一种储能系统锂电池包充电控制方法及装置与流程

1.本发明涉及锂电池应用技术领域，更具体地说，特别涉及一种储能系统锂电池包充电控制方法及装置。


背景技术：

2.动力电池的应用范围已经非常的广泛，封装起来的电池pack往往需要串并联以实现所需要的系统电压及系统容量。在串并联后，由于多节串联使用，每节电池的不一致，会导致在充放电两端时出现部分电芯过充电和过放电，带来过充过放的隐患，严重时会产生电芯失效或起火爆炸。因此，锂电池包应用系统均需要加入bms（电池管理系统）对电池充放电进行管理，但是bms管理下的电池包在户用场景下常常不能与充电器进行通讯，不存在根据bms要求进行实时降电流的技术可行性。因此常常在充电末端触发过充保护，待充电电流移除后，锂电池静置电压回落继而bms解除过充保护，充电器重新启动充电，当电流升高到一定值时再次触发保护，如此反反复复进行充电和保护，对bms板是一种很苛刻的技术挑战，容易引起bms板损坏进而导致锂电池过充电甚至诱发火灾。尤其随着锂电池的容量的衰减，恒流比降低，不一致性的加剧，该问题会进一步被放大。现有的充电技术主要采用以下几种：1、直接采用普通三段式充电器针对铅酸电池的设计，其中恒压阶段容易触发反复保护，提高不良发生的机率。还有部分充电技术为减少反复充电次数将三段式充电进行优化改为两段式充电，及恒流恒压充电，该技术减少了浮充阶段bms板的反复保护，但并不能减少恒压阶段的反复充电问题。
3.2、有部分充电技术基于充电温升考虑的优化充电策略，如专利号201911311092.4所述发明可以解决大功率导致的温升问题，专利号201911309713.5所述锂离子电池三段式充电方法利用锂电池特性，保证温度安全前提下充分挖掘其快速充电倍率优势缩短充电时间。以上两种发明均强调充电的快速性，未顾及反复充电带来的安全性问题。
4.3、另一种技术则要求锂电池与充电器进行通讯，建立通讯后根据bms计算出的soc状态实时调整充放电电压电流，实现高效充电。如专利号201910094576.1所述的通讯读取状态定义优先顺序，但该技术在户用储能行业并不具备广泛推广的可行性。
5.综上所述，为解决以上锂电池包充电的安全隐患，目前还未有在电池包层面切实可行的户用充电控制方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种储能系统锂电池包充电控制方法及装置，以克服现有技术所存在的缺陷。
7.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种储能系统锂电池包充电控制方法，所述储能系统锂电池包具有恒流充电模式和变值恒压充电模式，所述充电控制方法包括以下步骤：
s1、判断是否需要进行充电，若是则触发所述恒流充电模式，该恒流充电模式采用储能系统最大电流对所述锂电池包进行充电，否则中止；s2、判断是否进入bms过压保护，若是则进行变值恒压充电模式，所述变值恒压充电模式通过动态调整恒压值进行充电，否则继续执行恒流充电模式。
8.进一步地，所述步骤s1中通过充电标志位判断是否需要进行充电，若充电标志位为1则需要进行充电，否则中止，在恒流充电模式中，恒压限幅值为u
c1
=u
max
, u
max
=3.65v*n，其中，u
c1
为不触发保护电压值。
9.进一步地，所述步骤s2包括以下步骤：s20、判断恒压标志位是否为1，若是则进入bms保护并执行变值恒压充电模式，否则继续执行恒流充电模式；s21、设置变值恒压充电模式中的充电电压uc=min[u
s ,u
max
]-0.5v，其中，us为保护前总压值，u
max
=3.65v*n；s22、以充电电压uc为控制目标进行恒压充电，直至充电电流小于预设值，将恒压标志为0，充电结束。
[0010]
进一步地，所述步骤s20中若bms进入单节或多节过压保护则恒压标志位为1。
[0011]
进一步地，所述预设值为0.05c。
[0012]
本发明还提供一种根据上述的储能系统锂电池包充电控制方法的装置，所述储能系统锂电池包具有恒流充电模式和变值恒压充电模式，该装置包括：第一判断模块，用于判断是否需要进行充电，若是则触发所述恒流充电模式，该恒流充电模式采用储能系统最大电流对所述锂电池包进行充电，否则中止；第二判断模块，用于判断是否进入bms过压保护，若是则进行变值恒压充电模式，所述变值恒压充电模式通过动态调整恒压值进行充电，否则继续执行恒流充电模式。
[0013]
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明可以成功并彻底的解决锂电池充饱后反复开关的问题，变值恒流充电模式的充电效率和转换效率都远远高于未采用本发明控制方法的脉冲充电方式。
附图说明
[0014]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]
图1是本发明储能系统锂电池包充电控制方法的流程图。
[0016]
图2是本发明中的电压电流波形图。
[0017]
图3是本发明储能系统锂电池包充电控制装置的原理图。
具体实施方式
[0018]
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019]
参阅图1所示，本发明公开了一种储能系统锂电池包充电控制方法，所述储能系统
锂电池包具有恒流充电模式和变值恒压充电模式，所述充电控制方法包括以下步骤：步骤s1、判断是否需要进行充电，若是则触发所述恒流充电模式，该恒流充电模式采用储能系统最大电流对所述锂电池包进行充电，否则中止。
[0020]
具体的，在该步骤中是通过充电标志位判断是否需要进行充电，若充电标志位为1则需要进行充电，否则中止，在恒流充电模式中，恒压限幅值为u
c1
=u
max
, u
max
=3.65v*n，其中，u
c1
为不触发保护电压值。
[0021]
在恒流充电模式充电过程中实时检测充电电压和充电电流，当判断到bms板过充保护时，更改充电设置，进入步骤s2。
[0022]
步骤s2、判断是否进入bms过压保护，若是则进行变值恒压充电模式，所述变值恒压充电模式通过动态调整恒压值进行充电，否则继续执行恒流充电模式。
[0023]
具体的，该步骤包括以下步骤：步骤s20、判断恒压标志位是否为1，若是则进入bms保护并执行变值恒压充电模式，否则继续执行恒流充电模式，具体的，若bms进入单节或多节过压保护则恒压标志位为1。
[0024]
步骤s21、设置变值恒压充电模式中的充电电压uc=min[u
s ,u
max
]-0.5v，即充电电压设置为保护前总压值us和u
max
中的小值减0.5v，其中，us为保护前总压值，u
max
=3.65v*n。
[0025]
步骤s22、以充电电压uc为控制目标进行恒压充电，直至充电电流小于预设值，本实施例选为0.05c，将恒压标志为0，充电结束。
[0026]
具体的，待bms恢复充电后，锂电池进入以uc为充电电压的恒压充电模式，充电电流逐步上升，由于内阻回路内阻等原因，bms将不再触发单节或多节过压保护，直至充电电流降至充电结束阈值，充电结束。
[0027]
参阅图2所示，为本发明实施例的电压电流波形图，其中t0-t1阶段为恒流充电阶段，随着充电进行电压逐步升高；t1-t2为恒流恒压切换阶段，当检测到电压快速升高，同时充电电流掉至0a时，判断为bms充电保护，将恒压充电标志位置1。并为恒压充电电压赋值，具体值为t1时刻电压值-0.5v，与限幅电压值取小值。t2-t3为恒压充电阶段直至充电结束。需要特别指出在实际工程应用中需根据充电器硬件参数对恒流转恒压识别加入必要的保护限制条件，防止模式误判。
[0028]
参阅图3所示，本发明还提供一种根据上述的储能系统锂电池包充电控制方法的装置，所述储能系统锂电池包具有恒流充电模式和变值恒压充电模式，该装置包括：第一判断模块1，用于判断是否需要进行充电，若是则触发所述恒流充电模式，该恒流充电模式采用储能系统最大电流对所述锂电池包进行充电，否则中止；第二判断模块2，用于判断是否进入bms保护，若是则进行变值恒压充电模式，所述变值恒压充电模式通过动态调整恒压值进行充电，否则继续执行恒流充电模式。
[0029]
本发明的优点是：1、采用本发明的锂电池充电控制方法可以从根本上解决bms系统反复保护，充电器反复充电的问题，可以提升系统可靠性，安全性，延长锂电池包使用寿命；2、与传统充电器在恒压阶段引起的反复保护的类似脉冲充电相比，本发明提供的控制算法可实现电流连续充电，充电效率和转换效率都明显高于传统控制方法。
[0030]
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，例如将代表标志位的数据进行调换等，只要不超过本发明
的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。