[發明專利]延長鉛酸電池組使用壽命的方法及系統

在審

• 申請號: 201710886075.8
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107733005A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 蔡奔
• 申請（專利權）人: 柳州市綠創科技有限公司;蔡奔;李挺南;蔡詩銀
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 柳州市集智專利商標事務所45102
• 代理人: 陳希

技術領域

本發明涉及電池充、放電技術領域，特別涉及一種延長鉛酸電池組使用壽命的方法及系統。

背景技術

國家對鉛酸電池的充、放電是有標準要求的。比如,國標QC/T 742-2006對電動汽車用鉛酸蓄電池(單節)的要求是:“電池容量降至額定值的80%時,循環次數應不少于400次”。國標YDD799-2010對通信用閥控式密封鉛酸蓄電池（單節）的要求是：“重復充、放電，直至蓄電池容量低于1h率容量并再次實驗，確認仍低于80%時結束實驗，實驗結果應不少于300次”。而實際情況是,當客戶將單節電池連接在一起組成電池組并按電池組容量降至額定值的80%進行充、放電, 其循環次數一定少于單節電池的循環次數，這就意味著電池組的使用壽命短于單節電池。而鉛酸蓄電池管理系統的目標就是讓成組電池的充、放電次數達到甚至超過單節電池的充、放電次數。它是通過對電池組中的每個電池的實時監測，發現“生病”了（一致性差）的電池，及時自動對其進行“醫治”，從而保證每個電池的“健康”（很好的一致性）。

電池組內的各個電池的參數（充/放電內阻、電壓、安時容量）在出廠時基本接近（通過廠家工藝控制、嚴格篩選和配組來實現），在使用過程中，這些參數將逐漸拉開距離（即趨向異化），電池一致性趨惡，是必然會發生的結果，當一致性惡化到某種程度時：1、充電時，某節電池的充電電阻比其他電池高出不少時，分配給該電池的電壓將過高而被過充，其他電池的充電電壓將過低而造成充不滿；2、放電時，如某節電池容量已經比其他電池低不少時，因用電負載只能檢測到整組的電壓，那么在觸發電池組欠壓保護之前，該節電池實際已經過放電了。過充、長期充不滿和過放都會對電池造成不可逆的損傷，一旦發生了這些情況，就會進入惡性循環加速電池的損壞。

發明內容

本發明的目的就是提供一種可以有針對性的防止每個電池出現過充、長期充不滿和過放的情況，讓電池良好的一致性維持盡可能長的時間，當無法維持時，通過控制策略讓壞電池對較好的電池損害降到最低，同時發出警報的延長鉛酸電池組使用壽命的方法及系統。

本發明的解決方案是這樣的：

本發明一種延長鉛酸電池組使用壽命的方法，包括步驟：

（1）DC/DC轉換器設置步驟：設置DC/DC轉換器，由DC/DC轉換器的輸出電壓對單節電池進行補充充電；

（2）雙向電子開關設置步驟：每節電池均通過設置的雙向電子開關與充、放電電路和采樣電路相聯，所述雙向電子開關在控制電路的控制下，按如下方式接通：

1）對各節電池電壓依次采樣時，接通同一路衰減電路和AD轉換通道；

2）對單節電池的充電，接通同一路充電電路；

3）對單節電池的放電，接通同一路放電電路。

更具體的技術方案還包括：單節電池的充、放電控制策略為：

（1）每次只讓一組雙向電子開關接通，其余各組雙向電子開關斷開，分別采樣電池組所有電池電壓值，將各組數據保存并計算此時電池組所有電池的電壓平均值；

（2）放電均衡控制策略：當電池組放電時，如檢測到單節電池電壓高于此時電池組所有電池的電壓平均值且兩者差值達到設定閥值時，則接通電池組中電壓最高那一節電池的雙向開關，通過放電電路對其放電；

（3）充電均衡控制策略：當電池組充電時，如檢測到單節電池電壓低于此時電池組所有電池的電壓平均值且兩者差值達到設定閥值時，則 接通電池組中電壓最低那一節電池的雙向開關，通過DC/DC轉換器對其額外充電；

（4）單節電池放電后電壓仍過高的控制策略：對單節電池放電后，如該節電池電壓仍高于電池組單節電池的電壓平均值，則將充電機斷開。

進一步的：電池組內各節電池充、放電的控制策略為：用連線將每節電池的電壓送入延長鉛酸電池組使用壽命的裝置------電池管理系統（BMS），BMS通過對內部成對電子開關的控制，逐節采樣電池的電壓值，并計算整個電池組單節電池的電壓平均值，然后通過電子開關和充、放電電路對某個電壓值低（高）于平均值且差值最大的電池充（放）電，直至被充（放）電的電池電壓值高（低）于平均值后，電子開關成對斷開，充（放）電電路停止工作；延時一段時間，BMS又重復采集---比較-----充（放）過程，直至整個電池組充電結束。

進一步的：單節電池放電后電壓仍過高的控制步驟：對單節電池放電后，如該節電池電壓仍過高，則將充電機斷開。

進一步的：還包括系統自動啟停控制步驟：正常放電范圍內，系統休眠；當深度放電臨近安全界限，系統自動喚醒并評估各電池單體情況。