[发明专利]电池组循环充放电系统及方法

说明书

电池组循环充放电系统及方法，涉及蓄电池的充放电控制技术。解决了现有充放电管理系统中采用均衡技术仍无法解决单元单面不一致性的问题。充放电方法是将充放电过程分为多个单位控制周期，每个周期内只有n个单元电池在线，每个周期结束时将在线单元电池中能量最多/少的m个用离线单元电池中能量最少/多的替换，直到所有单元电池均被充满/放空。所述系统包括用于将指定的一个或多个单元电池切入/除充放电回路的投切控制装置，用于检测单元电池参数的单元电池检测装置，用于控制单位控制周期启/停、还用于根据单元电池的端电压控制投切控制装置维持单位控制周期中只有n个单元电池在线的充放电控制装置。本发明适用于对电池组的充放电控制。

技术领域

本发明涉及蓄电池的充放电控制技术，属于蓄电池控制技术领域。

背景技术

蓄电池组作为一种电能存储装置，由于单体蓄电池提供电压都远小于负载设备对电源电压的要求，因此必须将其串联后以电池组的方式使用。如图1所示

由于蓄电池组中所有电池单体全部采用直接串联结构，因此串联电池单体的充放电电流完全相同，全部电池单体同时实现同一电流充电和放电。理想情况下，单体电池电压相等，因此电池组充放电电压为单体电池电压*单体电池数量；但实际使用环境中，由于电池单体制造的非一致性和使用环境的原因，单体电池电压、容量等特性并不一致，在正常的电池组充放电使用过程中，会导致部分单体电池出现过充或欠充现象。单体电池长期处于过充或欠充状态，一方面会加剧电池组中单体电池的非一致性，引起其他正常单体电池出现过充或欠充，另一方面会逐步出现电池劣化问题，并最终导致电池组中全部电池失去存储电能的能力。

因此在电池组实际使用中，要求用户必须按时更换全部电池以保证电池组的电能存储能力和应急供电能力，而且一旦发现有单体电池出现劣化或失效，如果无法对电池单体进行严格全面的检测和筛选出和没有出现劣化或失效的其他电池高一致性的可替换电池进行更换，就必须整组更换全部同组的单体电池，形成巨大的浪费。

为解决单体电池的非一致性导致的电池劣化问题，目前多采用所谓有源(无源)均衡技术,如图2所示，即通过在电池单体上并联放电负载或充放电装置在常规电池组充放电的基础上进行单体电池小容量的充放电，以调整电池组中单体电池电压或容量的一致性，起到对电池的维护效果。其特点是外部均衡装置以并联方式连接到电池单体，本身不改变电池组原有的单体串联接线方式。由于单体均衡装置成本可实现性考虑，均衡装置容量有限，只能进行小容量调整，因此实际效果及其有限，且对电池制造或电池劣化带来的不一致性几乎没有效果。

发明内容

本发明解决了现有充放电管理系统中，采用均衡技术仍不能够有效解决由于电池劣化带来的不一致性的问题。

本发明所述的电池组循环充电方法是一种时分充电法，该方法的充电对象是由n+x个单元电池组成的电池组，所述充电方法为：将充电过程分为多个单位充电控制周期，每个单位充电控制周期为0.1～2分钟；在每个单位充电控制周期内，保持有n个单元电池在线，其余x个单元电池保持离线；在每个单位充电控制周期结束时，将在线的单元电池中已充能量最多的m个单元电池切除，同时从离线的x个单元电池中选择充能量最少的m个单元电池切入充电回路，然后启动下一个单位充电控制周期，直到n+x个单元电池均被充满，完成充电，其中mn且mx。

本发明所述的电池组循环放电方法是一种时分放电法，该方法的放电对象是由n+x个单元电池组成的电池组，所述放电方法为：将放电过程分成多个单位放电控制周期，每个放电控制周期为0.1～2分钟；在每个单位放电控制周期内，保持有n个单元电池保持在线，其余x个单元电池保持离线；在每个单位放电控制周期结束时，将在线的单元电池中能量最少的m个单元电池切除，同时在离线的x个单元电池中选择能量最多的m个单元电池切入放电回路，然后启动下一个单位放电控制周期，直到n+x个单元电池均被放空，完成放电，其中mn且mx。