[发明专利]一种动力锂电池快速充电方法

说明书

技术领域

本发明动力电池充电技术领域，具体涉及一种动力锂电池快速充电方法。

背景技术

电动汽车的应用已经越来越多，但电动汽车仍然没有被大众广泛认可，这其中一个关键的问题就是充电难。即便在充电设施不断增加的今天，同样还存在另外一个问题，就是便捷快充的问题，这也成为制约电动汽车推广的一个比较重大的障碍。

主流电动汽车厂商为了保证足够的一次行驶里程，一般都选择锂电池作为汽车动力电池，因其实目前能量密度最高的电池，同时它有优良的充放电能力。长期以来，人们把制约电动汽车快速充电原因归结为锂电池质量不过关或充电装置功率能力低的问题，但实际上这是一个误区，其根本原因就是锂电池在使用中出现的一致性问题。

离子在电解液中呈静态布朗运动特征，遵循动态的漂移趋势，也即是说其在电位势差的电流激励产生化学离子反应，是很难有具体规律的，仅仅只有大趋势，因此十分难以控制。特别是高功率充电恰恰极易影响电位变化，导致一致性偏差加速，锂电池系统的寿命出现大幅度衰减。

迄今为止，一个电池组系统都是采用若干单体电芯经过串并联来实现目标电压和电量需求的，同时加以复杂的锂电池充放电管理和均衡管理，保证在相当长的寿命周期内的正常使用，特别是目前主流的锂电池系统。那么为了最大限度提升锂电池的充电速度，就必须克服以下几个问题：

1、高倍率充电：电池本身的承受力，现代动力电池一般在1~2C之间充电有承受能力；

2、大功率充电引起的极化临时堆积导致的一致性偏差，即均衡问题，这也是最关键因素；

3、过充电的安全防护问题。

因此要做到锂电池的快速充电，就需要充电设备、锂电池管理系统以及电池均衡系统的三方联动。

目前主流的电池均衡技术有以下三类：

1、被动均衡，通过能量旁路释放的方式，在充电过程中接近满电时实施平衡修复；

2、压差均衡，通过智能判断每路电芯压差，实施最高电压电芯电旁路通过长时间的抑制进行平衡修复；

3、高电位能量转移至低电位电芯的主动均衡。

这三种方式对电池复位均衡都有效果，由于均衡电流达到和超过充电电流目前是不现实的，那么只能通过应用充电策略来进行快速充电。

发明内容

为了保证锂电池快速充电的要求，同时兼顾锂电池的安全性，本发明提供一种动力锂电池快速充电方法，运用循环降功率强充策略，能够在短时间内将电池组的电量快速充至总电量的80~90%。

为达到上述技术目的及效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种动力锂电池快速充电方法，该方法充分结合智能充电设施、均衡装置以及锂电池管理系统，根据锂电池组充电时虚实电压的转换原理，对锂电池组采取循环降倍率强充电策略，实现短时间内锂电池组的快速充电。

所述智能充电设施包括若干智能充电桩，每个所述智能充电桩内均设置有一个用于控制智能充电桩充电时间和充电倍率的智能充电控制器，并且在所述智能充电桩的充电插头上设置有一个用于实时采集锂电池组当前电压的电压检测模块以及一个用于接收锂电池组电压信号的CAN通讯接收模块。

所述锂电池管理系统是预先配备在锂电池组上的，用于管理锂电池组的充放电，并且在所述锂电池管理系统中设置有一个用于管理锂电池组电芯一致性问题的均衡装置、一个用于提供断路保护的物理保护开关以及一个用于发送锂电池组电压信号的CAN通讯发送模块。

所述的物理保护开关是采用本发明人在先申请的“一种基于机械H桥的双稳态磁保持继电器（申请号：201610157810.7）”或“一种采用微动开关的磁保持继电器（申请号：201621398568.4）”，这两种继电器不仅结构简单，安全可靠，使用寿命长，除激励外没有能耗，大大节约了能源，应用范围广，特别适合孤立能量单元的管理；而且这两种继电器于瞬间激励，不需要考虑电路的承载能力和线圈的过载能力，在使用中线圈不会出现发热现象，从根本导航杜绝了线圈发热的问题。

本方法的具体包括以下步骤：

步骤1）通过所述智能充电控制器，将锂电池组的强充结束电压点设置在锂电池组平均总电压的90%处；

步骤2）将充电插头插入锂电池组的充电接口，此时充电电路接通，所述电压检测模块开始工作，所述CAN通讯接收模块与所述CAN通讯发送模块相互接通，锂电池组开始进入循环降倍率强充电阶段；