[发明专利]一种锂离子电池组充电控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池充电技术，尤其涉及一种锂离子电池组充电控制方法及系统。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、体积小、循环寿命长的优点，但对充电电压非常敏感，在充电过程中，一旦充电电压超过其允许值，不仅会使锂离子电池的使用寿命缩短，严重情况下还可能造成燃烧、爆裂等事故。

实际应用中，通常采用多只锂离子电池串联的方式来获得较高的输出电压。为方便使用，一般采用充电设备对整组电池进行充电。受锂离子电池制造工艺的限制，单体锂离子电池之间存在一定的差异，尽管可以通过挑选的方法降低这种差异，但随着循环使用次数的增加，这种单体电池之间的差异会逐渐增大，因此，在充电过程中，必须采取适当的充电控制方法，既要保证电池能够充满电，又要防止充电过程中出现的过电压。

在锂离子电池应用早期，采用的充电控制方法是恒压限流充电方法，即在充电过程中，电池保护板实时监测电池组的单体电压，一旦某单体电池的电压达到上限值，则立刻断开充电器与电池组的连接，充电结束。这种充电控制方法虽然不会造成过充电，但会造成部分单体电池的电压过低，使电池组不能达到放电容量要求。为了保证整组电池的放电容量，对早期的充电控制方法进行了改进，在电池保护板中增加了均衡功能。在充电过程中，电池保护板实时监测单体电池的电压，对于电压偏高的电池，采用旁路充电电流的方式，降低电压偏高电池的充电速度，使各个单体电池的电压保持相对一致。一旦某单体电池的电压达到上限值，则立刻断开充电器与电池组的连接，充电结束。改进后的充电控制方法虽然使电池组的充电容量得到提升，但缺陷依然存在：锂离子电池组的充电容量依然低于设计容量，充电电流不能过大，大大限制了充电效率。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池组充电控制方法及系统，用以解决现有技术中对锂离子电池组充电电流不能过大，锂离子电池组的实际充电容量低于设计容量的问题。

本发明所述技术方案包括：

一种锂离子电池组充电控制方法，包括步骤：

A、在充电启动后以预设恒定电流值对锂离子电池组进行恒流充电，在整个充电过程中实时监测各单体电池电压，从电压高于平均值的单体电池取能量对电压低于平均值的电池进行均衡充电；

B、当最高单体电池电压达到单体电池电压上限值时，变换充电方式，以当前锂离子电池组电压作为充电电压整定值对锂离子电池组进行恒压充电；

C、在恒压充电过程中，当最高单体电池电压低于单体电池电压上限值的复归值时，将充电电压以预设电压步长ΔV渐次升高，直至锂离子电池组电压达到预设恒定电压值且锂离子电池组充电电流降低至预设充电电流结束值时，结束充电。

较佳地，采用能量转移方式从电压高于平均值的单体电池取能量对电压低于平均值的电池进行均衡充电。

较佳地，所述单体电池电压上限值的复归值比单体电池电压上限值低20mV。

较佳地，所述预设恒定电流值为0.5C-1C安培。

一种锂离子电池组充电控制系统，包括电池管理系统、充电设备和均衡单元，其中，

电池管理系统，用于在整个充电过程中实时监测各单体电池电压，控制均衡单元实施均衡充电，在最高单体电池电压达到单体电池电压上限值时，向充电设备发送充电方式变换指令；以及

在恒压充电过程中，当监测到最高单体电池电压低于单体电池电压上限值的复归值时，控制充电设备以预设电压步长ΔV渐次升高充电电压，直至锂离子电池组电压达到预设恒定电压值且锂离子电池组充电电流降低至预设充电电流结束值时，结束充电；

充电设备，用于在充电启动后以预设恒定电流值对锂离子电池组进行恒流充电，在接收到充电方式变换指令后，将当前锂离子电池组电压作为充电电压整定值对锂离子电池组进行恒压充电；

均衡单元，用于在电池管理系统的控制下从电压高于平均值的单体电池取能量对电压低于平均值的电池进行均衡充电。

较佳地，所述电池管理系统还用于向充电设备发送启动充电指令，给定恒定电流值和恒定电压值。

较佳地，所述均衡单元采用能量转移方式从电压高于平均值的单体电池取能量对电压低于平均值的电池进行均衡充电。

本发明有益效果如下：

采用本发明所述技术方案后，由于在充电过程中，均衡单元对单体电池电压时刻进行均衡，降低电压高的单体电池的充电速度，提升低电压电池的充电速度，因此可以采用较大充电电流对电池进行充电，不会由于充电电流较大造成某节电池电压过高提早达到过压值，使得锂离子电池组在保证不过充的情况下，其实际充电容量能够达到设计容量，提高了锂离子电池组充电的安全性和充电效率。

附图说明