CN103296324A - 车用动力电池组充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种车用动力电池组充电方法，包括以下步骤：用户将电池组连接充电设备启动充电；充电设备判断电池组的SOC的高低，如果SOC高于预设阈值，直接进行常规充电，SOC低于阈值，充电设备建议用户进行维护充电；用户选择是否进行维护充电，如果是则进行维护充电；如果否则进行常规充电，其中，常规充电仅进行简单充电以提高电池组的SOC，维护充电除进行简单充电以提高电池组的SOC之外，还计算电池组的容量。根据本发明实施例的车用动力电池组充电方法，可以根据用户的需要灵活选择是否进行维护充电，维护充电过程中能够在线地、准确地获得电池组的容量，具有简单易行的优点。

Description

车用动力电池组充电方法
技术领域
本发明属于车用动力电池技术领域，具体涉及一种车用动力电池组充电方法。
背景技术
动力电池技术是电动汽车的核心技术。动力电池单体性能的提升从理论上可以延长电动汽车续航里程和使用寿命。但单体的动力电池必须进行成组以给电动汽车提供足够的能量保证其续航里程。电池通过串联来获得高压，并联来获得高容量的电池组，从而出现了若干电池并联，上百电池串联的电池网络结构。
电池成组后面临着诸多的区别于动力电池单体的一个主要问题是成组后的安全性问题。在利用控制手段保证安全性的基础上，电池组容量的衰减问题是电池成组最为关心的问题。事实上，有实验表明，在单体循环寿命为1000次左右的电池成组后，其实际循环寿命仅不到500次。而造成这一现象的原因并非其中某一节电池单体循环寿命的衰减为500次左右，而是由于电池组在满足安全性的基础上，电池单体间剩余容量的差异使电池组的容量受到剩余容量最小和可充电容量最小的单体电池的限制。而随着电池不一致性的扩大，电池组的容量很快达到其寿命结束的设计容量。
而这一现象背后的关键在于电池成组后，各单体电池参数的不一致性。其中各单体电池的荷电状态(SOC)其及总可用容量是决定电池剩余可用容量的两个参数。而电池组中所有单体电池的总可用容量相比荷电状态更加难以获得。目前，对于单体电池的总可用容量在理论研究中一般采用耐久性的模型进行估计，为了提高模型估计的精度，通常采用这些模型需要进行大量的实验和计算。而进一步地，由于这些模型一般都没有考虑到电池组中各电池参数的区别，而是将电池组当作整体考虑，因而其无法对电池组的不一致性作出评估。因此在实际应用中，通常很少采用电池耐久性模型来估计电池组所有单体电池总可用容量。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种可在线计算电池组容量的简便易行的车用动力电池组充电方法。
根据本发明实施例的车用动力电池组充电方法，包括以下步骤：S1.用户将电池组连接充电设备启动充电；S2.所述充电设备判断电池组的SOC的高低，如果所述SOC高于预设阈值，跳至步骤S5，所述SOC低于阈值，所述充电设备建议用户进行维护充电；S3.用户选择是否进行维护充电，如果是，执行步骤S4，如果否，则跳至步骤S5；S4.进行维护充电；S5.进行常规充电，其中，常规充电仅进行简单充电以提高所述电池组的SOC，维护充电除进行简单充电以提高所述电池组的SOC之外，还计算电池组的容量。
在本发明的一个实施例中，所述预设阈值为30%。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S4进一步包括：S41.将所述电池组静置预设时间，静置完毕后测试各个电池单体的SOC，记为SOCi0，其中下标i表述电池单体序号，下标0表述为初始时刻0；S42.进行第一阶段维护充电，记录充电电流-时间曲线和充电效率，充至达到预设停止条件后停止；S43.将所述电池组再次静置预设时间，静置完毕后测试各个电池单体的SOC，记为SOCit，其中下标i表述电池单体序号，下标t表述为终止时刻t；S44.根据所述充电电流-时间曲线、充电效率、SOCi0以及SOCit，计算各个电池单体的容量，以及进一步计算电池组的容量，并显示给用户；S45.进行第二阶段维护充电，直至充满。
在本发明的一个实施例中，所述预设时间为1h。
在本发明的一个实施例中，对于磷酸锂铁电池而言，所述预设停止条件为：各个电池单体的平均SOC为35%；对于磷酸锂锰电池而言，所述预设停止条件为：SOCi0与SOCit的差值较大。
在本发明的一个实施例中，步骤S44的计算电池单体容量的公式为：
Figure BDA00003295100600021
其中，下标i表示电池单体序号，I表示充电电流，t表示时间，η表示充电效率。
在本发明的一个实施例中，还包括：S6.进行维护充电过程中，如果用户在所述步骤S44之前选择中断所述维护充电，则所述充电系统无法计算所述电池组的容量，维护充电失败，视为常规充电。
由上可知，根据本发明实施例的车用动力电池组充电方法，可以根据用户的需要灵活选择是否进行维护充电，维护充电过程中能够在线地、准确地获得电池组的容量，具有简单易行的优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的车用动力电池组充电方法的流程图；
图2是本发明实施例的车用动力电池组充电设备的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明是一种车用动力电池组维护充电方法，该方法是建立在普通充电方式基础上的维护充电。其核心思想在于：当接入充电发现SOC较低并在用户选择进入维护充电时，系统进行维护充电。此时电池组的实际充电过程会创造可以用于在线容量估计的条件，即电池先进行静置，利用开路电压估计出初始电池的SOC，根据不同类型的电池进行一定时间的充电后再次进行静置，并估计SOC,利用两个SOC差来实现对电池容量的估计。本发明在不增加系统复杂度和降低用户满意度的基础上，通过提出一种新的车用动力电池充电方案，能够在纯电动汽车的充电过程中实现对所有单体电池的可用总容量的估计。
具体地，如图1所示，根据本发明实施例的车用动力电池组充电方法，包括以下步骤：
S1.用户将电池组连接充电设备启动充电。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，先结合图2介绍充电设备。如图所示，充电设备101，电动汽车电池组102和充电通讯电缆103。充电设备101有输入设备105和输出设备即充电系统界面104，同时有数据，网络和充电接口与充电通讯电缆103相连。在电动汽车电池组102中有大量的电池单体106组成的电池组以及其他如接触器等安全器件，同时有电池管理系统用于监控保护，实施例中的电池管理系统是分布模块式，参见多个控制器107。
本步骤中，将充电设备101与电动汽车电池组102通过充电通讯电缆103相连启动充电。
S2.充电设备判断电池组的SOC的高低，如果SOC高于预设阈值，跳至步骤S5进行常规充电，如果SOC低于阈值，充电设备建议用户进行维护充电。具体地，充电设备101通过输出设备（充电系统界面104）向用户显示当前粗测的SOC值，让用户选择充电模式。优选地，还可通过通过输出设备104提醒用户维护充电模式比常规充电模式多耗时若干小时（具体增加耗时时常取决于维护充电模式中的两段静置时间总和，详见后文解释），供用户决策。
在本发明的一个实施例中，预设阈值取值为30%。一般来说，电池在较低SOC值时，测量的误差较小，有利于维护充电模式的计算容量的结果准确性。
S3.用户选择是否进行维护充电。如果用户选择是，执行步骤S4进行维护充电；如果用户选择否，则跳至步骤S5进行常规充电。
其中，常规充电仅进行简单充电以提高电池组的SOC，维护充电除进行简单充电以提高电池组的SOC之外，还计算电池组的容量。
本发明的车用动力电池组充电方法的维护充电过程进一步包括：
S41.将电池组静置预设时间，静置完毕后测试各个电池单体的SOC，记为SOCi0，其中下标i表述电池单体序号，下标0表述为初始时刻0。
在本发明的一个实施例中，预设时间为1h。一般地，电池测试SOC之前需要静置一段时间才能保证结果的准确性。
S42.进行第一阶段维护充电，记录充电电流-时间曲线和充电效率，充至达到预设停止条件后停止。
在本发明的一个实施例中，对于磷酸锂铁电池而言，预设停止条件为：各个电池单体的平均SOC为35%；对于磷酸锂锰电池而言，预设停止条件为：SOCi0与SOCit的差值较大。
S43.将电池组再次静置预设时间，静置完毕后测试各个电池单体的SOC，记为SOCit，其中下标i表述电池单体序号，下标t表述为终止时刻t。
S44.根据充电电流-时间曲线、充电效率、SOCi0以及SOCit，计算各个电池单体的容量，以及进一步计算电池组的容量，并显示给用户。
在本发明的一个实施例中，步骤S44的计算电池单体容量的公式为：其中，下标i表示电池单体序号，I表示充电电流，t表示时间，η表示充电效率。
S45.进行第二阶段维护充电，直至充满。
在本发明的一个实施例中，还包括：S6.进行维护充电过程中，如果用户在所述步骤S44之前选择中断所述维护充电，则所述充电系统无法计算所述电池组的容量，维护充电失败，视为常规充电。
由上可知，根据本发明实施例的车用动力电池组充电方法，可以根据用户的需要灵活选择是否进行维护充电，维护充电过程中能够在线地、准确地获得电池组的容量，具有简单易行的优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种车用动力电池组充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.用户将电池组连接充电设备启动充电；
S2.所述充电设备判断电池组的SOC的高低，如果所述SOC高于预设阈值，跳至步骤S5，所述SOC低于阈值，所述充电设备建议用户进行维护充电；
S3.用户选择是否进行维护充电，如果是，执行步骤S4，如果否，则跳至步骤S5；
S4.进行维护充电；
S5.进行常规充电，
其中，常规充电仅进行简单充电以提高所述电池组的SOC，维护充电除进行简单充电以提高所述电池组的SOC之外，还计算电池组的容量。
2.如权利要求1所述的车用动力电池组充电方法，其特征在于，所述预设阈值为30%。
3.如权利要求1和2所述的车用动力电池组充电方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：
S41.将所述电池组静置预设时间，静置完毕后测试各个电池单体的SOC，记为SOCi0，其中下标i表述电池单体序号，下标0表述为初始时刻0；
S42.进行第一阶段维护充电，记录充电电流-时间曲线和充电效率，充至达到预设停止条件后停止；
S43.将所述电池组再次静置预设时间，静置完毕后测试各个电池单体的SOC，记为SOCit，其中下标i表述电池单体序号，下标t表述为终止时刻t；
S44.根据所述充电电流-时间曲线、充电效率、SOCi0以及SOCit，计算各个电池单体的容量，以及进一步计算电池组的容量，并显示给用户；
S45.进行第二阶段维护充电，直至充满。
4.如权利要求3所述的车用动力电池组充电方法，其特征在于，所述预设时间为1h。
5.如权利要求3所述的车用动力电池组充电方法，其特征在于，对于磷酸锂铁电池而言，所述预设停止条件为：各个电池单体的平均SOC为35%；对于磷酸锂锰电池而言，所述预设停止条件为：SOCi0与SOCit的差值较大。
6.如权利要求3所述的车用动力电池组充电方法，其特征在于，所述步骤S44的计算电池单体容量的公式为：
C i = ∫ 0 t η i ( t ) I ( t ) dt SOC i 0 - SOC i ( t )
其中，下标i表示电池单体序号，I表示充电电流，t表示时间，η表示充电效率。
7.如权利要求3所述的车用动力电池组充电方法，其特征在于，还包括：
S6.进行维护充电过程中，如果用户在所述步骤S44之前选择中断所述维护充电，则所述充电系统无法计算所述电池组的容量，维护充电失败，视为常规充电。
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