[發(fā)明專利]一種動力鋰電池快速充電方法

在審

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• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106816932A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 彭旭華;樊朝暉
• 申請（專利權(quán)）人: 彭旭華
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L11/18
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 翁德億

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明動力電池充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種動力鋰電池快速充電方法。

背景技術(shù)

電動汽車的應用已經(jīng)越來越多，但電動汽車仍然沒有被大眾廣泛認可，這其中一個關(guān)鍵的問題就是充電難。即便在充電設施不斷增加的今天，同樣還存在另外一個問題，就是便捷快充的問題，這也成為制約電動汽車推廣的一個比較重大的障礙。

主流電動汽車廠商為了保證足夠的一次行駛里程，一般都選擇鋰電池作為汽車動力電池，因其實目前能量密度最高的電池，同時它有優(yōu)良的充放電能力。長期以來，人們把制約電動汽車快速充電原因歸結(jié)為鋰電池質(zhì)量不過關(guān)或充電裝置功率能力低的問題，但實際上這是一個誤區(qū)，其根本原因就是鋰電池在使用中出現(xiàn)的一致性問題。

離子在電解液中呈靜態(tài)布朗運動特征，遵循動態(tài)的漂移趨勢，也即是說其在電位勢差的電流激勵產(chǎn)生化學離子反應，是很難有具體規(guī)律的，僅僅只有大趨勢，因此十分難以控制。特別是高功率充電恰恰極易影響電位變化，導致一致性偏差加速，鋰電池系統(tǒng)的壽命出現(xiàn)大幅度衰減。

迄今為止，一個電池組系統(tǒng)都是采用若干單體電芯經(jīng)過串并聯(lián)來實現(xiàn)目標電壓和電量需求的，同時加以復雜的鋰電池充放電管理和均衡管理，保證在相當長的壽命周期內(nèi)的正常使用，特別是目前主流的鋰電池系統(tǒng)。那么為了最大限度提升鋰電池的充電速度，就必須克服以下幾個問題：

1、高倍率充電：電池本身的承受力，現(xiàn)代動力電池一般在1~2C之間充電有承受能力；

2、大功率充電引起的極化臨時堆積導致的一致性偏差，即均衡問題，這也是最關(guān)鍵因素；

3、過充電的安全防護問題。

因此要做到鋰電池的快速充電，就需要充電設備、鋰電池管理系統(tǒng)以及電池均衡系統(tǒng)的三方聯(lián)動。

目前主流的電池均衡技術(shù)有以下三類：

1、被動均衡，通過能量旁路釋放的方式，在充電過程中接近滿電時實施平衡修復；

2、壓差均衡，通過智能判斷每路電芯壓差，實施最高電壓電芯電旁路通過長時間的抑制進行平衡修復；

3、高電位能量轉(zhuǎn)移至低電位電芯的主動均衡。

這三種方式對電池復位均衡都有效果，由于均衡電流達到和超過充電電流目前是不現(xiàn)實的，那么只能通過應用充電策略來進行快速充電。

發(fā)明內(nèi)容

為了保證鋰電池快速充電的要求，同時兼顧鋰電池的安全性，本發(fā)明提供一種動力鋰電池快速充電方法，運用循環(huán)降功率強充策略，能夠在短時間內(nèi)將電池組的電量快速充至總電量的80~90%。

為達到上述技術(shù)目的及效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種動力鋰電池快速充電方法，該方法充分結(jié)合智能充電設施、均衡裝置以及鋰電池管理系統(tǒng)，根據(jù)鋰電池組充電時虛實電壓的轉(zhuǎn)換原理，對鋰電池組采取循環(huán)降倍率強充電策略，實現(xiàn)短時間內(nèi)鋰電池組的快速充電。

所述智能充電設施包括若干智能充電樁，每個所述智能充電樁內(nèi)均設置有一個用于控制智能充電樁充電時間和充電倍率的智能充電控制器，并且在所述智能充電樁的充電插頭上設置有一個用于實時采集鋰電池組當前電壓的電壓檢測模塊以及一個用于接收鋰電池組電壓信號的CAN通訊接收模塊。

所述鋰電池管理系統(tǒng)是預先配備在鋰電池組上的，用于管理鋰電池組的充放電，并且在所述鋰電池管理系統(tǒng)中設置有一個用于管理鋰電池組電芯一致性問題的均衡裝置、一個用于提供斷路保護的物理保護開關(guān)以及一個用于發(fā)送鋰電池組電壓信號的CAN通訊發(fā)送模塊。

所述的物理保護開關(guān)是采用本發(fā)明人在先申請的“一種基于機械H橋的雙穩(wěn)態(tài)磁保持繼電器（申請?zhí)枺?01610157810.7）”或“一種采用微動開關(guān)的磁保持繼電器（申請?zhí)枺?01621398568.4）”，這兩種繼電器不僅結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，使用壽命長，除激勵外沒有能耗，大大節(jié)約了能源，應用范圍廣，特別適合孤立能量單元的管理；而且這兩種繼電器于瞬間激勵，不需要考慮電路的承載能力和線圈的過載能力，在使用中線圈不會出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，從根本導航杜絕了線圈發(fā)熱的問題。

本方法的具體包括以下步驟：

步驟1）通過所述智能充電控制器，將鋰電池組的強充結(jié)束電壓點設置在鋰電池組平均總電壓的90%處；

步驟2）將充電插頭插入鋰電池組的充電接口，此時充電電路接通，所述電壓檢測模塊開始工作，所述CAN通訊接收模塊與所述CAN通訊發(fā)送模塊相互接通，鋰電池組開始進入循環(huán)降倍率強充電階段；