CN101916888A - 混合动力和纯电动汽车动力电池智能充电均衡方法及装置 - Google Patents

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孙江明
徐志刚
王燕兵
赵铁鹏
王刚
张铭
谢世荣
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Abstract

本发明涉及一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法，包括步骤：(1)通过动力电池管理***预测到动力电池需要进行均衡化充电时，控制充电器对动力电池进行充电；(2)充电器对动力电池进行充电，同时动力电池管理***采集动力电池的各个单体电池的单体电压，直至至少一个单体电池的单体电压值达到最高值；(3)电源管理***控制充电器停止对动力电池进行充电，并控制充电均衡器开始对每个单体电池进行单体均衡充电，直至充满，还提供了相关装置，本发明的智能化充电均衡方法构思独特，设计巧妙，可快速有效方便的实现对动力电池的均衡化充电维护，而且装置结构简洁，适于大规模推广应用。

Description

混合动力和纯电动汽车动力电池智能充电均衡方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车动力***技术领域，特别涉及混合动力和纯电动汽车用动力电池技术领域，具体是一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法及装置。
背景技术
混合动力和纯电动汽车在传统汽车的基础上增加了高压动力电池***、电机和电机控制器、整车控制器等关键零部件。其中，高压动力电池***由电池管理***、热管理***及若干个串联的电池组成，高压动力电池***的性能关系到整车的性能，而高压动力电池的性能与电池单体的一致性、性能、热管理***等有关。
高压动力电池包由若干个串联的电池组成，由于电池制造过程中存在差异性；使用过程中，受环境的影响，将增大电池的不一致性，从而降低电池的工作效率，缩短电池的寿命。
为延长高压电池包的寿命，增加电池充放电效率，高压动力电池包使用一段时间后，需要对各单节电池做均衡化充电。
现有的电池均衡化充电维护一般采用能量转移法或能量消耗法，其基本原理是电池管理***检测各电池单体的单体电压，如果电池单体间电压差超过允许的范围，管理***控制继电器或MOS管，控制放电电阻或电容与需要均衡化的电池单体连接，从而实现对电池单体的能量消耗或转移，达到电池单体均衡化的目的，但这种电池单体均衡化方法成本高，需要消耗一定的能量，增加了机械设计和电池***热管理的难度。
因此，期望一种电池均衡化方法和装置，可快速有效方便的实现对动力电池的均衡化充电维护。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法及装置，该方法构思独特，设计巧妙，可快速有效方便的实现对动力电池的均衡化充电维护，而且装置结构简洁，适于大规模推广应用。
为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法，其特点是，包括步骤：
(1)通过动力电池管理***预测到动力电池需要进行均衡化充电时，控制充电器对所述动力电池进行充电；
(2)所述充电器对所述动力电池进行充电，同时所述动力电池管理***采集所述动力电池的各个单体电池的单体电压，直至至少一个所述单体电池的单体电压值达到最高值；
(3)所述电源管理***控制所述充电器停止对所述动力电池进行充电，并控制充电均衡器开始对每个所述单体电池进行单体均衡充电，直至充满。
较佳地，在步骤(1)中，所述动力电池管理***通过以下步骤预测到所述动力电池需要进行均衡化充电：所述动力电池管理***采集所述单体电池的所述单体电压，判断所述单体电池之间的电压差是否超过设定值，如果所述电压差超过设定值，则所述动力电池管理***预测所述动力电池需要进行均衡化充电。
较佳地，所述单体电池是锂离子单体电池，所述最高值为3.6伏。
较佳地，所述动力电池管理***通过继电器分别控制所述充电器和所述充电均衡器。
在本发明的第二方面，提供了一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置，其特点是，包括动力电池管理***、至少一个单体电池电压采集元件、充电器和至少一个充电均衡器，所述动力电池管理***分别与所述单体电池电压采集元件、所述充电器和所述充电均衡器电路连接。
较佳地，所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置还包括继电器，所述动力电池管理***通过所述继电器分别与所述充电器和所述充电均衡器电路连接。
较佳地，所述充电均衡器的数目等于动力电池的单体电池的数目。
较佳地，所述单体电池电压采集元件的数目等于动力电池的单体电池的数目。
本发明的有益效果具体如下：
1、本发明先用充电器对动力电池进行充电，当单体电池的单体电压达到最高值时，改为用充电均衡器充电，从而当启动充电均衡器对单体电池进行均衡充电时，当单体电池的单体电压已达到最高值的单体电池将不再进行充电，而单体电池的单体电压未达到最高值的单体电池将均衡充电，直至该单体电池的单体电压达到最大值，从而实现单体电池的均衡化维护和充电，构思独特，设计巧妙，可快速有效方便的实现对动力电池的均衡化充电维护，适于大规模推广应用。
2、本发明的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置包括动力电池管理***、至少一个单体电池电压采集元件、充电器和至少一个充电均衡器，结构简洁，可快速有效方便的实现对动力电池的均衡化充电维护，适于大规模推广应用。
附图说明
图1是本发明的一具体实施例的结构连接示意图。
图2是本发明的另一具体实施例的结构连接示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
请参见图1-2所示，本发明的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置包括动力电池管理***、至少一个单体电池电压采集元件(未示出)、充电器和至少一个充电均衡器，所述动力电池管理***分别与所述单体电池电压采集元件、所述充电器和所述充电均衡器电路连接。
所述动力电池管理***可以通过任何合适的元件控制所述充电器和所述充电均衡器，在本发明的具体实施例中，所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置还包括继电器，所述动力电池管理***通过所述继电器分别与所述充电器和所述充电均衡器电路连接。
所述充电均衡器的数目可以任意，较佳地，所述充电均衡器的数目等于动力电池的单体电池的数目。请参见图1所示，在本发明的一具体实施例中，所述单体电池的数目为1个，所述充电均衡器的数目为1个。请参见图2所示，在本发明的另一具体实施例中，所述单体电池的数目为N个(N大于5，未全部示出)，所述充电均衡器的数目也为N个，从充电均衡器1至充电均衡器N(未全部示出)。
所述单体电池电压采集元件的数目可以任意，较佳地，所述单体电池电压采集元件的数目等于动力电池的单体电池的数目。例如，在本发明的一具体实施例中，所述单体电池的数目为1个，所述单体电池电压采集元件的数目为1个。在本发明的另一具体实施例中，所述单体电池的数目为N个(N大于5，未全部示出)，所述单体电池电压采集元件的数目也为N个(未示出)。
本发明使用时，将充电器连接至动力电池，充电均衡器与单体电池一一对应连接，单体电池电压采集元件与单体电池一一对应连接。
动力电池管理***具有均衡化充电预测功能，动力电池管理***负责预测动力电池是否需要进行均衡化充电，当预测到动力电池需要进行均衡化充电时，动力电池管理***发出均衡化充电请求。
动力电池均衡化充电步骤如下：
(1)通过动力电池管理***预测到动力电池需要进行均衡化充电时，通过继电器，从而控制充电器对所述动力电池进行充电；
(2)所述充电器对所述动力电池进行充电，同时所述动力电池管理***采集所述动力电池的各个单体电池的单体电压，直至至少一个所述单体电池的单体电压值达到最高值；
(3)所述电源管理***通过继电器切断充电器与动力电池的充电连接，从而控制所述充电器停止对所述动力电池进行充电，并通过继电器控制充电均衡器开始对每个所述单体电池进行单体均衡充电，直至充满。
所述动力电池管理***可以通过以下步骤预测到所述动力电池需要进行均衡化充电：所述动力电池管理***采集所述单体电池的所述单体电压，判断所述单体电池之间的电压差是否超过设定值，如果所述电压差超过设定值，则所述动力电池管理***预测所述动力电池需要进行均衡化充电。
所述单体电池可以是任何合适的电池。较佳地，所述单体电池是锂离子单体电池，所述最高值为3.6伏。
采用本发明，先用充电器对动力电池进行充电，当单体电池的单体电压充至最大值时，用充电均衡器对动力电池充电。这样，当启动充电均衡器对单体电池进行均衡充电时，当单体电池的单体电压已达到最大值的单体电池将不再进行充电，而单体电池的单体电压未达到最大值的单体电池将均衡充电，直至单体电池的单体电压达到最大值，从而实现电池单体的均衡化维护和充电。
本发明通过对锂离子动力电池的过充，实现对锂离子动力电池的均衡化维护，该充电方法均衡效果明显，时间快速，方便可靠，不需要控制充电均衡器的充电时间，降低过充风险。
在本发明中，每一个单体电池有一套均衡电路，至少二个单体电池串联，同时输出多组直流电压，实现了多个串联单体电池的均衡充电，使动力电池中各个单体电池的端电压同步升高，同时充足，避免了由于各个单体电池特性不同而造成的过充电现象，提高动力电池的实际容量及使用寿命，根据动力电池设定的目标均衡电压及平衡的最大电压差充电，由继电器切换充电器或充电均衡器。本发明能保证每个单体电池之间的电压差不超过某一设定的范围，改善动力电池之间的不均衡，减少单体电池的维修和更换。
综上，本发明的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法构思独特，设计巧妙，可快速有效方便的实现对动力电池的均衡化充电维护，而且装置结构简洁，适于大规模推广应用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法，其特征在于，包括步骤：
(1)通过动力电池管理***预测到动力电池需要进行均衡化充电时，控制充电器对所述动力电池进行充电；
(2)所述充电器对所述动力电池进行充电，同时所述动力电池管理***采集所述动力电池的各个单体电池的单体电压，直至至少一个所述单体电池的单体电压值达到最高值；
(3)所述电源管理***控制所述充电器停止对所述动力电池进行充电，并控制充电均衡器开始对每个所述单体电池进行单体均衡充电，直至充满。
2.根据权利要求1所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述动力电池管理***通过以下步骤预测到所述动力电池需要进行均衡化充电：所述动力电池管理***采集所述单体电池的所述单体电压，判断所述单体电池之间的电压差是否超过设定值，如果所述电压差超过设定值，则所述动力电池管理***预测所述动力电池需要进行均衡化充电。
3.根据权利要求1所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法，其特征在于，所述单体电池是锂离子单体电池，所述最高值为3.6伏。
4.根据权利要求1所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡方法，其特征在于，所述动力电池管理***通过继电器分别控制所述充电器和所述充电均衡器。
5.一种混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置，其特征在于，包括动力电池管理***、至少一个单体电池电压采集元件、充电器和至少一个充电均衡器，所述动力电池管理***分别与所述单体电池电压采集元件、所述充电器和所述充电均衡器电路连接。
6.根据权利要求5所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置，其特征在于，所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置还包括继电器，所述动力电池管理***通过所述继电器分别与所述充电器和所述充电均衡器电路连接。
7.根据权利要求5所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置，其特征在于，所述充电均衡器的数目等于动力电池的单体电池的数目。
8.根据权利要求5所述的混合动力和纯电动汽车用动力电池的智能化充电均衡装置，其特征在于，所述单体电池电压采集元件的数目等于动力电池的单体电池的数目。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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