一種鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統及充電方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于蓄電池充電技術領域，涉及一種鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統及充電方法。
【背景技術】
[0002]目前針對鋰離子蓄電池電源(后簡稱電源)采用的均衡充電方法均為并聯式均衡充電方法(包括主動均衡與被動均衡兩種)，其根本原理為將不一致的能量轉化或消除，其缺點在于:I均衡充電過程存在對蓄電池的浮充過程，降低蓄電池的使用壽命;2在能量的轉化或消除過程中存在對能源的浪費，降低能源利用率。

【發明內容】

[0003](— )發明目的
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統及充電方法，用于解決各類低倍率、或對空間要求不高的UPS電源，如礦用隔爆(兼本安)型鋰離子蓄電池電源、儲能電站用鋰離子蓄電池電源、后備電源等，進行智能均衡充電，避免浮充和能源浪費，使其在充電結束時，各單體蓄電池的電壓處于統一的電壓平臺。
[0005](二)技術方案
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供一種鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統，其包括:鋰離子蓄電池組，其包括多個單體蓄電池，各單體蓄電池之間為串聯關系，并由
&、C2-_Cn表示，每一單體蓄電池Ci與第一采集控制器控制開關K2i串聯后再與第二采集控制器控制開關K2H并聯;充電器，與鋰離子蓄電池組串聯;采集控制器，通過電壓信號線連接鋰離子蓄電池組，采集每一個單體蓄電池的電壓，并通過控制開關線包分別連接第一采集控制器控制開關K2i和第二采集控制器控制開關K21-1，控制單體蓄電池并聯以及串聯的控制開關的通斷；i = l、2、3......、n，n不小于2。
[0007]本發明還提供一種基于上述鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統的充電方法，其中，電源充電初始，第二采集控制器控制開關K2H處于斷開狀態，第一采集控制器控制開關K21處于閉合狀態，充電器對蓄電池組進行恒定電流充電，當其中某一單體蓄電池Cj電壓達到設定值時，其對應的第一采集控制器控制開關K2j切換為斷開狀態，第二采集控制器控制開關仏^切換為閉合狀態，其余未達到充電設定值的單體蓄電池所串、并聯的采集控制器控制開關狀態保持不變，此時充電電流保持不變，充電持續進行，每一單體蓄電池達到電壓設定值時，均進行上述開關切換，直至至所有單體蓄電池電壓達到設定值，充電結束，斷開所有開關;其中，i，j = l、2、3……、n。
[0008](三)有益效果
[0009]上述技術方案所提供的系統和方法，通過將多個單體蓄電池串聯，在每個單體蓄電池上設置串聯和并聯的控制開關，并實時采集單體蓄電池的電壓，實現在充電過程中一次性將全部電池充電至統一電壓平臺，不額外損耗蓄電池使用壽命;沒有浮充過程;在充電過程中，不存在已充入蓄電池中的能量再次消耗，不降低能源利用率。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明實施例的原理圖。
【具體實施方式】
[0011]為使本發明的目的、內容和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0012]參照圖1所示，本實施例充電系統包括:鋰離子蓄電池組，其包括多個單體蓄電池，各單體蓄電池之間為串聯關系，并由C1XfCn表示，每一單體蓄電池Ci與第一采集控制器控制開關K21串聯后再與第二采集控制器控制開關K2H并聯;充電器，與鋰離子蓄電池組串聯;采集控制器，通過電壓信號線連接鋰離子蓄電池組，采集每一個單體蓄電池的電壓，并通過控制開關線包分別連接第一采集控制器控制開關K21和第二采集控制器控制開關Ku，控制單體蓄電池并聯以及串聯的控制開關的通斷。
[0013]電源充電初始，第一采集控制器控制開關K21^1處于斷開狀態，第二采集控制器控制開關K21處于閉合狀態，充電器對蓄電池組進行恒定電流充電，當其中某一單體蓄電池Cj電壓達到設定值時，其對應的第一采集控制器控制開關K2j切換為斷開狀態，第二采集控制器控制開關!^^切換為閉合狀態，其余未達到充電設定值的單體蓄電池所串、并聯的采集控制器控制開關狀態保持不變，此時充電電流保持不變，充電持續進行，每一單體蓄電池達到電壓設定值時，均進行上述開關切換，直至至所有單體蓄電池電壓達到設定值，充電結束，斷開所有開關;其中，i，j = l、2、3……、n。
[0014]其中，采集控制器通過電壓信號線采集每一個單體蓄電池的電壓，通過判斷所采集的電壓值是否達到設定值，進一步通過控制開關線包控制該單體蓄電池并聯以及串聯的控制開關的通斷。
[0015]如圖1所示，本發明智能均衡充電的工作過程為:采集控制器控制開關K^K3……K2r^1處于斷開狀態，采集控制器控制開關K2、K4……K2n處于閉合狀態，充電器對蓄電池組進行恒定電流充電，以單體蓄電池&為例，其與采集控制器控制開關K4串聯，然后與采集控制器控制開關K3串聯，當單體蓄電池&達到電壓設定值時，采集控制器控制開關K4切換為斷開狀態，開關K3切換為閉合狀態，其余未達到充電設定值的單體蓄電池所串、并聯的采集控制器控制開關狀態保持不變，此時充電電流保持不變，充電持續進行，每一單體蓄電池達到電壓設定值時，均進行上述開關切換，直至至所有單體蓄電池電壓達到設定值，充電結束，斷開所有開關。
[0016]由上述技術方案可以看出，本發明在充電過程中一次性將全部電池充電至統一電壓平臺，不額外損耗蓄電池使用壽命;沒有浮充過程;在充電過程中，不存在已充入蓄電池中的能量再次消耗，不降低能源利用率。
[0017]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統，其特征在于:包括:鋰離子蓄電池組，其包括多個單體蓄電池，各單體蓄電池之間為串聯關系，并由C1Xf Cn表示，每一單體蓄電池C1與第一采集控制器控制開關K21串聯后再與第二采集控制器控制開關K2H并聯;充電器，與鋰離子蓄電池組串聯;采集控制器，通過電壓信號線連接鋰離子蓄電池組，采集每一個單體蓄電池的電壓，并通過控制開關線包分別連接第一采集控制器控制開關K21和第二米集控制器控制開關K21-1，控制單體蓄電池并聯以及串聯的控制開關的通斷；i = 1、2、3......、n，n不小于2。2.基于權利要求1所述鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統的充電方法，其特征在于:電源充電初始，第二采集控制器控制開關K2H處于斷開狀態，第一采集控制器控制開關K21處于閉合狀態，充電器對蓄電池組進行恒定電流充電，當其中某一單體蓄電池Cj電壓達到設定值時，其對應的第一采集控制器控制開關K2j切換為斷開狀態，第二采集控制器控制開關K2H切換為閉合狀態，其余未達到充電設定值的單體蓄電池所串、并聯的采集控制器控制開關狀態保持不變，此時充電電流保持不變，充電持續進行，每一單體蓄電池達到電壓設定值時，均進行上述開關切換，直至至所有單體蓄電池電壓達到設定值，充電結束，斷開所有開關;其中，i，j = l、2、3……、n。
【專利摘要】本發明公開了一種鋰離子蓄電池組串聯式智能均衡充電系統及充電方法，其中，鋰離子蓄電池組中多個單體蓄電池為串聯關系，各單體蓄電池分別與一采集控制器控制開關串聯，各該串聯結構再與另一采集控制器控制開關并聯，對該蓄電池組進行充電操作，根據單體蓄電池的電壓對各個采集控制器控制開關的狀態進行切換，直至充電結束。本發明在充電過程中一次性將全部電池充電至統一電壓平臺，不額外損耗蓄電池使用壽命；沒有浮充過程；在充電過程中，不存在已充入蓄電池中的能量再次消耗，不降低能源利用率。
【IPC分類】H01M10/44, H02J7/00
【公開號】CN105552990
【申請號】CN201510938883
【發明人】徐少禹, 高申, 陳芬, 佟玉琦, 張躍強, 王發成, 胡道中, 高洪波, 田崔鈞, 佟蕾, 王一拓, 靳聰, 楊彩霞, 張秋淼
【申請人】中國北方車輛研究所
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月15日