CN106374559A - 串联电池组的快速充电方法及相关设备 - Google Patents

串联电池组的快速充电方法及相关设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种串联电池组的快速充电方法,包括:获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;若所述串联电池组中存在差异电池单元,则将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电。另,本发明实施例还提供一种串联电池组的快速充电系统及快速充电装置。所述串联电池组的快速充电方法可以有效缩短充电时间。

Description

串联电池组的快速充电方法及相关设备
技术领域
本发明涉及电池快速充电技术领域,尤其涉及一种串联电池组的快速充电方法及相关设备。
背景技术
动力锂离子电池具有标称电压高、比能量大、充放电效率高及寿命长等优点,现阶段广泛应用在电动汽车及电池储能等领域,锂离子电池使用中将单体电池串联到一定的电压等级,同时需要将电池并联到一定的容量等级以满足电压、功率的需求,电池组一般由几十至上百个单体电池串联或先并联后串联组成。
电池组由若干个电压低且容量小的单体电池通过串联、并联或混联方式组合而成,充电时只能对整体电池组进行充电,因此充电时间较长。另外,在现在的电池制造技术条件下,单体电池由于在生产、筛选成组、使用、维护等环节出现电池参数不一致,多只单体电池串联后充电,无法将每一单体电池完全充满并达到相同电压,容易导致整个电池组系统性能下降,还会影响系统容量和循环使用寿命。
发明内容
本发明实施例提供一种串联电池组的快速充电方法、快速充电系统及装置,以解决因串联电池组中存在差异电池单元而导致充电速度被限制的问题,缩短串联电池组的充电时间,提升充电效率。
本发明实施例第一方面提供一种串联电池组的快速充电方法,包括:
获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;
根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;
若所述串联电池组中存在差异电池单元,则将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电。
通过在所述串联电池组中存在差异电池单元时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,可以有效降低所述差异电池单元对整个电池组的充电电流的影响,避免因所述差异电池单元的最大充电电流受限而导致整个电池组充电电流变小,充电时间增加,有利于提升所述串联电池组的充电速度。
结合第一方面,在第一方面第一种可能的实现方式中,所述根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元,包括:
获取所述串联电池组中各电池单元的荷电参数特性曲线,所述荷电参数特性曲线用于定义所述电池单元的荷电参数随充放电次数的变化特性;
获取所述串联电池组中各电池单元的充放电次数,并根据所述荷电参数特性曲线确定各电池单元在对应充放电次数处的荷电参数特性值;
将所述各电池单元的荷电参数与对应电池单元的荷电参数特性值比较,若存在电池单元的荷电参数小于荷电参数特性值超过预设阈值,则判断所述串联电池组中存在差异电池单元。
由于所述荷电参数特性曲线与所述电池单元的材料选择、电池结构等因素决定,且通常相同型号的电池具有相同的荷电参数特性曲线。因此,通过将所述各电池单元的荷电参数与对应充电次数的荷电参数特性值比较,即可准确地判断对应的电池单元是否为差异电池单元。
结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式,在第一方面第二种可能的实现方式中,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电;或者,
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
其中,全并联充电时能获得最大的并联充电电流,同时充电干路上的充电电流最大,充电时间最短;串并联充电时,由于存在串联连接,充电电压相应提升,并联电池数降低可以降低充电干路的电流要求。
结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式,在第一方面第三种可能的实现方式中,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接之前,所述方法还包括:
获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流;
比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小。
结合第一方面第三种可能的实现方式,在第一方面第四种可能的实现方式中,若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电。
结合第一方面第三种可能的实现方式,在第一方面第五种可能的实现方式中,若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
通过获取所述充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流,并将二者进行比较,即可判断全并联充电的充电电流是否超过所述充电干路允许的最大充电电流,并在所述全并联充电的充电电流超过所述充电干路允许的最大充电电流时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电,可以避免因受到所述充电干路允许的最大充电电流的限制而导致全并联充电的速度变慢。
结合第一方面第五种可能的实现方式,在第一方面第六种可能的实现方式中,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,包括:
根据所述充电干路允许的最大充电电流及所述电池单元的最大充电电流,计算允许并联的电池单元的最大数量;
根据所述允许并联的电池单元的最大数量,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接。
通过根据所述充电干路允许的最大充电电流及所述电池单元的最大充电电流,计算得到所述充电干路允许并联的电池单元的最大数量,从而可以充分利用所述充电干路的充电能力,保证在串并联充电时,输入到电池组上的电流最大,从而获得最快的串并联充电速度。
结合第一方面第五种可能的实现方式或第一方面第六种可能的实现方式,在第一方面第七种可能的实现方式中,所述对所述电池单元执行串并联充电之后,所述方法还包括:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述差异电池单元充电完成,则通过阵列开关模块中与所述差异电池单元连接的旁路开关管将所述差异电池单元旁路出充电回路;
根据剩余的电池单元数量,重新确定最大充电电流,并通过重新确定的所述最大充电电流对所述剩余的电池单元进行充电。
通过在监测到所述差异电池单元充电完成时,将所述差异电池单元旁路出充电回路,由于对充电电流存在限制的差异电池单元被旁路出去,剩余的电池单元均可以以正常的最大充电电流进行充电,从而可以根据剩余的电池单元数量,重新确定最大充电电流,有利于缩短整个电池组的充电时间。
结合第一方面或第一方面第一种可能的实现方式,在第一方面第八种可能的实现方式中,所述对所述电池单元执行并联充电之后,则所述方法还包括:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述各电池单元充电完成,则结束对所述电池单元充电;并,
将所述各电池单元转换回串联连接;或者,
根据负载功率需求将所述各电池单元转换为并联连接或串并联连接。
本发明实施例第二方面提供一种串联电池组的快速充电系统,包括AC/DC转换模块、充电控制模块、开关阵列模块及串联电池组模块;
所述AC/DC转换模块与所述充电控制模块连接,用于将外部电源提供的交流电信号转换为直流电信号;
所述充电控制模块通过所述开关阵列模块与所述串联电池组模块连接,所述串联电池组模块包括多个串联连接的电池单元,所述充电控制模块用于获取所述电池单元的荷电参数,并根据所述荷电参数,判断所述串联电池组模块中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组模块中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;以及,
在所述串联电池组模块中存在差异电池单元时,控制所述开关阵列模块将所述串联电池组模块中的各电池单元转换为全并联连接或串并联连接,并利用所述AC/DC转换模块输出的直流电信号对所述电池单元执行全并联充电或串并联充电。
通过在所述串联电池组中存在差异电池单元时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,可以有效降低所述差异电池单元对整个电池组的充电电流的影响,避免因所述差异电池单元的最大充电电流受限而导致整个电池组充电电流变小,充电时间增加,有利于提升所述串联电池组的充电速度。
结合第二方面,在第二方面第一种可能的实现方式中,所述充电控制模块还用于获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流,并比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小,若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则控制所述开关阵列模块将所述串联电池组模块中的各电池单元转换为全并联连接,若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则控制所述开关阵列模块将所述串联电池组模块中的各电池单元转换为串并联连接。
通过获取所述充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流,并将二者进行比较,即可判断全并联充电的充电电流是否超过所述充电干路允许的最大充电电流,并在所述全并联充电的充电电流超过所述充电干路允许的最大充电电流时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电,可以避免因受到所述充电干路允许的最大充电电流的限制而导致全并联充电的速度变慢。
结合第二方面或第二方面第一种可能的实现方式,在第二方面第二种可能的实现方式中,所述开关阵列模块包括多个开关管及多个旁路开关,每一个所述开关管与至少一个所述电池单元连接,每一个所述旁路开关与至少一个所述电池单元连接;所述开关阵列模块用于通过改变所述多个开关管的导通或断开状态来控制所述各电池单元在串联连接、并联连接及串并联连接之间相互转换;并通过改变所述多个旁路开关的导通或断开状态来实现对所述各电池单元的充电保护或放电保护。
结合第二方面第二种可能的实现方式,在第二方面第三种可能的实现方式中,所述充电控制模块包括充电功率调整电路及充电监测电路,所述充电功率调整电路用于获取所述转换为全并联连接或串并联连接的电池单元的充电功率需求,并根据所述充电功率需求调整充电功率;所述充电监测电路用于监测所述各电池单元的充电状态参数,并根据所述充电状态参数,通过控制所述开关阵列模块中的旁路开关导通或断开来实现对所述电池单元的充电保护。
结合第二方面第二种可能的实现方式,在第二方面第四种可能的实现方式中,所述快速充电系统还包括放电控制模块,所述放电控制模块通过所述开关阵列模块与所述串联电池组模块连接,用于获取负载功率需求,并根据所述负载功率需求,通过控制所述开关阵列模块来调整所述串联电池组模块的放电功率。
结合第二方面第四种可能的实现方式,在第二方面第五种可能的实现方式中,所述放电控制模块包括放电功率调整电路及放电监测电路,所述放电功率调整电路用于根据所述负载功率需求,通过控制所述开关阵列模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接或串并联连接;所述放电监测电路用于监测所述各电池单元的放电状态参数,并根据所述放电状态参数,通过控制所述开关阵列模块中的旁路开关导通或断开来实现对所述电池单元的放电保护。
结合第二方面、第二方面第一种可能的实现方式、第二方面第三种可能的实现方式至第二方面第五种可能的实现方式中的任意一者,在第二方面第六种可能的实现方式中,所述快速充电系统还包括DC/DC转换模块,所述DC/DC转换模块与所述放电控制模块连接,用于将所述串联电池组模块输出的低压直流电信号转换为高压直流电信号,并通过所述高压直流电信号为负载供电。
本发明实施例第三方面提供一种串联电池组的快速充电装置,包括:
荷电参数获取单元,用于获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;
差异电池判断单元,用于根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;
连接关系转换单元,用于在所述串联电池组中存在差异电池单元时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电。
结合第三方面,在第三方面第一种可能的实现方式中,所述差异电池判断单元,包括:
特性曲线获取子单元,用于获取所述串联电池组中各电池单元的荷电参数特性曲线,所述荷电参数特性曲线用于定义所述电池单元的荷电参数随充放电次数的变化特性;
充放次数获取子单元,用于获取所述串联电池组中各电池单元的充放电次数,并根据所述荷电参数特性曲线确定各电池单元在对应充放电次数处的荷电参数特性值;
荷电参数比较子单元,用于将所述各电池单元的荷电参数与对应电池单元的荷电参数特性值比较,若存在电池单元的荷电参数小于荷电参数特性值超过预设阈值,则判断所述串联电池组中存在差异电池单元。
结合第三方面,在第三方面第二种可能的实现方式中,所述连接关系转换单元,具体用于:
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电;或者,
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
结合第三方面,在第三方面第三种可能的实现方式中,所述串联电池组的快速充电装置,还包括:
充电电流获取单元,用于获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流;
充电电流比较单元,用于比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小。
结合第三方面第三种可能的实现方式,在第三方面第四种可能的实现方式中,若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则所述连接关系转换单元,具体用于:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电。
结合第三方面第三种可能的实现方式,在第三方面第五种可能的实现方式中,若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则所述连接关系转换单元,具体用于:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
结合第三方面第三种可能的实现方式,在第三方面第六种可能的实现方式中,充电电流比较单元,还用于:
根据所述充电干路允许的最大充电电流及所述电池单元的最大充电电流,计算允许并联的电池单元的最大数量;
所述连接关系转换单元,具体用于根据所述允许并联的电池单元的最大数量,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接。
结合第三方面第三种可能的实现方式,在第三方面第七种可能的实现方式中,串联电池组的快速充电装置,还包括:
充电状态监测单元,用于监测所述各电池单元的充电状态;
旁路保护控制单元,用于在所述充电状态监测单元监测到所述差异电池单元充电完成时,通过阵列开关模块中与所述差异电池单元连接的旁路开关管将所述差异电池单元旁路出充电回路;
所述充电电流比较单元,还用于:根据剩余的电池单元数量,重新确定最大充电电流,并通过重新确定的所述最大充电电流对所述剩余的电池单元进行充电。
结合第三方面第七种可能的实现方式,在第三方面第八种可能的实现方式中,所述充电状态监测单元,还用于:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述各电池单元充电完成,则结束对所述电池单元充电;
所述连接关系转换单元,还用于将所述各电池单元转换回串联连接;或者,
根据负载功率需求将所述各电池单元转换为并联连接或串并联连接。
所述串联电池组的快速充电装置通过在所述串联电池组中存在差异电池单元时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,可以有效降低所述差异电池单元对整个电池组的充电电流的影响,避免因所述差异电池单元的最大充电电流受限而导致整个电池组充电电流变小,充电时间增加,有利于提升所述串联电池组的充电速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对现有技术中以及本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电系统的第一结构示意图;
图2是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电系统的第二结构示意图;
图3是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电方法的第一流程示意图;
图4A-图4C是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电方法的应用场景示意图;
图5是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电方法的第二流程示意图;
图6是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电方法的第三流程示意图;
图7A-图7C是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电方法的应用场景示意图;
图8是本发明实施例提供的串联电池组的快速充电装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明的实施例进行描述。
对于采用可充电电池供电的设备,例如电动汽车,为获得较高的电压输出,电池组通常使用多个电池单元串联而组成。在组成串联电池组的电池单元之间,由于一致性不好,使得串联电池组在使用中各个电池单元所表现出的应用性能也有不同,从而形成了“木桶效应”;当串联电池组处于充电状态时,往往由于其中一个电池单元的充电电流限制,导致整个充电电路的电流变小,充电时间变得更长。本发明实施例中针对串联电池组充电时间长的问题,识别出电池组中处于“木桶效应”的差异电池单元,通过将该差异电池单元与其他电池单元的并联或串并联方式,增大整个充电干路上的充电电流,减小该差异电池单元的“木桶效应”对充电电流的影响,进而缩短整个电池组的充电时间。
请参阅图1,在本发明一个实施例中,提供一种串联电池组的快速充电系统100,包括AC/DC转换模块110、充电控制模块120、开关阵列模块130、串联电池组模块140、放电控制模块150及DC/DC转换模块160。
所述AC/DC转换模块110与所述充电控制模块120连接,用于将外部电源(图未示)提供的交流电信号转换为直流电信号,并通过所述直流电信号为所述串联电池组模块140提供充电电流和电压。
所述充电控制模块120通过所述开关阵列模块130与所述串联电池组模块140连接,所述串联电池组模块140包括多个串联连接的电池单元141(参图2),所述充电控制模块120用于获取所述电池单元的荷电参数,并根据所述荷电参数,判断所述串联电池组模块140中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组模块140中其他电池单元141的荷电参数存在差异的电池单元;以及,
在所述串联电池组模块140中存在差异电池单元时,控制所述开关阵列模块130将所述串联电池组模块140中的各电池单元转换为全并联连接或串并联连接,并利用所述AC/DC转换模块110输出的直流电信号对所述电池单元执行全并联充电或串并联充电。
所述放电控制模块150通过所述开关阵列模块130与所述串联电池组模块140连接,用于获取负载(图未示)的负载功率需求,并根据所述负载功率需求,通过控制所述开关阵列模块130来调整所述串联电池组模块140的放电功率。
所述DC/DC转换模块160与所述放电控制模块150连接,用于将所述串联电池组模块140输出的低压直流电信号转换为高压直流电信号,并通过所述高压直流电信号为负载供电。
请参阅图2,在一种实施方式中,所述AC/DC转换模块110包括整流电路111及滤波电路112,所述整流电路111与所述滤波电路112连接,所述整流电路111用于将外部电源提供的交流电信号转换为直流电信号,所述滤波电路112用于对所述整流电路111输出的直流电信号进行滤波处理,所述滤波电路112还与所述充电控制模块120连接,用于将经过滤波处理的所述直流电信号传送给所述充电控制模块120。
所述充电控制模块120包括充电功率调整电路121及充电监测电路122,所述充电功率调整电路121与所述滤波电路112及所述串联电池组模块140连接,用于获取所述串联电池组模块140中各电池单元的充电功率需求,并根据所述充电功率需求调整充电功率;所述充电监测电路122通过所述开关阵列模块130与所述串联电池组模块140连接,用于监测所述串联电池组模块140中各电池单元的充电状态参数,并根据所述充电状态参数,通过控制所述开关阵列模块130来实现对所述电池单元的充电保护。其中,所述充电状态参数具体可为电压、电流、温度、内阻等。
所述开关阵列模块130包括多个开关管131及多个旁路开关132,每一个所述开关管131与至少一个所述电池单元141连接,每一个所述旁路开关132与至少一个所述电池单元141连接;所述开关阵列模块130用于通过改变所述多个开关管131的导通或断开状态来控制所述各电池单元141在串联连接、并联连接及串并联连接之间相互转换;并根据所述充电监测电路122监测到的所述串联电池组模块140中各电池单元141的充电状态参数,通过改变所述多个旁路开关132的导通或断开状态来实现对所述各电池单元141的充电保护或放电保护。其中,所述开关管131及所述旁路开关132可以为MOSFET、继电器、电子开关等。
所述串联电池组模块140中的电池单元141可以为多个单体电池的组合,例如多个单体电池的并联、串联或串并联组合,也可以为单体电池。每一个所述电池单元141均与所述开关阵列模块130连接,所述串联电池组模块140可以根据所述开关阵列模块130的开关管的导通或断开改变所述各电池单元之间的连接关系,例如,在串联连接、并联连接及串并联连接之间相互转换。同时,所述串联电池组模块140还可以根据所述开关阵列模块130的旁路开关的导通或断开来将对应的电池单元接入充、放电回路或者旁路出充、放电回路,以实现对所述电池单元的充、放电保护。
所述放电控制模块150包括放电功率调整电路151及放电监测电路152,所述放电功率调整电路152通过所述开关阵列模块130与所述串联电池组模块140连接,并通过所述DC/DC转换模块160与负载(图未示)连接,用于获取负载功率需求,并根据所述负载功率需求,通过控制所述开关阵列模块130中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组140中的各电池单元转换为并联连接或串并联连接;所述放电监测电路152通过所述开关阵列模块130与所述串联电池组模块140连接,用于监测所述串联电池组模块140中各电池单元的放电状态参数,并根据所述放电状态参数,通过控制所述开关阵列模块130中的旁路开关导通或断开来实现对所述电池单元的放电保护。其中,所述放电状态参数可以为电压、电流、温度、内阻等。
所述串联电池组的快速充电系统100通过在所述充电控制模块120与所述串联电池组模块140之设置所述开关阵列模块130,并可通过控制所述开关阵列模块130中开关管的导通或断开来控制所述串联电池组模块140中各电池单元在串联连接、并联连接及串并联连接之间相互转换,从而使得在对所述串联电池组模块140充电时,可以根据所述各电池单元的性能状态(例如是否存在差异电池单元)来灵活地调节所述各电池单元之间的串并联关系,以减小因所述串联电池组模块140中存在差异电池单元而对充电速度的影响,方便增加充电电流,提升充电效率。
在一种实施方式中,所述充电控制模块120还用于获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流,并比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小,若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则控制所述开关阵列模块130将所述串联电池组模块140中的各电池单元转换为全并联连接,若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则控制所述开关阵列模块130将所述串联电池组模块140中的各电池单元转换为串并联连接。
可以理解,通过将串联电池组模块140中的各电池单元由串联充电转换为并联充电,可以减小由于差异电池对串联充电干路电流的影响。但由于多个电池单元并联时所需要的最大充电电流往往会超过充电干路允许的最大充电电流,此时,由于充电干路实际提供给并联的电池单元的充电电流无法达到电池单元的最大充电倍率,从而导致充电速度无法得到有效提升。因此,在所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流时,可以通过控制所述开关阵列模块130将所述串联电池组模块140中的各电池单元转换为串并联连接,从而保证串并联充电电流在所述充电干路允许的最大充电电流范围内,并可以有效缩短电池组的充电时间。
可以理解,在本实施例中,所述的各模块及模块包括的电路之间的连接可以是直接连接,也可以是通过一些接口、装置、模块、元器件或电路的间接电性连接。
请参阅图3,在本发明一个实施例中,提供一种串联电池组的快速充电方法,其可以应用于图1或图2所示的快速充电系统中,该方法至少包括如下步骤:
步骤301:获取快速充电指令;
步骤302:获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;
步骤303:根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;
步骤304:若所述串联电池组中不存在差异电池单元,则对所述电池单元执行串联充电;
步骤305:若所述串联电池组中存在差异电池单元,则将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电;
步骤306:监测所述各电池单元的充电状态,并在监测到所述各电池单元充电完成时,结束对所述电池单元充电。
其中,所述的快速充电指令获取方式,可通过接收用户的选择指令获取,例如,用户可以通过交互界面选择快速充电模式或输入充电时间,也可以是选择快速充电开关档,也可以是待充电设备自动生成的快速充电指令,此处不做限制。多个电池单元在串并联组合使用时,由于电池单元之间的自动均衡,会使电池单元的电压基本一致,具体的差异就体现在电池单元的容量上。在本实施例中,所述的差异电池单元,可以通过电池单元的荷电参数来判断识别,所述荷电参数具体可以为电池单元的荷电容量(State of Charge,SOC)。可以理解,所述的差异电池单元,可能是由于电池单元初始一致性问题导致,也可能是电池单元中有单体电池出现失效引起。
请参阅图4A,在一种实施方式中,假设所述串联电池组中包括4个电池单元,分别标记为Cell1、Cell2、Cell3及Cell4,且在正常情况下,所述4个电池单元的额定容量C均为12V100Ah。同时,假设每一个所述电池单元的最大充电电流为4C=400A【12V400A】。当所述串联电池组中不存在差异电池单元时,对串联的所述电池单元Cell1、Cell2、Cell3及Cell4进行充电的最大充电电流4C=400A【48V400A】,则总的充电时间为1C/4C=1/4h。
在本实施例中,假设电池单元Cell1由于部分电池失效导致其容量降低为12V50Ah,同时,充电干路的电流和电压不受限,且与充电系统关联的线路及元器件的承受电流不受限。
(1)请参阅图4A,当采用4S(4个电池单元串联)全串联充电时,充电干路的充电电流受限于差异电池Cell1,仅为Cell1的最大充电电流4C=200A【48V200A】,Cell1的充满电时间:
T1=1C/4C=1/4h,
此过程中,Cell2-Cell4充电电流为2C,充电完成1/4×2C=1/2C;继续充电时可以通过旁路开关将Cell1旁路出去,按照3S(3个电池单元串联)的最大充电电流4C=400A【36V400A】充电,则Cell2-Cell4充满电时间:
T2=(1C-1/2C)/4C=1/8h,
全串联电池组充电完成时,整个电池组的总充电时间为T1+T2=3/8h。
(2)请参阅图4B,若充电时将4S全串联充电转换为4P全并联充电时,最大充电电流为4×(50+100+100+100)=1400A【12V1400A】,则总的充电时间为:
T3=1C/4C=1/4h,
因此,全并联充电时,整个电池组的充电时间为1/4h,相比全串联充电时间缩短了1/8h,约33.3%,充电速度可以得到有效提升;但此时充电干路的充电电流高达1400Ah,需要考虑外部供电设备的输入电流和内部充电电路电流限制的影响。
(3)请参阅图4C,若充电时将4S串联充电转换为串并联2S2P(两两并联之后再串联)充电时,最大充电电流可以为4×(50+100)=600A【24V600A】,第一并(50Ah+100Ah)为4C,第二并(100Ah+100Ah)为3C,第一并充满电时间:
T4=1C/4C=1/4h,
此时第二并充电完成1/4×3C=3/4C;继续充电时,第一并需旁路出去,按照2P的4C=800A【12V800A】充电,第二并充满电时间:
T5=(1C-3/4C)/4C=1/16h,
2S2P串并联充电时,整个电池组的总充电时间为T6=T4+T5=1/4+1/16=5/16h,相比4S全串联充电缩短了1/16h,约16.7%;此时充电干路上的充电电流较4P全并联充电时的充电电流降低了很多,对外部供电设备的输入电流和内部充电电路要求降低。
对比图4A-图4C所示实施例可以看出,当所述串联电池组中存在差异电池单元时,通过将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接或串并联连接,可以有效增加充电电流,缩短整个串联电池组的充电时间,提升充电效率。
请参阅图5,在一种实施方式中,所述根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元,包括:
步骤501:获取所述串联电池组中各电池单元的荷电参数特性曲线,所述荷电参数特性曲线用于定义所述电池单元的荷电参数随充放电次数的变化特性;
步骤502:获取所述串联电池组中各电池单元的充放电次数,并根据所述荷电参数特性曲线确定各电池单元在对应充放电次数处的荷电参数特性值;
步骤503:将所述各电池单元的荷电参数与对应电池单元的荷电参数特性值比较;
步骤504:若不存在电池单元的荷电参数小于荷电参数特性值超过预设阈值,则判断所述串联电池组中不存在差异电池单元;
步骤505:若存在电池单元的荷电参数小于荷电参数特性值超过预设阈值,则判断所述串联电池组中存在差异电池单元。
具体地,随着所述电池单元的充放电次数的增加,其荷电参数特性值(在本实施例中为电池充满电时的容量)会按照一定的规律变化,通常为随着充放电次数的增加而呈规律地降低,从而形成所述电池单元的荷电参数特性曲线。可以理解,所述电池单元的荷电参数特性曲线与所述电池单元的材料选择、电池结构等因素决定,通常相同型号的电池具有相同的荷电参数特性曲线。因此,在本实施例中,可以通过获取所述串联电池组中各电池单元的荷电参数特性曲线和充放电次数,进而根据所述荷电参数特性曲线确定各电池单元在对应充放电次数处的荷电参数特性值,通过将所述各电池单元的荷电参数与对应充电次数的荷电参数特性值比较,即可判断对应的电池单元是否为差异电池单元。具体地,可以设定一个预设阈值,当所述电池单元的荷电参数小于其充放电次数对应的荷电参数特性值的幅度超过所述预设阈值时,则判断该电池单元为差异电池单元。例如,假设所述串联电池组中各电池单元的额定容量为100Ah,根据其荷电参数特性曲线,当经过N次充放电之后,其容量降低为80Ah,即N次充放电对应的荷电参数特性值为80Ah,并假设所述预设阈值为10%。若经过N次充放电之后,获取到所述串联电池组中存在某个电池单元的荷电参数为50Ah,其小于正常情况下的荷电参数特性值80Ah的幅度超过了10%,从而可以判断该电池单元为差异电池单元。
在一种实施方式中,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电;或者,
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
其中,全并联充电时能获得最大的并联充电电流,同时充电干路上的充电电流最大,充电时间最短;串并联充电时,由于存在串联连接,充电电压相应提升,并联电池数降低可以降低充电干路的电流要求。所述开关阵列模块中开关管可以为MOSFET、继电器、电子开关等。
对于全并联充电方式,全部电池单元同时充电完成,全部结束充电即可;对于串并联充电方式,差异电池单元所在的并联电池单元优先充满电,此时需通过阵列开关模块中的旁路开关将该并联电池单元旁路出去,继续对剩余的串并联电池单元进行充电,且此时可以进一步增大串并联充电干路的充电电流,满足剩余电池的最大充电电流,缩短充电时间。
在一种实施方式中,所述的充电结束,是指根据电池单元的荷电参数来判断确定,电池充电达到充满电阈值或100%充电时,则执行充电结束。可以理解,在所述结束对所述电池单元充电之后,可以将所述各电池单元转换回串联连接;或者,根据负载功率需求将所述各电池单元转换为并联连接或串并联连接,关于此串联电池组的放电场景本发明实施例中不做限定。
可以理解,图3-图5所示方法实施例中各个步骤的具体实现还可以参照图1-图2所示实施例中的相关描述,此处不再赘述。
请参阅图6,在本发明一个实施例中,提供一种串联电池组的快速充电方法,该方法至少包括如下步骤:
步骤601:获取快速充电指令;
步骤602:获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;
步骤603:根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;
步骤604:若所述串联电池组中不存在差异电池单元,则对所述电池单元执行串联充电;
步骤605:若所述串联电池组中存在差异电池单元,则获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流;
步骤606:比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小,判断所述充电干路允许的最大充电电流是否大于或等于所述全并联充电的充电电流;
步骤607:若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则将所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电;
步骤608:若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电;
步骤609:监测所述各电池单元的充电状态,并在监测到所述各电池单元充电完成时,结束对所述电池单元充电。
可以理解,本实施例中所述步骤601-步骤604与图3所示实施例中的步骤301-步骤304相同,具体可参照图3所示实施例中的相关描述,此处不再赘述。
可以理解,所述的充电干路允许的最大充电电流受外部供电电源影响,也会受到内部充电电路的影响,例如,所述的内部充电电路对所述充电干路允许的最大充电电流的影响具体可以为受充电电路的电缆导线限制电流以及该限制电流与电缆导线的材质、横截面积等因素的影响,此处不做详述。每一个所述的电池单元的最大充电电流由电池自身的材料选择、电池结构等内在因素确定,通常用其额定容量C的倍数表示。以锂离子电池为例,容量性电池的最大充电电流可能在0~3C,倍率性电池的最大充电电流可能在0~10C。对于其他电池,此处不做限制。
在一种实施方式中,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,包括:
根据所述充电干路允许的最大充电电流及所述电池单元的最大充电电流,计算允许并联的电池单元的最大数量;
根据所述允许并联的电池单元的最大数量,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接。
具体地,将所述充电干路允许的最大充电电流标记为Iinput,将所述电池单元的最大充电电流标记为Icell,若所述串联电池组中包括N个电池单元,则:
当Iinput<N×Icell时,全并联充电的充电电流就可能超出所述充电干路允许的最大充电电流,此时需将N个电池先并联和串联,以减小充电电流;当Iinput≥N×Icell时,全并联充电的电流在所述充电干路允许的最大充电电流范围内,可以执行全并联充电。
所述的将N个电池先并联和串联,需要根据所述充电干路允许的最大充电电流Iinput与每一个所述电池单元的最大充电电流Icell计算可并联的电池单元的最大数量。具体地,所述可并联的电池单元的最大数量M=Iinput/Icell,再将串联电池组中各串联电池单元转换为串并联连接。例如,假设Iinput为800A,Icell为400A,所述串联电池组包括4个电池单元,则可并联的电池单元的最大数量M=800/400=2,即需要将所述4个电池单元先两两并联然后再串联,从而形成2S2P串并联连接。
在一种实施方式中,所述对所述电池单元执行串并联充电之后,所述方法还包括:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述差异电池单元充电完成,则通过阵列开关模块中与所述差异电池单元连接的旁路开关管将所述差异电池单元旁路出充电回路;
根据剩余的电池单元数量,重新确定最大充电电流,并通过重新确定的所述最大充电电流对所述剩余的电池单元进行充电。
请参阅图7A,在一种实施方式中,假设所述串联电池组中包括4个电池单元,分别标记为Cell1、Cell2、Cell3及Cell4,且在正常情况下,所述4个电池单元的额定容量C均为12V100Ah。同时,假设每一个所述电池单元的最大充电电流为4C=400A【12V400A】。当所述串联电池组中不存在差异电池单元时,对串联的所述电池单元Cell1、Cell2、Cell3及Cell4进行充电的最大充电电流4C=400A【48V400A】,则总的充电时间为1C/4C=1/4h。
在本实施例中,假设电池单元Cell1由于部分电池失效导致其容量降低为12V90Ah,同时,充电干路的电流和电压不受限,且与充电系统关联的线路及元器件的承受电流不受限。
(1)请参阅图7A,当采用4S(4个电池单元串联)全串联充电时,充电干路的充电电流受限于差异电池Cell1,仅为Cell1的最大充电电流4C=360A【48V360A】,Cell1的充满电时间:
T1=1C/4C=1/4h,
此过程中,Cell2-Cell4充电电流为3.6C,充电完成1/4×3.6C=0.9C;继续充电时可以通过旁路开关将Cell1旁路出去,按照3S(3个电池单元串联)的最大充电电流4C=400A【36V400A】充电,则Cell2-Cell4充满电时间:
T2=(1C-0.9C)/4C=1/40h,
全串联电池组充电完成时,整个电池组的总充电时间为T1+T2=11/40h。
(2)请参阅图7B,若充电时将4S全串联充电转换为4P全并联充电时,最大充电电流为4×(90+100+100+100)=1560A【12V1560A】,则总的充电时间为:
T3=1C/4C=1/4h,
因此,全并联充电时,整个电池组的充电时间为1/4h,相比全串联充电时间缩短了1/40h,约9.1%,充电速度可以得到有效提升;但此时充电干路的充电电流高达1560Ah,需要考虑外部供电设备的输入电流和内部充电电路电流限制的影响。
(3)请参阅图7C,若充电时将4S串联充电转换为串并联2S2P(两两并联之后再串联)充电时,最大充电电流可以为4×(90+100)=760A【24V760A】,第一并(90Ah+100Ah)为4C,第二并(100Ah+100Ah)为3.8C,第一并充满电时间:
T4=1C/4C=1/4h,
此时第二并充电完成1/4×3.8C=3.8/4C;继续充电时,第一并需旁路出去,按照2P的4C=800A【12V800A】充电,第二并充满电时间:
T5=(1C-3.8/4C)/4C=1/80h,
2S2P串并联充电时,整个电池组的总充电时间为T6=T4+T5=21/80h,相比4S全串联充电缩短了1/80h,约4.5%;此时充电干路上的充电电流较4P全并联充电时的充电电流降低了很多,对外部供电设备的输入电流和内部充电电路要求降低。
对比图7A-图7C所示实施例可以看出,当所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流时,通过将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并执行串并联充电,相对于全串联充电,可以有效缩短充电时间,同时相对于全并联充电具有较小的充电电流,从不会受到外部供电设备的输入电流和内部充电电路的限制。
请参阅图8,在本发明一个实施例中,提供一种串联电池组的快速充电装置800,包括:
荷电参数获取单元810,用于获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;
差异电池判断单元830,用于根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;
连接关系转换单元850,用于在所述串联电池组中存在差异电池单元时,将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电。
在一种实施方式中,所述差异电池判断单元830,包括:
特性曲线获取子单元831,用于获取所述串联电池组中各电池单元的荷电参数特性曲线,所述荷电参数特性曲线用于定义所述电池单元的荷电参数随充放电次数的变化特性;
充放次数获取子单元832,用于获取所述串联电池组中各电池单元的充放电次数,并根据所述荷电参数特性曲线确定各电池单元在对应充放电次数处的荷电参数特性值;
荷电参数比较子单元833,用于将所述各电池单元的荷电参数与对应电池单元的荷电参数特性值比较,若存在电池单元的荷电参数小于荷电参数特性值超过预设阈值,则判断所述串联电池组中存在差异电池单元。
在一种实施方式中,所述连接关系转换单元850,具体用于:
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电;或者,
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
在一种实施方式中,所述串联电池组的快速充电装置800,还包括:
充电电流获取单元820,用于获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流;
充电电流比较单元840,用于比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小。
若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则所述连接关系转换单元850,具体用于:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电。
若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则所述连接关系转换单元850,具体用于:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
在一种实施方式中,充电电流比较单元840,还用于:
根据所述充电干路允许的最大充电电流及所述电池单元的最大充电电流,计算允许并联的电池单元的最大数量;
所述连接关系转换单元850,具体用于根据所述允许并联的电池单元的最大数量,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接。
在一种实施方式中,串联电池组的快速充电装置800,还包括:
充电状态监测单元860,用于监测所述各电池单元的充电状态;
旁路保护控制单元870,用于在所述充电状态监测单元860监测到所述差异电池单元充电完成时,通过阵列开关模块中与所述差异电池单元连接的旁路开关管将所述差异电池单元旁路出充电回路;
所述充电电流比较单元840,还用于:根据剩余的电池单元数量,重新确定最大充电电流,并通过重新确定的所述最大充电电流对所述剩余的电池单元进行充电。
在一种实施方式中,所述充电状态监测单元860,还用于:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述各电池单元充电完成,则结束对所述电池单元充电;
所述连接关系转换单元850,还用于将所述各电池单元转换回串联连接;或者,
根据负载功率需求将所述各电池单元转换为并联连接或串并联连接。
可以理解,本实施例所述的串联电池组的快速充电装置800的各单元的功能及其具体实现还可以参照图1-图2所示实施例及图3-图7所示方法实施例中的相关描述,此处不再赘述。
可以理解,在本申请所提供的几个实施例中,所揭露的系统、方法和装置,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置的实施例仅仅是示意性的,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,具体实施时可以有另外的划分方式。例如,多个单元可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。在一种实施方式中,所述的装置以可执行的程序模块的形式存储于存储器中,并由处理器调用和执行,从而通过所述处理器控制所述快速充电系统中的各模块执行对应的操作,以实现对串联电池组的快速充电。
可以理解,本发明实施例所述的方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。相应地,本发明实施例所述的装置中的单元也可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程,并依本发明权利要求所作的等同变化,仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种串联电池组的快速充电方法,其特征在于,包括:
获取串联电池组中各电池单元的荷电参数;
根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;
若所述串联电池组中存在差异电池单元,则将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述荷电参数,判断所述串联电池组中是否存在差异电池单元,包括:
获取所述串联电池组中各电池单元的荷电参数特性曲线,所述荷电参数特性曲线用于定义所述电池单元的荷电参数随充放电次数的变化特性;
获取所述串联电池组中各电池单元的充放电次数,并根据所述荷电参数特性曲线确定各电池单元在对应充放电次数处的荷电参数特性值;
将所述各电池单元的荷电参数与对应电池单元的荷电参数特性值比较,若存在电池单元的荷电参数小于荷电参数特性值超过预设阈值,则判断所述串联电池组中存在差异电池单元。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电;或者,
通过控制阵列开关模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
4.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接之前,所述方法还包括:
获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流;
比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为全并联连接,并对所述电池单元执行全并联充电。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接,并对所述电池单元执行并联充电,包括:
将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,并对所述电池单元执行串并联充电。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接,包括:
根据所述充电干路允许的最大充电电流及所述电池单元的最大充电电流,计算允许并联的电池单元的最大数量;
根据所述允许并联的电池单元的最大数量,将所述串联电池组中的各电池单元转换为串并联连接。
8.如权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述对所述电池单元执行串并联充电之后,所述方法还包括:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述差异电池单元充电完成,则通过阵列开关模块中与所述差异电池单元连接的旁路开关管将所述差异电池单元旁路出充电回路;
根据剩余的电池单元数量,重新确定最大充电电流,并通过重新确定的所述最大充电电流对所述剩余的电池单元进行充电。
9.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述对所述电池单元执行并联充电之后,则所述方法还包括:
监测所述各电池单元的充电状态;
若监测到所述各电池单元充电完成,则结束对所述电池单元充电;并,
将所述各电池单元转换回串联连接;或者,
根据负载功率需求将所述各电池单元转换为并联连接或串并联连接。
10.一种串联电池组的快速充电系统,其特征在于,包括AC/DC转换模块、充电控制模块、开关阵列模块及串联电池组模块;
所述AC/DC转换模块与所述充电控制模块连接,用于将外部电源提供的交流电信号转换为直流电信号;
所述充电控制模块通过所述开关阵列模块与所述串联电池组模块连接,所述串联电池组模块包括多个串联连接的电池单元,所述充电控制模块用于获取所述电池单元的荷电参数,并根据所述荷电参数,判断所述串联电池组模块中是否存在差异电池单元;其中,所述差异电池单元为荷电参数与所述串联电池组模块中其他电池单元的荷电参数存在差异的电池单元;以及,
在所述串联电池组模块中存在差异电池单元时,控制所述开关阵列模块将所述串联电池组模块中的各电池单元转换为全并联连接或串并联连接,并利用所述AC/DC转换模块输出的直流电信号对所述电池单元执行全并联充电或串并联充电。
11.如权利要求10所述的快速充电系统,其特征在于,所述充电控制模块还用于获取充电干路允许的最大充电电流及全并联充电的充电电流,并比较所述全并联充电的充电电流与所述充电干路允许的最大充电电流的大小,若所述充电干路允许的最大充电电流大于或等于所述全并联充电的充电电流,则控制所述开关阵列模块将所述串联电池组模块中的各电池单元转换为全并联连接,若所述充电干路允许的最大充电电流小于所述全并联充电的充电电流,则控制所述开关阵列模块将所述串联电池组模块中的各电池单元转换为串并联连接。
12.如权利要求10或11所述的快速充电系统,其特征在于,所述开关阵列模块包括多个开关管及多个旁路开关,每一个所述开关管与至少一个所述电池单元连接,每一个所述旁路开关与至少一个所述电池单元连接;所述开关阵列模块用于通过改变所述多个开关管的导通或断开状态来控制所述各电池单元在串联连接、并联连接及串并联连接之间相互转换;并通过改变所述多个旁路开关的导通或断开状态来实现对所述各电池单元的充电保护或放电保护。
13.如权利要求12所述的快速充电系统,其特征在于,所述充电控制模块包括充电功率调整电路及充电监测电路,所述充电功率调整电路用于获取所述转换为全并联连接或串并联连接的电池单元的充电功率需求,并根据所述充电功率需求调整充电功率;所述充电监测电路用于监测所述各电池单元的充电状态参数,并根据所述充电状态参数,通过控制所述开关阵列模块中的旁路开关导通或断开来实现对所述电池单元的充电保护。
14.如权利要求12所述的快速充电系统,其特征在于,所述快速充电系统还包括放电控制模块,所述放电控制模块通过所述开关阵列模块与所述串联电池组模块连接,用于获取负载功率需求,并根据所述负载功率需求,通过控制所述开关阵列模块来调整所述串联电池组模块的放电功率。
15.如权利要求14所述的快速充电系统,其特征在于,所述放电控制模块包括放电功率调整电路及放电监测电路,所述放电功率调整电路用于根据所述负载功率需求,通过控制所述开关阵列模块中的开关管的导通或断开来控制所述串联电池组中的各电池单元转换为并联连接或串并联连接;所述放电监测电路用于监测所述各电池单元的放电状态参数,并根据所述放电状态参数,通过控制所述开关阵列模块中的旁路开关导通或断开来实现对所述电池单元的放电保护。
16.如权利要求10-11、13-15任意一项所述的快速充电系统,其特征在于,所述快速充电系统还包括DC/DC转换模块,所述DC/DC转换模块与所述放电控制模块连接,用于将所述串联电池组模块输出的低压直流电信号转换为高压直流电信号,并通过所述高压直流电信号为负载供电。
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