[发明专利]基于CAN总线的锂离子电池组充电机及充电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池充电装置。特别是涉及一种基于CAN总线的锂离子电池组充电机及充电控制方法。

背景技术

随着我国工业的快速发展，动力锂电池产业发展已经进入产业化建设和规模化推广应用阶段。动力锂电池组在新能源汽车、电网储能、特种车、通信基站四大领域发展需求迅猛，再加上现代电力电子技术以及嵌入式控制器的的推广与普及，充电设备的控制技术有了快速的发展，动力锂电池的充电设备已经从手动调整发展到了全智能充电管理系统的新阶段，电池管理系统（BMS）将起到对锂电池二次充电的监控，智能充放电，均衡的作用，充分保障电池电量充足，均衡，延长寿命，防止电池出现过充电，是连接电池和用户的纽带。其市场规模将与动力、储能领域的锂电池同步扩张。

就现阶段锂电池组的充电控制器发展而言，现阶段对于控制器的控制精度、抗干扰性、稳定性、充电的一致性也有了更高的要求，当锂电池用于动力设备时，需要将每个单体串联起来，由于电池单体内阻和放电倍率的不同，个体差异较大，各自充电放电特性不同，串联起来的电池组的容量由单体电池的最小容量决定，同时，现代充电设备仅仅针对一款特定的锂电池而设计出的产品已经很多，不同电池组含有的电池单体数不同，不同型号的锂电池单体电压特性有高有低，换到另外的特性的锂电池组同时也需要更换特定的充电机。

所以，设计一款结构简洁，方便扩展及更换，精度高，电池均衡性良好的通用充电机是有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够解决现有锂电池组充电管理系统通用性差，充电不均衡，结构复杂，不易扩展的基于CAN总线的锂离子电池组充电机及充电控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于CAN总线的锂离子电池组充电机，包括有机柜本体，所述的机柜本体内设置有上位机触摸屏、整流电源组件箱和五个充电控制组件箱，所述的五个充电控制组件箱结构相同，分别通过CAN总线连接上位机触摸屏，所述的五个充电控制组件箱的电源输入端分别连接整流电源组件箱的输出端，所述的五个充电控制组件箱的输出端构成电源接口连接被充电电池，所述的整流电源组件箱的输入端连接三相交流电源，所述的上位机触摸屏、整流电源组件箱和五个充电控制组件箱之间都设置有风道及风扇。

所述的五个充电控制组件箱中的任一个充电控制组件箱都设置有16个结构相同的插件式充电控制模块。

所述的任一个充电控制模块包括有：中央处理器和功率电源变换模块，所述的中央处理器依次通过CAN模块和CAN总线连接上位机触摸屏，所述的中央处理器的数字量输出信号依次通过三路磁耦隔离芯片和D/A转换芯片连接功率电源变换模块的信号控制端，所述的功率电源变换模块的信号输出端通过模拟量采集模块连接中央处理器中A/D转换器的输入端，所述的功率电源变换模块的电源输出构成电源接口连接被充电电池，该电源输出还通过电平变换电路连接中央处理器的电源输入端，所述的中央处理器还分别连接JTAG调试接口、晶振及时钟、内置硬件看门狗、复位按钮的指示灯，所述的功率电源变换模块上还设置有用于控制模块通断以及指示的带灯船型开关。

所述的模拟量采集模块包括有内置隔离电路的电流检测模块和内置隔离电路的电压检测模块，所述的电流检测模块和电压检测模块的信号输入端连接功率电源变换模块的信号输出端，电流检测模块和电压检测模块的信号经过调理电路输出端连接中央处理器中A/D转换器的输入端。

所述的电平变换电路包括有依次相连接的升压芯片、DC-DC隔离模块和双电压稳压器，其中，所述的升压芯片输入端连接功率电源变换模块的电源输出端，所述的双电压稳压器的输出端连接中央处理器的电源输入端。

一种基于CAN总线的锂离子电池组充电机的充电控制方法，包括有主控制部分和接收中断部分，所述的主控制部分包括：依次对DSP时钟、中断向量、数字量输入输出、模拟量输入输出、SPI串口通信、ECAN通信和看门狗进行初始化，然后进入主循环阶段，所述的主循环阶段包括有A/D数据采集及格式转换、ECAN通信、过压过流判断以及模式选择、恒流闭环PID控制和恒压闭环PID控制。

所述的接收中断部分是依次进行：CAN接收中断子程序；判断CAN接收标志是否置位；如果置位则对接收的CAN总线数据进行分解，如果没有置位则继续判断CAN接收标志是否置位，分解的CAN总线数据是：充电电流、标称电流、截止电压、截止电流、限流电流、启停信号以及请求信号。

所述的主控制部分具体包括如下步骤：

1）对电压和电流分别采样8次，并对8次采样的电压和电流除去极值取平均；