一种电池组充放电控制系统和方法

技术领域

本申请涉及储能控制技术领域，特别是涉及一种电池组充放电控制系统和方法。

背景技术

随着储能技术的发展，越来越多的设备使用市电和电池同时进行供电；例如，数据中心机房必须保证用电设备供电的连续性和供电系统的安全性，所以在数据中心的信息中心机房都会配置UPS(不间断电源系统)，当市电供电出现中断等异常时，UPS利用其配套的后备锂电池组系统中的电能为数据中心机房中的用电设备提供稳定、清洁、连续的电力。

基于以上的应用条件，锂电池组系统必须长期处于满电浮充状态(以防市电异常时，锂电池组系统能全功率响应用电设备需求)；但锂电池有其特殊的电压平台特性，尤其是磷酸铁锂电池，在充电的末端(快充满电时)，随着电芯内阻的增大，锂电池电压会快速的上升，此时主回路就必须提供保护装置来切断充放电回路，来阻止锂电池充爆(锂电池组过冲保护)。

然而，现有的不间断电源系统的使用情况以及锂电池上述特性，使得多串锂电池组系统在使用时不能按照锂电池组100％的功率充放电，由于保护装置的限制，导致锂电池组可能只能按照50％的功率充放电。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高电池组充放电功率的电池组充放电控制系统和方法。

一种电池组充放电控制系统，所述系统包括：

多个电芯串联的电池组；

与单个电芯并联的充放电管理电路；

与所述充放电管理电路连接的控制器，用于对单个电芯的充放电进行控制。

在其中一个实施例中，所述电池组充放电控制系统，还包括：与所述电池组连接的充电设备，所述充电设备与所述控制器通信连接，所述控制器控制所述充电设备对所述电池组的充电电流和充电电压。

在其中一个实施例中，所述电池组充放电控制系统，还包括：与所述电池组连接的用电设备。

一种锂电池组充放电控制方法，所述方法包括：

控制器对在充电过程中的电池组的每个电芯的电压进行监控；

在最高电压的电芯的电压大于第一预设值时，控制充电设备停止充电；

在最高电压的电芯的电压小于第二预设值，且最低电压的电芯的电压大于单体过充电保护恢复电压时，控制充电设备通过第一预设电流值对所述电池组充电。

在其中一个实施例中，在最高电压的电芯的电压小于第二预设值，且最低电压的电芯的电压大于单体过充电保护恢复电压时，控制充电设备通过第一预设电流值对所述电池组充电之后，包括：在最高电压的电芯的电压大于第一预设值时，控制充电设备停止充电，且控制充放电管理电路停止工作。

在其中一个实施例中，所述锂电池组充放电控制方法，还包括：在最高电压的电芯与最低电压的电芯的电压差小于第三预设值，且最高电压的电芯的电压大于第四预设值时，控制控制充放电管理电路停止工作。

在其中一个实施例中，所述锂电池组充放电控制方法，还包括：当正极末端的电芯的电压大于第四预设值，正极末端的电芯与电压最低的电芯的电压差大于第五预设值时，控制充放电管理电路工作；当正极末端的电芯的电压低于衡开启电压时，控制充放电管理电路停止工作；当正极末端的电芯与电压最低的电芯的电压差小于第三预设值，且正极末端的电芯的电压大于衡开启电压时，控制充放电管理电路停止工作。

上述电池组充放电控制系统和方法，通过设置与单个电芯并联的充放电管理电路，并且去掉了主回路的保护装置，降低了系统的成本，同时，在正常浮充充电时，会通过电芯的放电电阻电路与充电设备的交互，会控制所有电芯的电压一直保持在一个统一的范围(如3.40V至3.45V)之间，不会每次充电让电芯到达上限值而触发单体过充保护，因此，能够实现电池组按照其100％的功率充放电。

附图说明

图1为现有锂电池组充放电控制系统的结构示意图；

图2为一个实施例中电池组充放电控制系统的结构示意图；

图3为一个实施例中电池组充放电控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，锂电池充放电控制系统包括锂电池组、电池检测&单体电芯均衡模块、控制器和保护装置001，锂电池组包括多个电芯，分别为电芯Cell

在其中一个实施例中，如图2所示，提供了一种电池组充放电控制系统，所述系统包括：多个电芯串联的电池组110；与单个电芯并联的充放电管理电路120；与所述充放电管理电路120连接的控制器130，用于对单个电芯的充放电进行控制。

其中，电池组110包括多个电芯，分别为电芯Cell

上述电池组充放电控制系统，通过设置与单个电芯并联的充放电管理电路，并且去掉了主回路的保护装置，降低了系统的成本，大大提高了系统长期免维护工作的稳定性，同时，在正常浮充充电时，会通过电芯的放电电阻电路与充电设备的交互，会控制所有电芯的电压一直保持在一个统一的范围(如3.40V至3.45V)之间，不会每次充电让电芯到达上限保护值而触发单体过充保护，因此，能够实现电池组按照其100％的功率充放电。

在其中一个实施例中，所述电池组充放电控制系统，还包括：与所述电池组110连接的充电设备140，所述充电设备140与所述控制器130通信连接，所述控制器130控制所述充电设备140对所述电池组110的充电电流和充电电压。控制器130可对充电电流和充电电压的大小进行调节，例如，控制器130控制所述充电设备140的充电电流为0.5A。

在其中一个实施例中，所述电池组充放电控制系统，还包括：与所述电池组110连接的用电设备150。用电设备150可为数据中心机房中的用电设备。

上述电池组充放电控制系统，主回路的保护装置删除，充放电功率不受影响，并且功率器件变少了，整体系统可靠性指数提升；系统通过单元模块化实现，没有整体的复杂控制单元，维护方便快捷。

上述电池组充放电控制系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在其中一个实施例中，如图3所示，提供了一种锂电池组充放电控制方法，所述方法包括：

S210，控制器对在充电过程中的电池组的每个电芯的电压进行监控。

S220，在最高电压的电芯的电压大于第一预设值时，控制充电设备停止充电。

其中，第一预设值可为3.65V，当然根据不同的电池其上限值不同来设置不同的第一预设值。

S230，在最高电压的电芯的电压小于第二预设值，且最低电压的电芯的电压大于单体过充电保护恢复电压时，控制充电设备通过第一预设电流值对所述电池组充电。

其中，第二预设值可为3.55V，第二预设值为单体电芯的最高安全值。单体过充电保护恢复电压可为3.34V，第二预设值大于单体过充电保护恢复电压，第一预设电流值可为0.5A，第一预设电流值为一个较小的安全电流。

上述锂电池组充放电控制方法，实时监控单个电芯的电压，在最高电压的电芯电压超过上限值时，启用充电机设备的禁止充电，而在最高电压的电芯的电压小于安全值，而最低电压的电芯的电压大于单体过充电保护恢复电压，采用第一预设电流值来进行充电，可以实现对锂电池组进行小电流充电，延长均衡时间，降低均衡错均、误均的风险，并可以在一定条件下，将模组内所有串联电芯的电压控制在20mV以内，避免触发单体充电保护，增加系统的可靠性。

在其中一个实施例中，在最高电压的电芯的电压小于第二预设值，且最低电压的电芯的电压大于单体过充电保护恢复电压时，控制充电设备通过第一预设电流值对所述电池组充电之后，包括：在最高电压的电芯的电压大于第一预设值时，控制充电设备停止充电，且控制充放电管理电路停止工作。

本实施例中，在对电池组进行小电流充电后，如果最高电压的电芯的电压达到上限值，再控制充电设备停止充电，保证电池组的安全。

在其中一个实施例中，所述锂电池组充放电控制方法，还包括：在最高电压的电芯与最低电压的电芯的电压差小于第三预设值，且最高电压的电芯的电压大于第四预设值时，控制控制充放电管理电路停止工作。

其中，第三预设值可为20mV，第四预设值可为3.4V。本实施例中，将模组内所有串联电芯的电压控制在20mV以内，避免触发单体充电保护，增加系统的可靠性。

在其中一个实施例中，所述锂电池组充放电控制方法，还包括：当正极末端的电芯的电压大于第四预设值，正极末端的电芯与电压最低的电芯的电压差大于第五预设值时，控制充放电管理电路工作；当正极末端的电芯的电压低于衡开启电压时，控制充放电管理电路停止工作；当正极末端的电芯与电压最低的电芯的电压差小于第三预设值，且正极末端的电芯的电压大于衡开启电压时，控制充放电管理电路停止工作。

其中，第一设置值可为3.65V，第二预设值可为3.55V，第三预设值可为20mV，第四预设值可为3.4V，第五预设值可为30mV，衡开启电压可为3.45V。本实施例中，通过设置充放电管理电路的开启条件和关闭条件，能够避免触发单体充电保护，进而避免频繁控制充电设备启动或停止，增加系统的可靠性。

上述实施例中锂电池组充放电控制方法，在后续开发过程中，由现有的依据系统整体主回路来判定和控制调整为单个电芯控制，后续系统方案阶段不用考虑系统的差异性，在单个电芯控制没有问题的情况下，后续系统的实现就像搭积木一样方便，也不再需要考虑用户的使用场景，系统方案简单模块化，大大缩短整个锂电池组系统的开发周期。

应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

关于电池组充放电控制方法的具体限定可以参见上文中对于电池组充放电控制系统的限定，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。