一种车载蓄电池的均衡充电控制方法与流程

本发明涉及一种车载蓄电池，尤其涉及一种车载蓄电池的均衡充电控制方法。

背景技术：

单体电池串联使用能够提高电池组的输出电压，并联使用能够获得更大的电池容量。在电动汽车用动力电池组中，提高电池组输出电压能够提升系统效率，从而降低电动汽车的总成本。因为单体电池的电压低并且容量有限，因此，通过采用若干单体电池串并联从而得到高电压大容量电池组的方法在汽车用动力电池中普遍采用。

在电池生产过程中，由于材料和工艺上存在不一致，即使经过出厂时的严格筛选配组，单体电池之间仍然存在一些细微的差异。在串联电池组使用过程中，由于流过每个单体电池的电流都完全相同，单体电池的差异在使用过程中会不断被放大，容量小的单体电池在充电时会首先充饱，从而会因为过充电而出现析气；而容量大的单体电池则会因此而欠充电，导致电解质活性降低，性能下降。久而久之，性能较差的单体电池就会成为落后电池。在使用过程中，这些落后的单体电池不但会严重过充电和欠充电，甚至可能在放电时出现反充电现象，从而加速整个电池组的衰减速度并导致其提前失效。

目前，动力电池是限制电动汽车产业化发展的一个主要因素，而电池管理系统能够有效地监控电池组，使动力电池在复杂的使用环境中发挥最大的效能，对电动汽车的普及具有重要意义。

技术实现要素：

为了克服蓄电池充电不均衡导致寿命缩短的难题，本发明提出一种车载蓄电池的均衡充电控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

通过分析电池组提前失效的原因，针对耗散型均衡控制电路，深入研究电池组均衡充电控制的电路模型，并在此基础上提出一种既能够实现电池组快速充电，又能够消除单体电池不一致对电池组循环寿命影响的均衡充电控制方法。

车载蓄电池的均衡充电控制方法包括：充电机、均衡控制电路以及串联电池组三个部分。

所述充电机在充电过程中，根据电池组不同的充电状态，输出一个给定的充电电流。

所述均衡控制电路监测电池组中所有单体的电压、电流和温度等状态参数，并根据电池组中各个单体电池的SOC决定充电机的充电状态及其输出电流。

所述串联电池组通过均衡控制电路，使得各单体电池能够均衡的进行充电。

本发明的有益效果是：由于单体电池的充电电流会自动根据电池的均衡状况进行修正，随着充电过程的进行，单体电池的电压差异不断缩小，并在充电后期达到很好的均衡效果，既能够实现电池组快速充电，又能够消除单体电池不一致对电池组循环寿命影响，实现均衡充电控制。同时，本发明的充电策略可以大大的提高电池的充电效率，同时能够缩短充电时间。

附图说明

图1 均衡充电控制系统。

图2 耗散型均衡电路。

图3 均衡充电控制系统。

具体实施方案

图1中，在充电过程中，根据电池组不同的充电状态，充电机输出一个给定的充电电流；均衡控制电路监测电池组中所有单体的电压、电流和温度等状态参数，并根据电池组中各个单体电池的SOC 决定充电机的充电状态及其输出电流；同时，均衡控制电路通过相应的控制策略调节单体电池的充电电流，使电池组中所有单体电池均衡的进行充电。

图2中，电池组由N 个单体电池串联组成，提供一个较高的输出电压。图中是充电电流，N 个单体电池的电压分别为Ub1、Ub2、...、Ubn，每个单体电池都有1 个由均衡开关Si和均衡电阻构成的均衡控制单元与之对应，该单体电池的充电电流和均衡电流分别为和。所有均衡电阻Ri 使用相同的阻值，即R1，R2，...Rn=R。当第i个单体电池的均衡开关Si导通时，其对应的均衡电阻上流过的电流。在充电过程中，均衡开关Si由PWM信号驱动，其占空比由均衡控制电路根据相应的充电控制策略进行调整。

图3中，整个系统可分为充电机和均衡电路2 部分。其中均衡电路如图中虚线框内部分所示，又可以分为对应于单体电池的N个均衡单元和控制策略实现单元两大部分。控制策略实现又包含充电控制策略的实现和均衡控制策略的实现两个方面。

充电采用三段式充电，采用先恒流充电，再恒压充电，最后浮充，共具有快速充电、补足充电和涓流充电3个阶段。在快速充电阶段，使用大电流恒流对蓄电池进行充电以迅速恢复蓄电池电能，此时电池电压较低。当快速充电阶段终止时，电池容量并未完全充满，电池电压相对较高，此时维持充电电压恒定不变，充电进入补足充电阶段，充电电流呈指数规律下降。当检测到电池温度超过极限值或者充电电流减小到一定程度后，进入涓流充电阶段，使用更小的电流进行充电直至充电结束。