CN108282007A - 通信电池模块充电限流策略 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信电池模块充电限流策略，包括集成有主控模块、电压温度检测模块、电流检测模块以及充电MOS管的电池管理系统，实时检测电池组的电压、温度和充电电流，为充电限流策略的执行提供电池组状态信息参数。主控模块根据市电有无情况开启和关闭充电限流功能，并进行相关运算，并根据电池组状态信息控制充电MOS管执行不同电池组状态下的充电限流策略；该充电限流策略可以有效兼顾通信电池模块在充电过程中的安全性和充电效率，延长电池模块的使用寿命，确保电池模块在允许的条件范围内，始终处于备电状态，并且可以有效降低多个电池模块并联使用时的环流电流。

Description

通信电池模块充电限流策略

技术领域

本发明涉及电池系统充电控制技术领域，特别是涉及一种通信电池模块充电限流策略。

背景技术

随着科学技术的进步，锂电池技术日新月异，其使用范围也得到极大的开拓，比如电动车、储能电站、孤岛微网和通信备用电源等领域。在通信备用电源领域，锂电池以其无污染、能量密度大、充放电倍率大和循环寿命长的优点逐步替换传统铅酸电池。目前通信电源领域正采用15-16串磷酸铁锂电池模块代替铅酸电池，形成48V直流后备电源为通信负载供电，根据站点的不同要求，容量覆盖50Ah、100Ah、150Ah、200Ah、300Ah等。由于锂电池不同于传统铅酸电池，属于一种新兴起的新能源产品，锂电池性能以及循环使用寿命，受电池温度和充放电电流的影响很大，比如：大电流冲击，低温大电流充电，高温大电流充电导致热失控等，充放电设备没有完善的针对电池模块的电压电流控制策略，因此电池模块在使用过程中必须得严格基于使用环境和电池组状态参数控制电池组的充放电流程。

目前的充电限流策略，一种是：电池模块的充电限流功能一直开启，也不能关闭，电池模块只能限流充电，严重降低充电效率，假如市电经常断电，电池组可能常常处于未充满状态，在市电长时间断电的情况下，不能给用电设备提供足够的电能，导致设备停机；另一种是根据电池组总压首先判定是否开启充电限流功能，限流功能开启之后充电几分钟就再次关闭，没有解决电池组在低温、高温情况下的充电策略，存在电池组在充电末期单体快速达到保护条件而充电截止导致电池组未充满情况，也存在较大的安全隐患，降低电池模块的循环寿命等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中充电限流策略的不足，本发明提供一种通信电池模块充电限流策略。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种通信电池模块充电限流策略，集成有主控模块、电压温度检测模块、电流检测模块以及充电MOS管的电池管理系统，所述电压温度检测模块实时检测电池组的单体电压、单体温度；所述电流检测模块实时检测充电电流和放电电流；所述主控模块根据市电有无情况开启和关闭充电限流功能，并进行相关运算；并根据电池组状态信息控制充电MOS管执行不同电池组状态下的充电限流策略。相关运算包括求出参数的最大值、最小值和平均值。充电限流策略的执行由电池管理系统的主控模块，根据电压温度检测模块，电流检测模块，检测到的电池组的状态参数和充放电电流，对比阈值参数来执行。

具体包括以下步骤：

步骤1：充电开始阶段，充电限流功能处于开启状态，电池模块按充电限流值限流充电，电池管理系统实时检测电池模块的电压、温度参数分别对比大电流充电允许的电压阈值I和温度阈值I，判断转入哪一步，当检测到的电池模块的电压、温度均满足电压阈值I和温度阈值I要求时，则转入步骤2进入大电流充电阶段，否则继续转入步骤1进行限流充电；

步骤2：关闭充电限流功能，开始大电流充电阶段；在大电流充电过程中，电池管理系统实时检测充电电流和放电电流，若检测到放电电流说明市电断电，则执行开启充电限流功能，当市电来电时，转入步骤1；若检测到充电电流超过电流阈值I，则开启充电限流功能，并记录充电过流次数Z，延时时间T后，转入步骤1，电流阈值I是指大电流充电允许的最大值；若充电过流次数Z超过充电过流次数阈值，则输出报警信息，通知远程监控中心设备需人工检修，检修后充电过流次数Z值归零，并开启充电限流功能；否则，转入步骤3进入大电流充电末期；

步骤3：大电流充电末期，电池管理系统实时检测电池模块的电压、温度参数分别对比大电流充电允许的电压阈值II和温度阈值II，判断是否开启充电限流功能开始限流充电；当检测到的电池模块的电压、温度任一个满足电压阈值II或温度阈值II要求时，开启充电限流功能开始小电流充电，并返回步骤2循环运行。

具体的，所述电压阈值I和电压阈值II为电池组的总电压、单体电池的最高最低电压或单体电池的平均电压；所述温度阈值I和温度阈值II为单体电池温度的最大值、最小值或平均值；所述电流阈值I是指大电流充电允许的最大值。电压阈值、温度阈值、电流阈值、过流次数Z和延时时间T均可根据电池模块的实际性能参数和实际运行环境通过上位机进行修改。

电池管理系统，实时检测电池组的电压、温度和充电电流，为充电限流策略的执行提供电池组状态信息参数。主控模块根据市电有无情况开启和关闭充电限流功能，并进行相关运算，并根据电池组状态信息控制充电MOS管执行不同电池组状态下的充电限流策略；该充电限流策略可以有效兼顾通信电池模块在充电过程中的安全性和充电效率，延长电池模块的使用寿命，确保电池模块在允许的条件范围内，始终处于备电状态，并且可以有效降低多个电池模块并联使用时的环流电流。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种通信电池模块充电限流策略，可以有效兼顾通信电池模块在充电过程中的安全性和充电效率，可以延长电池模块的使用寿命，确保电池模块在允许的条件范围内，始终处于备电状态而不断电，并且可以有效降低多个电池模块并联使用时的环流电流。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是电池模块充电限流电路原理示意图。

图2是充电限流策略流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明的一种通信电池模块充电限流策略，集成有主控模块、电压温度检测模块、电流检测模块以及充电MOS管的电池管理系统，所述电压温度检测模块实时检测电池组的单体电压、单体温度；所述电流检测模块实时检测充电电流和放电电流；所述主控模块根据市电有无情况开启和关闭充电限流功能，并进行相关运算；并根据电池组状态信息控制充电MOS管执行不同电池组状态下的充电限流策略。相关运算包括求出参数的最大值、最小值和平均值。充电限流策略的执行由电池管理系统的主控模块，根据电压温度检测模块，电流检测模块，检测到的电池组的状态参数和充放电电流，对比阈值参数来执行。

如图2所示本发明提供了一种通信电池模块充电限流策略，该流程包括以下详细步骤：

步骤1：充电开始阶段。

步骤1.1：电池管理系统只要处于工作状态就实时检测电池模块的电压、温度、充电电流和放电电流的状态数值，并将此数值上传到主控模块，为充电限流策略的执行提供电池组状态参数依据；电池模块充电开始，电池模块按充电限流值限流充电，充电限流值为5A、10A、15A和20A不等，可根据电池系统容量和客户要求进行设置；在充电的同时，电池管理系统的主控模块将电池组电压实时状态数值与电压阈值I对比，电压阈值I可以为电池组总电压48V、或者最小单体电压3V、或者单体平均电压3V，具体数值可以根据电池性能参数和实际使用环境，通过上位机修改，此步的目的是防止电池模块在低SOC状态下进行大电流充电，主控模块根据比较结果判定程序转入哪一步；

当检测到的电池模块的电压大于等于电压阈值I时，则转入步骤1.2，否则转入步骤1.1继续判断；

步骤1.2：电池管理系统主控模块将电池组温度实时状态数值与温度阈值I对比，温度阈值I为最小单体温度5℃、或者单体平均温度5℃，具体数值可以根据电池性能参数和实际使用环境，通过上位机修改，此步的目的是防止电池模块在低温状态下进行大电流充电，根据比较结果判定程序转入哪一步；

当检测到的电池模块的电流大于等于电流阈值I时，则转入步骤2，否则转入步骤1.2继续判断。

步骤2：关闭电池模块的充电限流功能，开始大电流充电，提高整个充电过程的充电效率，缩短充电时间；

步骤2.1：在电池模块大电流充电的同时，电池管理系统主控模块判断电池组电流实时方向，当电流值小于0时，说明检测到放电电流，市电断电，此时开启充电限流功能；在电池模块放电时，当检测到电池组电流大于0时，说明市电来电，则转入步骤1；

步骤2.2：在电池模块大电流充电过程中，电池管理系统主控模块将电池组充电电流实时状态数值与电流阈值I对比，其中，电流阈值I是指大电流充电允许的最大值，电流阈值I的具体数值可以根据电池性能参数和实际使用环境，通过上位机修改，比如：充电限流值是10A，大电流充电值是50A，如果检测到充电电流大于60A就开启充电限流功能进行限流充电。当发生充电过流时，即充电电流实时状态数值大于等于电流阈值I，则过流次数Z加1，判定充电过流次数Z是否超过充电过流次数阈值，充电过流次数阈值可以是3、4、5等，具体数值可根据电池模块性能设置，若未超过充电过流次数阈值，则延时时间T之后转入步骤1；若超过充电过流次数，则发出报警信息，通知远程监控中心检修电池模块，并转入步骤3.3。

步骤3：大电流充电末期。

步骤3.1：电池管理系统主控模块将电池组温度实时状态数值与温度阈值II对比，温度阈值II为最大单体电池温度40℃、或者单体电池平均温度40℃，具体数值可以根据电池性能参数和实际使用环境，通过上位机修改，此步的目的是防止电池模块在高温状态下进行大电流充电，根据比较结果判定程序转入哪一步；

当电池组温度实时状态数值小于等于温度阈值II时，则转入步骤3.2，否则转入步骤3.3开启充电限流功能，进行小电流充电。

步骤3.2：电池管理系统主控模块将电池组电压实时状态数值与电压阈值II对比，电压阈值II为电池组总电压56V、或者最大单体电压3.5V、或者单体平均电压3.5V，具体数值可以根据电池性能参数和实际使用环境，通过上位机修改，此步的目的是防止电池模块过充电，根据比较结果判定程序转入哪一步；

当电池组电压实时状态数值大于等于电压阈值II时，则转入步骤3.3开启充电限流功能，进行小电流充电；否则转入步骤2；

步骤3.3：电池管理系统开启充电限流功能，电池模块进行小电流充电，转入步骤2，按此步骤流程循环运行。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种通信电池模块充电限流策略，其特征在于：包括集成有主控模块、电压温度检测模块、电流检测模块以及充电MOS管的电池管理系统，所述电压温度检测模块实时检测电池组的单体电压、单体温度；所述电流检测模块实时检测充电电流和放电电流；所述主控模块根据市电有无情况开启和关闭充电限流功能，并进行相关运算，并根据电池组状态信息控制充电MOS管执行不同电池组状态下的充电限流策略；

还包括以下步骤：

步骤1：充电开始阶段，充电限流功能处于开启状态，电池模块按充电限流值限流充电，电池管理系统实时检测电池模块的电压、温度参数分别对比大电流充电允许的电压阈值I和温度阈值I，判断转入哪一步，当检测到的电池模块的电压、温度均满足电压阈值I和温度阈值I要求时，则转入步骤2进入大电流充电阶段，否则继续转入步骤1进行限流充电；

步骤2：关闭充电限流功能，开始大电流充电阶段；在大电流充电过程中，电池管理系统实时检测充电电流和放电电流，若检测到放电电流说明市电断电，则执行开启充电限流功能，当市电来电时，转入步骤一；若检测到充电电流超过电流阈值I，则开启充电限流功能，并记录充电过流次数Z，延时时间T后，转入步骤1；若充电过流次数Z超过充电过流次数阈值，则输出报警信息，通知远程监控中心设备需人工检修，检修后充电过流次数Z值归零，并开启充电限流功能；否则，则转入步骤3进入大电流充电末期；

步骤3：大电流充电末期，电池管理系统实时检测电池模块的电压、温度参数分别对比大电流充电允许的电压阈值II和温度阈值II，判断是否开启充电限流功能开始限流充电；当检测到的电池模块的电压、温度任一个满足电压阈值II或温度阈值II要求时，开启充电限流功能开始小电流充电，并返回步骤2循环运行。

2.如权利要求1所述的通信电池模块充电限流策略，其特征在于：所述电压阈值I和电压阈值II为电池组的总电压、单体电池的最高最低电压或单体电池的平均电压；所述温度阈值I和温度阈值II为单体电池温度的最大值、最小值或平均值；所述电流阈值I是指大电流充电允许的最大值。