專利名稱：鋰二次電池組的充電裝置及充電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰二次電池使用領(lǐng)域，尤其涉及一種為具有電池管理系統(tǒng)的 鋰二次電池組充電的充電裝置及充電方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池由于工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、無記憶效應(yīng)、無污染、 自放電小、循環(huán)壽命長，是一種理想電源。在實(shí)際使用中，為了獲得更高的 放電電壓， 一般將至少兩只單體鋰二次電池串聯(lián)組成鋰二次電池組使用。目 前，鋰二次電池組已經(jīng)廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、備 用電源等多種領(lǐng)域。
鋰二次電池組的充電方法有兩種串聯(lián)充電和并聯(lián)充電。 目前鋰二次電池組的充電一般采用串聯(lián)充電，這主要是因?yàn)榇?lián)充電方 法結(jié)構(gòu)簡單、成本低、較容易實(shí)現(xiàn)。但由于單體鋰二次電池之間在容量、內(nèi) 阻、衰減特性、自放電等性能方面的差異，在對鋰二次電池組串聯(lián)充電時(shí)， 電池組中離充滿電容量最小的那只單體鋰二次電池將最先充滿電，而此時(shí)， 其他電池還沒有充滿電，如果繼續(xù)串聯(lián)充電，則已充滿電的單體鋰二次電池 就可能會(huì)^皮過充電。
而鋰二次電池過充電可能會(huì)導(dǎo)致爆炸并造成人員傷害，因此，為了防止 出現(xiàn)單體鋰二次電池過充電，鋰二次電池組使用時(shí)一般裝有電池管理系統(tǒng)， 通過電池管理系統(tǒng)對每一只單體鋰二次電池進(jìn)行過充電等保護(hù)。串聯(lián)充電 時(shí)，如果有一只單體鋰二次電池的電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓，電池管理系統(tǒng)會(huì) 將整個(gè)串聯(lián)充電電路切斷，停止充電，以防止這只單體電池被過充電。而這樣會(huì)造成其他鋰二次電池?zé)o法充滿電。雖然有些電池管理系統(tǒng)帶有均衡功 能，但由于從成本和散熱等多方面考慮，電池管理系統(tǒng)的均衡電流一般遠(yuǎn)小 于串聯(lián)充電的電流，因此均衡效果不是很明顯，也會(huì)出現(xiàn)一些單體電池充不 滿電的情況，這對于需要快速大電流充電的鋰二次電池組，例如電動(dòng)汽車用 的鋰二次電池組則更加明顯。
例如，將10只放電容量都為10Ah的錳酸鋰二次電池串聯(lián)起來組成額定 電壓為37V的鋰二次電池組，但如果成組前其中9只單體鋰二次電池荷電8Ah 另外i只單體鋰二次電池荷電10Ah，將此電池組進(jìn)行串聯(lián)充電時(shí)，其中荷電 10Ah的那只單體鋰二次電池會(huì)先充滿電，從而達(dá)到過充保護(hù)電壓，為了防止 這只單體鋰二次電池被過充電，電池管理系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)串聯(lián)充電電路切斷， 也就使得其他9只電池?zé)o法充滿電，而整個(gè)電池組;故電容量也就只有8Ah。
因此，對鋰二次電池組串聯(lián)充電時(shí)，容易出現(xiàn)單體電池過充電、充不滿 電等情況，從而造成整個(gè)電池組性能的劣化。
鋰二次電池組的并聯(lián)充電方法，雖然可以解決單體電池過充和充不滿電 的問題，但是并聯(lián)充電方法需要采用低電壓、大電流的充電電源為每一只單 體電池充電，存在充電電源成本高、可靠性低、充電效率低、連接線徑粗等 缺陷，因此目前沒有大范圍使用這種充電方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋰二次電池組的充電裝置及充 電方法，可有效解決鋰二次電池組串聯(lián)充電易出現(xiàn)的過充電、充不滿電等問 題，且可避免并聯(lián)充電的充電電源成本高、可靠性低、充電效率低、連接線 徑粗等問題。
本發(fā)明解決上述4支術(shù)問題的技術(shù)方案如下 一種鋰二次電池組的充電方 法，該鋰二次電池組具有用于防止過充電的電池管理系統(tǒng)，所述的充電方法采用串聯(lián)充電與恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的充電方式。
本發(fā)明的有益效果是可有效解決鋰二次電池組串聯(lián)充電時(shí)過充、充不 滿等問題，且成本低、可靠性高、充電效率高。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
進(jìn)一步，所述串聯(lián)充電的電流不小于并聯(lián)充電電流的5倍。
釆用上述進(jìn)一步方案的有益效果是可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)大電流充電和并聯(lián)小電 流充電的有效結(jié)合。
進(jìn)一步，所述充電方法采用串聯(lián)充電與并聯(lián)充電同時(shí)進(jìn)行的充電方式。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是方便串聯(lián)大電流充電與并聯(lián)小電流 充電同時(shí)進(jìn)行，可保證每只單體鋰二次電池均充滿電且不會(huì)有過充現(xiàn)象。
進(jìn)一步，在鋰二次電池組的兩端串聯(lián)串聯(lián)充電電源，為電池組充電；當(dāng) 串聯(lián)充電結(jié)束后在鋰二次電池組的單體鋰二次電池兩端連接并聯(lián)充電電源， 為單體鋰二次電池進(jìn)行充電。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是方便串聯(lián)大電流充電與并聯(lián)小電流 充電分開進(jìn)行，可保證每只單體鋰二次電池均充滿電且不會(huì)有過充現(xiàn)象。
進(jìn)一步，鋰二次電池組中單體鋰二次電池?cái)?shù)目較多時(shí)，將鋰二次電池組 分成數(shù)個(gè)包括少數(shù)個(gè)鋰二次電池的鋰二次電池組模塊，對每個(gè)鋰二次電池組 模塊采用串聯(lián)充電與恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的方式進(jìn)行充電。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是方便根據(jù)實(shí)際情況，安排串聯(lián)充電電 源和并聯(lián)充電電源的數(shù)目及連接方式等問題。
進(jìn)一步，所述并聯(lián)充電電源的恒壓值與鋰二次電池組中單體鋰二次電池 充滿電時(shí)的電壓值相同。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是可有效確保每只單體鋰二次電池充 滿電且不會(huì)有過充現(xiàn)象。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案還包括如下 一種為鋰二次電池組進(jìn)行充電的充電裝置，該鋰二次電池組具有用于防止過充電的電池管理系
統(tǒng)，還包括至少一個(gè)串聯(lián)充電電源和至少一個(gè)并聯(lián)充電電源；所述串聯(lián)充 電電源與所述鋰二次電池組或鋰二次電池組中的鋰二次電池組;漠塊串聯(lián)；所 述并聯(lián)充電電源與所述鋰二次電池組或鋰二次電池組才莫塊中的單體鋰二次 電池連接。
本發(fā)明的有益效果是可有效解決鋰二次電池組充電時(shí)過充、充不滿等 問題，且成本低、可靠性高、充電效率高。
進(jìn)一步，將同 一個(gè)所述并聯(lián)充電電源輪流與所述鋰二次電池組中的每只 單體鋰二次電池連接進(jìn)行充電。
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是可根據(jù)實(shí)際情況減少并聯(lián)充電電源 的數(shù)目，有效控制充電電源成本。
進(jìn)一步，所述并聯(lián)充電電源為太陽能充電電源或無線充電電源。
采用上述進(jìn)一 步方案的有益效果是4喿作更為筒單。


圖1為本發(fā)明鋰二次電池組的充電裝置及充電方法的原理示意圖； 圖2為本發(fā)明鋰二次電池組的充電裝置及充電方法第一實(shí)施例的框圖； 圖3為本發(fā)明鋰二次電池組的充電裝置及充電方法第二實(shí)施例的框圖； 圖4為本發(fā)明鋰二次電池組的充電裝置及充電方法第三實(shí)施例的框圖； 圖5為本發(fā)明鋰二次電池組的充電裝置及充電方法第四實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本 發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
鋰二次電池組一般由兩只以上的單體鋰二次電池串聯(lián)組成，各只單體鋰二次電池的容量、內(nèi)阻、衰減特性、自放電等均會(huì)存在差異。 一般鋰二次電 池組均具有用于防止過充電的電池管理系統(tǒng)。
如圖l所示，本發(fā)明所提供的鋰二次電池組的充電裝置及充電方法的原
理為對于具有用于防止過充電的電池管理系統(tǒng)的鋰二次電池組可采用串聯(lián) 充電和恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的充電方式，即在鋰二次電池組兩端串 接一串聯(lián)充電電源，串聯(lián)充電采用大電流充電，作為鋰二次電池組充電的主 要方式；可在鋰二次電池組中的每只單體鋰二次電池兩端均連接一并聯(lián)充電 電源，或者可在多個(gè)容量和特性相同的單體鋰二次電池組成的鋰二次電池組 模塊的正負(fù)極串接一并聯(lián)充電電源進(jìn)行充電，并聯(lián)充電時(shí)并聯(lián)充電電源的恒 壓值與單體鋰二次電池充滿電時(shí)的電壓值相同，采用小電流充電，作為鋰二
次電池組充電的輔助方式。其中， 一般串聯(lián)充電的電流不小于并聯(lián)充電電流 的5倍。串聯(lián)充電和并聯(lián)充電可以同時(shí)進(jìn)行，也可分別進(jìn)行?？墒紫炔捎么?聯(lián)大電流為鋰二次電池組充電，當(dāng)鋰二次電池組中有至少 一個(gè)單體鋰二次電 池充滿時(shí)，電池管理系統(tǒng)控制串聯(lián)充電電源斷開；此時(shí)，啟動(dòng)并聯(lián)充電，采 用電壓與其串接的單體鋰二次電池充滿時(shí)的電壓相同的并聯(lián)充電電源，通過 并聯(lián)小電流的方式為每只單體鋰二次電池充電，當(dāng)單體鋰二次電池充滿時(shí)， 單體鋰二次電池與并聯(lián)充電電源的電壓相同，充電過程隨即結(jié)束。這樣，可 保證鋰二次電池組中每只單體鋰二次電池均充滿電，且不會(huì)出現(xiàn)過充電的現(xiàn) 象。當(dāng)鋰二次電池組中單體鋰二次電池?cái)?shù)目較多時(shí)，可將鋰二次電池組分成 數(shù)個(gè)包括少數(shù)個(gè)鋰二次電池的鋰二次電池組模塊，分別對每個(gè)鋰二次電池組 模塊采用上述串聯(lián)充電與并聯(lián)充電相結(jié)合的方式進(jìn)行充電。
如圖l所示，本發(fā)明所提供的鋰二次電池組的充電裝置包括至少一個(gè) 串聯(lián)充電電源和至少 一個(gè)并聯(lián)充電電源；串聯(lián)充電電源串耳關(guān)在鋰二次電池組 兩端或鋰二次電池組中的鋰二次電池組才莫塊兩端，在鋰二次電池組或鋰二次 電池組中的鋰二次電池組模塊中的每只單體鋰二次電池兩端連接一個(gè)獨(dú)立的并聯(lián)充電電源。也可在鋰二次電池組或鋰二次電池組才莫塊中，將同 一個(gè)并 聯(lián)充電電源輪流并聯(lián)在每只單體鋰二次電池兩端進(jìn)行充電。其中，并聯(lián)充電 電源可為太陽能充電電源或無線充電電源。
由于鋰二次電池組有多種規(guī)格，因此以電動(dòng)自行車用7串的25. 2V、 8Ah 鈷酸鋰二次電池組，電動(dòng)摩托車用13串的48. IV、 15Ah錳酸鋰二次電池組， 混合動(dòng)力汽車用108串的345. 6V、 40Ah磷酸亞4^鋰二次電池組和純電動(dòng)汽 車用90串的288V、 100Ah磷酸亞鐵鋰二次電池組為例，對本發(fā)明作進(jìn)一步 詳細(xì)描述》口下
實(shí)施例一
如圖2所示，為電動(dòng)自行車用7串的25. 2V、 8Ah鈷酸鋰二次電池組充 電時(shí)，在鈷酸鋰二次電池組的總正和總負(fù)兩端串聯(lián)一個(gè)限制輸出電壓為 29.4V的串聯(lián)充電電源，并以2A的限制充電電流進(jìn)行串聯(lián)充電，同時(shí)在每只 電池的兩端并聯(lián)一個(gè)限制輸出電壓為4. 2V、限制輸出電流為200mA的并聯(lián)充 電電源給每一只單體電池進(jìn)行并聯(lián)充電。充電過程中，串聯(lián)充電和并聯(lián)充電 同時(shí)進(jìn)行，若任一單體電池充滿電即其電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓時(shí)，則鈷酸鋰 二次電池組內(nèi)的電池管理系統(tǒng)將切斷串聯(lián)充電電源，串聯(lián)充電結(jié)束。而此時(shí) 對于未充滿電的電池，由于電池與并聯(lián)充電電源之間仍有電壓差，其并聯(lián)充 電過程將繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)每只單體電池充滿電時(shí)，電池與并聯(lián)充電電源之間不 存在電壓差，并聯(lián)充電結(jié)束。至此，鈷酸鋰二次電池組的充電過程結(jié)束。采 用上述充電方式，鈷酸鋰二次電池組中每只電池均可保證充滿電，且不會(huì)有 過充現(xiàn)象。
實(shí)施例二
如圖3所示，為電動(dòng)摩托車用13串的48. IV、 15Ah錳酸鋰二次電池組 充電時(shí)，在錳酸鋰二次電池組的總正和總負(fù)兩端串聯(lián)一個(gè)限制輸出電壓為 54. 6V的串聯(lián)充電電源，并以3A的限制充電電流進(jìn)行串聯(lián)充電，若任一單體電池充滿電即其電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓時(shí)，則錳酸鋰二次電池組內(nèi)的電池管
理系統(tǒng)將切斷串聯(lián)充電電源，串聯(lián)充電結(jié)束。用一個(gè)限制輸出電壓為4. 2V、 限制輸出電流為60OmA的并聯(lián)充電電源輪流給每一只未充滿的單體電池進(jìn)行 并聯(lián)充電，當(dāng)每只單體電池充滿電時(shí)，并聯(lián)充電結(jié)束。至此，錳酸鋰二次電 池組的充電過程結(jié)束。采用上述充電方式，錳酸鋰二次電池組中每只電池均 可保證充滿電，且不會(huì)有過充現(xiàn)象。 實(shí)施例三
如圖4所示，為混合動(dòng)力汽車用108串的345. 6V、 40Ah磷酸亞鐵鋰二 次電池組進(jìn)行充電時(shí)，首先，在磷酸亞鐵鋰二次電池組的總正和總負(fù)兩端串 聯(lián)一個(gè)限制輸出電壓為394. 2V、限制充電電流為80A的串聯(lián)充電電源進(jìn)行串 聯(lián)充電，當(dāng)有一只單體電池充滿電即其電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓時(shí)，電池組內(nèi) 的電池管理系統(tǒng)將串聯(lián)充電電源切斷，串聯(lián)充電結(jié)束。然后，用108個(gè)限制 輸出電壓為3. 65V、限制輸出電流為1A的并聯(lián)充電電源并聯(lián)在每一只單體電 池兩端進(jìn)行并4關(guān)充電，當(dāng)每只單體電池的電壓達(dá)到3. 65V即電池充滿電時(shí)， 充電結(jié)束。
實(shí)施例四
如圖5所示，為純電動(dòng)汽車用90串的288V、 100Ah磷酸亞鐵鋰二次電 池組充電時(shí)，將90串的電池分成9個(gè)10串的磷酸亞鐵鋰二次電池組模塊。 首先，在每個(gè)模塊的總正和總負(fù)兩端均串聯(lián)一個(gè)限制輸出電壓為36.5V、限 制充電電流為20A的串聯(lián)充電電源進(jìn)行串聯(lián)充電，當(dāng)電池組模塊中任一單體 電池充滿電即其電壓達(dá)到過充保護(hù)電壓時(shí)，電池組模塊內(nèi)的電池管理系統(tǒng)將 此電池組模塊的串聯(lián)充電電源斷開。然后，對此電池組模塊，采用5個(gè)限制 輸出電壓為3. 65V、限制輸出電流為500mA的并聯(lián)充電電源進(jìn)行并聯(lián)充電， 每個(gè)并聯(lián)充電電源給兩只單體電池輪流進(jìn)行并聯(lián)充電，當(dāng)每只單體電池充滿 電，并聯(lián)充電結(jié)束。上述實(shí)施例中的串聯(lián)充電與恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的充電方式可 通用。
另外，在本發(fā)明中由于并聯(lián)充電采用低電壓、小電流充電，因此可選擇 太陽能充電電源或無線充電電源作為并聯(lián)充電電源，從而操作更為簡單。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明 的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋰二次電池組的充電方法，該鋰二次電池組具有用于防止過充電的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，所述的充電方法采用串聯(lián)充電與恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的充電方式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電方法，其特征在于，所述串聯(lián)充電的電 流不小于并聯(lián)充電電流的5倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電方法，其特征在于，所述充電方法采用 串聯(lián)充電與并聯(lián)充電同時(shí)進(jìn)行的充電方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電方法，其特征在于，在鋰二次電池組的 兩端串聯(lián)串聯(lián)充電電源，為電池組充電；當(dāng)串聯(lián)充電結(jié)束后在鋰二次電池組 的單體鋰二次電池兩端連接并聯(lián)充電電源，為單體鋰二次電池進(jìn)行充電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的充電方法，其特征在于，當(dāng)鋰二次 電池組中單體鋰二次電池?cái)?shù)目較多時(shí)，將鋰二次電池組分成數(shù)個(gè)包括少數(shù)個(gè) 鋰二次電池的鋰二次電池組模塊，對每個(gè)鋰二次電池組模塊采用串聯(lián)充電與 恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的方式進(jìn)行充電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的充電方法，其特征在于，所述并聯(lián) 充電電源的恒壓值與鋰二次電池組中單體鋰二次電池充滿電時(shí)的電壓值相 同。
7. —種為鋰二次電池組進(jìn)行充電的充電裝置，該鋰二次電池組具有用 于防止過充電的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一個(gè)串聯(lián)充電電 源和至少一個(gè)并聯(lián)充電電源；所述串聯(lián)充電電源與所述鋰二次電池組或鋰二 次電池組中的鋰二次電池組模塊串聯(lián)；所述并聯(lián)充電電源與所述鋰二次電池 組或鋰二次電池組;溪塊中的單體鋰二次電池連"t妻。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電裝置，其特征在于，將同一個(gè)所述并聯(lián)充電電源輪流與所述鋰二次電池組中的每只單體鋰二次電池連接進(jìn)行充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電裝置，其特征在于，所述并聯(lián)充電電源 為太陽能充電電源或無線充電電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋰二次電池組的充電裝置及充電方法，尤其涉及一種為具有用于防止過充電的電池管理系統(tǒng)的鋰二次電池組充電的充電裝置及充電方法。本發(fā)明所提供的鋰二次電池組的充電方法采用串聯(lián)充電與恒壓限流的并聯(lián)充電相結(jié)合的充電方式。本發(fā)明所提供的一種為鋰二次電池組進(jìn)行充電的充電裝置包括至少一個(gè)串聯(lián)充電電源和至少一個(gè)并聯(lián)充電電源。本發(fā)明可有效解決串聯(lián)充電易出現(xiàn)的過充電、充不滿電等問題，且可避免并聯(lián)充電的充電電源成本高、可靠性低、充電效率低、連接線徑粗等問題。
文檔編號H02J7/00GK101599560SQ20091001672
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月6日
發(fā)明者林道勇 申請人:林道勇;山東潤峰集團(tuán)新能源科技有限公司