一種基于高電壓鋰離子電池組的充電方法及應用

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

圖3 動(dòng)力鋰電池系統集成方案

圖4 鋰離子蓄電池系統基礎體系

圖5 BMS和充電機協(xié)調配合串聯(lián)充電示意簡(jiǎn)圖

電池管理系統和充電機協(xié)調配合充電模式的原理為：電池管理系統通過(guò)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(jìn)行監控，并利用這些參數對當前電池的最大允許充電電流進(jìn)行估算;充電過(guò)程中，通過(guò)通信線(xiàn)將電池管理系統和充電機聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現數據的共享。電池管理系統將總電壓、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實(shí)時(shí)地傳送到充電機，充電機就能根據電池管理系統提供的信息改變自己的充電策略和輸出電流。

當電池管理系統提供的最大允許充電電流比充電機設計的電流容量高時(shí)，充電機按照設計的最大輸出電流充電;當電池的電壓、溫度超限時(shí)，電池管理系統能實(shí)時(shí)檢測到并及時(shí)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(shí)，充電機開(kāi)始跟隨最大允許充電電流，這樣就有效地防止了電池過(guò)充電，達到延長(cháng)電池壽命的目的。充電過(guò)程中一旦出現故障，電池管理系統可以將最大允許充電電流設為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的管理和控制功能，又能使充電機根據電池的狀態(tài)，實(shí)時(shí)地改變輸出電流，達到防止電池組中所有電池發(fā)生過(guò)充電以及優(yōu)化充電的目的，電池組的實(shí)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(mǎn)電的問(wèn)題，特別是當電池組串數多、電池一致性差、充電電流較大時(shí)。

并聯(lián)充電

為了解決電池組中某些單體電池過(guò)充和充不滿(mǎn)電的問(wèn)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(jiǎn)圖

但是并聯(lián)充電方法需要采用多個(gè)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(xiàn)徑粗等缺陷，因此目前沒(méi)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(wèn)題，本人發(fā)展出一種最適合高電壓電池組，特別是電動(dòng)汽車(chē)電池組的充電方法，即采用電池管理系統和充電機協(xié)調配合串聯(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(jiàn)下。