,一般常用的充电部件仅能对一节电池进行单独充电,则所述均充启动阈值可以按如下方法预先选择:以相同电流对电池组进行充电,选择最先与最后达到同一参考电压的电池所充入的电量之间的差值作为均充启动阈值。例如,选定参考电压V0,则将最先到达V0的电池和最后到达V0的电池所充入的电量的差值C0,来作为均充启动阈值。
在实际应用中,为提高可靠性和抗干扰性,所述参考电压可以为多个,最先与最后达到同一参考电压的电池所充入的电量的差值也为多个,选择该多个差值的平均值作为均充启动阈值。即所述均充启动阈值可以在多个电压点上测量并求平均。例如,选定多个参考电压V10,V20,...,Vn0,分别测量该多个参考电压下,最先到达参考电压的电池和最后到达参考电压的电池所充入的电量的差值,即C10,C20,...,Cn0,则均充启动阈值C0=(C10+C20+...+Cn0)/n。
一般来说,所述均充启动阈值可以在3AH至5AH范围内选择,如可选为4AH,所述均充启动阈值的范围为0AH至2AH,如可选为1AH。
如图3所示,本发明还提供的一种电池组均衡充电控制装置,该装置包括:充电单元34,用于对电池组进行充电;其中,该装置还包括:检测单元31,用于在对电池组充电的过程中检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;计算单元32,用于计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;以及比较单元33,用于比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;并且,所述充电单元34还用于对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。所述充电单元34还用于当被单独充电的电池的偏移充电量小于均充停止阈值时,停止对所述电池的单独充电。
所述检测单元31可以包括如本领域技术人员所公知的电压测量仪及电容测量仪。比较单元33可以采用任何类型的比较器。所述充电单元34可以包括本领域技术人员所公知的具有能对电池组中的电池进行单独充电功能的充电电路。
所述均充启动阈值和均充停止阈值可以采用与上面描述的电池组均衡充电方法中的选择方法。
如图4中所示,在使用本发明提供的电池组均衡充电方法和装置时,在任一电压U1下,当某节电池的偏移充电量C’大于均充启动阈值C0时,开始对电池组中的这节电池单独充电,而当偏移充电量C’小于均充停止阈值C2时,停止对该节电池的单独充电,图5中曲线Q3是电池组中自放电最小的电池的电压随电量变化的曲线,曲线Q5是自放电最大的电池的电压随电量变化的曲线,曲线Q4是经单独充电后,自放电最大的电池的电压随电量变化的曲线。这样,采用本发明提供的均衡充电方法和装置,就能够较为准确地选择均充目标以及控制均充过程。

Claims (12)

1、一种电池组均衡充电方法,该方法包括对电池组进行充电,其特征在于,该方法还包括:
在对电池组充电的过程中,检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;
计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;
比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;以及
对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。
2、根据权利要求1所述的电池组均衡充电方法,其中,所述方法还包括:当被单独充电的电池的偏移充电量小于均充停止阈值时,停止对该电池的单独充电。
3、根据权利要求2所述的电池组均衡充电方法,其中,所述均充停止阈值为0AH至2AH。
4、根据权利要求1或2所述的电池组均衡充电方法,其中,所述均充启动阈值按如下方法选择:以相同电流对电池组进行充电,选择最先与最后达到同一参考电压的电池所充入的电量之间的差值作为均充启动阈值。
5、根据权利要求4所述的电池组均衡充电方法,其中,所述参考电压为多个,最先与最后达到同一参考电压的电池所充入的电量的差值也为多个,选择该多个差值的平均值作为均充启动阈值。
6、根据权利要求1或2所述的电池组均衡充电方法,其中,所述均充启动阈值为3AH至5AH。
7、一种电池组均衡充电装置,该装置包括:
充电单元,用于对电池组进行充电;
其特征在于,该装置还包括:
检测单元,用于在对电池组充电的过程中检测电池组中每节电池到达相同电压时所充入的电量;
计算单元,用于计算每节电池所充入的电量与最先到达所述相同电压的电池所充入的电量之间的差值,得到每节电池的偏移充电量;以及
比较单元,用于比较每节电池的偏移充电量与均充启动阈值;并且
所述充电单元还用于对电池组中的偏移充电量大于或等于均充启动阈值的电池进行单独充电。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述充电单元还用于当被单独充电的电池的偏移充电量小于均充停止阈值时,停止对所述电池的单独充电。
9、根据权利要求8所述的电池组均衡充电控制装置,其中,所述均充停止阈值为0AH至2AH。
10、根据权利要求7或8所述的电池组均衡充电控制装置,其中,所述均充启动阈值按如下方法选择:以相同电流对电池组进行充电,选择最先与最后达到同一参考电压的电池所充入的电量之间的差值作为均充启动阈值。
11、根据权利要求10所述的电池组均衡充电控制装置,其中,所述参考电压为多个,最先与最后达到同一参考电压的电池所充入的电量的差值也为多个,选择该多个差值的平均值作为均充启动阈值。
12、根据权利要求7或8所述的电池组均衡充电控制装置,其中,述均充启动阈值为3AH至5AH。
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