专利名称：锂电池组恒功率充电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉 及充电管理技术领域，尤其是大容量动力锂电池组的快速充电方 法和充电管理系统的实现。
背景技术：
锂电池自发明以来，具体能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命 长、无污染等独特优势，无可厚非的成为电动车动力电池的首选。一方面，为保证电动 车续航能力，锂电池电容量被尽量做大；另一方面，如何对大容量的锂电池，尤其是整 个电池组进行快速稳定安全的充电，成为亟待解决的问题。目前，市场上针对锂电池的 充电，多采用恒压充电、恒流充电或者两者兼备充电的方式。在给定充电机最大输出功 率时，充电机的最大功率出现时间短，由于绝大多数时间中充电机没有用到最大输出功 率，所以充电时间都较长，不适合大容量电池的快速充电。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种锂电池组恒功率充电系统，系统改 用恒定功率充电，最大限度发挥充电机的充电能力，使得充电机始终工作在其最大输出 功率状态下，这样既能提高充电效率，节省充电时间，又能保证充电安全，延长电池和 充电机寿命。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种锂电池组恒功率充电系 统，包括主控制器、充电机、由一个以上单体锂电池串联构成的大电池组，所述大电池 组中分成若干小电池组，所述每个小电池组对应一个充电单元；所述充电单元包括分控 制器、电压测量模块、光电隔离电路、电源模块，所述分控制器通过SPI总线与光电隔离 电路连接，光电隔离电路通过SPI总线与电压测量模块连接，所述电压测量模块与其对 应的小电池组正、负极连接；所述主控制器通过CAN总线分别与充电机、每个分控制器 连接通讯；所述充电机输出端正极与大电池组正极连接，输出端负极与大电池组负极连 接。每个充电单元检测其对应的小电池组的端电压，并将该端电压的数字分析处理后传 输到主控制中，主控制根据接收到的电压信息，计算出大电池组的总电压值，进而计算 出需要对大电池组进行充电的电压和电流数值，通过主控制器与充电机之间的协调，实 现了对锂电池组的恒定功率充电。作为改进，所述电压测量模块为集线式电压测量电路。作为改进，主控制器是以高稳定度的飞思卡尔MC9S12XS128MAA为核心的单 片机，通过高速的CAN总线通讯，对充电单元和充电机当前的状态进行快速查询，根据 得到的各电池的电压数据进行运算和处理，最后得到相应的配置电压和电流，同时通过 CAN通讯配置给充电机。作为改进，所述CAN总线是基于CAN2.0B高速通讯协议的高可靠性通讯总线， 采用250Khz的通讯频率，为总线上各模块之间高速数据交换提供可靠的通道。[0008]作为改进，所述光电隔离电路为数字光电隔离电路。本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是运用充电管理系统与充电机共同实现恒定功率充电的技术，此技术摒弃传统的恒流或者恒压充电思想，改用恒定功率充电，最大限度发挥充电机的充电能力，使得充 电机始终工作在其最大输出功率状态下，这样既能提高充电效率，节省充电时间，又能 保证充电安全，延长电池和充电机寿命。
图1为本实用新型电路结构示意图。图2为充电单元电路结构示意图。图3为本实用新型恒功率充电方法流程图。图4为传统恒流恒压充电曲线。图5为本实用新型恒功率充电曲线。图6为恒功率充电与传统恒流恒压充电效果比较图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种锂电池组恒功率充电系统，包括主控制器1、充电机4、由多 个单体锂电池串联构成的大电池组5，所述大电池组5中分成若干小电池组6，本实用新 型中，每12节电池为一个小电池组6，所述每个小电池组6对应一个充电单元3。如图 2所示，所述充电单元3包括分控制器32、电压测量模块31、光电隔离电路34、电源模 块33，所述电压测量模块31为集线式电压测量电路，所述主控制器1是以高稳定度的 MC9S12XS128MAA为核心的单片机，所述光电隔离电路34为数字光电隔离电路34，所 述CAN总线2是基于CAN2.0B高速通讯协议的高可靠性通讯总线，采用250Khz的通讯 频率。所述分控制器32通过SPI总线与光电隔离电路34连接，光电隔离电路34通过 SPI总线与电压测量模块31连接，所述电压测量模块31与其对应的小电池组6正、负极 连接；所述主控制器1通过CAN总线2分别与充电机4、每个分控制器32连接通讯；所 述充电机4输出端正极与大电池组5正极连接，输出端负极与大电池组5负极连接。如图3所示，锂电池组恒功率充电的控制方法如下1) 主控制器1通过CAN总线2与每个充电单元3中的分控制器32通讯， 分控制器32接收命令后，控制电压测量模块31进行电压测量；2)电压检测模块将其检测到的小电池组6的电压通过光电隔离电路34传 给分控制器32，分控制器32把信息处理后通过CAN总线2传给主控制器1 ；3) 主控制器1根据接收到的测量的总电压V，判断该电压值是否在规定的 范围内，是则继续，否则退出循环；4)主控制器1利用总电压V加上充电线路中电线和接线柱等的电压耗损 AV计算得理论充电电压Vt，，其中AV为系统给定的固定 参数，I=S=V+AV;[0024]5 ) 主控制器1判断I^ue是否小于充电机4最大充电电压Vsm=,是则继续， 否则退出循环；6) 主控制器1利用充电机4最大功率Psiax除以理论充电电压Vttw，得到理
权利要求1.一种锂电池组恒功率充电系统，其特征在于包括主控制器、充电机、由一个以 上单体锂电池串联构成的大电池组，所述大电池组中分成若干小电池组，所述每个小电 池组对应一个充电单元；所述主控制器通过CAN总线分别与充电机、每个充电单元连接 通讯；所述充电机输出端正极与大电池组正极连接，输出端负极与大电池组负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组恒功率充电系统，其特征在于所述充电单 元包括分控制器、电压测量模块、光电隔离电路、电源模块，所述分控制器通过SPI总线 与光电隔离电路连接，光电隔离电路通过SPI总线与电压测量模块连接，所述电压测量 模块与其对应的小电池组正、负极连接；所述主控制器通过CAN总线与分控制器连接通 讯。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池组恒功率充电系统，其特征在于所述电压测 量模块为集线式电压测量电路。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池组恒功率充电系统，其特征在于所述主控制 器是以高稳定度的MC9S12XS128MAA为核心的单片机。
5.根据权利要求1或2所述的一种锂电池组恒功率充电系统，其特征在于所述CAN 总线是基于CAN2.0B高速通讯协议的高可靠性通讯总线，采用250Khz的通讯频率。
6.根据权利要求2所述的一种锂电池组恒功率充电系统，其特征在于所述光电隔 离电路为数字光电隔离电路。
专利摘要一种锂电池组恒功率充电系统，包括主控制器、充电机、由一个以上单体锂电池串联构成的大电池组，所述大电池组中分成若干小电池组，所述每个小电池组对应一个充电单元；所述主控制器通过CAN总线分别与充电机、每个充电单元连接通讯；所述充电机输出端正极与大电池组正极连接，输出端负极与大电池组负极连接。改用恒定功率充电，最大限度发挥充电机的充电能力，使得充电机始终工作在其最大输出功率状态下，这样既能提高充电效率，节省充电时间，又能保证充电安全，延长电池和充电机寿命。
文档编号H02J7/00GK201805258SQ20102055058
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者李佳明, 王自鑫, 袁昌杰, 陈瑞祥 申请人:中山大学, 国光电器股份有限公司, 广东国光电子有限公司