[发明专利]一种多电池组并联充电运行的系统和方法

说明书

本发明涉及电池储能转换供电领域，本发明一种多电池组并联充电运行的系统和方法采用电型受控充电电池组、利用复合开闭保护内置开关变换充电的方法，使电池组成为具备特定受控电型充电部件，其输入伏安特性受控、等效输入阻抗受控；是可程控、限输入功率、限输入电流、单向充电、智能可编程模块化设备。本发明全参数范围性能好，全场景适用，方法原理清晰，易于实现，控制简单，且实施方案选型简单方便、规格品种少，成本低廉。因此，动力电池组并联充电系统性能大大提高，成本性价比高，实现了模块化、部件设备化、智能化，能够适应各种工作环境，设计更加简洁、高效，系统运行具有极高的可用性、可维性、可靠性。

技术领域

本发明涉及电池储能转换供电领域，更具体地说，涉及一种动力多电池组并联充电运行的系统和方法。

背景技术

动力电池组是新能源设备的核心部件；动力单体电芯额定电压低及额定容量小，因此采用串并联方式将多个电芯组合成整个储能部件，俗称动力电池包；电池包设计的要点包括单体电压、单体容量，单体串并联方式及电池系统管理方式。其中电池包的充放电管理是系统使用的关键技术，通常电池包内部的管理单元BPU，俗称保护板，常规技术由两个对置安装的场效应管组成、提供电池组过充过放开闭保护，如附图1所示，BPU监测电池组串内单体电压过压及过温充电、欠压及过流放电，充电流程由特别配置的充电器按指定类型电池充电标准流程及厂家指定参数完成，充电器与电池组之间的充电协调按一对一的方式进行，由配套充电器检测并实施调整，附图3中给出了动力锂电池六段充电流程图[预充、恒流、恒压、微充、复充、满停]，其中第4-5段设计意图是兼顾快充、标充性能，配合锂电池受能特点，提高充电速度兼顾改善使用寿命。去掉这两段流程即常规的四段标准充电流程[预充、恒流、恒压、满停]。常规电池组对充电过程并不参与管理，电池组必须由生产厂提供或认证配套的定型充电器充电；如代用必须满足约定的充电流程及参数规范，电池组只按原属受能电型特征接受外部赋能充电，电池组的充电电型不受控而由充电器配置实施电型特征及参数控制。当外配定型参数非额定推荐值而大幅度超界时，电池组处于可能异常的电环境，并出现电化异常或物理高危状态。

动力锂电池组在运行的设备环境中是一个高能低阻有源的动态工作部件，因此两个常规锂电池组成品不能直接并联。当电压平台及剩余容量不同，直接并联意味着电池组之间发生环流充放电，此时因电池阻抗低而造成不受控通流极大、内部损耗发热严重且长时积聚，甚至导致损毁电池。当两个常规锂电池组直接并联后接至常规充电器充电，将导致充电器不能根据电池组各充电阶段特征参数识别各单一电池组当前实际工作状态，而误读并联后的参数值并依此实施错误的充电流程，导致并联的电池组无法按标准流程有效可靠的充电。现有技术中，有采用三组动力锂电池组利用功率二极管串联限向后并联接至同一整流器55V/16A 充电，如附图2所示。当采用48V16Ah铁锂或三元锂电池，最大充电输入电流可达7-21A/0.4-1.3C，功率二极管限向不会倒流放电，高倍率电池能够容忍宽范围电压电流充电。相对充电器预设或过流限流值Ici、并联电池组个数n，充电电流最大最小值差幅很大，其中Ich.max≧Ici、Ich.min≦Ici/n，n不宜大；充电过程中，二极管损耗大需外加散热、充电还依赖通信监测各电池组充电电压电流或容量，恒压充电受二极管非线性压差影响需分别检测修正。此方案不适宜专业化、工业化设计目标，不适用于一般性动力电池并联充电系统。即是说，目前的技术方案，功率充电端口在固定的某段时间只能有效可靠的对一组电池组充电，而无法对多个并联电池组全程有效充电。特别是，常规的电池组，其输出特征是标准的双向电压源特性，在充电状态，存在并联的相对高压向低压电池组大电流灌充的危险，无法实现有效受控并联充电系统工作。

动力电池大系统由极多单体组成大的能量包，由单体按预定串并联形成块、片、层，再组成大包系统。这种设计只是初装实施、静态一次组装，运行时不再拆解。这种方式下的电池并联分部件需要独立检测、管理，否则会随电池部件长期并联不均衡引发充电不足，导致整个电池组及系统充放电容量的大幅急剧衰减而失效。而且，其设计生产使用过程复杂、元件故障引发的系统故障率高、维护维修困难。

发明内容