CN101783524A - 一种车载锂电池充电器及其充电控制方法 - Google Patents

一种车载锂电池充电器及其充电控制方法 Download PDF

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朱得亚
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Abstract

本发明提出了一种能够更好地控制充电过程,使充电电流、电压最大程度地接近电池的最佳充电曲线,从而延长电池使用寿命的车载锂电池充电器及其控制方法。该充电器的控制模块内预设有一条或者多条电池组的最佳充电曲线,控制模块根据具体的电池组信息来选择相应的最佳充电曲线,并根据该最佳充电曲线及充电电池的电压来控制DC-DC功率变换模块的输出电压和输出电流,所述最佳充电曲线为描述电池组充电电压和充电电流的最佳关系的曲线。当充电电池组的电压U小于预定值U1时,进行涓流充电;当U处于U1和U2之间时,控制模块根据充电电池组的电压和最佳充电曲线来控制DC-DC功率变换模块的输出电流;当U大于预定值U2时,进行恒压充电。

Description

一种车载锂电池充电器及其充电控制方法
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域,特别涉及到汽车的车载锂电池的充电器及其充电控制方法。
背景技术
目前的车载充电器一般都如专利“电池组充电装置(申请号:CN200720171927.7)”中所公开的那样,包括检测单元、比较单元、充电单元,比较单元设置第一电压值和第二电压值,当检测电压值小于第一电压值时进行涓流充电,当检测电压值大于等于第一电压值且小于第二电压值时进行恒流充电,当检测电压值大于等于第二电压值时进行涓流充电。
上述充电器的缺点是充电速度慢,并且因为在恒流充电过程中其充电电流是一个固定值,不能很好的跟踪最佳充电曲线,会影响电池的使用寿命。
发明内容
本发明的第一个目的是提出一种能够更好地控制充电过程,使充电电流、电压最大程度地接近电池的最佳充电曲线,从而延长电池使用寿命的车载锂电池充电器。
本发明的车载锂电池充电器的关键在于包括有滤波模块、功率因数校正模块、DC-DC功率变换模块、控制模块、辅助电源、输出保护模块、温度检测模块、散热风扇和显示模块;所述滤波模块具有用于接入市电的输入端,滤波模块的输出端分别接至功率因数校正模块和辅助电源的输入端,所述辅助电源为控制模块和散热风扇供电,所述功率因数校正模块、DC-DC功率变换模块、输出保护模块依次串联,所述输出保护模块具有用于与电池充电端子相连的输出端;所述控制模块分别与散热风扇、功率因数校正模块、输出保护模块、温度检测模块、显示模块、DC-DC功率变换模块相连以控制其工作,控制模块还通过CAN总线与车上的电池管理系统相连。
本发明的第二个目的是提出上述的车载锂电池充电器的充电控制方法。
充电控制方法如下:控制模块内预设有一条或者多条电池组的最佳充电曲线,控制模块根据电池管理系统发送的电池组信息来选择相应的最佳充电曲线,并根据该最佳充电曲线及电池管理系统发送的充电电池的电压来控制DC-DC功率变换模块的输出电压和输出电流,所述最佳充电曲线为描述电池组充电电压和充电电流的最佳关系的曲线。
控制模块内预设有一条或者多条电池组的最佳充电曲线,可以根据汽车实际所装配的电池组型号、数量等信息来选择相应的最佳充电曲线,以更好地控制充电过程。
具体来说,当充电电池组的电压小于预定值U1时,控制模块控制DC-DC功率变换模块对电池组进行涓流充电;当充电电压处于U1和U2之间时,控制模块根据充电电池组的电压和最佳充电曲线来控制DC-DC功率变换模块的输出电流,所述预定值U1小于U2;当充电电池组的电压大于预定值U2时,控制模块控制DC-DC功率变换模块对电池组进行恒压充电,直到充电电流小于预设值I1时,控制模块关闭功率因数校正模块和DC-DC功率变换模块,结束充电。
为加快充电过程,缩短充电时间,当充电电压处于预定值U1和U2之间时,控制模块实时采集电池组的充电电压和DC-DC功率变换模块的输出电流,并控制DC-DC功率变换模块的输出电流使电池组的充电功率接近电池组的充电额定功率。
在充电过程中,控制模块实时检测电池组的充电电压、充电电流及温度,当发生过压、欠压、过流及过温故障时,控制模块关闭功率因数校正模块和DC-DC功率变换模块,停止充电,以对充电器及充电电池进行保护。
在充电过程中,控制模块实时将检测到的电池组充电电压、充电电流及计算得出的电池组SOC和充电器状态发送至显示模块显示,方便人们观察和了解充电过程。
在充电过程中,控制模块实时将检测到的电池组充电电压、充电电流和充电器状态发送至电池管理系统,以利于电池管理系统控制电池组进行均衡充电及实现对电池组的相关保护。
在充电过程中,控制模块通过温度检测模块采集充电器的温度,当温度过高时就启动散热风扇进行散热,避免损坏充电器。
本发明的车载锂电池充电器及其充电控制方法可以为车载锂电池组自动充电和维护,并能够控制充电过程,使充电电流、电压最大程度地接近电池的最佳充电曲线,在提高充电速度的同时延长了电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的车载锂电池充电器的原理示意图;
图2是本发明的车载锂电池充电器的充电控制流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1:
如图1所示,本发明的车载锂电池充电器包括有滤波模块、功率因数校正模块、DC-DC功率变换模块、控制模块、辅助电源、输出保护模块、温度检测模块、散热风扇和显示模块;所述滤波模块接入市电,滤波模块的输出端分别接至功率因数校正模块和辅助电源的输入端,所述辅助电源为控制模块和散热风扇供电,所述功率因数校正模块、DC-DC功率变换模块、输出保护模块依次串联,所述输出保护模块与电池包相连;所述控制模块分别与散热风扇、功率因数校正模块、输出保护模块、温度检测模块、显示模块、DC-DC功率变换模块相连以控制其工作,其中控制模块分别检测DC-DC功率变换模块的输出电流、输出电压,并通过双路DA数模转换来设置DC-DC功率变换模块的输出电流、输出电压,控制模块还通过CAN总线与车上的电池管理系统相连。
本发明的第二个目的是提出上述的车载锂电池充电器的充电控制方法。
充电控制方法如下:控制模块内预设有一条或者多条电池组的最佳充电曲线,控制模块根据电池管理系统发送的电池组信息来选择相应的最佳充电曲线,并根据该最佳充电曲线及电池管理系统发送的充电电池的电压来控制DC-DC功率变换模块的输出电压和输出电流,所述最佳充电曲线为描述电池组充电电压和充电电流的最佳关系的曲线。
具体来说,如图2所示,当充电电池组的电压U小于预定值U1时,控制模块控制DC-DC功率变换模块对电池组进行涓流充电;当充电电压处于预定值U1和U2之间时,控制模块根据充电电池组的电压和最佳充电曲线来控制DC-DC功率变换模块的输出电流,所述预定值U1小于U2;当充电电池组的电压U大于预定值U2时,控制模块控制DC-DC功率变换模块对电池组进行恒压充电,恒压充电过程中充电电流不断减小,当充电电流I小于预设值I1时表明电池组已充满,控制模块关闭功率因数校正模块和DC-DC功率变换模块,结束充电。中
为加快充电过程,缩短充电时间,当充电电压处于预定值U1和U2之间时,控制模块实时采集电池组的充电电压和DC-DC功率变换模块的输出电流,并控制DC-DC功率变换模块的输出电流使电池组的充电功率接近电池组的充电额定功率。
在充电过程中,控制模块实时检测电池组的充电电压、充电电流及温度,当发生过压、欠压、过流及过温故障时,控制模块关闭功率因数校正模块和DC-DC功率变换模块,停止充电,以对充电器及充电电池进行保护。
在充电过程中,控制模块实时将检测到的电池组充电电压、充电电流及计算得出的电池组SOC和充电器状态发送至显示模块显示,方便人们观察和了解充电过程。
在充电过程中,控制模块实时将检测到的电池组充电电压、充电电流和充电器状态发送至电池管理系统,以利于电池管理系统控制电池组进行均衡充电及实现对电池组的相关保护。
在充电过程中,控制模块通过温度检测模块采集充电器的温度,当温度过高时就启动散热风扇进行散热,避免损坏充电器。

Claims (7)

1.一种车载锂电池充电器,其特征在于包括有滤波模块、功率因数校正模块、DC-DC功率变换模块、控制模块、辅助电源、输出保护模块、温度检测模块、散热风扇和显示模块;所述滤波模块具有用于接入市电的输入端,滤波模块的输出端分别接至功率因数校正模块和辅助电源的输入端,所述辅助电源为控制模块和散热风扇供电,所述功率因数校正模块、DC-DC功率变换模块、输出保护模块依次串联,所述输出保护模块具有用于与电池充电端子相连的输出端;所述控制模块分别与散热风扇、功率因数校正模块、输出保护模块、温度检测模块、显示模块、DC-DC功率变换模块相连以控制其工作,控制模块还通过CAN总线与车上的电池管理系统相连。
2.根据权利要求1所述的车载锂电池充电器的充电控制方法,其特征在于控制模块内预设有一条或者多条电池组的最佳充电曲线,控制模块根据电池管理系统发送的电池组信息来选择相应的最佳充电曲线,并根据该最佳充电曲线及电池管理系统发送的充电电池的电压来控制DC-DC功率变换模块的输出电压和输出电流,所述最佳充电曲线为描述电池组充电电压和充电电流的最佳关系的曲线。
3.根据权利要求2所述的车载锂电池充电器的充电控制方法,其特征在于当充电电池组的电压小于预定值U1时,控制模块控制DC-DC功率变换模块对电池组进行涓流充电;当充电电压处于U1和U2之间时,控制模块根据充电电池组的电压和最佳充电曲线来控制DC-DC功率变换模块的输出电流,所述预定值U1小于U2;当充电电池组的电压大于预定值U2时,控制模块控制DC-DC功率变换模块对电池组进行恒压充电,直到充电电流小于预设值I1时,控制模块关闭功率因数校正模块和DC-DC功率变换模块,结束充电。
4.根据权利要求3所述的车载锂电池充电器的充电控制方法,其特征在于当充电电压处于预定值U1和U2之间时,控制模块实时采集电池组的充电电压和DC-DC功率变换模块的输出电流,并控制DC-DC功率变换模块的输出电流使电池组的充电功率接近电池组的充电额定功率。
5.根据权利要求4所述的车载锂电池充电器的充电控制方法,其特征在于在充电过程中,控制模块实时检测电池组的充电电压、充电电流及温度,当发生过压、欠压、过流及过温故障时,控制模块关闭功率因数校正模块和DC-DC功率变换模块,停止充电。
6.根据权利要求5所述的车载锂电池充电器的充电控制方法,其特征在于在充电过程中,控制模块实时将检测到的电池组充电电压、充电电流及计算得出的电池组SOC和充电器状态发送至显示模块显示。
7.根据权利要求6所述的车载锂电池充电器的充电控制方法,其特征在于在充电过程中,控制模块实时将检测到的电池组充电电压、充电电流和充电器状态发送至电池管理系统。
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