CN102544608A - 汽车锂电池充满静态平衡方法以及平衡系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动力电池管理技术领域，具体公开了一种汽车锂电池充满静态平衡方法以及平衡系统。本发明是针对电池组充满状态时，提供的一种实现平衡的方法以及系统。本发明在对电池组充电结束后，在每个单体电池两端分别加载一个补偿电源对各个单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池完全充满为止。本发明在电池组充电结束后，增加了进一步补偿充电的措施，使得电池组中的各个单体电池都能达到满充状态，从而进一步缩小了各个单体电池之间的差异，延长电池组的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于动力电池管理技术领域，具体涉及一种汽车锂电池充满静态平衡方法以及平衡系统。
背景技术
汽车锂电池的状态分为充电状态、充满静态、以及放电状态，所述充满静态是指：电池组两端的外接电源充电结束后，充电器仍然连接在电池组两端的情况。
为达到电动汽车等大功率设备运行时电压、功率及能量的要求，电池组多由大量动力电池串接组成使用。虽然随着技术工艺的提高，电池之间的差异逐渐减小，但是，在当前制作工艺水平下，仍难保证每节电池特性完全一致。尤其是在工况运行条件下，频繁地进行不规则的充电、放电，电池组工作一段时间后电池之间的差异会恶化，从而，使得电池组的使用效率降低，寿命减小。
电池之间的不一致性不可能完全消除，尤其这种不一致性是在其生产之初便已存在。为了保障电池组的应用寿命，电池管理系统就应运而生，它主要工作就是发现电池之间的差异并缩小，也就是通常所称的电池均衡技术。
目前，对汽车理电池充电都是通过一路外接直流电源，加载在电池组两端对整个电池组进出充电，当电池组充电达到饱和状态时，外接直流电源就没有办法再对电池组进行充电。
虽然，电池组中的某些单体电池两端的电压已经达到4.2V，但可能这些单体电池仍然没有完全充满，如果不将其满充，可能在以后多次反复放电、充电过程中进一步放大，加剧各个单体电池之间的不一致性，进而影响电池组的寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种使各个单体电池都达到满充的汽车锂电池充满静态平衡方法，本发明的第二目的在于提供一种与所述汽车锂电池充满静态平衡方法相对应的平衡系统。
为实现本发明的第一目的，本发明所采用技术方案如下：
一种汽车锂电池充满静态平衡方法，用于平衡汽车锂电池组处于静态时各单体电池之间的差异，所述电池组包括多个串联在一起的单体电池；所述电池组充电结束后，在每个单体电池两端分别加载一个补偿电源对各个单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池完全充满为止。
所述汽车锂电池充满静态平衡方法中，所述单体电池完全充满的判别步骤如下：
采集所述单体电池两端的电流信号；
将所述单体电池两端的电流值与预设的电流阈值进行比较，如所述电流值小于所述电流阈值，则所述单体电池处于完全满充状态。
为实现本发明的第二目的，本发明所采用技术方案如下：
一种汽车锂电池充满静态平衡系统，用于平衡汽车锂电池组处于静状态时各单体电池之间的差异，所述电池组包括多个串联在一起的单体电池，在所述电池组两端外加一外接直流电源进行充电；
该平衡系统包含：下位机、上位机、开关电路、以及DC-DC直流变换电路；所述DC-DC直流变换电路的输入端与所述外接直流电源电连接，其输出端通过一所述开关电路与每个单体电池连接，对各个单体电池进出补偿充电；所述下位机与各个所述单体电池的两端连接，采集各个所述单体电池两端的电流信号，并传输给所述上位机；如所述上位机接收到的第一单体电池的电流值小于设定的电流阈值，则所述上位机控制所述开关电路与所述DC-DC直流变换电路停止对所述第一单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池两端的电流值都小于设定的电流阈值为止。
所述汽车锂电池充满静态平衡系统，在所述上位机上还连接有一温度传感器。
所述汽车锂电池充满静态平衡系统，在所述上位机上还设置有一显示模块。
所述汽车锂电池充满静态平衡系统，所述下位机为PLC或单片机。
所述汽车锂电池充满静态平衡系统，所述上位机为一包含有CPU的主控模块。
所述汽车锂电池充满静态平衡系统，所述开关电路为一场效应管。
本发明在电池组充电结束后(即是：加载在电池组两端的外接直流电源没有办法再向电池组灌入电流时)，在每个单体电池两端分别加载一个补偿电源对各个单体电池进行补偿充电，使没有充满的单体电池能够进一步充满，从而使得所有单体电池再每次充电过程中，都能够完全充满。
本发明在现有外接一个直流电源为整体电池组充电的基础之上，在每个单体电池两端叠加了一个由DC-DC直流变换电路与开关电路串联构成的补偿充电电源，单独为没有充满的每一单体电池进行补电。
本发明充满静态平衡系统中的下位机、上位机、开关电路、以及DC-DC直流变换电路都是配合本发明方法的硬件装置。
本发明在电池组充电结束后，增加了进一步补偿充电的措施，使得电池组中的各个单体电池都能达到满充状态，从而进一步缩小了各个单体电池之间的差异，延长电池组的使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明的电路原理框图。
1、电池组 11、单体电池
2、下位机 3、上位机
31、显示模块 4、DC-DC直流变换电路
5、开关电路 6、温度传感器
7、外接直流电源
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
本实施例公开了一种汽车锂电池充满静态平衡方法，用于平衡汽车锂电池组处于静态时各单体电池之间的差异，所述电池组包括多个串联在一起的单体电池；所述电池组充电结束后，在每个单体电池两端分别加载一个补偿电源对各个单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池完全充满为止；所述单体电池完全充满的判别步骤如下：
Step1：采集所述单体电池两端的电流信号；具体的采集方式可以采用单片机、或者PLC等连接各个单体电池的两端，实时采集各个单体电池两端的电流信号，然后将所采集到的模拟信号通过放大、数模转换等一些常规的手段转换为计算机可以识别的数字信号；
Step2：将所述单体电池两端的电流值与预设的电流阈值进行比较，如所述电流值小于所述电流阈值，则所述单体电池处于完全满充状态；所述电流阈值与实际系统的要求与精度一致，可能设为如：1毫安、0.5毫安等相对比较合理的数值。
实施例2：
如图1所示，本实施例公开了一种汽车锂电池充满静态平衡系统，用于平衡汽车锂电池组处于静状态时各单体电池之间的差异，所述电池组1包括多个串联在一起的单体电池11，在所述电池组1两端外加一外接直流电源7进行充电；该平衡系统包含：下位机2、上位机3、开关电路5、以及DC-DC直流变换电路4，下位机2为PLC或单片机，上位机3为一包含有CPU的主控模块，开关电路可为场效应管；所述DC-DC直流变换电路4的输入端与所述外接直流电源7电连接，其输出端通过一所述开关电路5与每个单体电池11连接，对各个单体电池11进出补偿充电；所述下位机2与各个所述单体电池11的两端连接，采集各个所述单体电池11两端的电流信号，并传输给所述上位机3；如所述上位机3接收到的第一单体电池的电流值小于设定的电流阈值，则所述上位机3控制所述开关电路5与所述DC-DC直流变换电路4停止对所述第一单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池两端的电流值都小于设定的电流阈值为止。
需要说明的是，本发明图中仅仅示意性画出了一个下位机、一个DC-DC直流变换电路、两个开关电路的情况，它们的数量根据实际单体电池是数量、以及实际所采用的元器件确定，因此，本发明不限于此，只要包含下位机、开关电路、DC-DC直流变换电路，以及等同于这些装置的电路单元或原件，都是本发明的保护范围。
如图1所示，为了进一步管控电池组的温度，在所述上位机3上还连接有一温度传感器6以监测管理电池组的温度；为了方便上位机监控管理，在所述上位机3上还设置有一显示模块31。
本发明通过上位机3控制开关电路5与DC-DC直流变换电路4对没有完全充满的单体电池11进出补偿充电，使得各个单体电池都能够完全充满，缩小了各个单体电池之间的差异，从而延长电池组使用寿命。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种汽车锂电池充满静态平衡方法，用于平衡汽车锂电池组处于充满静态时各单体电池之间的差异，所述电池组包括多个串联在一起的单体电池，其特征在于：
所述电池组充电结束后，在每个单体电池两端分别加载一个补偿电源对各个单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池完全充满为止。
2.根据权利要求1所述的汽车锂电池充满静态平衡方法，其特征在于：
所述单体电池完全充满的判别步骤如下：
采集所述单体电池两端的电流信号；
将所述单体电池两端的电流值与预设的电流阈值进行比较，如所述电流值小于所述电流阈值，则所述单体电池处于完全满充状态。
3.一种汽车锂电池充满静态平衡系统，用于平衡汽车锂电池组处于静状态时各单体电池之间的差异，所述电池组包括多个串联在一起的单体电池，在所述电池组两端外加一外接直流电源进行充电，其特征在于：
该平衡系统包含：下位机、上位机、开关电路、以及DC-DC直流变换电路；
所述DC-DC直流变换电路的输入端与所述外接直流电源电连接，其输出端通过一所述开关电路与每个单体电池连接，对各个单体电池进出补偿充电；
所述下位机与各个所述单体电池的两端连接，采集各个所述单体电池两端的电流信号，并传输给所述上位机；
如所述上位机接收到的第一单体电池的电流值小于设定的电流阈值，则所述上位机控制所述开关电路与所述DC-DC直流变换电路停止对所述第一单体电池进行补偿充电，直至所有单体电池两端的电流值都小于设定的电流阈值为止。
4.根据权利要求3所述的汽车锂电池充满静态平衡系统，其特征在于：在所述上位机上还连接有一温度传感器。
5.根据权利要求3所述的汽车锂电池充满静态平衡系统，其特征在于：在所述上位机上还设置有一显示模块。
6.根据权利要求3所述的汽车锂电池充满静态平衡系统，其特征在于：所述下位机为PLC或单片机。
7.根据权利要求3所述的汽车锂电池充满静态平衡系统，其特征在于：所述上位机为一包含有CPU的主控模块。
8.根据权利要求3所述的汽车锂电池充满静态平衡系统，其特征在于：所述开关电路为一场效应管。
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