CN103280858A - 防止锂电池组单体过充的充电方法 - Google Patents

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周忠永
金新伟
余鋆
裘道林
徐井华
严辉强
徐传
钱立峰
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Abstract

本发明涉及一种防止锂电池组单体过充的充电方法。本发明的目的是提供一种防止锂电池组单体过充的充电方法,以避免单体过充。本发明的技术方案是:以电流Ic1对锂电池组进行恒流充电,电池电压上升;检测出锂电池组中某节单体电池达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作,同时,充电电流由Ic1调低至Ic2,Ic2小于等于防过充均衡电路的最大均衡电流Ij;锂电池组在充电电流Ic2的充电下,电压继续上升,检测出锂电池组中另一节单体电池达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作;继续以Ic2充电,直至锂电池组中所有单体电池充满。

Description

防止锂电池组单体过充的充电方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种防止锂电池组单体过充的充电方法。适用于锂电池组或其他电池组的过充保护。
背景技术
[0002] 单体电池额定电压低,为了给设备提供足够的电压,锂电池组通常由多个单体电池串联而成,如果电池之间的容量失配或单体电池容量降低便会影响整个电池组的容量。尤其是在整组充电时,当电池出现失配时,势必有电池单体出现电压超限过充,而锂电池一旦出现过压,会引起该单体电池的彻底损坏,从而影响整组电池的使用寿命。
[0003] 目前,传统的锂电池BMS采用电池均衡处理技术来解决电池失配问题:在充电过程中后期,部分电池的容量较高,其单体电压超过设定的均衡启动电压(一般要比截止电压小)时,防过充均衡电路开始工作,将该容量较多的单体电池的能量予以消耗或转移,以达到在整个电池组的容量小的电池继续充电而容量满的电池不损坏的目的。但在目前的解决方案中,考虑到防过充均衡电路体积和成本等因素,防过充均衡电路的电流或功率较小,而系统充电电流超过防过充均衡电路的最大工作电流,容量满的单体电池防过充均衡电路并不能将过充能量全部转移或消耗,使得该单体电池过充,以至于造成整组电池的实效。
[0004] 在锂电池组电池管理系统BMS中,普遍采用电池均衡处理技术来解决多节单体电池存在的不匹配问题。图1是传统BMS中单体电池电流电压动作的示意图。如图1所示,某节单体电池的电压Ul在充电过程中,当超过设定的均衡启动电压Uj时,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作,目的是将该容量较多的单体电池的能量予以消耗或转移。但在目前的解决方案中,考虑到防过充均衡电路体积和成本等因素,防过充均衡电路的电流Ij较小,而电池的充电电流Ic超过该防过充均衡电路的最大工作电流,这样,随着充电的继续,该节单体电池的电压势必继续上升,如电压超过电池允许的最高截止电压Um时,会造成该单体电池的永久损坏。
[0005] 图2所示为传统BMS中采用的均衡方式整组电池的电流电压动作效果示意图。在tl时刻前,各节电池随着充电电流Ic的充电,电池电压上升,到tl时刻时,其中某节单体电池电压Ul达到均衡启动电压Uj,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作,但由于该防过充均衡电路的最大均衡电流Ij小于充电电流1C,该节单体电池电压继续上升,而其他没达到均衡启动电压的单体电池电压随着充电过程的继续而继续上升,到t2时刻时,另一节单体电池电压U2也达到均衡启动电压Uj,与该节单体电池并联的防过充均衡电路也开始工作,同样地,由于该防过充均衡电路的最大均衡电流Ij小于充电电流Ic,该节单体电池电压继续上升;随着充电过程的继续,其他各节单体电池均会按上述充电均衡模式进行充电,直至全部充满。在此过程中,可以看到首先进行均衡工作的单体电池,会随着充电的继续,单体电压最终超过允许的安全截止电压Um,从而造成电池的永久性损坏。这是目前锂电池组工作寿命远大不到设计寿命最主要的原因之一。发明内容
[0006] 本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供一种防止锂电池组单体过充的充电方法,以避免锂电池组单体过充,有效保护锂电池组,延长锂电池组使用寿命。
[0007] 本发明所采用的技术方案是:一种防止锂电池组单体过充的充电方法,其特征在于:
以电流Icl对锂电池组进行恒流充电,电池电压上升;
检测出锂电池组中某节单体电池达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作,同时,充电电流由Icl调低至Ic2,Ic2小于等于防过充均衡电路的最大均衡电流Ij ;
锂电池组在充电电流Ic2的充电下,电压继续上升,检测出锂电池组中另一节单体电池达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作;
继续以Ic2充电,直至锂电池组中所有单体电池充满。
[0008] 本发明的有益效果是:本发明充电方法通过对锂电池组单体电池电压的检测,调整电池组的充电电流,同时,启动防过充均衡电路,使得流经达到限压点的单体电池平均电流为0,确保该单体电池不被过充,避免电池过充损坏。
附图说明
[0009] 图1是传统BMS中单体电池电流电压动作示意图。
[0010] 图2是传统BMS的锂电池组电流电压动作效果示意图。
[0011] 图3是本发明单体电池电流电压动作示意图。
[0012] 图4是本发明锂电池组电流电压动作效果示意图。
[0013] 图5是本发明实施例的电路实现原理框图。
具体实施方式
[0014] 本实施例为一种防止锂电池组单体过充的充电方法,该方法通过对锂电池组每节单体电池电压进行检测,与预先设置的单体电压均衡启动阀值比较,当有单体电池达到均衡启动阀值时,一方面,该单体电池的防过充均衡电路启动工作,同时调整整流充电电路的充电电流限流值至防过充均衡电路最大允许的工作电流以下,从而确保流过该单体电池的电流为O。
[0015] 如图3、图4所示,在tl时刻前,锂电池组中各节单体电池随着充电电流Icl的恒流充电,电池电压上升;到tl时刻时,其中某节单体电池电压达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作,同时,充电电流限流值Icl调低至Ic2,该Ic2小于等于防过充均衡电路的最大均衡电流Ij。由于Ic2 ( Ij,经过该节单体电池的电流为O,该单体电池电压不再上升,从而确保了该节单体电池电压不会超过安全截止电压Um0
[0016] 锂电池组中其余单体电池在充电电流Ic2的充电下,电压继续上升。到t2时刻时,另一节单体电池电压达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作。同理,该单体电池电压因为充电电流为0,不会继续升高。继续以Ic2充电,直至所有单体电池充满。[0017] 本实施例充电方法能确保所有单体电池充满电,而单体电池电压又保证不会超过允许的安全截止电压Um,从而保证了整组锂电池组不会因此而遭到永久损坏。
[0018] 图5为本实施例中防止锂电池组单体过充的充电方法电路实现原理框图。该电路由锂电池组5 (由若干节单体电池串联而成)、电压检测电路1、防过充均衡电路3、智能充电电路4、电流检测电路6、以及CPU控制电路2组成。其中电压检测电路I完成对锂电池组5每节单体电池电压的检测,输出反映各单体电池电压的数字信号给CPU控制电路2。CPU控制电路2通过将电压检测电路I传送来的每节单体电池电压信号与预先设置的单体电压均衡启动阀值比较,当发现达到设定阀值时,启动防过充均衡电路3,同时给智能充电电路4发出调整充电电流的命令信号,智能充电电路4根据命令调整充电电流限流值至防过充均衡电路3的最大均衡电流以下,该充电电流限流值与电流检测电路6所检测到的锂电池组5电流值进行比较,及时调整智能充电电路4的充电电流,以保证充电电流在调整后的充电电流限值内。

Claims (1)

1.一种防止锂电池组单体过充的充电方法,其特征在于: 以电流Icl对锂电池组进行恒流充电,电池电压上升; 检测出锂电池组中某节单体电池达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作,同时,充电电流由Icl调低至Ic2,Ic2小于等于防过充均衡电路的最大均衡电流Ij ; 锂电池组在充电电流Ic2的充电下,电压继续上升,检测出锂电池组中另一节单体电池达到单体电压均衡启动阀值,与该节单体电池并联的防过充均衡电路开始工作; 继续以Ic2充电,直至锂电池组中所有单体电池充满。
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