一種基于高電壓鋰離子電池組的充電方法及應(yīng)用

電池管理系統(tǒng)是對電池的性能和狀態(tài)了解最為全面的設(shè)備，所以將電池管理系統(tǒng)和充電機之間建立聯(lián)系，就能使充電機實時地了解電池的信息，從而更有效地解決電池的充電時產(chǎn)生一些的問題，其原理圖如下。

圖3 動力鋰電池系統(tǒng)集成方案

圖4 鋰離子蓄電池系統(tǒng)基礎(chǔ)體系

圖5 BMS和充電機協(xié)調(diào)配合串聯(lián)充電示意簡圖

電池管理系統(tǒng)和充電機協(xié)調(diào)配合充電模式的原理為：電池管理系統(tǒng)通過對電池的當前狀態(tài)(如溫度、單體電池電壓、電池工作電流、一致性以及溫升等)進行監(jiān)控，并利用這些參數(shù)對當前電池的最大允許充電電流進行估算;充電過程中，通過通信線將電池管理系統(tǒng)和充電機聯(lián)系起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。電池管理系統(tǒng)將總電壓、最高單體電池電壓、最高溫度、溫升、最大允許充電電壓、最高允許單體電池電壓以及最大允許充電電流等參數(shù)實時地傳送到充電機，充電機就能根據(jù)電池管理系統(tǒng)提供的信息改變自己的充電策略和輸出電流。

當電池管理系統(tǒng)提供的最大允許充電電流比充電機設(shè)計的電流容量高時，充電機按照設(shè)計的最大輸出電流充電;當電池的電壓、溫度超限時，電池管理系統(tǒng)能實時檢測到并及時通知充電機改變電流輸出;當充電電流大于最大允許充電電流時，充電機開始跟隨最大允許充電電流，這樣就有效地防止了電池過充電，達到延長電池壽命的目的。充電過程中一旦出現(xiàn)故障，電池管理系統(tǒng)可以將最大允許充電電流設(shè)為0，迫使充電機停機，避免發(fā)生事故，保障充電的安全。

在該充電模式下，既完善了電池管理系統(tǒng)的管理和控制功能，又能使充電機根據(jù)電池的狀態(tài)，實時地改變輸出電流，達到防止電池組中所有電池發(fā)生過充電以及優(yōu)化充電的目的，電池組的實際放電容量也要大于普通的串聯(lián)充電方法，但是這種方法還是解決不了電池組中某些電池充不滿電的問題，特別是當電池組串數(shù)多、電池一致性差、充電電流較大時。

并聯(lián)充電

為了解決電池組中某些單體電池過充和充不滿電的問題，又發(fā)展出了并聯(lián)充電的辦法，其原理圖如下。

圖6 并聯(lián)充電示意簡圖

但是并聯(lián)充電方法需要采用多個低電壓、大電流的充電電源為每一只單體電池充電，存在充電電源成本高、可靠性低、充電效率低、連接線徑粗等缺陷，因此目前沒有大范圍使用這種充電方法。串聯(lián)大電流充電加小電流并聯(lián)充電

由于上述三種充電方法都存在一定的問題，本人發(fā)展出一種最適合高電壓電池組，特別是電動汽車電池組的充電方法，即采用電池管理系統(tǒng)和充電機協(xié)調(diào)配合串聯(lián)大電流充電加恒壓限流的并聯(lián)小電流充電的模式，原理圖見下。