一种完全依靠锂电池实现动能回收的方法

技术领域

本发明涉及应用于锂电池管理系统的程序控制方法领域，具体为一种完全依靠锂电池实现动能回收的方法。

背景技术

中国专利号为CN106976401A公开了一种石墨烯锂电池超级电容双能源控制方法及系统，虽然提及了超级电容充电将回收的能量，用以提高电动汽车的续航能力，但是在电量回收和效率的提高以及电池寿命的提高方面还存在很大的问题，传统动能回收系统不能完全依靠锂电池来吸收制动能，存在多种因素，低压阶段大电流充电对电芯寿命及安全影响较大，如果限流或通过能量释放装置来解决对能量的损失较大，常规锂电池管理系统都会设置单体过压保护来禁止继续充电，所有单体过压恢复来解除充电禁止，导致产生在这个单体电压范围的动能回收直接失败，如果此时没有能量能量释放装置，则会导致动能回收失败，控制器产生高压保护，电机抱死，小车行车停顿，下坡速度较高的时候甚至会有安全风险；

现有的锂电池实现动能回收的方法在电池电压较低时需要进行涓流充电模式的，不会照顾电池状态，常规满充后的锂电系统由于单体电压并没有达到恢复充电的条件，容易导致动能回收失败，为此，我们提出一种完全依靠锂电池实现动能回收的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种完全依靠锂电池实现动能回收的方法，以解决上述背景技术中提出的现有的锂电池实现动能回收的方法在电池电压较低时需要进行涓流充电模式的，不会照顾电池状态，常规满充后的锂电系统由于单体电压并没有达到恢复充电的条件，容易导致动能回收失败的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种完全依靠锂电池实现动能回收的方法，该完全依靠锂电池实现动能回收的方法的具体步骤如下：

步骤一：在低压阶段的动能回收，保护值设置稍高于电芯过放值；

步骤二：高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余；

步骤三：通过识别放电流的方法解除过充状态；

步骤四：实际应用举例；

步骤五：其余阶段的动能回收按常规充电方式进行。

优选的，步骤一中所述保护值的设定方式如下：

在低压阶段的动能回收，保护值设置稍高于电芯过放值来消除此时大电流充电的影响高于2.8V，保持对电芯进行浅放，解决低压阶段动能回收大电流对电芯的影响。

优选的，步骤二中高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余的目的为：确保本方法中的各项条件判断值行之有效，分析充电器CV曲线与动能回收电流曲线，预留容量，且程序的判断条件如下：

S1：同时进行总压大于设定值；

S2：截止电流小于设定值；

S3：延时等于设定值。

优选的，所述高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余的具体方法如下：

A1：注意场景动能回收时电池组的电流大小以及持续时间等数据的波动特性曲线；

A2：使电压、电流、持续时间三者的值避开此波动特性，同时所留适当的剩余容量也不会产生传统的过压保护。

优选的，步骤三中解除过充状态的判断方式如下：采用放电电流大于设定值，当小车静态待机电流小于2A，则可以用判断放电电流大于2A来判断当前已经断开充电器连接状态，确认小车以处于工作状态，实现及时解除过压保护状态，允许充电。

优选的，步骤四中所述实际应用示例如下：

一：在程序中控制单体过充值为4.2V,恢复值为4.05V，过放值为2.8V，恢复值为3.0V；

二：根据动能回收电流曲线和充电器恒压阶段电流曲线，程序增加满充条件判断并设置,充电采用总压大于53.8V,截止电流小于4A，持续5S进入满充保护,关闭充电MOS或充电继电器，锂电池管理系统置为过充状态；

三：解除条件设置为所有单体低于4.05V或者有大于3A以上的放电电流，辅助条件充电过流阈值设定为30A，延时8S,过滤浪涌电流。

优选的，步骤五中所述传统充电方法通过锂电池实现，且其工作过程如下：

SS1、过充电检出电压：在通常状态下，Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压；

SS2、过充电解除电压：在充电状态下，Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压；

SS3、充电器检出电压：在过放电状态下，VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该完全依靠锂电池实现动能回收的方法无需增加额外的硬件成本即可实现锂电池组全程无障碍对小车进行动能回收；

该完全依靠锂电池实现动能回收的方法采用满充保护和单体过压保护并存的方式也极大的保障了电池组的过压安全风险，即使在极端异常情况也提供着安全保护。

附图说明

图1为本发明的控制方法工作流程图；

图2为传统硬件单串锂电池保护板充电电路工作原理图；

图3为本发明的电流波动曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种完全依靠锂电池实现动能回收的方法，该完全依靠锂电池实现动能回收的方法的具体步骤如下：

步骤一：在低压阶段的动能回收，保护值设置稍高于电芯过放值来消除此时大电流充电的影响；

步骤二：高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余；

步骤三：通过识别放电流的方法解除过充状态；

步骤四：实际应用举例；

步骤五：其余阶段的动能回收按常规充电方式进行。

步骤一中所述保护值的设定方式如下：

在低压阶段的动能回收，保护值设置稍高于电芯过放值来消除此时大电流充电的影响高于2.8V，保持对电芯进行浅放，解决低压阶段动能回收大电流对电芯的影响。

步骤二中高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余的目的为：确保本方法中的各项条件判断值行之有效，分析充电器CV曲线与动能回收电流曲线，预留容量，且程序的判断条件如下：

S1：同时进行总压大于设定值；

S2：截止电流小于设定值；

S3：延时等于设定值。

所述高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余的具体方法如下：

A1：注意场景动能回收时电池组的电流大小以及持续时间等数据的波动特性曲线；

A2：使电压、电流、持续时间三者的值避开此波动特性，同时所留适当的剩余容量也不会产生传统的过压保护，如下图(图3)就是一个采用48V三元锂电池进行动能回收时的电流波动曲线，主要看最高电流值和维持时间，低电流和维持时间。

步骤三中解除过充状态的判断方式如下：采用放电电流大于设定值，当小车静态待机电流小于2A，则可以用判断放电电流大于2A来判断当前已经断开充电器连接状态，确认小车以处于工作状态，实现及时解除过压保护状态，允许充电。

步骤四中所述实际应用示例如下：

一：在程序中控制单体过充值为4.2V,恢复值为4.05V，过放值为2.8V，恢复值为3.0V；

二：根据动能回收电流曲线和充电器恒压阶段电流曲线，程序增加满充条件判断并设置,充电采用总压大于53.8V,截止电流小于4A，持续5S进入满充保护,关闭充电MOS或充电继电器，锂电池管理系统置为过充状态；

三：解除条件设置为所有单体低于4.05V或者有大于3A以上的放电电流，辅助条件充电过流阈值设定为30A，延时8S,过滤浪涌电流。

步骤五中所述传统充电方法通过锂电池实现，普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等，其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。在保护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss，VM为低电平，DO、CO为高电平，当Vdd，Vss，VM任何一项参数变换时，DO或CO端的电平将发生变化，其工作过程如下：

SS1、过充电检出电压：在通常状态下，Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压；

SS2、过充电解除电压：在充电状态下，Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压；

SS3、充电器检出电压：在过放电状态下，VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。

通过上述技术方案：该完全依靠锂电池实现动能回收的方法无需增加额外的硬件成本即可实现锂电池组全程无障碍对小车进行动能回收，同时采用满充保护和单体过压保护并存的方式也极大的保障了电池组的过压安全风险，即使在极端异常情况也提供着安全保护。

工作原理：对于这类的完全依靠锂电池实现动能回收的方法，首先，在低压阶段的动能回收，保护值设置稍高于电芯过放值来消除此时大电流充电的影响，在低压阶段的动能回收，保护值设置稍高于电芯过放值来消除此时大电流充电的影响高于2.8V，保持对电芯进行浅放，解决低压阶段动能回收大电流对电芯的影响，然后高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余，高压阶段的动能回收通过对过充值的设定产生容量冗余的目的为，确保本方法中的各项条件判断值行之有效，分析充电器CV曲线与动能回收电流曲线，预留容量，注意场景动能回收时电池组的电流大小以及持续时间等数据的波动特性曲线，使电压、电流、持续时间三者的值避开此波动特性，同时所留适当的剩余容量也不会产生传统的过压保护，紧接着采用放电电流大于设定值，主要确定小车待机电流多少，例如小车静态待机电流小于2A，则可以用判断放电电流大于2A来判断当前已经断开充电器连接状态，确认小车以处于工作状态，实现及时解除过压保护状态，允许充电，进一步在程序中控制单体过充值为4.2V,恢复值为4.05V，过放值为2.8V，恢复值为3.0V，然后根据动能回收电流曲线和充电器恒压阶段电流曲线，程序增加满充条件判断并设置,充电采用总压大于53.8V,截止电流小于4A，持续5S进入满充保护,关闭充电MOS或充电继电器，锂电池管理系统置为过充状态，解除条件设置为所有单体低于4.05V或者有大于3A以上的放电电流，辅助条件充电过流阈值设定为30A，延时8S,过滤浪涌电流，其余阶段其余阶段的动能回收按常规充电方式进行，之后整个动能回收不再有障碍，从而实现了锂电池工作全程、全阶段无障碍完成动能回收，无需增加额外的硬件成本即可实现锂电池组全程无障碍对小车进行动能回收，同时采用满充保护和单体过压保护并存的方式也极大的保障了电池组的过压安全风险，即使在极端异常情况也提供着安全保护。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。