CN107910916A - 高安全性的锂电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池组制造技术领域，具体的说是一种高安全性的锂电池组，其特征在于设有控制器、充电电路、电压信号采集调理电路、电流信号采集调理电路、SOC曲线修正模块，还设有交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路，本发明通过设置SOC曲线修正模块，增加了整个充电过程中SOC估算的准确性；可以有效防止充电中断情况下电池SOC出现较大误差和用户使用车辆途中抛锚的现象。
Description
技术领域：
本发明涉及锂电池组制造技术领域，具体的说是一种高安全性的锂电池组。
背景技术：
众所周知电动叉车的电源由铅酸蓄电池或锂电池提供，传统的充电技术中包括恒压充电、恒压限流充电以及恒流充电等模式，而不同厂家、不同型号或不同规格的电池的充电曲线未必一致，这就要求充电机中预置与电池相对应的充电曲线，否则若充电机中的额充电曲线与被充电池不对应、不匹配，会造成被充电电池电量不足，以致电动叉车的续航里程不足，或者造成电池充鼓，导致电池损坏，带来极大的经济损失。
目前在电池管理系统领域，大部分企业都只是利用开路电压法和安时积分法估算SOC，但这两种方法对磷酸铁锂电池都有一定的局限性。一些技术领先的企业，为了准确估算SOC，也在电动汽车行驶过程中即电池放电过程中利用放电曲线动态修正SOC值。而在电池充电过程中仅在充电完成时将SOC修正到100％。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种高安全性的锂电池组。
本发明通过以下措施达到：
一种高安全性的锂电池组，其特征在于设有壳体，壳体上开设形变组件固定孔，弹性膜固定在形变组件固定孔上，壳体采用导热性好的金属材料制成，壳体外壁上设有散热鳍片以及散热风扇，壳体上设有防水透气阀和防爆塞；壳体内设有控制器、充电电路、电压信号采集调理电路、电流信号采集调理电路、SOC曲线修正模块，还设有交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
本发明所述SOC曲线修正模块执行以下操作：S1检测并判断电池是否进入充电过程，若是，则执行下一步；若否，则返回步骤S1；S2：检测并判断充电电流I是否基本稳定，若是，则执行下一步；若否，则循环步骤S2；S3：根据稳定的充电电流I及电池额定容量计算充电倍率Cchg；S4：检测电池当前温度T；S5：根据电池当前温度T和电池充电倍率Cchg查表获取四个及以上充电预修正点的单体电压值Volt_pre和SOC_pre；S6：比较电池组当前单体电压Volt与查表获取的充电预修正点的单体电压Volt_pre，当Volt>Volt_pre时，修正后的SOC为SOC_pre，否则保持原来的SOC值不变。
本发明所述电压信号采集调理电路包括电压传感器、第一运算放大器、第七电阻、第一电位器，电压传感器的一次输入端两端极分别连接被检电池组的输出端正、负极，电压传感器的信号输出端连接第一运算放大器的同相输入端，第一运算放大器的反相输入端连接第七电阻与第一电位器第一静接点的中间接点，第七电阻的自由端接地，第一电位器的第二静接点、第一电位器的动接点连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器的输出端连接控制器的电压采集信号输入端。
本发明所述的电流信号采集调理电路包括电流传感器、第二运算放大器、第九电阻、第二电位器，电流传感器穿心于被检电池组的直流负母线上，电流传感器的信号输出端连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接第九电阻与第二电位器第一静接点的中间接点，第九电阻的自由端接地，第二电位器的第二静接点、第二电位器的动接点连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端连接微处理器的电流采集信号输入端。
本发明所述的步骤S6包括如下步骤：
S601：检测电池组当前最低单体电压值和最高单体电压值；
S602：判断充电预修正点的单体电压Volt_pre的位置；当其处于充电曲线低端时，Volt采用电池组最低单体电压值；当其处于充电曲线高端时，Volt采用电池组最高单体电压值；
S603：当Volt>Volt_pre时，修正后的SOC为SOC_pre，否则保持原来的SOC值不变。
本发明所述的充电曲线低端为充电初期充电曲线较倾斜的区间，所述的充电曲线高端为充电末期充电曲线较倾斜的区间。
本发明所述充电倍率Cchg的取值范围为0.1～1.1C。
本发明所述温度T的取值范围为-25～55℃。
本发明所述的充电倍率Cchg的测量间隔为0.2C，温度T的测量间隔为10℃。
本发明通过设置SOC曲线修正模块，增加了整个充电过程中SOC估算的准确性；可以有效防止充电中断情况下电池SOC出现较大误差和用户使用车辆途中抛锚的现象。
附图说明：
附图1是本发明的结构框图。
附图标记；控制器1、充电电路2、电压信号采集调理电路3、电流信号采集调理电路4、SOC曲线修正模块5，交直流兼容型前级电路6。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如附图所示，本发明提出了一种高安全性的锂电池组，其特征在于设有壳体，壳体上开设形变组件固定孔，弹性膜固定在形变组件固定孔上，壳体采用导热性好的金属材料制成，壳体外壁上设有散热鳍片以及散热风扇，壳体上设有防水透气阀和防爆塞；壳体内设有设有控制器1、充电电路2、电压信号采集调理电路3、电流信号采集调理电路4、SOC曲线修正模块5，还设有交直流兼容型前级电路6；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
本发明所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
本发明所述SOC曲线修正模块执行以下操作：S1检测并判断电池是否进入充电过程，若是，则执行下一步；若否，则返回步骤S1；S2：检测并判断充电电流I是否基本稳定，若是，则执行下一步；若否，则循环步骤S2；S3：根据稳定的充电电流I及电池额定容量计算充电倍率Cchg；S4：检测电池当前温度T；S5：根据电池当前温度T和电池充电倍率Cchg查表获取四个及以上充电预修正点的单体电压值Volt_pre和SOC_pre；S6：比较电池组当前单体电压Volt与查表获取的充电预修正点的单体电压Volt_pre，当Volt>Volt_pre时，修正后的SOC为SOC_pre，否则保持原来的SOC值不变。
本发明所述的步骤S6包括如下步骤：
S601：检测电池组当前最低单体电压值和最高单体电压值；
S602：判断充电预修正点的单体电压Volt_pre的位置；当其处于充电曲线低端时，Volt采用电池组最低单体电压值；当其处于充电曲线高端时，Volt采用电池组最高单体电压值；
S603：当Volt>Volt_pre时，修正后的SOC为SOC_pre，否则保持原来的SOC值不变。
本发明所述的充电曲线低端为充电初期充电曲线较倾斜的区间，所述的充电曲线高端为充电末期充电曲线较倾斜的区间。
本发明所述充电倍率Cchg的取值范围为0.1～1.1C。
本发明所述温度T的取值范围为-25～55℃。
本发明所述的充电倍率Cchg的测量间隔为0.2C，温度T的测量间隔为10℃。
本发明通过设置SOC曲线修正模块，增加了整个充电过程中SOC估算的准确性；可以有效防止充电中断情况下电池SOC出现较大误差和用户使用车辆途中抛锚的现象。
Claims (7)
1.一种高安全性的锂电池组，其特征在于设有壳体，壳体上开设形变组件固定孔，弹性膜固定在形变组件固定孔上，壳体采用导热性好的金属材料制成，壳体外壁上设有散热鳍片以及散热风扇，壳体上设有防水透气阀和防爆塞；壳体内设有控制器、充电电路、电压信号采集调理电路、电流信号采集调理电路、SOC曲线修正模块，还设有交直流兼容型前级电路；所述交直流兼容型前级电路设有整流电路、交流电压检测电路、直流电压检测电路、PFC电路、DC/DC升压电路和脉宽调制集成电路。
2.根据权利要求1所述的一种高安全性的锂电池组，其特征在于所述交直流兼容型前级电路中交流电压检测电路与外部交流输入端口相连，输出端与所述脉宽调制集成电路的交流电压检测端相连；所述直流电压检测电路与外部直流输入端口相连，所述直流电压检测电路的输出端与所述脉宽调制集成电路的直流电压检测端相连；所述整流电路的输入端与外部交流输入端口相连，输出端分别与所述PFC电路的输入端、所述DC/DC升压电路的输入端相连；外部直流输入端口与所述整流电路的输出端相连；所述PFC电路的输出端和所述DC/DC升压电路的输出端与后级功率变换电路连接；所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端与所述PFC电路相连，所述脉宽调制集成电路的第二PWM驱动端与所述DC/DC升压电路相连；所述PFC电路包括：第一场效应管、第一电感、第一二极管和第一滤波电容；所述第一场效应管的漏极通过所述第一电感与所述整流电路的正向输出端相连，源极与所述整流电路的反向输出端相连，且所述第一场效应管的漏极还与所述第一二极管的阳极相连，栅极与所述脉宽调制集成电路的第一PWM驱动端相连；所述第一滤波电容一端与所述第一二极管的阴极相连，另一端与所述第一场效应管的源极相连。
3.根据权利要求1所述的一种高安全性的锂电池组，其特征在于所述SOC曲线修正模块执行以下操作：S1检测并判断电池是否进入充电过程，若是，则执行下一步；若否，则返回步骤S1；S2：检测并判断充电电流I是否基本稳定，若是，则执行下一步；若否，则循环步骤S2；S3：根据稳定的充电电流I及电池额定容量计算充电倍率Cchg；S4：检测电池当前温度T；S5：根据电池当前温度T和电池充电倍率Cchg查表获取四个及以上充电预修正点的单体电压值Volt_pre和SOC_pre；S6：比较电池组当前单体电压Volt与查表获取的充电预修正点的单体电压Volt_pre，当Volt>Volt_pre时，修正后的SOC为SOC_pre，否则保持原来的SOC值不变。
4.根据权利要求1所述的一种高安全性的锂电池组，其特征在于所述的电流信号采集调理电路包括电流传感器、第二运算放大器、第九电阻、第二电位器，电流传感器与被检单体电池的直流负母线上，电流传感器的信号输出端连接第二运算放大器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端连接第九电阻与第二电位器第一静接点的中间接点，第九电阻的自由端接地，第二电位器的第二静接点、第二电位器的动接点连接第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端连接微处理器的电流采集信号输入端。
5.根据权利要求1所述的一种高安全性的锂电池组，其特征在于所述的步骤S6包括如下步骤：
S601：检测电池组当前最低单体电压值和最高单体电压值；
S602：判断充电预修正点的单体电压Volt_pre的位置；当其处于充电曲线低端时，Volt采用电池组最低单体电压值；当其处于充电曲线高端时，Volt采用电池组最高单体电压值；
S603：当Volt>Volt_pre时，修正后的SOC为SOC_pre，否则保持原来的SOC值不变。
6.根据权利要求1所述的一种高安全性的锂电池组，其特征在于所述的充电曲线低端为充电初期充电曲线较倾斜的区间，所述的充电曲线高端为充电末期充电曲线较倾斜的区间。
7.根据权利要求1所述的一种高安全性的锂电池组，其特征在于所述充电倍率Cchg的取值范围为0.1～1.1C；所述温度T的取值范围为-25～55℃；所述的充电倍率Cchg的测量间隔为0.2C，温度T的测量间隔为10℃。
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| CN107294186A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-10-24 | 安徽华凯新能源科技有限公司 | 基于soc曲线修正的防爆电池组 |
| CN107302253A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-10-27 | 安徽华凯新能源科技有限公司 | 充电曲线自适应的车载充电机 |
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2017
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