本發(fā)明涉及電池充電領(lǐng)域，具體涉及一種用于電池陣列的充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著鋰電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋰電池在大規(guī)模儲(chǔ)能上的應(yīng)用越來越廣泛。由于鋰電池單體電流和容量的限制，在大規(guī)模儲(chǔ)能上使用時(shí)，常采用先串聯(lián)后并聯(lián)的方式，組成電池陣列，以實(shí)現(xiàn)鋰電池組的高能量和高電流。目前針對(duì)鋰電池組的充電常采用恒流恒壓充電方式，首先恒流對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)電池組到達(dá)某一電流時(shí)，充電電流不變，電流逐漸減小，當(dāng)電流減小至一定值后，充電結(jié)束。

但是，在此過程中，若有電池單體到達(dá)截止電流，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電池陣列的電池充電提前結(jié)束。雖然這種策略針對(duì)小規(guī)模電池組時(shí)，由于電池的差異性較小，所能達(dá)到的充電效果也就相對(duì)較好。但針對(duì)大規(guī)模電池陣列時(shí)這一問題就會(huì)暴露出來，由于大規(guī)模儲(chǔ)能電池?cái)?shù)目眾多，電池單體的不一致性差別更加明顯，因此采用這種充電策略時(shí)，電池陣列中的電池單體往往會(huì)提前到達(dá)截止電流，導(dǎo)致電池陣列無法充入更多電量，影響儲(chǔ)能電池陣列的使用效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于電池陣列的充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電池陣列充電經(jīng)常無法充入足夠的電量的問題，提高了儲(chǔ)能電池陣列的使用效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于電池陣列的充電系統(tǒng)，該電池陣列包括并聯(lián)的多個(gè)電池組，每個(gè)電池組包括串聯(lián)的多個(gè)電池單元，該充電系統(tǒng)包括：至少一個(gè)電壓傳感器，用于檢測(cè)電池陣列的總電壓或每個(gè)電池單元的電壓；可控電源，用于給電池陣列充電；以及控制器，用于從至少一個(gè)電壓傳感器接收檢測(cè)到的總電壓或電壓；在檢測(cè)到總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值的情況下，控制可控電源減小給電池陣列充電的當(dāng)前充電電流；以及在當(dāng)前充電電流被減小到預(yù)定電流值的情況下，如果檢測(cè)到總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元的第二電壓值，則控制可控電源結(jié)束給電池陣列充電。

優(yōu)選地，控制器用于控制可控電源減小給電池陣列充電的當(dāng)前充電電流可以包括：控制器用于控制可控電源將當(dāng)前充電電流的值減半。

優(yōu)選地，預(yù)定電流值可以為初始給電池陣列充電時(shí)的充電電流的1/32。

優(yōu)選地，控制器控制可控電源減小給電池陣列充電的當(dāng)前充電電流可以包括：控制器用于控制可控電源將當(dāng)前充電電流的值減小2/3。

優(yōu)選地，預(yù)定電流值可以為初始給電池陣列充電時(shí)的充電電流的1/27。

優(yōu)選地，該充電系統(tǒng)還可以包括：電流傳感器，該電流傳感器可以用于檢測(cè)可控電源輸出的電流，并將指示檢測(cè)到的電流的值的信號(hào)傳送到控制器。

優(yōu)選地，控制器可以是電池管理系統(tǒng)(batterymanagementsystem,bms)。

優(yōu)選地，該可控電源可以是功率控制系統(tǒng)(powercontrolsystem,pcs)。

至少一個(gè)電壓傳感器用于檢測(cè)電池陣列的總電壓或電池單元的電壓，控制器在電池陣列的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值的情況下，控制可控電源減小給電池陣列充電的當(dāng)前充電電流；并且，當(dāng)電池陣列的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，控制器控制可控電源結(jié)束給電池陣列充電。

通過上述技術(shù)方案，該充電系統(tǒng)能夠在電池陣列的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)降低電池陣列的充電電流，并在當(dāng)前充電電流被減小到預(yù)定電流值的情況下，如果檢測(cè)到總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值，則控制可控電源結(jié)束給電池陣列充電。從而取代了現(xiàn)有技術(shù)中采用恒流恒壓的充電方式，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電池陣列因?yàn)樘崆敖Y(jié)束充電過程而經(jīng)常無法充入足夠的電量的問題，提高了儲(chǔ)能電池陣列的使用效率。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的用于電池陣列的充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的用于電池陣列的充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；以及

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的用于電池陣列的充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

10、電壓傳感器20、控制器

30、可控電源b、電池陣列

b1～bn、電池組ic、電流傳感器

ic1～icn、電流傳感器

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)的用于電池陣列的充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該電池陣列b包括并聯(lián)的多個(gè)電池組b1～bn，每個(gè)電池組包括串聯(lián)的多個(gè)電池單元，該充電系統(tǒng)包括：

至少一個(gè)電壓傳感器10，該電壓傳感器10用于檢測(cè)電池陣列的總電壓或每個(gè)電池單元的電壓。在該實(shí)施方式中，該電壓傳感器10的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要檢測(cè)的電壓數(shù)目來決定，如只對(duì)電池陣列b的總電壓進(jìn)行檢測(cè)，那么只需要一個(gè)電壓傳感器10與該電池陣列b進(jìn)行并聯(lián)；若分別對(duì)電池單元的電壓進(jìn)行檢測(cè)，那么可以采用與電池單元數(shù)目相同的數(shù)量的電壓傳感器10進(jìn)行檢測(cè)。此外，電壓傳感器10的選取可以是霍爾電壓傳感器，也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其他電壓傳感器。

可控電源，該可控電源30用于給電池陣列b供電。

控制器20，該控制器20用于從至少一個(gè)電壓傳感器10接收總電壓或電壓，在檢測(cè)到總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值的情況下，控制可控電源30減小給電池陣列充電的當(dāng)前充電電流；在當(dāng)前充電電流被減小到預(yù)定電流值的情況下，如果檢測(cè)到總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值，則控制可控電源30結(jié)束給電池陣列b充電?？刂破?0可以是bms，也可以是微控制器、場(chǎng)可編程門陣列電路等本領(lǐng)域工作人員所公知的其他控制器。

該第一電壓值和第二電壓值的選取可以根據(jù)電池陣列b的構(gòu)成不同而不同，如電池陣列b選用的是磷酸鐵鋰電池組成的電池陣列b，那么，第二電壓值就可以選用3.65v，而第一電壓值則可以選用m*3.6v，其中，m為每個(gè)電池組b1～bn中串聯(lián)的電池單元的個(gè)數(shù)(假設(shè)每個(gè)電池單元只包含1個(gè)磷酸鐵鋰電池)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該控制器20用于控制可控電源30減小給電池陣列b充電的當(dāng)前充電電流可以包括：控制器20用于控制可控電源30將當(dāng)前充電電流的值減半。優(yōu)選地，該預(yù)定電流值可以為初始給電池陣列b充電時(shí)的充電電流的1/32。

每當(dāng)電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，控制器20控制可控電源30將電池陣列b的充電電流減小為原來的1/2，當(dāng)?shù)谖宕螜z測(cè)到電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，充電電流降低到初始充電電流的1/32，之后，在下一次(即第六次)檢測(cè)到電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，結(jié)束充電過程。

在本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施方式中，該控制器20還可以用于當(dāng)電池陣列b的充電總電壓和任意電池單元的充電電壓達(dá)到預(yù)設(shè)第二電壓值時(shí)控制可控電源30將電池陣列b的充電電流減小為原充電電流的1/3，在該實(shí)施方式中，該預(yù)定電流值可以為初始給電池陣列b充電時(shí)的充電電流的1/27，那么，每當(dāng)電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，控制器20控制可控電源30將電池陣列b的充電電流減小為原來的1/3，當(dāng)?shù)?次檢測(cè)到電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，充電電流降低到初始充電電流的1/27，之后，在下一次(即第4次)檢測(cè)到電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，結(jié)束充電過程。

此外，該可控電源30可以為pcs，用于給電池陣列b充電，該pcs還可以直接檢測(cè)電池陣列b的充電電流，從而精確控制充電電流的減小值。

如圖2所示，該充電系統(tǒng)還可以包括電流傳感器ic，該電流傳感器ic用于檢測(cè)可控電源輸出的電流，并將指示檢測(cè)到的電流的值的信號(hào)傳送到控制器20，控制器20根據(jù)該電流值計(jì)算出電流降低后的電流值，從而控制可控電源30調(diào)整充電電流。

作為包括電流傳感器ic的實(shí)施方式的補(bǔ)充或替換，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，bms可以包括計(jì)數(shù)器，bms每次控制pcs減小輸出的充電電流(例如充電電流減半)，計(jì)數(shù)器的值加1。當(dāng)計(jì)數(shù)器的值達(dá)到預(yù)定值(例如5)時(shí)，bms可以認(rèn)為此時(shí)的充電電流達(dá)到預(yù)定電流值(例如初始充電電流的1/32)，在下一次(例如第6次)電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值時(shí)，bms控制pcs將充電電流減小到零，結(jié)束充電過程。

如圖3所示，電池陣列b由n組電池組b1～bn并聯(lián)組成，假設(shè)每個(gè)電池組b1～bn由m個(gè)電池單元組成。電流傳感器ic和ic1～icn用于檢測(cè)pcs輸出的充電電流以及到各個(gè)電池組b1～bn的充電電流。整個(gè)電池陣列b由pcs進(jìn)行充電。bms還可以檢測(cè)電池陣列整體的電壓和溫度。

在電池陣列b充電時(shí)，首先pcs對(duì)其進(jìn)行恒流充電，設(shè)此時(shí)的初始充電電流為i，電池陣列b和各個(gè)電池組b1～bn的電壓上升。當(dāng)電池陣列b的總電壓首次到達(dá)第一電壓值(以磷酸鐵鋰電池為例，該值可設(shè)為m*3.6v)或者某一個(gè)電池單元的電壓到達(dá)第二電壓值(以磷酸鐵鋰為例，該值可設(shè)為3.65～3.7v，一般設(shè)為3.65v)時(shí)，bms控制pcs將電池陣列b充電電流減半，此時(shí)充電電流為1/2*i，此時(shí)電池陣列b的總電壓和各個(gè)電池單元的電壓下降，pcs繼續(xù)為電池陣列b充電；

當(dāng)下一次電池陣列b的總電壓到達(dá)第一電壓值v1或者某一個(gè)電池單元的電壓到達(dá)第二電壓值v2時(shí)，pcs將電池陣列b的充電電流再次減半。在重復(fù)上述過程到第n次電池陣列b的總電壓到達(dá)第一電壓值v1或者某一個(gè)電池單元的電壓到達(dá)第二電壓值v2時(shí)，此時(shí)pcs將電池陣列b充電電流減為1/2ⁿ*i，此時(shí)電池陣列b總壓和電池單元下降，pcs繼續(xù)為電池陣列b充電。如果電流1/2ⁿ*i達(dá)到預(yù)定電流值，則在下一次電池陣列b的總電壓到達(dá)第一電壓值v1或者任意一個(gè)電池單元的電壓到達(dá)第二電壓值v2時(shí)，充電電流減小為零，即結(jié)束充電過程。

例如，上述n可以為5，即當(dāng)電池陣列的充電電流下降為1/2⁵*i(i為電池陣列的初始充電電流)時(shí)，繼續(xù)為電池陣列b充電，當(dāng)電池陣列b總電壓第6次到達(dá)第一電壓值v1或者任意一個(gè)電池單元的電壓達(dá)到第二電壓值v2時(shí)，bms控制pcs將充電電流減為0，結(jié)束充電過程。

通過上述技術(shù)方案，該充電系統(tǒng)在每次電池陣列b的總電壓達(dá)到第一電壓值或者任意一個(gè)電池單元達(dá)到第二電壓值時(shí)，減小當(dāng)前充電電流，從而繼續(xù)對(duì)電池陣列進(jìn)行恒流充電，如果減小后的充電電流值到達(dá)預(yù)定電流值，在下一次電池陣列的總電壓達(dá)到預(yù)設(shè)第一電壓值或任意一個(gè)電池單元達(dá)到預(yù)設(shè)第二電壓值時(shí)，結(jié)束充電過程，取代了現(xiàn)有技術(shù)中采用恒流恒壓的充電方式，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電池陣列因?yàn)樘崆敖Y(jié)束充電過程而經(jīng)常無法充入足夠的電量的問題，提高了儲(chǔ)能電池陣列的使用效率。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。