[发明专利]平衡充电方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电方法及其装置，特别是涉及一种用以对由多个电池单元串联组成的电池组进行平衡充电的充电方法和装置，以使各个电池单元的端电压相互平衡并防止任一电池单元过充或欠充。

背景技术

随着社会的发展，越来越多电动装置使用充电电池作为动力源，以便于用户使用。根据所需电源功率不同，大部分电动装置所需电源电压位于6V-120V之间。以电动自行车为例，其使用的电源电压一般为36V，采用6个6V的电池或者3个12V的电池串联成电池组进行供电。当电池电量不足时，就需要进行充电。如果分别对每个电池进行单独充电，则需要大量的充电设备和/或较长的充电时间。从而，通常利用36V充电器对整个电池组进行充电。目前，市场上的大部分充电器只有两条输入/输出线，分别连接到电池组的正负极。此类充电器在充电过程中只能控制电池组的总电压，从而就会由于电池组中各个电池制造过程的离散性和多次使用后的不均匀性，而产生单个电池电压不平衡的问题。当某一电池的端电压过高时，该电池就会产生过充电(over-charge)，电池中的电解质会被分解，使得电池内部的温度与压力上升，而加速老化；而当某一电池的端电压过低时，该电池就会充电不足(under-charge)。这就必然导致电池组中各个电池供电效果和使用寿命不一致，甚至导致个别电池先于电池组失效。

针对现有技术中存在的上述问题，需要一种充电装置和方法，其在对电池组提供充电电流的同时，又能对单个电池单元的端电压加以监控，以根据单个电池单元的端电压监控结果并适时调节电池组的充电电流和充电方式，从而，实现充电过程中各电池单元端电压平衡并防止任一电池单元过充或欠充，进而延长整个电池组的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于对由至少两个电池单元组成的电池组进行平衡充电的充电方法，包括以下步骤：a.利用恒定充电电流对该电池组的电池单元进行充电；b.检测各个电池单元的端电压，以判断是否某个电池单元的端电压已达到预设的正常控制电压；c.如果确定尚无端电压达到所述正常控制电压，则重复上述步骤a；如果确定存在至少一个电池单元的端电压已到达所述正常控制电压，则将所述至少一个电池单元的端电压保持在所述正常控制电压，同时开始降低所述充电电流；d.当所述充电电流达到预设的下限阈值时，判断是否所有电池单元的端电压均已达到所述正常控制电压；以及e.当确定所有端电压均已达到所述正常控制电压，则继续降低充电电流直至低于所述下限阀值以结束充电。

其中，步骤e还可以包括：如果确定至少一个电池单元的端电压未达到所述正常控制电压，则适当提升所述充电电流。优选地，该方法还可以包括步骤：f.利用所述提升后的充电电流以恒流方式或者脉冲电流方式继续对电池组充电；g.判断是否所有电池单元的端电压均已达到所述正常控制电压；以及h.当确定所有端电压均已达到所述正常控制电压，则继续降低充电电流直至低于所述下限阀值以结束充电。

其中，步骤h还可以包括：如果确定并非所有端电压均已达到所述正常控制电压，则进一步判断是否存在一个电池单元的端电压已经达到预设的上限电压。优选地，该方法还可以包括步骤：i.如果确定所有电池单元的端电压均未达到所述上限电压，则重复上述步骤f；如果确定至少一个电池单元的端电压已经达到所述上限电压，则进一步判断是否存在一个电池单元的端电压已经超过了所述上限电压。

优选地，该方法还可以包括步骤：j.如果确定所有电池单元的端电压均未超过所述上限电压，则降低所述提升后的充电电流，以将已达到上限电压的电池单元的端电压维持在所述上限电压，并重复上述步骤g；如果确定至少一个电池单元的端电压已经超过所述上限电压，则强制终止充电。

另外，该方法还可以包括步骤：对整体充电过程和/或充电过程的局部阶段进行计时，当充电计时达到预设的充电时间阈值时，控制器根据所述电池单元的充电状态对充电过程进行强制调整。

此外，该方法还可以包括步骤：检测电池组的温度并将其与预设温度进行比较，当确定检测到的温度大于预设温度，则终止充电。

本发明还提供了一种用于对由至少两个电池单元组成的电池组进行平衡充电的充电装置，包括：充电电源，其向所述电池组提供充电电能；电压信号检测线；以及控制器，其连接于所述充电电源，并利用所述电压信号检测线连接于电池组的各个电池单元，以在充电过程中检测各个电池单元的端电压，其中该控制器中预设有正常控制电压值和上限电压值，并且将所述端电压与所述正常控制电压值和上限电压值进行比较，以根据比较结果控制所述充电电源进而控制充电过程。