CN106329643B - 一种充电控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的充电控制方法及系统，应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联，当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，对于每一个电池模组，在不同电压值范围内对应使用不同的充电方式对电池模组进行充电控制，避免了现有技术中“整组充电”导致的电池过流的问题；当电池模组的当前电流值小于预设电流值时，充电完成，当所有的电池模组都充电完成时，根据当前各个电池模组的电压中最大电压值与最小电压值之间的电压差值，对电池组进行均衡控制，避免了现有技术中由于“自动均衡”现象加速电池老化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及串并联电池组的充电控制领域，更具体地，涉及一种充电控制方法及系统。
背景技术
可充电电池因其较高的利用率被广泛地应用于各类电子产品中，大型的电子产品中使用的可充电电池一般包括多个电池单体，多个电池单体通过串联形成电池模组，各个电池模组通过并联组成电池组。电池组的充电方式直接影响电池单体的使用寿命。
现有技术中一般采用“整组充电”方法对串并联电池组进行充电控制，在充电过程中，由于每个电池单体的充电情况不同，且电池单体的电池内阻一般很小，“整组充电”易造成个别电池模组的电池单体电流过大，从而导致电池单体的电压过大或温度过高，电流、电压以及温度超过电池单体的正常使用范围，减少了电池组的可用容量，缩短了电池组的使用寿命。在充电完成后，由于电池单体本身的迟滞性，各并联电池模组的电压并不完全一致，根据并联电路原理，电池组会出现“自动均衡”的现象，高电压的电池模组会向低电压的电池模组输出电流，随着电池组的使用，电池组内各个电池模组的不一致性加剧，电池模组之间的电压差也越来越大，使自动均衡的电流远大于电池单体允许的电流，加速电池单体的老化。
因此，现有的电池组充电控制方法存在导致电池组的使用寿命过低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种充电控制方法及系统，在充电过程中对各个电池模组分别进行充电控制并在充电完成后进行均衡控制，提高了电池组的使用寿命。具体方案如下：
一种充电控制方法，所述方法应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联；所述方法包括：
当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，获得各个所述电池模组的电压值；
按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，并实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当所述电池模组的当前电流值小于预设电流值时，确定所述电池模组充电完成，断开所述电池模组的充电继电器；
当所有所述电池模组充电完成时，确定当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值之间的电压差值；
当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制。
优选的，所述按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，包括：
依据每一个所述电池模组的电压值确定该电池模组的充电方式；
分别控制每一个所述电池模组按相应的充电方式进行充电；所述充电方式包括：涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电。
优选的，所述依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制，包括：
当所述电压差值满足第一预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，并闭合当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
当所述电压差值满足第二预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，同时断开当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
当所述电压差值满足第三预设条件时，断开所有电池模组的均衡继电器。
优选的，所述方法还包括：
当所述电压差值大于预警值时，发出报警信号。
优选的，在所述实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集之前还包括：
断开各个所述电池模组的放电继电器；
对所述电池组、传感器执行器进行检测；
若检测结果正常，闭合所述各个电池模组的充电继电器；
对充电机的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行检测；
若检测结果正常，触发所述电池组进入充电状态。
一种充电控制系统，所述系统应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联；所述系统包括：
采集单元，用于当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，获得各个所述电池模组的电压值；
充电控制单元，用于按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制；并实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当所述电池模组的当前电流值小于预设电流值时，确定所述电池模组充电完成，断开所述电池模组的充电继电器；
确定单元，用于当所有所述电池模组充电完成时，确定当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值之间的电压差值；
均衡控制单元，用于当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制。
优选的，所述充电控制单元包括：
确定子单元，用于依据每一个所述电池模组的电压值确定该电池模组的充电方式；
控制子单元，用于分别控制每一个所述电池模组按相应的充电方式进行充电；所述充电方式包括：涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电。
优选的，所述均衡控制单元包括：
第一均衡控制子单元，用于当所述电压差值满足第一预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，并闭合当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
第二均衡控制子单元，用于当所述电压差值满足第二预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，同时断开当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
第三均衡控制子单元，用于当所述电压差值满足第三预设条件时，断开所有电池模组的均衡继电器。
优选的，所述系统还包括：
预警单元，用于当所述电压差值大于预警值时，发出报警信号。
优选的，所述系统还包括：
检测单元，用于断开各个所述电池模组的放电继电器；对所述电池组、传感器执行器进行检测；若检测结果正常，闭合所述各个电池模组的充电继电器；对充电机的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行检测；若检测结果正常，触发所述电池组进入充电状态。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明提供的充电控制方法及系统，应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联，当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，对于每一个电池模组，在不同电压值范围内对应使用不同的充电方式对电池模组进行充电控制，避免了现有技术中“整组充电”导致的电池过流的问题；当电池模组的当前电流值小于预设电流值时，充电完成，当所有的电池模组都充电完成时，根据当前各个电池模组的电压中最大电压值与最小电压值之间的电压差值，对电池组进行均衡控制，避免了现有技术中由于“自动均衡”现象加速电池老化的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1本发明实施例公开的一种充电控制方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种充电控制方法又一方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种充电控制系统结构示意图；
图4为本发明实施例公开的另一种充电控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例公开了一种充电控制方法，所述方法应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联；所述方法包括以下步骤：
步骤S101：当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，获得各个所述电池模组的电压值；
本发明适用于2个或2个以上的电池模组构成的电池组，各个所述电池模组相互并联，电池组的荷电状态表征电池组的剩余电量，当电池组的荷电状态小于预设状态值时，说明电池组的电量不足，需要对电池组进行充电。
优选的，所述预设状态值为10％。
步骤S102：按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，并实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当所述电池模组的当前电流值小于预设电流值时，确定所述电池模组充电完成，断开所述电池模组的充电继电器；
具体的，所述第一预设规则为在不同电压值范围内对电池模组的不同控制规则。在充电过程中实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当电池模组的当前电流值小于预设电流值时，说明该电池模组充电完成，其中所述当前电流为浮充电流。在电池组中所有的电池模组都是同时进行充电的，但由于每个电池模组的情况不同，可能在不同时间充电完成，当确定电池模组充电完成后断开该电池模组的充电继电器，停止充电。
对于铅酸电池组，所述预设电流值为0.2A，其中所述预设电流为浮充电流，本发明适用于包括铅酸电池组在内的任何一种可充电电池组。
步骤S103：当所有所述电池模组充电完成时，确定当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值之间的电压差值；
步骤S104：当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制。
当电池组中所有的电池模组都充电完成时，获得当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值的电压差值，所述电压差值表征电池模组之间的不一致性状态，所述电压差值越大说明电池模组之间的不一致性越严重。
本发明实施例通过根据所述电压差值，按第二预设规则调整均衡继电器的状态来对电池组进行均衡控制，使电池组做好安全放电的准备。
本发明提供的充电控制方法，应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联，当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，对于每一个电池模组，在不同电压值范围内对应使用不同的充电方式对电池模组进行充电控制，避免了现有技术中“整组充电”导致的电池过流的问题；当电池模组的当前电流值小于预设电流值时，充电完成，当所有的电池模组都充电完成时，根据当前各个电池模组的电压中最大电压值与最小电压值之间的电压差值，对电池组进行均衡控制，避免了现有技术中由于“自动均衡”现象加速电池老化的问题。
请参考图2，在上述实施例公开的充电控制方法的基础上，本实施例公开了另一种充电控制方法。
在步骤S101之前还包括步骤S105：当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，断开各个所述电池模组的放电继电器；对所述电池组、传感器执行器进行检测；若检测结果正常，闭合所述各个电池模组的充电继电器；对充电机的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行检测；若检测结果正常，触发所述电池组进入充电状态。
具体的，电池组的荷电状态表征电池组的剩余电量，当电池组的荷电状态小于预设值时，说明电池组的电量不足，需要对电池组进行充电。这时，需要断开各个电池模组的放电继电器，切断电池组的电力输出，并完成低压下电。人工将充电枪分别插入每一个电池模组的充电插座，为充电做准备。对电池组、传感器执行器进行检测，充电控制系统也需要进行自检，保证电池组、传感器控制器以及充电控制系统的正常。之后，闭合每一个电池模组的充电继电器，完成充电电路连接，对充电机与充电控制系统间的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行确认，保证充电控制系统与充电机的正常通讯。
所述方法还包括：当所述电压差值大于预警值时，发出报警信号。
具体的，当所述电压差值大于预警值时，电池模组间的不一致性差异太大，不能安全地通过均衡控制使电池模组间的不一致性降低到正常水平，这个时候发出报警信号，提示工作人员更换电池单体或电池模组，所述报警信号可以为包括蜂鸣、语音提示以及指示灯亮起在内的任何一种可以起到提醒作用的方式。
对于铅酸电池组，所述预警值为60V。
优选的，所述按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，包括以下步骤：
依据每一个所述电池模组的电压值确定该电池模组的充电方式；
分别控制每一个所述电池模组按相应的充电方式进行充电；所述充电方式包括：涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电。
具体的，对于铅酸电池组，当电压值为0到540V时，电池模组进行涓流充电，充电电流值为0.4A，涓流充电以激活电池单体内部某些过放电单元，使得电池模组中的各电池单体的初始容量达到一致水平。
当电压值为[540V,740V)，电池组进行恒流充电，充电电流值为40A，电池模组接收60％～80％的容量。
当电压值为[740V,760V)，电池组进行恒压充电，充电电压为740V，该阶段电池模组接收的容量约为10％～20％。
当电压值为大于等于760V时，电池组进行浮充充电，充电电压值为690V，该阶段电池模组接收的容量约为5％。
当电池模组的浮充电流小于0.2A时，充电完成。
优选的，所述当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制，包括以下步骤：
当所述差值满足第一预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，并闭合当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
具体的，对于铅酸电池组，当所述差值在[30V,60V)范围内时，满足第一预设条件。
当所述差值满足第二预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，同时断开当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
具体的，对于铅酸电池组，当所述差值在[10V,30V)范围内时，满足第二预设条件。
当所述差值满足第三预设条件时，断开所有电池模组的均衡继电器。
具体的，对于铅酸电池组，当所述差值在[0V,10V)范围内时，满足第三预设条件。
可以理解的，以上为本发明实施例以铅酸电池组为例的说明，本发明适用于包括铅酸电池组在内的任何一种可充电电池组。
基于上述充电控制方法，本发明实施例对应公开了一种充电控制系统，所述系统应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联，请参阅图3，所述系统包括：
采集单元101，用于当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，获得各个所述电池模组的电压值；
具体的，在电池组的整个充电过程中，采集单元101都会一直实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，将采集到的电压值数据发送到充电控制单元102和均衡控制单元104。
充电控制单元102，用于按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制；并实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当所述电池模组的当前电流值小于预设电流值时，确定所述电池模组充电完成，断开所述电池模组的充电继电器；
具体的，充电控制单元102在电池组的整个充电过程中，分别对每一个电池模组，根据每一个电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，并实时对每一个电池模组的电流进行检测，确定电池模组是否充电完成。
确定单元103，用于当所有所述电池模组充电完成时，确定当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值之间的电压差值；
均衡控制单元104，用于当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制。
具体的，均衡控制单元104对完成充电的电池组进行均衡控制，使电池组中的最大电压值与最小电压值之间的电压差值在安全的范围内，为电池组安全放电做准备。
本发明提供的充电控制系统，应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联，当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，对于每一个电池模组，在不同电压值范围内对应使用不同的充电方式对电池模组进行充电控制，避免了现有技术中“整组充电”导致的电池过流的问题；当电池模组的当前电流值小于预设电流值时，充电完成，当所有的电池模组都充电完成时，根据当前各个电池模组的电压中最大电压值与最小电压值之间的电压差值，对电池组进行均衡控制，避免了现有技术中由于“自动均衡”现象加速电池老化的问题。
请参阅图4，所述系统还包括：
检测单元105，用于断开各个所述电池模组的放电继电器；对所述电池组、传感器执行器进行检测；若检测结果正常，闭合所述各个电池模组的充电继电器；对充电机的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行检测；若检测结果正常，触发所述电池组进入充电状态。
检测单元105负责在电池组进行充电前的准备工作，确保电池组、传感器执行器、充电控制系统本身正常，以及确保充电连接信号、握手信号的正常通信。
预警单元106，用于当所述电压差值大于预警值时，发出报警信号。
可以理解的，预警单元的实现形式可以为包括蜂鸣、语音提示以及指示灯亮起在内的任何一种可以起到提醒作用的方式。
所述充电控制单元102包括：
确定子单元107，用于依据每一个所述电池模组的电压值确定该电池模组的充电方式；
控制子单元108，用于分别控制每一个所述电池模组按相应的充电方式进行充电；所述充电方式包括：涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电。
所述均衡控制单元104包括：
第一均衡控制子单元109，用于当所述电压差值满足第一预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，并闭合当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
第二均衡控制子单元110，用于当所述电压差值满足第二预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，同时断开当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
第三均衡控制子单元111，用于当所述电压差值满足第三预设条件时，断开所有电池模组的均衡继电器。
可以理解的是，本发明实施例公开的系统基于上述本发明实施例公开的充电控制方法，所以，本发明实施例公开的系统适用于包括铅酸电池组在内的任何一种可充电电池组，在充电控制和均衡控制的过程中，不同可充电电池组的具体参数可能不同，但充电控制和均衡控制的原理是相同的。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种充电控制方法，其特征在于，所述方法应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联；所述方法包括：
当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，获得各个所述电池模组的电压值；
按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，并实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当所述电池模组的当前电流值小于预设电流值时，确定所述电池模组充电完成，断开所述电池模组的充电继电器，所述第一预设规则为电池模组所处电压值范围与充电方式的对应关系；
当所有所述电池模组充电完成时，确定当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值之间的电压差值；
当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制，所述第二预设规则为所述电压差所处范围与电池模组的均衡继电器的状态调整规则之间的对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制，包括：
依据每一个所述电池模组的电压值确定该电池模组的充电方式；
分别控制每一个所述电池模组按相应的充电方式进行充电；所述充电方式包括：涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制，包括：
当所述电压差值满足第一预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，并闭合当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
当所述电压差值满足第二预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，同时断开当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
当所述电压差值满足第三预设条件时，断开所有电池模组的均衡继电器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述电压差值大于预警值时，发出报警信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集之前还包括：
断开各个所述电池模组的放电继电器；
对所述电池组、传感器执行器进行检测；
若检测结果正常，闭合各个所述电池模组的充电继电器；
对充电机的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行检测；
若检测结果正常，触发所述电池组进入充电状态。
6.一种充电控制系统，其特征在于，所述系统应用于电池组，所述电池组包括多个电池模组，各个所述电池模组相互并联；所述系统包括：
采集单元，用于当所述电池组的荷电状态小于预设状态值时，实时对所述电池组中的各个电池模组的电压值进行采集，获得各个所述电池模组的电压值；
充电控制单元，用于按第一预设规则，依据每一个所述电池模组的电压值对该电池模组进行充电控制；并实时对每一个所述电池模组进行电流检测，当所述电池模组的当前电流值小于预设电流值时，确定所述电池模组充电完成，断开所述电池模组的充电继电器，所述第一预设规则为电池模组所处电压值范围与充电方式的对应关系；
确定单元，用于当所有所述电池模组充电完成时，确定当前各个电池模组的电压中，最大电压值与最小电压值之间的电压差值；
均衡控制单元，用于当所述电压差值不大于预警值时，依据所述电压差值，按第二预设规则对所述电池组进行均衡控制，所述第二预设规则为所述电压差所处范围与电池模组的均衡继电器的状态调整规则之间的对应关系。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述充电控制单元包括：
确定子单元，用于依据每一个所述电池模组的电压值确定该电池模组的充电方式；
控制子单元，用于分别控制每一个所述电池模组按相应的充电方式进行充电；所述充电方式包括：涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述均衡控制单元包括：
第一均衡控制子单元，用于当所述电压差值满足第一预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，并闭合当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
第二均衡控制子单元，用于当所述电压差值满足第二预设条件时，闭合当前最大电压值对应的电池模组的均衡继电器，同时断开当前最小电压值对应的电池模组的均衡继电器；
第三均衡控制子单元，用于当所述电压差值满足第三预设条件时，断开所有电池模组的均衡继电器。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
预警单元，用于当所述电压差值大于预警值时，发出报警信号。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
检测单元，用于断开各个所述电池模组的放电继电器；对所述电池组、传感器执行器进行检测；若检测结果正常，闭合各个所述电池模组的充电继电器；对充电机的握手信号、各个所述电池模组与对应充电枪的充电连接信号进行检测；若检测结果正常，触发所述电池组进入充电状态。
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