CN106340917A - 混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其包括：并联连接的主充电回路、主放电回路和预充电路，主充电回路和主放电回路的一端与蓄电池电源的同极相连，主充电回路和主放电回路的另一端连接母线；预充电路的一端与蓄电池电源的正极或负极相连，预充电路的另一端连接母线；主充电回路、主放电回路和预充电路中分别设置有电控开关，电控开关连接控制器，通过控制器控制电控开关的通断，实现蓄电池电源的充放电控制。本发明通过二极管与电控开关的组合，使电源的充放电形成各自独立的回路，对充放电分别进行管理和控制，避免浮充和过充现象的出现，延长电池寿命。

Description

混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统
技术领域
本发明属于锂电池充放电控制技术领域，涉及一种混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统。
背景技术
目前针对混合动力车辆用锂离子动力蓄电池电源充放电控制方法是通过整车控制器通过预充电路为车辆容性负载充电后，直接控制蓄电池输出端继电器通断来对锂离子动力蓄电池电源充放电进行控制，对充放电回路不进行区分，在回路中充放电都通过同一回路。其缺点在于：1、电池系统可能处于浮充状态，造成锂离子动力蓄电池电芯过充；2、长期处于浮充状态将降低锂离子动力蓄电池的使用寿命；3、当充电回路被切断后，无法实现不间断供电，及整车负载增加时，动力电池需要接受整车命令闭合继电器后输出功率，该输出的功率是滞后的；4、当主继电器K1闭合后，必须立即断开预充电路继电器K2，否则将不具备对预充电路的保护功能，如制动能量回馈时，功率过大，造成主继电器失效后，主回路断开，预充电路将替代原主回路成为新主回路，过大的电流将会损坏预充电阻R。
上述所述充放电控制原理如图1所示。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：克服上述现有技术的不足，提供一种混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统及控制方法，避免浮充和过充现象的出现，延长电池寿命。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其包括：并联连接的主充电回路、主放电回路和预充电路，主充电回路和主放电回路的一端与蓄电池电源的同极相连，主充电回路和主放电回路的另一端连接母线；预充电路的一端与蓄电池电源的正极或负极相连，预充电路的另一端连接母线；主充电回路、主放电回路和预充电路中分别设置有电控开关，电控开关连接控制器，通过控制器控制电控开关的通断，实现蓄电池电源的充放电控制。
其中，所述蓄电池电源的正极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接正母线；所述蓄电池电源电池的正极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接正母线；所述蓄电池电源的正极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，形成预充电路，预充电路连接正母线。
其中，所述蓄电池电源的正极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接正母线；所述蓄电池电源电池的正极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接正母线；所述蓄电池电源的负极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，同时，第二电控开关K2、预充电阻R、第二二极管D2串联后并联第四电控开关K4，形成预充电路，预充电路连接负母线。
其中，所述蓄电池电源的负极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接负母线；所述蓄电池电源的负极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接负母线；所述蓄电池电源的负极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，形成所述预充电路，预充电路连接负母线。
其中，所述蓄电池电源的负极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接负母线；所述蓄电池电源的负极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接负母线；所述蓄电池电源的正极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，同时，第二电控开关K2、预充电阻R、第二二极管D2串联后并联第四电控开关K4，形成所述预充电路，预充电路连接正母线。
其中，所述预充电路还包括第二二极管D2，所述预充电阻R与第二二极管D2正向串联连接。
本发明还提供一种基于上述任一项混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统的充放电控制方法，其中，充电过程中，控制器控制主充电回路闭合，主放电回路闭合；当达到电池满电或设定的截止充电条件时，控制器控制主充电回路断开，主充电回路保持闭合状态；所述充电过程和充电完成之后的过程中，控制器控制预充电路的电控开关断开或闭合。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统及控制方法，通过二极管与电控开关的组合，使电源的充放电形成各自独立的回路，对充放电分别进行管理和控制，避免浮充和过充现象的出现，延长电池寿命。
附图说明
图1为现有技术中传统锂离子动力蓄电池电源充放电控制原理图。
图2为本发明一种实施例的锂离子动力蓄电池电源充放电控制原理图。
图3为本发明另一种实施例的锂离子动力蓄电池电源充放电控制原理图。
图4为本发明又一种实施例的锂离子动力蓄电池电源充放电控制原理图。
图5为本发明再一种实施例的锂离子动力蓄电池电源充放电控制原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统包括：并联连接的主充电回路、主放电回路和预充电路，主充电回路和主放电回路的一端与蓄电池电源的同极相连，即主充电回路和主放电回路的一端要么同时连接蓄电池电源的正极，要么同时连接蓄电池电源的负极；主充电回路和主放电回路的另一端连接母线；预充电路的一端与蓄电池电源的正极或负极相连，即预充电路可以与主充电回路和主放电回路一样，位于蓄电池电源的同极侧，也可以与主充电回路和主放电回路不一样，位于蓄电池电源的异极侧；预充电路的另一端连接母线；主充电回路、主放电回路和预充电路中分别设置有电控开关，电控开关连接控制器，通过控制器控制电控开关的通断，实现蓄电池电源的充放电控制。
本实施例中，主充电回路、主放电回路和预充电路的设置方式有以下四种，分别参照附图2至图5进行逐一介绍。
如图2所示，将蓄电池电源的正极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成主放电回路，主放电回路连接正母线；将蓄电池电源电池的正极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成主充电回路，主充电回路连接正母线；将蓄电池电源的正极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，再与第二二极管D2进行正向串联连接，形成预充电路，预充电路连接正母线；预充电路中，第二二极管D2也可以省略，由此来简化结构，但是省略了第二二极管D2之后，在充放电控制过程中，控制器的控制方式变得稍加复杂，充放电时需要断开第二电控开关K2，保留第二二极管D2时，充放电时就可以减少断开第二电控开关K2的一路控制。
如图3所示，将蓄电池电源的正极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成主放电回路，主放电回路连接正母线；将蓄电池电源电池的正极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成主充电回路，主充电回路连接正母线；将蓄电池电源的负极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，再与第二二极管D2进行正向串联连接，同时，第二电控开关K2、预充电阻R、第二二极管D2串联后并联第四电控开关K4，形成预充电路，预充电路连接负母线；预充电路中，第二二极管D2也可以省略，由此来简化结构，但是省略了第二二极管D2之后，在充放电控制过程中，控制器的控制方式变得稍加复杂，充放电时需要断开第二电控开关K2，保留第二二极管D2时，充放电时就可以减少断开第二电控开关K2的一路控制。
如图4所示，蓄电池电源的负极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成主放电回路，主放电回路连接负母线；蓄电池电源的负极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成主充电回路，主充电回路连接负母线；蓄电池电源的负极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，再与第二二极管D2进行正向串联连接，形成预充电路，预充电路连接负母线；预充电路中，第二二极管D2也可以省略，由此来简化结构，但是省略了第二二极管D2之后，在充放电控制过程中，控制器的控制方式变得稍加复杂，充放电时需要断开第二电控开关K2，保留第二二极管D2时，充放电时就可以减少断开第二电控开关K2的一路控制。
如图5所示，蓄电池电源的负极与第一电控开关K1串联连接，再与第一二极管D1进行正向串联连接形成主放电回路，主放电回路连接负母线；蓄电池电源的负极与第三电控开关K3串联连接，再与第三二极管D3进行反向串联连接，形成主充电回路，主充电回路连接负母线；蓄电池电源的正极与第二电控开关K2串联连接，与预充电阻R进行串联连接，再与第二二极管D2进行正向串联连接，同时，第二电控开关K2、预充电阻R、第二二极管D2串联后并联第四电控开关K4，形成预充电路，预充电路连接正母线；预充电路中，第二二极管D2也可以省略，由此来简化结构，但是省略了第二二极管D2之后，在充放电控制过程中，控制器的控制方式变得稍加复杂，充放电时需要断开第二电控开关K2，保留第二二极管D2时，充放电时就可以减少断开第二电控开关K2的一路控制。
基于上述各实现方式的蓄电池电源充放电结构，可以通过控制器控制不同电控开关的闭合与断开，实现充放电过程。充电过程中，主充电回路闭合，主放电回路闭合；当达到电池满电或设定的截止充电条件时，控制器控制主充电回路断开，主充电回路保持闭合状态。充电过程和充电完成之后的过程中，预充电路的电控开关断开闭合均可。
由以上技术方案可以看出，本发明可以用于各种内燃机驱动发电机与动力电池一起作为混合动力驱动电动机的系统，如插电式混合动力车辆系统、增程式混合动力车辆系统、混合动起重系统及混合动力牵引系统等；并具有以下显著特点：
1、电池系统没有浮充状态或超出设定的充电范围的状态；
2、缩短蓄电池无效工作时间，不需要充电的时候就不接受充电，提高蓄电池使用寿命；
3、当充电回路被切断后，动力电池系统可以不间断供电，没有能量滞后现象；
4、当主放电回路闭合后，不用立即断开预充电路，预充电路具备自我保护功能，如制动能量回馈时，功率过大，主放电回路电控开关失效后，主充电回路断开，则电池组没有任何充电回路，主放电回路中的二极管将保护主放电回路，预充电路中的二极管将保护预充电路。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其特征在于，包括：并联连接的主充电回路、主放电回路和预充电路，主充电回路和主放电回路的一端与蓄电池电源的同极相连，主充电回路和主放电回路的另一端连接母线；预充电路的一端与蓄电池电源的正极或负极相连，预充电路的另一端连接母线；主充电回路、主放电回路和预充电路中分别设置有电控开关，电控开关连接控制器，通过控制器控制电控开关的通断，实现蓄电池电源的充放电控制。
2.如权利要求1所述的混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其特征在于，所述蓄电池电源的正极与第一电控开关(K1)串联连接，再与第一二极管(D1)进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接正母线；所述蓄电池电源电池的正极与第三电控开关(K3)串联连接，再与第三二极管(D3)进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接正母线；所述蓄电池电源的正极与第二电控开关(K2)串联连接，与预充电阻(R)进行串联连接，形成预充电路，预充电路连接正母线。
3.如权利要求1所述的混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其特征在于，所述蓄电池电源的正极与第一电控开关(K1)串联连接，再与第一二极管(D1)进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接正母线；所述蓄电池电源电池的正极与第三电控开关(K3)串联连接，再与第三二极管(D3)进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接正母线；所述蓄电池电源的负极与第二电控开关(K2)串联连接，与预充电阻(R)进行串联连接，同时，第二电控开关(K2)、预充电阻(R)、第二二极管(D2)串联后并联第四电控开关(K4)，形成预充电路，预充电路连接负母线。
4.如权利要求1所述的混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其特征在于，所述蓄电池电源的负极与第一电控开关(K1)串联连接，再与第一二极管(D1)进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接负母线；所述蓄电池电源的负极与第三电控开关(K3)串联连接，再与第三二极管(D3)进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接负母线；所述蓄电池电源的负极与第二电控开关(K2)串联连接，与预充电阻(R)进行串联连接，形成所述预充电路，预充电路连接负母线。
5.如权利要求1所述的混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其特征在于，所述蓄电池电源的负极与第一电控开关(K1)串联连接，再与第一二极管(D1)进行正向串联连接形成所述主放电回路，主放电回路连接负母线；所述蓄电池电源的负极与第三电控开关(K3)串联连接，再与第三二极管(D3)进行反向串联连接，形成所述主充电回路，主充电回路连接负母线；所述蓄电池电源的正极与第二电控开关(K2)串联连接，与预充电阻(R)进行串联连接，同时，第二电控开关(K2)、预充电阻(R)、第二二极管(D2)串联后并联第四电控开关(K4)，形成所述预充电路，预充电路连接正母线。
6.如权利要求2-5中任一项所述的混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统，其特征在于，所述预充电路还包括第二二极管(D2)，所述预充电阻(R)与第二二极管(D2)正向串联连接。
7.基于权利要求1-6中任一项混合动力系统用锂离子动力蓄电池电源充放电控制系统的充放电控制方法，其特征在于，充电过程中，控制器控制主充电回路闭合，主放电回路闭合；当达到电池满电或设定的截止充电条件时，控制器控制主充电回路断开，主充电回路保持闭合状态；所述充电过程和充电完成之后的过程中，控制器控制预充电路的电控开关断开或闭合。
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