用于电池阵列的充电系统的制作方法

本实用新型涉及电池充电领域，具体涉及一种用于电池阵列的充电系统。

背景技术：

随着锂电池技术和产业的发展，锂电池在大规模储能上的应用越来越广泛。由于锂电池单体电流和容量的限制，在大规模储能上使用时，常采用先串联后并联的方式，组成电池阵列，以实现锂电池组的高能量和高电流。目前针对锂电池组的充电常采用恒流恒压充电方式，首先恒流对电池进行充电，当电池组到达某一电流时，充电电流不变，电流逐渐减小，当电流减小至一定值后，充电结束。

但是，在此过程中，若有电池单体到达截止电流，就会导致整个电池阵列的电池充电提前结束。虽然这种策略针对小规模电池组时，由于电池的差异性较小，所能达到的充电效果也就相对较好。但针对大规模电池阵列时这一问题就会暴露出来，由于大规模储能电池数目众多，电池单体的不一致性差别更加明显，因此采用这种充电策略时，电池阵列中的电池单体往往会提前到达截止电流，导致电池阵列无法充入更多电量，影响储能电池阵列的使用效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于电池阵列的充电系统，该充电系统能够解决现有技术中对电池阵列充电经常无法充入足够的电量的问题，提高了储能电池阵列的使用效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于电池阵列的充电系统，该电池阵列包括并联的多个电池组，每个电池组包括串联的多个电池单元，该充电系统包括：至少一个电压传感器，与电池阵列或每个电池单元耦合，用于检测电池阵列的总电压或每个电池单元的电压；可控电源，与电池阵列连接，用于给电池阵列充电；以及控制器，与至少一个电压传感器和可控电源连接，用于从至少一个电压传感器接收检测到的总电压或电压；在检测到总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元的电压达到第二电压值的情况下，控制可控电源减小给电池阵列充电的当前充电电流；以及在当前充电电流被减小到预定电流值的情况下，如果检测到总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元的第二电压值，则控制可控电源结束给电池阵列充电。

优选地，控制器用于控制可控电源减小给电池阵列充电的当前充电电流可以包括：控制器用于控制可控电源将当前充电电流的值减半。

优选地，预定电流值可以为初始给电池阵列充电时的充电电流的1/32。

优选地，控制器控制可控电源减小给电池阵列充电的当前充电电流可以包括：控制器用于控制可控电源将当前充电电流的值减小2/3。

优选地，预定电流值可以为初始给电池阵列充电时的充电电流的1/27。

优选地，该充电系统还可以包括：电流传感器，连接在可控电源与电池阵列之间，该电流传感器可以用于检测可控电源输出的电流，并将指示检测到的电流的值的信号传送到控制器。

优选地，控制器可以是电池管理系统(Battery Management System,BMS)。

优选地，该可控电源可以是功率控制系统(Power Control System,PCS)。

至少一个电压传感器用于检测电池阵列的总电压或电池单元的电压，控制器在电池阵列的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值的情况下，控制可控电源减小给电池阵列充电的当前充电电流；并且，当电池阵列的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，控制器控制可控电源结束给电池阵列充电。

通过上述技术方案，该充电系统能够在电池阵列的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时降低电池阵列的充电电流，并在当前充电电流被减小到预定电流值的情况下，如果检测到总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值，则控制可控电源结束给电池阵列充电。从而取代了现有技术中采用恒流恒压的充电方式，解决了现有技术中电池阵列因为提前结束充电过程而经常无法充入足够的电量的问题，提高了储能电池阵列的使用效率。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型的实施方式实现的用于电池阵列的充电系统的结构框图；

图2是根据本实用新型的优选实施方式实现的用于电池阵列的充电系统的结构框图；以及

图3是根据本实用新型的实施方式实现的用于电池阵列的充电系统的结构示意图。

附图标记说明

10、电压传感器 20、控制器

30、可控电源 B、电池阵列

B1～Bn、电池组 Ic、电流传感器

Ic1～Icn、电流传感器

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是根据本实用新型的实施方式实现的用于电池阵列的充电系统的结构框图，如图1所示，该电池阵列B包括并联的多个电池组B1～Bn，每个电池组包括串联的多个电池单元，该充电系统包括：

至少一个电压传感器10，与电池阵列B或每个电池单元耦合，该电压传感器10用于检测电池阵列的总电压或每个电池单元的电压。在该实施方式中，该电压传感器10的数量可以根据实际需要检测的电压数目来决定，如只对电池阵列B的总电压进行检测，那么只需要一个电压传感器10与该电池阵列B进行并联；若分别对电池单元的电压进行检测，那么可以采用与电池单元数目相同的数量的电压传感器10进行检测。此外，电压传感器10的选取可以是霍尔电压传感器，也可以是本领域技术人员所公知的其他电压传感器。

可控电源30，与电池阵列B连接，用于给电池阵列B充电。

控制器20，与至少一个电压传感器10和可控电源30连接，该控制器20用于从至少一个电压传感器10接收总电压或电压，在检测到总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元的电压达到第二电压值的情况下，控制可控电源30减小给电池阵列充电的当前充电电流；在当前充电电流被减小到预定电流值的情况下，如果检测到总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元的电压达到第二电压值，则控制可控电源30结束给电池阵列B充电。控制器20可以是BMS，也可以是微控制器、场可编程门阵列电路等本领域工作人员所公知的其他控制器。

该第一电压值和第二电压值的选取可以根据电池阵列B的构成不同而不同，如电池阵列B选用的是磷酸铁锂电池组成的电池阵列B，那么，第二电压值就可以选用3.65V，而第一电压值则可以选用m*3.6V，其中，m为每个电池组B1～Bn中串联的电池单元的个数(假设每个电池单元只包含1个磷酸铁锂电池)。

在本实用新型的一个实施方式中，该控制器20用于控制可控电源30减小给电池阵列B充电的当前充电电流可以包括：控制器20用于控制可控电源30将当前充电电流的值减半。优选地，该预定电流值可以为初始给电池阵列B充电时的充电电流的1/32。

每当电池阵列B的总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，控制器20控制可控电源30将电池阵列B的充电电流减小为原来的1/2，当第五次检测到电池阵列B的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，充电电流降低到初始充电电流的1/32，之后，在下一次(即第六次)检测到电池阵列B的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，结束充电过程。

在本实用新型的一个可替换实施方式中，该控制器20还可以用于当电池阵列B的充电总电压和任意电池单元的充电电压达到预设第二电压值时控制可控电源30将电池阵列B的充电电流减小为原充电电流的1/3，在该实施方式中，该预定电流值可以为初始给电池阵列B充电时的充电电流的1/27，那么，每当电池阵列B的总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，控制器20控制可控电源30将电池阵列B的充电电流减小为原来的1/3，当第3次检测到电池阵列B的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，充电电流降低到初始充电电流的1/27，之后，在下一次(即第4次)检测到电池阵列B的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，结束充电过程。

此外，该可控电源30可以为PCS，该PCS还可以直接检测电池阵列B的充电电流，从而精确控制充电电流的减小值。

如图2所示，该充电系统还可以包括电流传感器Ic，该电流传感器Ic用于检测可控电源输出的电流，并将指示检测到的电流的值的信号传送到控制器20，控制器20根据该电流值计算出电流降低后的电流值，从而控制可控电源30调整充电电流。

作为包括电流传感器Ic的实施方式的补充或替换，在本实用新型的一个实施方式中，BMS可以包括计数器，BMS每次控制PCS减小输出的充电电流(例如充电电流减半)，计数器的值加1。当计数器的值达到预定值(例如5)时，BMS可以认为此时的充电电流达到预定电流值(例如初始充电电流的1/32)，在下一次(例如第6次)电池阵列B的总电压达到第一电压值或任意一个电池单元的电压达到第二电压值时，BMS控制PCS将充电电流减小到零，结束充电过程。

如图3所示，电池阵列B由n组电池组B1～Bn并联组成，假设每个电池组B1～Bn由m个电池单元组成。电流传感器Ic和Ic1～Icn用于检测PCS输出的充电电流以及到各个电池组B1～Bn的充电电流。整个电池阵列B由PCS进行充电。BMS还可以检测电池阵列整体的电压和温度。

在电池阵列B充电时，首先PCS对其进行恒流充电，设此时的初始充电电流为I，电池阵列B和各个电池组B1～Bn的电压上升。当电池阵列B的总电压首次到达第一电压值(以磷酸铁锂电池为例，该值可设为m*3.6V)或者某一个电池单元的电压到达第二电压值(以磷酸铁锂为例，该值可设为3.6～3.7V,一般设为3.65V)时，BMS控制PCS将电池阵列B充电电流减半，此时充电电流为1/2*I，此时电池阵列B的总电压和各个电池单元的电压下降，PCS继续为电池阵列B充电；

当下一次电池阵列B的总电压到达第一电压值V1或者某一个电池单元的电压到达第二电压值V2时，PCS将电池阵列B的充电电流再次减半。在重复上述过程到第n次电池阵列B的总电压到达第一电压值V1或者某一个电池单元的电压到达第二电压值V2时，此时PCS将电池阵列B充电电流减为1/2ⁿ*I，此时电池阵列B总压和电池单元下降，PCS继续为电池阵列B充电。如果电流1/2ⁿ*I达到预定电流值，则在下一次电池阵列B的总电压到达第一电压值V1或者任意一个电池单元的电压到达第二电压值V2时，充电电流减小为零，即结束充电过程。

例如，上述n可以为5，即当电池阵列的充电电流下降为1/2⁵*I(I为电池阵列的初始充电电流)时，继续为电池阵列B充电，当电池阵列B总电压第6次到达第一电压值V1或者任意一个电池单元的电压达到第二电压值V2时，BMS控制PCS将充电电流减为0，结束充电过程。

通过上述技术方案，该充电系统在每次电池阵列B的总电压达到第一电压值或者任意一个电池单元达到第二电压值时，减小当前充电电流，从而继续对电池阵列进行恒流充电，如果减小后的充电电流值到达预定电流值，在下一次电池阵列的总电压达到预设第一电压值或任意一个电池单元达到预设第二电压值时，结束充电过程，取代了现有技术中采用恒流恒压的充电方式，解决了现有技术中电池阵列因为提前结束充电过程而经常无法充入足够的电量的问题，提高了储能电池阵列的使用效率。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。