[发明专利]一种基于大容量锂电池的均衡充电控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于电池管理系统领域，具体说是一种基于大容量锂电池的均衡充电控制装置及方法。

背景技术

目前电动叉车通常采用铅酸蓄电池为其提供动力，由于铅酸电池具有电压平台低，重量重，比能量低，不环保等特点，其在叉车领域应用越来越受到限制，锂蓄电池组作为新兴的二次电池，以其电压平台高、比能量大、寿命长，无污染等优势越来越受到各种工业行业的青睐，得到广泛的应用。

锂电池组过充、过放、充电不均衡，将影响其循环寿命，降低性能，甚至引起安全事故，这对电动叉车的安全性、可靠性具有很大影响，因此必须配备具有高可靠性的锂电池组管理系统。而目前针对这种大容量的锂电池组(一般400Ah到600Ah)，均衡控制是技术难点。传统的比较成熟的被动均衡方式(靠电阻放电)，均衡电流小(一般100mA-500mA)，均衡时间长,电阻容易发热,不适合使用在电动叉车领域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明针对大容量锂电池设计了一种适用于大容量电动叉车动力锂电池组系统的高效率、高可靠性、性能稳定的均衡充电装置及方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于大容量锂电池的均衡充电控制装置，控制器的输出端连接MOS管的G极，MOS管的S极接地，D极连接双触点继电器的控制端和二极管正极，二极管负极和双触点继电器的控制端连接电源正极，双触点继电器的一个触点两端连接电池正极和电源正极，另一触点连接电源负极和同一节电池负极。

一种基于大容量锂电池的均衡充电控制方法，对锂电池组进行串充电方法 的同时，进行均衡充电方法。

所述串充电方法为：

开始充电，判断如果最高单体电压大于平台期上限，则进行0.03C恒流充电且使所有单体电池恒压到均衡上限；

判断最高单体电压是否达到饱和电压，如果是，则记录数据并结束串充电过程；否则继续进行0.03C恒流充电。

如果最高单体电压不大于平台期上限，则判断单体电池预充电是否达到规定时间；

如果预充电达到规定时间，则进行0.3C恒流充电，并重新判断最高单体电压是否大于平台期上限；否则对单体电池进行预充电，并重新判断最高单体电压是否大于平台期上限。

所述预充电为对单体电池进行0.03C的恒流充电。

所述均衡充电方法为：

判断最低单体电压是否大于均衡截止电压，如果是，则关闭均衡，记录数据，否则判断是否正在均衡；

如果正在均衡，则判断如果最低单体电压没有达到电压平均值，则返回判断最低单体电压是否大于均衡截止电压；

如果当前不在均衡或者最低单体电压达到电压平均值，则判断单体电压差的最大值是否大于电压差值阈值，如果是，则进行均衡条件判断，对最低单体电压的单体进行均衡充电，继续判断最低单体电压是否大于均衡截止电压，否则直接返回判断最低单体电压是否大于均衡截止电压。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明利用5V电源直接对电池组进行均衡，不会产生能源的浪费。

2.本发明不会产生被动均衡中分流电阻产生大量热能使电路板发热的问题，利于进行热管理。

3.本发明采用主动均衡方法，均衡效率得到了大大提高。

附图说明

图1本发明的部分均衡控制电路图；

图2本发明的串充电程序流程图；

图3本发明的均衡充电程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示为本发明的均衡充电控制装置图。这是针对于第一节电池(从电池组负极开始)的单独充电控制电路。Control1接控制控制芯片的I/O口，I/O口驱动MOS管Q1，Q1导通后，继电器K1的控制端得到供电电源，继电器的2个开关闭合，均衡电源加载到第一节电池上为其充电。图中D3、D4二极管确定了电流的方向，对电路起到保护作用。

如图2所示为本发明的串充电程序流程图。第一阶段：小电流预充电。小电流预充电目的在于电池之前互冲以及延长电池寿命。预充电使用最大电流的十分之一恒流充电(即0.03C)，时间为5分钟。第二阶段：恒流0.3C充电。当最高单体电池电压超过电压平台期，达到平台期上限(3.45V左右)，停止第二阶段。第三阶段：恒流0.1C充电，并将串充总电压恒压到均衡上限(3.6V)。若任一单体电池超过饱和电压，停止串充充电。