[发明专利]一种机车用超大功率电池均衡充电控制管理方法

说明书

本发明公开了一种机车用超大功率电池均衡充电电路及控制管理方法，该充电电路将单体电池以先并联再串联的形式构成一个电池包，多个电池包串联构成一个供电的支路，每个支路通过IGBT的反向并联二极管并联到中间直流回路，供负载用电，多个支路共用预充电电阻向中间直流回路电容进行充电。该充电控制管理方法为：充电时每一支路都是通过独立的IGBT进行控制，分别实现对各支路充电电流的控制，使每个支路的电池电荷状态SOC一致，电压达到均衡。本发明能够避免各支路之间环流，使各支路SOC保持一致，减小各支路之间的压差，能更好的发挥电池的性能，提高电池寿命。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种机车用超大功率电池均衡充电电路及控制管理方法。

背景技术

目前，机车用大功率动力电池主要有两种方式构成，一种是多个单体电池并联后再串联，另外一种时多个电池串联后再多支路并联。机车用动力电池采用多个单体电芯并联后再串联，形成大功率机车动力电池组，此方式不具有冗余功能，某一串电池出问题，整个动力电池组就不能正常使用。机车用动力电池采用多个电池串联后再多支路并联的方式虽然起到了冗余作用，但多组电池之间容易形成环流，放电不均衡，不利于动力电池组性能的发挥。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种机车用超大功率电池均衡充电电路，具体的，将单体电池以先并联再串联的形式构成一个电池包，多个电池包串联构成一个供电的支路，每个支路通过IGBT的反向并联二极管并联到中间直流回路，供负载用电，多个支路共用预充电电阻向中间直流回路电容进行充电。

此外，本发明还提出一种机车用超大功率电池均衡充电控制管理方法，充电时每一支路都是通过独立的IGBT进行均衡充电，并通过控制IGBT的占空比，控制均衡电流的大小，使每个支路的电池电荷状态SOC一致，电压达到均衡，其中，外电源充电时的充电方法如下：

S11.假设各支路充电前的电池电荷状态SOC分别为SOC₁、SOC₂和SOC₃，最终SOC满时为SOC₀，充电时间为h，各支路充电电流如下：

S12.再假设第一支路SOC最低，要在充电结束时追上其余支路的SOC值，则需要其他支路充电电流以第一支路充电电流为基准成比例降低，其计算公式如下：

S13.微机控制系统控制各支路SOC均保持在95％，充电完成后静置10分钟，微机控制系统再对电压低的支路按0.1C充电电流补电，最终达到SOC一致。

进一步的，若根据式3-4及3-5计算出的充电电流大于各支路管理系统允许的最大充电电流，假设第二支路管理系统允许的最大充电电流I_m2<I₂，则其余支路按比例降低充电电流，其计算公式如下：

再进一步的，若有两个支路的充电电流计算值都大于其支路管理系统的允许值，则取最低电流作为比例基准值，计算方式同式3-6和3-7。

更进一步的，若某支路出现相关保护则自动停止该支路充电，其余支路继续充电，直至充满；提前停止的支路静置后对故障复位，若故障消除继续充电至充满，并再静置10分钟，之后，微机控制系统再对电压低的支路按0.1C充电电流补电，最终达到SOC一致；若故障未消除，则需检查后才能使用该支路。

进一步的，在小运转模式下，柴油发电机组的充电方法如下：