CN105449778A - 一种充电控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充电控制电路，包括充电机、电池组，BMS系统，加热电阻，还包括分别与BMS系统连接的充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4、分流器RS。本发明还提供一种基于上述充电控制电路的充电控制方法，包括：初始设定、模式选择、模式转换、结束充电。本发明提供的充电控制方法通过利用BMS系统进行加热模式、充电模式、边加热边充电模式的转化，在电池组温度尚未达到一般情况下的可充电温度时采用低压低电流对电池进行充电，从整体上缩短电池组充电的时间，且充分考虑到电池组温度波动时的情况，及时的切换模式，保证电池组充电时的温度，也就提高了充电的安全性。

Description

一种充电控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电池充电控制领域，尤其涉及一种可减短充电时间的充电控制系统及控制方法。
背景技术
在低温情况下的电池组充电过程中，通常的方法是用加热片对电池组中的单体电池进行加热，使单体电池的温度达到可正常充电的温度，然后断开加热片进行充电，但是加热片的功率通常不会很大，这就使得在没有额外保温措施或外界温度低的情况下可能加热时间过长，从而使整个充电时间延长，而且可能在断开加热片之后单体电池的温度又由于外界温度的影响降低到可正常充电的温度以下，影响充电安全。
发明内容
针对上述问题，本发明公开一种充电控制电路，包括充电机、电池组，BMS系统，加热电阻，还包括分别与BMS系统连接的充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、主负控制继电器S4，其特征在于：所述加热电阻一端通过第一加热控制继电器S2连接至充电机的正极，另一端连接充电机的负极；所述电池组的总正极和总负极分别通过充电控制继电器S1和主负控制继电器S4连接至充电机的正极和负极；所述BMS系统与充电机连接。
优选的，还包括与BMS系统连接的分流器RS，所述分流器的正极连接充电机正极，所述分流器的负极与充电控制继电器S1和第一加热控制继电器S2连接，加热电阻一端依次通过第一加热控制继电器S2、分流器RS连接至充电机的正极，电池组的总正极依次通过充电控制继电器S1、分流器RS连接至充电机的正极。
进一步的，还包括与BMS系统连接的第二加热控制继电器S3；所述第二加热控制继电器S3串联与加热电阻与充电机负极之间。
因为在加热电阻和电池组两端分别设有两个由BMS系统独立控制的继电器，因此降低了因继电器粘连造成充电或加热失控的风险，且BMS系统通过外设的分流器检测充电机的输出电流，因此控制精度更高。
同时本发明还公开一种基于上述充电控制电路的充电控制方法，包括：
A.初始设定；通过BMS系统对电池组的总电压Usum以及电池组中各单体电池的温度和电压进行实时监测，并设定第一电压U1、第二电压U2、第三电压U3、第四电压U4、第一温度T1、第二温度T2、第三温度T3、第四温度T4、第一电流I1、第二电流I2；所述第一电压U1小于第二电压U2小于第三电压U3；所述第一温度T1小于第二温度T2小于第三温度T3小于第四温度T4；
B.模式选择；在开始充电时，根据BMS系统监测到的各单体电池温度的最小值Tmin进行模式选择；
若各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第一温度T1,则进入加热模式，所述加热模式是通过BMS系统控制第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3闭合，充电控制继电器S1、主负控制继电器S4断开，充电机输出第一电压U1和第一电流I1；
若各单体电池温度的最小值Tmin大于第一温度T1，则进入充电模式，所述充电模式是通过BMS系统控制充电控制继电器S1、主负控制继电器S4闭合，第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3断开，充电机输出第三电压U3和第二电流I2；
C.模式转换；在模式选择后，通过BMS系统继续监控各单体电池的温度、电压以及电池组总电压Usum，并根据监测到的数据进行模式转换；
当处于加热模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于设定的第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于第三温度T3，则通过BMS系统控制转换为充电模式;若电池组总电压Usum小于设定的第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于设定的第二温度T2时，则通过BMS系统控制转换为边充边加热模式，所述边充边加热模式是通过BMS系统将充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4全部闭合，充电机输出第三电压U3和第二电流I2；
当处于充电模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于设定的第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第二温度T2，则通过BMS系统控制转换为加热模式；若监测到电池组总电压Usum小于第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第二温度T2，则通过BMS系统转换为边充电边加热模式；
当处于边充电边加热模式时，若各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第一温度T1，则通过BMS系统控制转换为加热模式；若电池组总电压Usum大于第二电压U2或各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于第四温度T4时，转换为充电模式。
D.结束充电；仅当充电控制电路处于充电模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于第三电压U3或各个单体电池电压的最大值Umax大于或等于第四电压时，充电结束，通过BMS系统控制充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4断开，充电机无功率输出。
优选的，所述第一电压U1为300~330V，第二电压U2为340~350V，第三电压U3为360~380V；所述第一电流为3~6A，第二电流为8~12A。
优选的，所述第一温度T1为-1~1.5℃，第二温度T2为1.8~3℃，第三温度T3为3.5~5℃，第四温度T4为9~11℃。
进一步的，所述第四电压U4为电池组中单体电池的满充电压。
进一步优选的，所述第四电压U4为3.8~4.2V。
本发明提供的充电控制方法通过利用BMS系统进行加热模式、充电模式、边加热边充电模式的转化，在电池组温度尚未达到一般情况下的可充电温度时采用低压低电流对电池进行充电，从整体上缩短电池组充电的时间，且充分考虑到电池组温度波动时的情况，及时的切换模式，保证电池组充电时的温度，也就提高了充电的安全性。
附图说明
图1是本发明提供的充电控制电路实施例电路原理图。
图2是本发明提供的充电控制方法实施例模式转换图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示充电控制电路实施例,包括充电机2、由多个单体电池串联组成的电池组3，BMS系统1，加热电阻R，分别与BMS系统1连接的充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4、分流器RS；分流器RS的正极与充电机2正极连接，加热电阻R两端分别通过第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3连接至分流器的负极和充电机负极；电池组3的总正极和总负极分别通过充电控制继电器S1和主负控制继电器S4连接至分流器RS的负极和充电机2负极；BMS系统1与充电机2连接，通过分流器RS监测充电机2的输出电流，并控制充电机2调整输出电压和输出电流，同时实时监控电池组3的总电压及电池组中各单体电池的温度和电压。
这里再提供一种基于上述充电控制电路的充电控制方法，包括：
A.初始设定；通过BMS系统1对电池组3的总电压Usum以及电池组3中各单体电池的温度和电压进行实时监测，由于用于电池加热的加热片工作电压通常为324V到345V，电池组的总电压通常是250V到369V，单体电池的满充电压通常为4.1V，因此设定第一电压U1为324V，第二电压U2为345V，第三电压U3为369V，第四电压U4为4.1V；设定第一电流为3.6A，第二电流为10A，第一温度T1为0℃，第二温度T2为2℃，第三温度T3为4℃，第四温度T4为10℃。
B.模式选择；如图2所示模式选择流程图，在开始充电时，根据BMS系统监测到的各单体电池温度的最小值Tmin进行模式选择；
若各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于0℃,则进入加热模式，即通过BMS系统控制第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3闭合，充电控制继电器S1、主负控制继电器S4断开，充电机输出电压ChgV为324V，输出电流ChgI为3.6A；
若各单体电池温度的最小值Tmin大于第一温度T1，则进入充电模式，即通过BMS系统控制充电控制继电器S1、主负控制继电器S4闭合，第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3断开，充电机输出电压ChgV为369V，输出电流ChgI为10A；
C.模式转换；在模式选择后，通过BMS系统继续监控各单体电池的温度、电压以及电池组总电压Usum，并根据监测到的数据进行模式转换；
当处于加热模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于345V且各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于4℃，则通过BMS系统控制转换为充电模式;若电池组总电压Usum小于345V且各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于2℃时，则通过BMS系统控制转换为边充边加热模式，边充边加热模式是通过BMS系统将充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4全部闭合，充电机输出电压ChgV为369V，输出电流ChgI为10A；
当处于充电模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于345V且各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于2℃，则通过BMS系统控制转换为加热模式；若监测到电池组总电压Usum小于345V且各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于2℃，则通过BMS系统转换为边充电边加热模式；
当处于边充电边加热模式时，若各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于0℃，则通过BMS系统控制转换为加热模式；若电池组总电压Usum大于345V或各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于10℃时，转换为充电模式。
D.结束充电；仅当充电控制电路处于充电模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于369V或各个单体电池电压的最大值Umax大于或等于4.1V时，充电结束，通过BMS系统控制充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4断开，充电机无功率输出。
上述实施例仅为本发明的优选的实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种充电控制电路，包括充电机、电池组，BMS系统，加热电阻，还包括分别与BMS系统连接的充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、主负控制继电器S4，其特征在于：所述加热电阻一端通过第一加热控制继电器S2连接至充电机的正极，另一端连接充电机的负极；所述电池组的总正极和总负极分别通过充电控制继电器S1和主负控制继电器S4连接至充电机的正极和负极；所述BMS系统与充电机连接。
2.依据权利要求1所述充电控制电路，其特征在于：还包括与BMS系统连接的分流器RS，所述分流器RS的正极连接充电机正极，所述分流器RS的负极与充电控制继电器S1和第一加热控制继电器S2连接，加热电阻一端依次通过第一加热控制继电器S2、分流器RS连接至充电机的正极，电池组的总正极依次通过充电控制继电器S1、分流器RS连接至充电机的正极。
3.依据权利要求1或2所述充电控制电路，其特征在于：还包括与BMS系统连接的第二加热控制继电器S3；所述第二加热控制继电器S3串联与加热电阻与充电机负极之间。
4.一种基于权利要求3所述充电控制电路的充电控制方法，包括:
A.初始设定；通过BMS系统对电池组的总电压Usum以及电池组中各单体电池的温度和电压进行实时监测，并设定第一电压U1、第二电压U2、第三电压U3、第四电压U4、第一温度T1、第二温度T2、第三温度T3、第四温度T4、第一电流I1、第二电流I2；所述第一电压U1小于第二电压U2小于第三电压U3；所述第一温度T1小于第二温度T2小于第三温度T3小于第四温度T4；
B.模式选择；在开始充电时，根据BMS系统监测到的各单体电池温度的最小值Tmin进行模式选择；
若各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第一温度T1,则进入加热模式，所述加热模式是通过BMS系统控制第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3闭合，充电控制继电器S1、主负控制继电器S4断开，充电机输出第一电压U1和第一电流I1；
若各单体电池温度的最小值Tmin大于第一温度T1，则进入充电模式，所述充电模式是通过BMS系统控制充电控制继电器S1、主负控制继电器S4闭合，第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3断开，充电机输出第三电压U3和第二电流I2；
C.模式转换；在模式选择后，通过BMS系统继续监控各单体电池的温度、电压以及电池组总电压Usum，并根据监测到的数据进行模式转换；
当处于加热模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于设定的第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于第三温度T3，则通过BMS系统控制转换为充电模式;若电池组总电压Usum小于设定的第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于设定的第二温度T2时，则通过BMS系统控制转换为边充边加热模式，所述边充边加热模式是通过BMS系统将充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4全部闭合，充电机输出第三电压U3和第二电流I2；
当处于充电模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于设定的第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第二温度T2，则通过BMS系统控制转换为加热模式；若监测到电池组总电压Usum小于第二电压U2且各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第二温度T2，则通过BMS系统转换为边充电边加热模式；
当处于边充电边加热模式时，若各单体电池温度的最小值Tmin小于或等于第一温度T1，则通过BMS系统控制转换为加热模式；若电池组总电压Usum大于第二电压U2或各单体电池温度的最小值Tmin大于或等于第四温度T4时，转换为充电模式；
D.结束充电；仅当充电控制电路处于充电模式时，若监测到电池组总电压Usum大于或等于第三电压U3或各个单体电池电压的最大值Umax大于或等于第四电压时，充电结束，通过BMS系统控制充电控制继电器S1、第一加热控制继电器S2、第二加热控制继电器S3、主负控制继电器S4断开，充电机无功率输出。
5.依据权利要求4所述充电控制方法，其特征在于：所述第一电压U1为300~330V，第二电压U2为340~350V，第三电压U3为360~380V；所述第一电流为3~6A，第二电流为8~12A。
6.依据权利要求4或5所述充电控制方法，其特征在于：所述第一温度T1为-1~1.5℃，第二温度T2为1.8~3℃，第三温度T3为3.5~5℃，第四温度T4为9~11℃。
7.依据权利要求6所述充电控制方法，其特征在于：所述第四电压U4为电池组中单体电池的满充电压。
8.依据权利要求7所述充电控制方法，其特征在于：所述第四电压U4为3.8~4.2V。
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