[发明专利]均衡充电设备及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种充电设备，特别是涉及一种用于串联储能装置的充电设备。

背景技术

目前，锂离子电池在批量制造过程中，由于制造设备的性能，原材料的一致性，以及制造工艺中对温度、湿度的控制精度，会造成锂离子电池成品在极板厚度、面密度、隔膜孔径、隔膜厚度等指标参数上存在差异。这就必然导致批量生产的锂离子电池在容量和内阻上存在差别。当将锂离子电池经过串联、并联形成电动汽车或其他用电设备的电源后，进行充放电的过程中，各电池的自身能量损耗就会不同，多次运行后最终导致整组锂离子电池的不同电池之间带电量不一致，带电量的不一致会引起电池组的整体容量下降。

锂离子电池组在使用过程中需要用电池管理系统进行管理，为了防止电池的过电压充电和过电压放电（过电压充电及过电压放电会引起锂离子电池的失效），电池管理系统需要管理到每一串电池，实时的进行切断控制，保证电池组既不会过充又不会过放，保证电池组运行安全性。如果出现了电池之间的带电量不一致，在充电末端，由于充电设备不能区分锂离子电池的个体差别，为了设备和电路的安全，管理系统会因为其中个别电池先充满而引起管理系统切断整组电池的充电回路。这样就造成其它电池没有充满电。在放电的末端，又会因为其中个别电池的电量先放完，而引起管理系统会切断整组电池的放电回路，这样就造成其它电池仍有残余电量却放不出来的现象，导致整体放电容量较小，外部表现为电动汽车的续航里程变短形成续航里程缩短的现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种均衡充电设备，解决充电电池组中的电池充电性能不一致，导致充电电池组充电、放电效率低的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述均衡充电设备，进行充电电池组充电的控制方法，解决充电电池组充电电量变小，不易维护的技术问题。

本发明的均衡充电设备，其中：由上位机、充电均衡装置和配套的信号输入输出端口组成；

所述上位机采用通用计算机系统，包括串行通信总线接口，所述充电均衡装置包括串行通信总线接口和交流电源接口，所述上位机和所述充电均衡装置之间通过串行通信总线接口进行数据通信，所述充电均衡装置通过交流电源接口接入交流电源，所述充电均衡装置和充电电池组间通过所述配套的信号输入输出端口连接；

所述上位机中包括充电控制装置，充电控制装置用于通过串行通信总线接收所述充电均衡装置采集的充电电池组中各充电电池的电流、电压变化数据，并形成相应的控制参数，通过串行通信总线传送至充电均衡装置进行各充电电池充电过程的状态控制；

所述充电均衡装置中包括智能均衡模块，用于根据充电控制装置的控制参数调整相应信号输入输出端口的工作状态，当处于充电状态时，根据控制参数调节输出至相应信号输入输出端口的充电电压和充电电流，当处于采集状态时，从相应信号输入输出端口采集充电电池的电流状态数据，电压状态数据。

所述智能均衡模块包括交直流转换装置、电流检测装置、电流强度控制装置、恒流恒压控制装置和信号处理装置；

交直流转换装置将接入的交流电转换为直流电，输出的正、负直流母线通过所述配套的信号输入输出端口连接在充电电池的两端，形成充电回路；电流检测装置和电流强度控制装置串接入充电回路，电流检测装置测得的充电回路电流变化信号分别传送至恒流恒压控制装置和信号处理装置的相应信号输入端，充电电池两端的电压变化信号通过采样回路分别传送至恒流恒压控制装置和信号处理装置的相应信号输入端，形成采样回路；信号处理装置的信号输出端连接恒流恒压控制装置的相应信号输入端，恒流恒压控制装置的信号输出端连接电流强度控制装置的信号输入端；

恒流恒压控制装置，根据接收的充电回路电流变化信号、充电电池两端的电压变化信号和信号处理装置发送的控制信号，生成控制电流强度控制装置的控制信号；

电流强度控制装置根据信号输入端的控制信号调节充电回路中的电池电压或充电电流；

信号处理装置用于接收通过串行通信总线传送的充电控制装置的控制参数，转换为功率控制信号输出至恒流恒压控制装置，用于接收充电电池两端的电压信号，充电电流信号，转换为充电电池的状态变化数据，通过串行通信总线传送至充电控制装置。

包括若干个所述充电均衡装置和所述配套的信号输入输出端口，所述充电均衡装置包括若干个所述智能均衡模块。

所述配套的信号输入输出端口包括充电均衡装置的插头和充电电池组的插座。

一种所述插座的引脚分别对应连接充电电池组中各充电电池的正极、负极；所述插头的对应引脚分别连接相应智能均衡模块的正、负直流母线。