[发明专利]锂离子动力电池组均充系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子动力电池组的充电系统，尤其是一种锂离子动力电池组均充系统。

背景技术

锂离子动力电池组具有能量密度高、比功率大、循环寿命长、容量大、内阻小等诸多优点，因此在电动汽车中得到了日益广泛的应用。

动力汽车的动力电池组一般由若干个电池单体串并联而成，不同的电池单体可能会由于制造和使用环境的不同存在一定的差异。在动力电池组的使用过程中，电池单体的差异性会逐步恶化，这不仅影响了整个动力电池组的性能和使用寿命，而且还会降低安全性能。

例如，在动力电池组充电过程中，其中的某一个或某几个具有较高电压的电池单体会比其他电池单体更早地进入过充状态，此时，如果继续为动力电池组充电，发生过充的电池单体就可能极化作用加强、升温加剧，以致发生燃烧甚至爆炸。如果在具有较高电压的电池单体过充后即停止对整个电池组充电，虽然能够避免发生安全事故，但却无法保证其他电池单体满充，从而造成部分电池容量的浪费。

为了解决上述问题，现有技术的锂离子动力电池组充电时主要采用两种方法平衡电池单体的电压：一种为能量消耗法，另一种为能量转移法。

请参阅图1，在使用能量消耗法充电的动力电池组中，每一个电池单体都与一个限压负载并联，每个限压负载均包括一个电阻和一个开关。充电开始时，开关都处于断开状态。充电过程中，检测电路对每个电池单体的充电状态进行检测，并将检查到的电压信息反馈给微控制单元(Micro controller unit，MCU)，若MCU发现某个电池单体的电压值超过设定电压，则其限压负载的开关接通，使电池单体对所连电阻放电，消耗掉部分能量而使电压重新回到设定值，然后再断开限压负载的开关，直至每个电池单体的电压都达到设定值，从而实现电池组的平衡充电。

但是，能量消耗法会在限压负载的电阻上消耗很多能量，与绿色节能的精神相悖。此外，电阻产生的热量也会为动力电池组的散热带来负担。

请参阅图2，在使用能量转移法充电的动力电池组中，所有电池单体都分别通过切换阵列和检测电路与隔离型DC/DC并联。隔离型DC/DC一般为一个容量较大的可充电电池，其电压与电池组中各电池单体额定电压相同。开始充电时，隔离型DC/DC的可充电电池处于放电状态，并与每个单体电池断路。充电过程中，检测电路对每个电池单体的充电状态进行检测，并将检测到的信息反馈至MCU，若MCU发现某个电池单体的电压值超过设定电压，则通过切换阵列将该电池单体与隔离型DC/DC相连接，电池单体即开始为隔离型DC/DC的电池充电。当该电池单体的电压下降到设定值时，MCU发出指令切断电池单体和隔离型DC/DC之间的并联回路，直至使每个电池单体的电压都达到设定值，从而实现电池组平衡充电。当动力电池组放电时，检测电路对每个电池单体的电压进行检查，若发现哪个电池单体的电压较低，则通过隔离型DC/DC的可充电电池对其充电。但是，上述充电系统内部结构复杂，可靠性低。

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单的锂离子动力电池组均充系统。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构简单的锂离子动力电池组均充系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种锂离子动力电池组均充系统，其包括若干个串联的电池单体、一个单相或三相AC接口、一个MCU、若干个均充单元、一个专用控制器和若干通讯线，AC接口分别与所有均充单元连接而为其供电，每个均充单元都与一个电池单体的正负极相连接而为电池单体单独供电，专用控制器通过通讯线与每一个均充单元和MCU通讯连接。

作为本发明锂离子动力电池组均充系统的一种改进，所述各个均充单元都包括一个能将交流电转换为直流电的AC/DC转换器。

作为本发明锂离子动力电池组均充系统的一种改进，所述各个均充单元都包括一个能检测相应电池单体的电压、电流、温度和内阻的测控单元，测控单元检测到的数据通过通讯线传送至专用控制器。

作为本发明锂离子动力电池组均充系统的一种改进，所述专用控制器的功能包括以下功能中的一种或几种：为AC/DC转换器提供经校准的恒流、恒压基准，监测并记录来源于AC/DC转换器的充电电流、来源于电池单体电极和温度传感器的电压和温度，监测电池单体的端电压和温度，判断是否过压以决定是否断开AC/DC转换器，判断是否欠压和超温，根据设定的截止电流条件和定时条件判断是否结束充电，并向AC/DC转换器发出断开命令。