基于多DC的均衡充电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种基于多DC的均衡充电系统，通过两套充电机构，完成充电均衡工作。本发明专利技术的优点在于相比于耗散型均衡，不存在热管理问题；相比于电容或电感储能的非耗散均衡，此方法均衡电流大，效率高，速度快；相比于变压器均衡，此方法无需磁芯与线圈，无磁漏，体积可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池充电领域。
技术介绍
均衡是解决电池单体差异性的关键技术。电动车辆根据使用状态可以分为充电阶段和放电与闲置阶段。针对两个阶段不同的工作特点，分别制定不同的均衡策略。充电阶段均衡的目的就是使得所有的单体都能够充满，尽量避免单体电量不一致的情况。目前文献已经报道的充电均衡一般使用耗散型均衡或非耗散型均衡。耗散型均衡方案中散热电阻浪费电量的同时产生大量热量，造成热管理问题，且均衡电流相对于充电电流过于微软。非耗散型的均衡往往利用电感和电容实现能量从电压高的单体向电压低的单体转移，均衡所需要的时间很长，不符合电池充电对快速性的要求；而且频繁的切换开关也会消耗很多能量，电能在转移过程中肯定有一部分会由于器件的损耗而被消耗掉。同轴线圈变压器均衡电路，由于绕组到各单节电池之间的导线长度和形状不同，变压比有差异，导致对各单节电池均衡的不一致。同轴线圈本身由于电磁泄露等问题，消耗了一定的能量；同时变压器的体积也限制了其在很多紧凑场合的应用。这些问题使得上述非耗散型均衡方案难以实用化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是实现一种充电效率高、稳定、安全、可靠的均衡充电装置。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：基于多DC的均衡充电系统，系统包括充电机和待充电的电池组，所述电池组由多个电池单元封装在上盖板和下盖板之间构成，所述电池单元由多个电池单体构成，所述充电机设有两个分别连接电池组正负极接线端的充电线夹，所述电池组设有BMS，其特征在于：所述充电机输出电能至多个DC-DC，每个所述DC-DC均通过多路控制开关的其中一个开关通路连接充电电极，所述多路控制开关的开关通路数量与电池组的电池单元数量相同，每个所述电池单元均设有独立的输入电极，所述输入电极均固定在上盖板的上表面；所述充电机设有放置电池组的支撑座，所述支撑座上方设有充电压板，所述充电压板固定在下压气缸上，所述充电电极固定在充电压板的下表面，所述控制器与BMS连接并接收BMS输出的每个电池单体的电量信号和每个电池单体温度信号，所述控制器输出通断信号至多路控制开关和充电线夹上的开关元件。所述输入电极为凹陷的导电金属片，所述充电电极为球形或半球形结构并通过弹性连接件固定在充电压板下表面。所述上盖板上固定有保护盖板，所述保护盖板的四角设有固定孔并通过螺钉固定在电池组的上盖板上，所述保护盖板边缘设有供正负极接线端伸出的缺口。所述的支撑座上至少设有两根凸出的导向柱，所述充电压板上设有与导向柱相配合的导向孔，所述支撑座设有与电池组下盖板相配合的凹腔。所述充电压板的下表面设有烟气传感器，所述烟气传感器输出烟气信号至控制器，所述支撑座四个拐角处均设有倾斜向电池组喷射灭火材料的喷嘴，所述喷嘴通过管道与存储灭火材料的压力容器连接，所述管道上设有电磁阀，所述控制器输出控制信号至电磁阀。基于多DC的均衡充电系统的控制方法：充电机启动，充电线夹向电池组充电，当BMS系统检测到某一电池单元的所有电池单体均达到充电保护电压后，充电线夹停止充电供电；依次开启多路控制开关的每一个开关通路，对所有电池单元单独充电，若当前充电的电池单元内所有电池单体达到充电保护电压后关闭当前开关通路，开启下一个开关通路，直至所有开关通路完成一次开启。所述充电线夹的输出电流大于DC-DC的输出电流，所述DC-DC进行恒压均衡充电。若控制器接收到温度异常信号，则关闭充电机并报警，若控制器接收到烟雾异常信号，则开启电磁阀并报警。若控制器接收到温度异常信号，同时上升充电压板，若控制器接收到烟雾异常信号，则保持充电压板下压状态。本专利技术的优点在于相比于耗散型均衡，不存在热管理问题；相比于电容或电感储能的非耗散均衡，此方法均衡电流大，效率高，速度快；相比于变压器均衡，此方法无需磁芯与线圈，无磁漏，体积可控。附图说明下面对本专利技术说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：图1为基于多DC的均衡充电系统框图。具体实施方式基于多DC的均衡充电系统包括充电系统和与之配套使用的电池组。锂电池通常由多个电池单体构成电池单元，再将多个电池单元相互连接后封装在上盖板和下盖板之间构成电池组，电池单体之间以及电池单元之间的串并联关系根据电池组需要设计。充电机为电能转换装置，用于向电池组充电，电池组的上盖板上固定有输出电能的正负极接线端，充电机上设有充电线夹，可以利用充电线夹夹持正负极接线端为电池组充电，为了便于与充电装置的其他部件配合充电，而不产生干涉，正负极接线端优选设置在上盖板的边缘，为了便于控制充电线夹工作状态，充电线夹的供电线路上设有开关元件。充电机的另一个输出端输电能至多个DC-DC，DC-DC是一个直流变压模块，用于调节充电电压，每个DC-DC均通过多路控制开关的其中一个开关通路连接充电电极，即每个DC-DC均配有一个与之对应的开关通路和充电电极，多路控制开关的开关通路数量与电池组的电池单元数量相同，这样，每个电池单元均设有独立的输入电极，为了方便充电接线，输入电极通过独立的走线，均固定在上盖板的上表面。充电机设有放置电池组的支撑座，支撑座用于限制和定位下盖板，支撑座设有与电池组下盖板形状相配合的凹腔，可以将电池组可靠的限制在凹腔内。支撑座上方设有充电压板，充电压板水平设置，充电压板固定在下压气缸上，通过下压气缸可控制充电压板的下压或上升，为确保充电压板上下位移的稳定可靠，支撑座上至少设有两根凸出的导向柱，充电压板上设有与导向柱相配合的导向孔。充电电极固定在充电压板的下表面，充电电极的固定位置与电池组上盖板上的输入电极位置相对应，从而实现快速连接，输入电极为凹陷的导电金属片，充电电极为球形或半球形结构并通过弹性连接件固定在充电压板下表面，弹性连接件为弹簧或折叠的金属弹片，通过弹性连接件既能配合凹陷的导电金属片与球形或半球形结构充分接触，保证充电可靠性，也能使的充电压板与电池组上盖板之间具有一定间隙，能够在充电时确保电池组的通风散热，提高充电安全性。电池组配有BMS(电池管理系统)，BMS设有独立的外接插口，充电机设有控制器，控制器设有信号插头，通过将信号插头插入BMS的外接插口，可以让控制器采集的BMS的信息。控制器与BMS连接并接收BMS输出的每个电池单体的电量信号，控制器为充电总控装置，其根据设定程序输出通断信号至多路控制开关和充电线夹上的开关元件，控制多路控制开关时，可以分别控制多路控制开关的不同开关通路导通或关闭。控制器同时采集BMS内每个电池单体的温度信号，通过利用BMS采集电池单体的温度信号，能够降低设备投入成本，不需要另增加装置采集温度，也能实时有效的监控电池的温度状况。若温度异常时，可以进行停止充电的控制，避免发生意外。由于上盖板上不仅有正负极接线端，还有大量的输入电极，为避免发生断路事故，上盖板上固定有保护盖板，保护盖板的四角设有固定孔并通过螺钉固定在电池组的上盖板上，保护盖板边缘设有供正负极接线端伸出的缺口，通过增加保护盖板进一步提高充电装置和与之配套的电池组工作的稳定性和可靠性。充电压板的下表面设有烟气传感器，烟气传感器输出烟气信号至控制器，能够在发生火情时，及时发现报警，此外支撑座四个拐角处均设有倾斜向电池组喷射灭火材料的喷嘴，喷嘴通过管道与存储灭火材料的压力容器连接，管道上设有电磁阀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于多DC的均衡充电系统，系统包括充电机和待充电的电池组，所述电池组由多个电池单元封装在上盖板和下盖板之间构成，所述电池单元由多个电池单体构成，所述充电机设有两个分别连接电池组正负极接线端的充电线夹，所述电池组设有BMS，其特征在于：所述充电机输出电能至多个DC‑DC，每个所述DC‑DC均通过多路控制开关的其中一个开关通路连接充电电极，所述多路控制开关的开关通路数量与电池组的电池单元数量相同，每个所述电池单元均设有独立的输入电极，所述输入电极均固定在上盖板的上表面；所述充电机设有放置电池组的支撑座，所述支撑座上方设有充电压板，所述充电压板固定在下压气缸上，所述充电电极固定在充电压板的下表面，所述控制器与BMS连接并接收BMS输出的每个电池单体的电量信号和每个电池单体的温度信号，所述控制器输出通断信号至多路控制开关和充电线夹上的开关元件。

【技术特征摘要】
1.基于多DC的均衡充电系统，系统包括充电机和待充电的电池组，所述电池组由多个电池单元封装在上盖板和下盖板之间构成，所述电池单元由多个电池单体构成，所述充电机设有两个分别连接电池组正负极接线端的充电线夹，所述电池组设有BMS，其特征在于：所述充电机输出电能至多个DC-DC，每个所述DC-DC均通过多路控制开关的其中一个开关通路连接充电电极，所述多路控制开关的开关通路数量与电池组的电池单元数量相同，每个所述电池单元均设有独立的输入电极，所述输入电极均固定在上盖板的上表面；所述充电机设有放置电池组的支撑座，所述支撑座上方设有充电压板，所述充电压板固定在下压气缸上，所述充电电极固定在充电压板的下表面，所述控制器与BMS连接并接收BMS输出的每个电池单体的电量信号和每个电池单体的温度信号，所述控制器输出通断信号至多路控制开关和充电线夹上的开关元件。2.根据权利要求1所述的基于多DC的均衡充电系统，其特征在于：所述输入电极为凹陷的导电金属片，所述充电电极为球形或半球形结构并通过弹性连接件固定在充电压板下表面。3.根据权利要求1或2所述的基于多DC的均衡充电系统，其特征在于：所述上盖板上固定有保护盖板，所述保护盖板的四角设有固定孔并通过螺钉固定在电池组的上盖板上，所述保护盖板边缘设有供正负极接线端伸出的缺口。4.根据权利要求3所述的基于多DC的均衡充电系统，其特征在于：所述的支撑座上至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，刘钊见，光昌国，
申请(专利权)人：安徽安耐捷新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34