专利名称：一种锂电池组失衡的满电维护方法及维护仪的制作方法
技术领域：
本发明一种锂电池组失衡的满电维护方法及维护仪属于二次电池领域，特别是涉及一种锂离子电池组的一种锂电池组失衡的满电维护方法及维护仪。
背景技术：
现在越来越多锂离子电池组应用到电动自行车、电动摩托车、割草机、吸尘机、清洁机等电动工具和设备上，由于工艺条件的限制，锂离子电池组各电芯之间即使经过挑选，还总是存在一定的差异，经过多次充放电循环或长期搁置后，电芯内部经过膨胀收缩，电芯自耗电也会发生变化，电芯之间会产生较大电压差和容量差，现有保护电路、均衡电路和充电方式，不能使电池组各电芯之间同时充饱，电池组失去平衡，电池组的容量不能充分发挥。锂离子电池组的保护板有非均衡保护板和均衡保护板，非均衡保护板只起保护作用，没有均衡功能，价格最平，但有功能缺失；均衡保护板又分主动均衡保护板和被动均衡保护板，主动均衡保护板成本较高，技术不成熟，应用较少；被动均衡保护板，成本较低，比非均衡保护板略贵，技术成熟，应用最多。申请号为200910176660.4的中国专利申请公开了锂离子电池组充电状态下的主动均衡方法，该技术基于boost技术和法拉电容，可以用于大容量的串联锂电池组充电状态下的电压均衡。主动均衡方法成本较高。申请号为201110092543.7的中国专利申请公开了一种锂离子电池组的充电方法及充电装置，在充电过程中检测锂离子电池组各电芯的电压，当有电芯的电压达到设定电压时，控制充电器的输出电流小于或等于电池组内部的均衡电路的均衡电流，直至全部电芯的电压达到或超过均衡启动电压点时完成充电。所设定电压大于等于均衡启动电压，且小于过充保护电压，能将电池组各个电芯充电至满电状态，实现均衡。该方法需要监控电池组各个电芯，并设定一个新的电压值介于均衡启动电压和过充保护电压之间，根据电压去操控充电器电流，实现起来需要较大成本；而且，充电器电流输出从较大的正常充电电流至Ij较小的均衡电流要可控，充电器的成本也较高，两部分增加的成本，接近主动均衡的成本了，较难推广应用。现在主要的均衡方法有两种，一种为被动均衡的方法，只在充电时起作用，某一电芯到达均衡启动电压时，通过旁路电阻漏掉部分电流，降低高电压电芯的充电速度，等待电压低的电芯升高电压，均衡时会发热，均衡效率较低，一般均衡电流在2(T200mA，主要优点是价格便宜，这是现在普遍采用的成熟的均衡方法；超大的均衡电流需要设计散热，也会导致成本迅速上升。另一种为主动均衡的方法，通过电感线圈从电压高的电芯抽取能量，输送给电压低的电芯，能量损耗小，几乎不发热，均衡效率高，这是很好的均衡方法，但是技术尚不成熟，均衡成本太高，是被动均衡方法的3飞倍(相同工作电流的保护板对比)。
锂离子电池组经过电池厂的分选和配组，配备成本较低被动均衡保护板，已有较高的可靠性，出现严重失衡的比例在千分之一左右，我们只需对千分之一的使用过后不良品进行维护，不需要每组电池配备较贵的主动均衡保护板。比如，电动自行车用的被动均衡保护板约90元I片，10000组电池只需900000元；相同功率的主动均衡保护板约300元I片，10000组电池需3000000元，采用主动均衡保护板贵了 2100000元。锂离子电池组配的均衡保护板均衡电流越大，均衡效果越好，但成本越高；锂离子电池组配的充电器充电截止电流越小，均衡效果越好，但成本越高；选择常规的被动均衡保护板均衡电流2(T200mA，常规的充电器充电截止电流10(T1000 mA，用户使用锂离子电池组的习惯各不相同，搁置太久不用，由于各电芯自耗电不同，容易变不均衡，而配置的均衡保护板和充电器不能将电池组充均衡，导致电池组功能降低。面对少量的不均衡的电池组，如何进行均衡维护，我们做了一些研究。当锂电池组失衡时，锂电池组充电时荷电态最高的电芯会先到达过充保护电压，保护板截止充电，其他未充饱电的电芯不能继续充电；放电时未充饱电的电芯荷电态SOC较低，会先到达过放保护电压，保护板截止放电，电芯不能全部放空，可用容量是以荷电态SOC最低者为限。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足，提供一种方便快捷，调整均衡，使电池组发挥最大功效的一种锂电池组失衡的满电维护方法。本发明的目的是通过以下措施来达到的，一种锂电池组失衡的满电维护方法，先使用充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱，实际是先到达过充保护电压的电芯触发保护板保护；断开充电器，电芯电压回落，保护板解开保护；将充电器输出线上连接2个支电路，一路为均衡充电电流表Al串联可调电阻或电流控制器R1，调节均衡充电电流Il=Ib,另一路为旁路电流表A2串`联可调电阻或电流控制器R2，调节旁路电流
12彡 Icut-1b,使得 11+12 彡 Icut，充电时间为 T=(Cr-Cn)/ Ib 或 T= (ITr-1Tn)/ Ib，充电到设定时间停止充电，将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡；
Ib电池组所配均衡保护板的均衡电流；
Icut充电器的充电截止电流；
I是用电器的额定工作电流；
Cr电池组额定容量；
Cn电池组当前容量；
Tr电池组额定工作时间；
Tn电池组当前工作时间；
Il均衡充电电流；
12旁路电流。通过调节均衡充电电流Il=Ib,使得已充至过充保护的电芯，充电电流通过均衡电路旁路走，不会升高电压而保护和停止充电；调节旁路电流12 ^ Icut-1b,使得11+12彡Icut，充电器不会因为输出电流小于Icut而停止充电，这样将电池组中所有电芯充至充饱状态，利用原配充电器，电压匹配，容易实施。
本发明的设定时间通过定时器设定，到时自动切断充电电路。本发明的一种锂电池组失衡的满电维护仪，包括电流表和可调电阻或电流控制器组成，2个支电路串联连接充电器输出线，一路为均衡充电电流表串联可调电阻或电流控制器，另一路为旁路电流表串联可调电阻或电流控制器。本发明在充电电路上设置定时器，到时自动切断充电电路。一种锂电池组失衡的满电维护方法；
先使用充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱，实际是先到达过充保护电压的电芯触发保护板保护；断开充电器，电芯电压回落，保护板解开保护；在电池组上连接直流稳压电源，调节充电电压为Vc、均衡充电电流Il=Ib,使得已充至过充保护的电芯，充电电流通过均衡电路旁路走，不会升高电压而保护和停止充电，充电时间为T=(Cr-Cn)/ Ib或T=(ITr-1Tn)/ Ib，充电到设定时间停止充电，将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡；
Ib电池组所配均衡保护板的均衡 电流；
Icut充电器的充电截止电流；
I是用电器的额定工作电流；
Vc充电器的恒压充电电压；
Cr电池组额定容量；
Cn电池组当前容量；
Tr电池组额定工作时间；
Tn电池组当前工作时间；
Il均衡充电电流；
本发明的一种锂电池组失衡的满电维护仪，包括电流表、电压表和直流稳压电源组成，电流表串联在直流稳压电源上，电压表并联在直流稳压电源上，直流稳压电源输出线连接电池组。本发明的设定时间通过定时器设定，到时自动切断充电电路。本发明适合于配置被动均衡保护板的锂电池组做满电均衡维护，简单实用，通用性强，均衡维护成本低，容易实施和推广。
附图1是本发明的实施例原理示意图。附图2是本发明的实施例原理示意图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。图中:Part A是电池组单元；
BMS是电池组管理系统；
P+是电池组管理系统充电正极接口和正极输出端口 ；
C-是电池组管理系统充电负极接口(对于充放同口则也是负极输出端口 P-)； B-是电池组中第I个电芯的负极在电池组管理系统接线端口 ；ΒΡ..Βη是电池组中1...η个电芯的正极在电池组管理系统接线端口 ；
Part B是均衡充电单元；
Al是均衡充电电流表；
Rl是均衡充电可调电阻，均衡充电电流调节器；
A2是芳路电流表；
R2是旁路可调电阻，旁路电流调节器；
C是电池组配置的充电器；
Ct是可调电流电压的直流稳压电源；
V是均衡充电电压表。实施例1:一电动自行车配置的是锂电池组，由其产品使用说明书知道，配置的是36V10Ah磷酸铁锂电池组，配置的马达功率是240W，正常工作电流1=6.67A，电池组所配均衡保护板的均衡电流Ib=80mA、充电器的充电截止电流Icut=200mA、额定容量Cr=IOAK电动自行车的额定工作电流I=6670mA、电池额定工作时间Tr=L 5h、当前容量Cn不明、当前工作时间Tn=lh。由于工作时间大幅减少，需要维护。先使用所配套的充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱，按照附图1的接线图，将充电器输出线加装2个支电路，一路为电流表Al和可调电阻Rl (或电流控制器R1)，调节均衡充电电流Il=Ib=80mA，使得已充至过充保护的电芯，充电电流通过均衡电路旁路走，不会升高电压而保护和停止充电；另一路为旁路电流表A2和可调电阻R2 (或电流控制器R2)，调节旁路电流12 ^ Icut-1b,使得11+12彡Icut，充电器不会因为输出电流小于Icut而停止充电，调好电流接通电路，开始计时，充电时间为
T=(ITr-1Tn)/ Ib= (6670*1.5-6670*1)/80=42h
充电到设定时间42h停止充电，这样将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡。做满电均衡维护后，工作时间变为1.4h，通过满电均衡维护，工作时间提升了 0.4h。实施例2、一电动摩托车配置的是锂电池组，由其产品使用说明书知道，配置的是48V20Ah锰酸锂电池组，配置的马达功率是360W，额定工作电流I=7500mA，对于需要维护的电池组，需要先了解电池组所配均衡保护板的均衡电流Ib=100mA、对于需要维护的电池组，需要先了解电池组所配均衡保护板的均衡电流Ib、充电器的充电电压Vc=54.6V、额定容量Cr=20Ah、电动摩托车的额定工作电流I=7500mA、电池额定工作时间Tr=2.7h、当前容量Cn不明、当前工作时间Tn=2 h。由于工作时间大幅减少，需要维护。先使用所配套的充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱；卸去原充电器，使用2A60V的可调电流电压的直流电源，调节充电电压为Vc=54.6V、均衡充电电流Il=Ib=IOOmA,按附图2，直流稳压电源输出线连接电池组，使得已充至过充保护的电芯，充电电流通过均衡电路旁路走，不会升高电压而保护和停止充电，调好电流电压，接通电路，开始计时，充电时间为
T= (7500*2.5-7500*2)/ 100=37.5 h
充电到设定时间37.5h停止充电，这样将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡。做满电均衡维护后，工作时间变为2.5h，通过满电均衡维护，工作时间提升了 0.5h。实施的方法不限于上述例子， 只要使用本发明的精髓进行满电均衡维护和制作维护仪，或另外称谓维修仪或均衡仪等，或刻意调节均衡充电电流Ii ( Ib而延长均衡充电时间，或在简单的电路上加装多余的开关，或将时钟计时功能设计成定时器并附加声光警示等，都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种锂电池组失衡的满电维护方法，先使用充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱，将充电器输出线上连接2个支电路，一路为均衡充电电流表Al串联可调电阻或电流控制器R1，调节均衡充电电流Il=Ib,另一路为旁路电流表A2串联可调电阻或电流控制器R2，调节旁路电流12≥Icut-1b,使得11+12≥Icut，充电时间为T=(Cr-Cn)/ Ib或T=(ITr-1Tn)/ Ib，充电到设定时间停止充电，将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡； Ib电池组所配均衡保护板的均衡电流； Icut充电器的充电截止电流； I是用电器的额定工作电流； Cr电池组额定容量； Cn电池组当前容量； Tr电池组额定工作时间； Tn电池组当前工作时间； Il均衡充电电流； 12旁路电流。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组失衡的满电维护方法，其特征是在均衡充电电路上设置定时器。
3.—种锂电池组失衡的满电维护仪，其特征是包括电流表和可调电阻或电流控制器组成，2个支电路串联连接充电器输出线，一路为均衡充电电流表串联可调电阻或电流控制器，另一路为旁路电流表串联可调电阻或电流控制器。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池组失衡的满电维护仪，其特征是在均衡充电电路上设置定时器。
5.一种锂电池组失衡的满电维护方法，先使用充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱；断开充电器，在电池组上连接直流稳压电源，调节充电电压为Vc、均衡充电电流II=Ib,使得已充至过充保护的电芯，充电电流通过均衡电路旁路走，不会升高电压而保护和停止充电，充电时间为T= (Cr-Cn)/ Ib或T= (ITr-1Tn)/ Ib，充电到设定时间停止充电，将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡； Ib电池组所配均衡保护板的均衡电流； Icut充电器的充电截止电流； I是用电器的额定工作电流； Cr电池组额定容量； Cn电池组当前容量； Tr电池组额定工作时间； Tn电池组当前工作时间； Il均衡充电电流。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池组失衡的满电维护方法，其特征是在均衡充电电路上设置定时器。
7.一种锂电池组失衡的满电维护仪，其特征是包括电流表、电压表和直流稳压电源组成，电流表串联在直流稳压电源上，电压表并联在直流稳压电源上，直流稳压电源输出线连接电池组。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池组失衡的满电维护仪，其特征是在均衡充电电路上设置定时 器。
全文摘要
本发明一种锂电池组失衡的满电维护方法及维护仪属于二次电池领域，一种锂电池组失衡的满电维护方法，先使用充电器，将电池组充至充电器转绿灯，显示充饱，将充电器输出线上连接2个支电路，一路为均衡充电电流表A1串联可调电阻或电流控制器R1，调节均衡充电电流I1=Ib,另一路为旁路电流表A2串联可调电阻或电流控制器R2，调节旁路电流I2≥Icut-Ib,使得I1+I2≥Icut，充电时间为T=(Cr-Cn)/Ib或T=(ITr-ITn)/Ib，充电到设定时间停止充电，将电池组中所有电芯充至充饱状态，实现满电均衡，本发明适合于配置被动均衡保护板的锂电池组做满电均衡维护，简单实用，通用性强，均衡维护成本低，容易实施和推广。
文档编号H02J7/00GK103178567SQ20111043980
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者唐胜成, 曾石华, 曾小平, 成定波 申请人:广州丰江电池新技术股份有限公司