[发明专利]锂电池组充电控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池充电控制领域，具体涉及一种锂电池组充电控制系统及方法。

背景技术

锂电池由于具有能量密度高、循环寿命长、重量轻等优点，因此很快便在便携式电子设备中和电动自行车获得广泛应用。随着锂电池的发展，单体锂离子电芯的制造水平和充电器以及保护板已经很成熟，单体锂离子电芯循环寿命得到了很大的提高。但很多时候单体电芯提供的能量有限，为了提高电池功率和电压，需要将多节锂电池串联组成串联电池组。

如图1所示，现有的锂离子电池组是由锂离子单体电池串并联组成，即由m个单体电池并联为一节电池，再由n节电池串联组成。其中，B+是电池组的正极，B-是电池组的负极。目前这种锂电池组普遍采用串联充电模式，即仅通过电池组的正负极进行充电，然后通过平衡电路，来平衡每节电池两端的充电的电压和电流。如图2所示，现有锂电池组充电方式是在外部正负极两端施加充电电压。图2中电池组外壳的PACK+为正极，PACK-为负极，充电器通过PACK+和PACK-两端给电池组充电。充电器工作时，当电池组电压没有到达预设充电电压之前，充电器恒流充电；到达预设值后，充电器恒压充电。

采用现有技术，串联电池组中每节电池在充电时由于充电的电压的不均衡，会出现充不满和过充电等现象，使电池组的使用寿命远低于单体电芯。图2中采用了充放电保护和平衡电路试图对电池组的充放电进行调节，其中Rs为电流采样电阻，当充电平衡/保护电路检测到电流短路时，保护电路自动断开Kc（FET电子开关），切断充/放电回路；电路还通过B0至Bn引线检测每节电池的电压，当检测到某节电池电压超过预设电压时，平衡电路控制与该节电池对应的开关Ki(i=1…n)闭合，该节电池通过电阻Ri(i=1…n)放电，达到减少该节电池充电电流的目的。

但是，现有技术的这种充电方式对每节电池的一致性要求较高，只能对内阻、容量误差极小的各节电池做出平衡调整。这种要求对新电池来说也许不算太难的事情，但是在电池组使用一段时间后各节电池的内阻、容量会出现较大的变化，并会超出平衡电路的平衡范围，造成充电过程中各节电池过充或充不满现象，而对单节电池充电，只要设置好上限电压就不会造成过充电。到目前为止，一些运用锂电池的电器特别是笔记本电脑使用的大部分是串联锂电池的模式，使用串联充电模式，循环寿命只有单体电芯的一半左右，电动自行车以及电动汽车中使用的锂电池组由于串联了更多的锂电池块，也就更难解决过充电的问题，而此问题制约了锂电池应用的更进一步的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明所要解决技术问题是如何实现电池组中的均衡充电。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种锂电池组充电控制系统，锂电池组由n节电池串联而成，该系统包括：充电控制单元、检测电路及n个充电控制器；其中，所述锂电池组的正负极和各节电池间的串联节点耦接到所述n个充电控制器，每个充电控制器独立对一节电池充电；所述检测电路耦接到各节电池两端和所述充电控制单元，实时检测每节电池的电压和电流，并将检测信号反馈给所述充电控制单元；所述充电控制单元还耦接到各个充电控制器，根据各节电池的所述检测信号独立调节各充电控制器的充电电压或充电电流。

优选地，所述n个充电控制器以串联方式或独立方式配置在所述系统中。

优选地，以串联方式配置时，第一个充电控制器的输出负极耦接所述锂电池组的负极，第n个充电控制器的输出正极耦接所述锂电池组的正极，其余每个充电控制器的输出负极耦接前个充电控制器的输出正极并同时耦接到对应的电池间的串联节点。

优选地，所述系统还包括：放电保护电路；其中，

在所述锂电池组正极或负极一端串接有开关和放电电流采样电阻；

所述放电保护电路与所述各节电池间的串联节点相耦接，同时还耦接所述电阻的两端。

优选地，以独立方式配置时，每个充电控制器的两输出端分别与一节电池的两端耦接，各充电控制器的输出之间不直接耦接。

优选地，各充电控制器的输出之间电气隔离。

优选地，所述系统内置在所述锂电池组中或置于所述锂电池组之外。

另一方面，本发明还同时提供了一种锂电池组充电控制方法，该方法基于上述系统，包括步骤：

检测电路实时检测每节电池的电压和电流，并将检测信号反馈给充电控制单元；

充电控制单元根据各节电池的检测信号独立调节各充电控制器的充电电压或充电电流；其中，