電池組充放電裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及可充電電池技術，具體涉及電池組充放電的方法。
【背景技術】
[0002]電動汽車的電池組大多由單體電池串聯而成，由于在制造上以及在循環充放電過程中產生的差異，導致了各單體的額定容量、電壓和內阻等方面不完全一致。這使得額定容量低的單體電池在充電時首先充滿，繼續充電則過充；在放電時首先放完，繼續使用則過放。從而使電池組不能正常的工作，影響使用，對電池組的循環壽命也造成了極大的影響。
[0003]為了使電池組達到良好的一致性，普遍采取均衡方式來使電池組達到一致性。當下的電池組均衡技術分為兩種:能量耗散型和非能量耗散型。核心思想都是實現能量的轉移，能量耗散型是將能量高的單體的能量通過電阻等負載消耗掉，非能量耗散型是將能量高的單體的能量轉移到能量低的單體中去。
[0004]能量耗散型均衡方式是通過旁路開關的開斷來接通旁路的分流電阻，以達到消耗高的單體能量的目的，缺點是能耗較大，均衡速度慢，效率低，而且電阻的散熱會影響系統正常運行。能量非耗散型通過能量存儲裝置以及開關或變壓器來實現能量的轉換，缺點是結構復雜，成本高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是在電池組充放電時，不通過能量轉移來實現電池組的一致性，減少能量損耗。
[0006]為了達到上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種電池組充放電裝置，一種電池組充放電裝置，其特征在于，該裝置包括:
[0007]多個單體電池，連接成串聯線路；
[0008]每個單體電池與設置在所述串聯線路上的一個常閉開關串聯后再與一個常開開關并聯；
[0009]電池管理系統，用于充放電時實時獲取每個單體電池的荷電狀態值，并根據每個單體電池的荷電狀態值控制常閉開關與常開開關的通斷；
[0010]電路接口，用于連接負載或充電機。
[0011]優選地，所述常閉開關與常開開關均為繼電器的觸點，電池管理系統通過控制繼電器線圈的電流來控制常閉開關與常開開關的通斷。
[0012]根據本發明的第二方面，提供了一種電池組充電方法，其特征在于，電池組包括連接成串聯線路的多個單體電池，每個單體電池與設置在所述串聯線路上的一個常閉開關串聯后再與一個常開開關并聯，當電池組的電路接口連接到充電機進行充電時，該方法包括:
[0013]通過電池管理系統獲取每個電池單體的荷電狀態值；
[0014]當一個電池單體的荷電狀態值超出電池組的平均荷電狀態值的數值達到設定的第一充電閾值時，電池管理系統閉合與該單體電池并聯的常開開關，并斷開與該單體電池串聯且與該常開開關并聯的常閉開關，從而停止對該單體電池的充電；
[0015]當一個停止充電的單體電池的荷電狀態值低于電池組的平均荷電狀態值的數值達到設定的第二充電閾值時，電池管理系統閉合與該單體電池串聯且與該常開開關并聯的常閉開關，并斷開與該單體電池并聯的常開開關，從而再次對該單體電池的充電。
[0016]優選地，所述常閉開關與常開開關均為繼電器的觸點，電池管理系統通過控制繼電器線圈的電流來控制常閉開關與常開開關的通斷。
[0017]優選地，當停止或再次對某個單體電池充電時，電池管理系統還將當前電池組的電壓發送給充電機,充電機據此調整充電功率。
[0018]優選地，充電完成時，所有常閉開關恢復到常閉狀態，所有常開開關恢復到常開狀態。
[0019]根據本發明的第三方面，提供了一種電池組放電方法，電池組包括由多個單體電池連接構成的串聯線路，每個單體電池與設置在所述串聯線路上的一個常閉開關串聯后再與一個常開開關并聯，當電池組的電路接口連接到負載進行放電時，該方法包括:
[0020]通過電池管理系統獲取每個電池單體的荷電狀態值；
[0021]當一個電池單體的荷電狀態值低于電池組的平均荷電狀態值的數值達到設定的第一放電閾值時，電池管理系統閉合與該單體電池并聯的常開開關，并斷開與該單體電池串聯且與該常開開關并聯的常閉開關，從而使該單體電池停止放電；
[0022]當一個停止放電的單體電池的荷電狀態值超出電池組的平均荷電狀態值的數值達到設定的第二放電閾值時，電池管理系統閉合與該單體電池串聯且與該常開開關并聯的常閉開關，并斷開與該單體電池并聯的常開開關，從而使該單體電池再次放電。
[0023]優選地，所述常閉開關與常開開關均為繼電器的觸點，電池管理系統通過控制繼電器線圈的電流來控制常閉開關與常開開關的通斷。
[0024]優選地，放電完成時，所有常閉開關恢復到常閉狀態，所有常開開關恢復到常開狀態。
[0025]本發明不通過能量轉移來實現電池組的一致性，減少了能量損耗。使用電池管理系統獲取每個電池單體的荷電狀態值，并由此控制旁路開關而控制單體電池充放電的通斷，結構簡單，策略簡便，容易實現。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為根據本發明一個實施例的電池組充放電裝置的結構圖；
[0028]圖2為根據本發明另一個實施例的電池組充電方法的流程圖；
[0029]圖3為根據本發明又一個實施例的電池組放電方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例僅用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。
[0031]圖1示出了根據本發明一個實施例的電池組充放電裝置的結構圖。如圖所示，該裝置包括:
[0032]多個單體電池B (包括B1、B2、B3…B n)，連接成串聯線路。每個單體電池B與設置在所述串聯線路上的一個常閉開關L(包括L1、L2、L3…Ln)串聯后再與一個常開開關S (包括S1、S2、S3…Sn)并聯；
[0033]電池管理系統(圖中未不出)，用于充放電時實時獲取每個單體電池的荷電狀態值S0C，并根據每個單體電池的荷電狀態值控制常閉開關與常開開關的通斷；
[0034]電路接口，用于連接負載或充電機。
[0035]在本發明中，單體電池B可以為鋰離子電池，也可以為其他類型的可充電電池。
[0036]常閉開關L和常開開關S優選均為繼電器的觸點，電池管理系統通過控制繼電器線圈的電流來控制常閉開關與常開開關的通斷。當然常閉開關L和常開開關S也可以為其他類型的開關，例如半導體開關、機械開關等。
[0037]荷電狀態值SOC指蓄電池使用一段時間或長期擱置不用后的剩余容量與其完全充電狀態的容量的比值，電池管理系統屬于現有技術，其可以測量得到單體電池B的荷電狀態值S0C，因而可以使用電池管理系統采集每個單體電池B的S0C，根據每個單體電池B的SOC與所有單體電池B的平均SOC比較的結果，對常閉開關L和常開開關S進行相應的通斷控制，具體控制方法可參見隨后的充電方法和放電方法的實施例。
[0038]圖2為根據本發明另一個實施例的電池組充電方法的流程圖。該方法的實施需要電池組進行如此設置:電池組包括連接成串聯線路的多個單體電池，每個單體電池與設置在所述串聯線路上的一個常閉開關串聯后再與一個常開開關并聯，電池組的電路接口連接到充電機進行充電。如圖2所示，該方法包括以下步驟:
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