CN109435767B - 一种电池组并联充电控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池充电控制领域，特别是一种电池组并联充电控制方法及装置。获取每个电池单元充电支路上的支路电流信息或继电器的温度信息，当支路电流大于当前恒流充电阶段下的电流阈值时，或者当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段不是最终恒流充电阶段，控制进入下一个恒流充电阶段，通过判断电池单元充电支路上的支路电流或者继电器的温度变化情况实现当前恒流充电阶段是否完成的判定，使得能够根据支路上实际电流大小情况判断是否进行下一阶段的恒流充电，避免某一或某些电池单元充电支路电流过高造成的电池单元中电池单体损伤，使得分段恒流充电控制更加合理，提高了电池的使用寿命。

Description

一种电池组并联充电控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电池充电控制领域，特别是一种电池组并联充电控制方法及装置。

背景技术

随着全球气候逐步恶化、城市大气污染加剧和石油资源过度消耗，发展节能、环保汽车已成为世界汽车工业技术创新的重要方向和汽车产业可持续发展的必然选择。新能源汽车的发展逐步扩大，目前应用在新能源汽车上的动力电池类型有：铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池和锂电池。影响动力电池性能和寿命的主要因素包括电池温度、电池内阻、单体电池一致性等，电池单体由于制造和使用环境的差异性，在电池的使用过程中，电池单体的差异性将逐步恶化，锂电池单体的不一致性不仅影响电池的性能和寿命，而且影响电池的安全，由于电池性能的不一致性在成组过程中是不可避免的，相对较高电压的电池会过早进入过充状态，如不采取相应措施，随着充电状态的持续，极化作用极速加强，升温加剧、电池健康状态恶化，并有可能导致电池内部物质燃烧，起火，甚至引起电池包的爆炸。

由于电压的限制，现有的电池组充电方式多为并联充电，电池组中各电池单体通过各自的充电线路并联接入母线，再通过母线接入电网，如图1所示，U₁为电网电压，电池单体的充电线路上设置有继电器，通过继电器的控制实现电池组中并联充电的电池单体个数的控制；而该并联充电多采用分段式恒流充电，根据电池的最佳充电曲线，确定初始阶段充电电流，并依次降低充电电流，进行n阶恒流充电，每一阶恒流充电时间均通过最佳充电曲线和降低的充电电流大小确定，根据充电电流的划分迫使充电电流呈梯度下降，以达到缩短充电时间，延长蓄电池使用寿命的目的，但是现有的电池组并联充电无法根据实际的充电情况判断电池单体构成的电池单元的变化，尤其是电池单元的电压是相同的，由于电池单元的差异，其内阻和荷电状态也存在差异，可能出现某几个电池单元的支路电流过大，需要降低充电电流或者关闭恒流充电，此时，如果采用统一的判定条件对于存在差异的电池单元会出现支路电池电流过高的现象，造成电池单体损伤，降低了电池单体的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池组并联充电控制方法及装置，用以解决现有恒流充电方法在对并联电池组进行充电时无法根据支路上实际电流大小情况判断是否进行下一阶段的恒流充电，导致支路电池电流过高造成电池损伤的问题。

为了实现电池组并联分段恒流充电的合理控制，解决现有恒流充电方法在对并联电池组进行充电时无法根据支路上实际电流大小情况判断是否进行下一阶段的恒流充电，导致支路电池电流过高造成电池损伤的问题。本发明提供一种电池组并联充电控制方法，当电池组中至少一个电池单体构成的电池单元并联充电时，执行分段恒流充电控制过程，所述分段恒流充电控制过程包括以下步骤：

1)在当前恒流充电阶段内，至少获取每个电池单元充电支路上的支路电流信息或继电器的温度信息；

2)至少根据支路电流信息判断支路电流是否大于当前恒流充电阶段下的电流阈值，或根据继电器的温度信息判断继电器的升温速率是否大于当前恒流充电阶段下的速率阈值；

3)当支路电流大于当前恒流充电阶段下的电流阈值时，或者当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段，若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。

有益效果是，在电池组并联充电时采用分段恒流充电，通过判断电池单元充电支路上的支路电流或者继电器的温度变化情况实现当前恒流充电阶段是否完成的判定，使得能够根据支路上实际电流大小情况判断是否进行下一阶段的恒流充电，避免某一或某些电池单元充电支路电流过高造成的电池单元中电池单体损伤，使得分段恒流充电控制更加合理，提高了电池的使用寿命。

进一步地，为了避免电池过充和电能的浪费，在步骤3)中当当前恒流充电阶段为最终恒流充电阶段时，结束充电。

进一步地，为了使得分段恒流控制更加精确，避免充电时电池单元电压过高，执行分段恒流充电控制过程中还获取每个电池单元的电压值，判断当各电压值不小于当前阶段对应的截止电压值，且当前恒流充电阶段不是最终恒流充电阶段，则控制进入下一个恒流充电阶段。

本发明提供一种电池组并联充电控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现当电池组中至少一个电池单体构成的电池单元并联充电时，执行分段恒流充电控制过程，所述分段恒流充电控制过程包括以下步骤：

1)在当前恒流充电阶段内，至少获取每个电池单元充电支路上的支路电流信息或继电器的温度信息；

2)至少根据支路电流信息判断支路电流是否大于当前恒流充电阶段下的电流阈值，或根据继电器的温度信息判断继电器的升温速率是否大于当前恒流充电阶段下的速率阈值；

3)当支路电流大于当前恒流充电阶段下的电流阈值时，或者当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段，若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。通过判断电池单元充电支路上的支路电流或者继电器的温度变化情况实现当前恒流充电阶段是否完成的判定，使得能够根据支路上实际电流大小情况判断是否进行下一阶段的恒流充电，避免某一或某些电池单元充电支路电流过高造成的电池单元中电池单体损伤，使得分段恒流充电控制更加合理，提高了电池的使用寿命。

进一步地，为了避免电池过充和电能的浪费，该装置的步骤3)中当当前恒流充电阶段为最终恒流充电阶段时，结束充电。

进一步地，为了使得分段恒流控制更加精确，避免充电时电池单元电压过高，该装置的控制中执行分段恒流充电控制过程中还获取每个电池单元的电压值，判断当各电压值不小于当前阶段对应的截止电压值，且当前恒流充电阶段不是最终恒流充电阶段，则控制进入下一个恒流充电阶段。

附图说明

图1是现有技术的电池组并联式充电电路结构图；

图2是本发明的电池组并联充电电路拓扑结构图；

图3是本发明的方法实施例1的一种电池组并联充电控制方法的流程图；

图4是本发明的方法实施例2的一种电池组并联充电控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

方法实施例1

本发明提供一种电池组并联充电电路拓扑，至少一个电池单体构成一个电池单元，如图2所示，以4个电池单元且每个电池单元包含一个电池单体为例，但是该拓扑并不局限于此，还可以设置更多的电池单元，各电池单元均通过支路接入母线，形成并联，电池单元的支路上设置有继电器，可以设置一个继电器，也可以如图2所示设置三个继电器，例如，S1、S2和S9；同时，每一个电池单元的支路上还设置有用于检测支路上任一继电器温度的温度采集器；或者每个电池单元的支路上还设置有用于检测支路上电流的电流采集器；以实现温度的获取或者电流的获取。

另外，各电池单元还通过线路串联，各电池单元串联之间的线路上设置S10、S12、S14和S16继电器，能够实现电池组的串联放电。

本发明提供一种电池组并联充电控制方法，如图3所示，当电池组中各电池单元并联充电时，执行分段恒流充电控制过程，在对电池组充电的过程中，电路为并联，各单体电池端电压处处相等，但由于电池自身阻值有一定的差异，会造成各支路电流存在差异，并联充电末期，在内阻和荷电状态的共同作用下，会造成单支路电流过大，对支路上电池造成一定的损伤。

因此，分段恒流充电控制过程包括以下步骤：

1)在当前恒流充电阶段内，获取每个电池单元充电支路上的支路电流信息或继电器的温度信息；

2)根据支路电流信息判断支路电流是否大于当前恒流充电阶段下的电流阈值，或根据继电器的温度信息判断继电器的升温速率是否大于当前恒流充电阶段下的速率阈值；

3)当支路电流大于当前恒流充电阶段下的电流阈值时，或者当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段，若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。

当当前恒流充电阶段为最终恒流充电阶段时，结束充电。

如图3所示，k为当前电流的充电阶段数；n为充电设定的总的阶段数，提前设定好分段恒流充电的电流值为Ii，其中i＝1，2，3…n；并且I1>I2>I3>…>In；对应的是，每一个充电阶段均对应着一个设定的电流阈值或者一个继电器的升温的速率阈值，不同充电阶段的电流阈值或者速率阈值可以相同，也可以不同。

在电池组并联充电时采用分段恒流充电，通过判断电池单元充电支路上的支路电流或者继电器的温度变化情况实现当前恒流充电阶段是否完成的判定，使得能够根据支路上实际电流大小情况判断是否进行下一阶段的恒流充电，避免某一或某些电池单元充电支路电流过高造成的电池单元内的电池单体损伤，使得分段恒流充电控制更加合理，提高了电池的使用寿命。

方法实施例2

本发明提供一种电池组并联充电控制方法，如图4所示，为了使得分段恒流控制更加精确，执行分段恒流充电控制过程中还获取每个电池单元的电压值，判断各电压值是否不小于当前阶段对应的截止电压值，若否，则执行以下步骤：

1)在当前恒流充电阶段内，获取每个电池单元充电支路上的支路电流信息或继电器的温度信息；

2)根据支路电流信息判断支路电流是否大于当前恒流充电阶段下的电流阈值，或根据继电器的温度信息判断继电器的升温速率是否大于当前恒流充电阶段下的速率阈值；

3)当支路电流大于当前恒流充电阶段下的电流阈值时，或者当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段，若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。

若存在电压值不小于当前阶段对应的截止电压值，则判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段；若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。

上述电压值的判定与电流阈值的判定以及电压值的判定与升温速率的判定之间还可以以不存在时间先后的形式执行，电压值的判定可在前执行，电压值的判定也可在后执行，电压值的判定还可与电流阈值的判定或升温速率的判定同时执行。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池组并联充电控制方法，其特征在于，当电池组中至少一个电池单体构成的电池单元并联充电时，执行分段恒流充电控制过程，所述分段恒流充电控制过程包括以下步骤：

1)在当前恒流充电阶段内，至少获取每个电池单元充电支路上的继电器的温度信息；

2)至少根据继电器的温度信息判断继电器的升温速率是否大于当前恒流充电阶段下的速率阈值；

3)当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段，若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。

2.根据权利要求1所述的电池组并联充电控制方法，其特征在于，在步骤3)中当当前恒流充电阶段为最终恒流充电阶段时，结束充电。

3.根据权利要求2所述的电池组并联充电控制方法，其特征在于，执行分段恒流充电控制过程中还获取每个电池单元的电压值，判断当各电压值不小于当前阶段对应的截止电压值，且当前恒流充电阶段不是最终恒流充电阶段，则控制进入下一个恒流充电阶段。

4.一种电池组并联充电控制装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现当电池组中至少一个电池单体构成的电池单元并联充电时，执行分段恒流充电控制过程，所述分段恒流充电控制过程包括以下步骤：

1)在当前恒流充电阶段内，至少获取每个电池单元充电支路上的继电器的温度信息；

2)至少根据继电器的温度信息判断继电器的升温速率是否大于当前恒流充电阶段下的速率阈值；

3)当继电器的升温速率大于当前恒流充电阶段下的速率阈值时，判断当前恒流充电阶段是否为最终恒流充电阶段，若否，则控制进入下一个恒流充电阶段。

5.根据权利要求4所述的电池组并联充电控制装置，其特征在于，在步骤3)中当当前恒流充电阶段为最终恒流充电阶段时，结束充电。

6.根据权利要求5所述的电池组并联充电控制装置，其特征在于，执行分段恒流充电控制过程中还获取每个电池单元的电压值，判断当各电压值不小于当前阶段对应的截止电压值，且当前恒流充电阶段不是最终恒流充电阶段，则控制进入下一个恒流充电阶段。

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