CN101820085A - 用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法 - Google Patents

用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法 Download PDF

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孙庆
周寿斌
沙树勇
孙克宁
王彩霞
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Abstract

用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法，涉及蓄电池技术领域，在充电初始以较大电流对电池组进行快速充电，直到BMS检测到电池组中任意一只单体电池到达设定电压时，BMS通过通讯接口发出控制信号使充电机减小充电电流，充电一段时间之后电池单体电压又开始上升，当任意一个单体达到设定值之时，BMS再次发出控制信号使充电机再减小充电电流，依此反复，直到电流值达到一个很小的值，当每只电池都达到设定电压时，关断充电机。本发明能够保证以较短的时间充满所有电池，且不会过充，并且兼有对电池保养作用的末期小电流充电，对电池由于自放电率不一致引起的荷电态不一致有相当好的纠正作用，极大地延长电池组的循环寿命。

Description

用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，特别是锂离子蓄电池组的充电技术领域。
背景技术
随着电动汽车的兴起，锂离子动力电池也向着大型化、复杂化发展，特别是需要很大动力的纯电动汽车，动辄上百安时的容量，上百伏特电压。为了适应以上需求，须要串联很多电池，有的电池组中需要上千只电池，串联级数至少需要60以上才能达到较理想的电机效率和动力特性。为保证电池安全运行，需要安装电池组管理系统(battery manage system，简称BMS)以实时监视每只电池的状态，但是BMS只能起到监视的作用，而不能对电池组进行保养调理，大量实践结果证明电池是被充电充坏的，许多电池组事故多发生在电池组充电状态下。
传统最普遍的充电方式是对电池进行CC/CV充电，对单体电池而言，恒流恒压充电能在最短时间内保证电池充满而且不发生过充。但是对于电池组而言，电池单体之间微弱的差异使得电池组在恒压充电过程中产生极大地电压差异，特别当串联数量较大时，单只电池的电压值掩盖在端电压之下，充电机根本无法检测得到，进而容易发生过充电现象，传统BMS孤立的检测监视电池组，遇到这种情况会直接断开充电回路，停止充电，导致电池组不能充满。所以BMS和充电机相互通信，相互反馈，真正的智能化充电已经成为未来大型电池组的充电发展的方向。
发明内容
本发明目的在于提供一种能克服现有技术缺陷，既不过充，又能保障充满的用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法。
本发明的技术方案是：在充电初始以较大电流对电池组进行快速充电，直到BMS检测到电池组中任意一只单体电池到达设定电压时，BMS通过通讯接口发出控制信号使充电机减小充电电流，充电一段时间之后电池单体电压又开始上升，当任意一个单体达到设定值之时，BMS再次发出控制信号使充电机再减小充电电流，依此反复，直到电流值达到一个很小的值，当每只电池都达到设定电压时，关断充电机。
本发明是一种均衡系统和充电机在BMS全程中央控制下通过通信总线相互协调控制充电的方法，能将传统的CC/CV充电方式中的恒压充电部分的电流曲线微分化，以多段恒流限压方式代替恒压充电。
充电初始以较大电流快速充电，直到BMS检测到任何一只单体电池到达规定电压时，发出控制信号通知充电机减小充电电流，此时一旦充电电流下降，整个电池组中所有电压必然下降，充电一段时间之后电池单体电压又开始上升，当任意一个单体达到规定值之时，再次控制充电机减小电流值，如此反复，直到电流值达到一个很小的值，这个很小的电流值保证完全不会损害均衡系统，这样在均衡系统作用下，每只电池都达到规定电压，都充满电，此时即可关断充电机。
本发明还可在当每只电池均达到设定电压时，再维持当时的充电电流1～10min，然后再关断充电机。
采用本发明的充电方法，能够保证以较短的时间充满所有电池，且不会过充，并且兼有对电池保养作用的末期小电流充电，对电池由于自放电率不一致引起的荷电态不一致有相当好的纠正作用，极大地延长电池组的循环寿命。
附图说明
图1为本发明36V10Ah电池组采用三阶段恒流充电时电池组电压和电流曲线图。
图2为按传统方式充电的36V10Ah电池组充电过程单体电压曲线。
图3为本发明的充电控制方法对36V10Ah电池组改善过程中的单体充电电压曲线图。
图4为本发明的充电控制方法对36V10Ah电池组改善完毕后的单体充电电压曲线图。
具体实施方式
以48V100Ah16串LFP电池组为例，采用更多的10阶段恒流充电，具体实现方式如下：
BMS和充电机都设有opencan2.0通讯接口，相互连接以控制充电电流。
充电时电池组上的BMS电路检测每个单体电压，当没有单体电压超过3.6V时按照正常充电电流(33A)充电，检测到任意一单体电压超过3.6V时，BMS通过通讯接口控制充电机把充电电流减小3A，充电一段时间之后电池单体电压又开始上升，当任意一个单体达到规定值之时，BMS再次控制充电机减小电流值，如此反复，经过10级的电流减小，最终电流减小到2A，不再减小充电电流，此时电池组在旁路均衡电流的作用下，保证单体电池电压不超过3.65V。当检测到所有16只电池电压都达到3.6V之后，BMS发出信号控制充电机停止充电。
也可在当每只电池均达到设定电压时，再维持当时的充电电流1～10min，然后再关断充电机。
充电机限制最高电压不超过58.4V，没有连接通讯接口的情况下，充电机是默认限压58.4V限流10A的充电方式，电池组保护电路检测到充电开始之后开始计时，30min后控制充电电流到最大33A。
图1为采用本发明的36V10Ah电池组采用三阶段恒流充电时电池组电压和电流曲线图。
从图2可见：按传统方式对电池组进行充电，充电末期单体的电压差异很大，这会造成部分单体电池根本不能充满电。
从图3可见：采用本发明的充电控制方案对电池组中落后单体有明显的容量提升功能，在其它电池充满电以后，未充满电的落后单体依然能够可以继续充电。
从图4可见：采用本发明的充电控制方案可以保证电池组在充电完毕时所有单体电池电压范围差异很小，且均能充满电。

Claims (2)

1.用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法，其特征在于在充电初始以较大电流对电池组进行快速充电，直到BMS检测到电池组中任意一只单体电池到达设定电压时，BMS通过通讯接口发出控制信号使充电机减小充电电流，充电一段时间之后电池单体电压又开始上升，当任意一个单体达到设定值之时，BMS再次发出控制信号使充电机再减小充电电流，依此反复，直到电流值达到一个很小的值，当每只电池均达到设定电压时，关断充电机。
2.根据权利要求1所述用于动力型锂离子蓄电池组的充电控制方法，其特征在于当每只电池均达到设定电压时，再维持当时的充电电流1～10min，然后再关断充电机。
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