[实用新型]车载锂离子动力电池无损伤充电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于车载电池充电技术领域，具体涉及一种车载锂离子动力电池无损伤充电装置。

背景技术

提高车载锂离子动力电池充电质量的唯一方法是：使充电规律严格按照美国科学家J.A.Mas理论曲线进行，以实现高效率和延长电池使用寿命等目的。这种曲线简称“Mas曲线”或“充电曲线”。

根据J.A.Mas理论，最佳充电模式就是使每一种电池的充电规律严格按照固有可接受的Mas曲线进行。只有这样，才能使得充电效率最高、充电时间最短、电池的使用寿命最长。然而，由于电池的种类、制造工艺、环境温度、使用/搁置时间、当前电池SOC值、充电方法以及充电过程中的参数变化趋势等因素影响，即使同一类电池，其可接受Mas曲线各不相同。目前的充电器，对于同类电池均按照同一曲线充电，必然导致充电规律的不匹配，从而严重影响电池寿命和充电效果。特别是对于由多块电池组成的动力电池组，由于水桶效应，最终致使整个电池组不能正常工作。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：设计一种车载锂离子动力电池无损伤充电装置，能够实时准确的获取电池的Mas曲线，并使充电电流严格遵循该曲线轨迹进行，提高充电质量，延长电池寿命，实现无损伤充电。

本实用新型的理论依据：Mas(马斯)理论指出，蓄电池在充电过程中任一时刻，如果充电电流处于在Mas曲线以下，为可接受的充电电流区。在此区间充电时，电流越小，其所需的充电时间越长；如果充电电流处于Mas曲线以上，则电流超过电池可接受的充电电流，虽充电速度提升，可能导致发热严重，充电效率降低；如果充电电流沿着曲线轨迹变化，可使电池充电效率高，充电时间短，并且对电池的容量和寿命没有影响。因之准确地估计Mas曲线是实现最佳充电的保障。

本实用新型的技术解决方案：一种车载锂离子动力电池无损伤充电装置，由充电电路和充电控制监控电路组成，充电电路将市电220V变换成380V直流电压，经过DC/DC变换，并且输出电压不经过斩波，直接作为车载锂离子动力电池组的充电电源；充电控制监控电路利用传感器实时采集电池状态信息，实时估算Mas曲线，并以此曲线为依据，动态调整充电电路的输出参数，实现无损伤充电。

本实用新型采用桥式同步整流功率模块MOSFET实现DC/DC变换。

本实用新型采用NEC 0881单片机控制温度、电压、电流传感器实时采集电池的电压、电流及其变化率以及及环境温度、电池内部温度信息。

本实用新型与现有技术相比具有的优点和效果：

1、可以准确获得每一块电池在任一次充电过程中的Mas曲线，为无损伤充电提供了保证；

2、充电过程的发热严格控制在允许范围内，延长了电池使用寿命；

3、实时在线测量电池温度、充电电流、充电电压等慢变参数，计算电池的SOC值，保证电池充电容量达到最高；

4、通过最佳估计求得当前最佳充电电流，并预测Mas曲线的走向；

5、采用数字PWM信号驱动充电机工作，以保证其精度及可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图，

图2为本实用新型充电控制和监控电路原理图。

具体实施方式

结合附图1、2描述本实用新型的一种实施例。

一种车载锂离子动力电池无损伤充电装置，由充电电路和充电控制监控电路组成，充电电路将市电220V变换成380V直流电压，经过DC/DC变换，并且输出电压不经过斩波，直接作为车载锂离子动力电池组的充电电源；充电控制监控电路利用传感器实时采集电池状态信息，实时估算Mas曲线，然后，并以此曲线为依据，动态调整充电电路的输出参数，实现无损伤充电。

本实用新型采用桥式同步整流功率模块MOSFET实现DC/DC变换。

本实用新型采用NEC 0881单片机控制温度、电压、电流传感器实时采集电池的电压、电流及其变化率以及及环境温度、电池内部温度信息。

其中，对Mas曲线的估计采用动态跟踪的模式，包括数据采集和状态估计两部分。

数据采集包括电池电压负增量及延时时间检测，环境温度、电池内部温度的检测，充电电流检测，积累充电时间等；且各测量值应在线进行，即在其充电过程中进行，使得测量值最贴近真实值；电池组中单体电池端电压测量采用浮动地技术：该地接于被测电池负极，每次只测一个单体元；测量对象的转换通过单片机控制的继电器组实施，实现基于浮动地的测量方法。

估算Mas曲线的方法：