CN103730702A - 一种电动汽车的车载锂电池充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电动汽车的车载锂电池充电方法，包括以下步骤：检测是否对锂电池进行充电；如果是，则电池管理系统检测锂电池的荷电状态，并比较荷电状态和第一阈值；当比较结果满足预设条件时，电池管理系统控制锂电池进入第一充电模式，其中，在第一充电模式中，电池管理系统对锂电池进行检测，并根据检测结果调整充电电流；当比较结果不满足预设条件时，电池管理系统根据锂电池的标定电压控制锂电池进入第二充电模式。根据本发明的实施例，电池管理系统根据锂电池实时的状态控制充电电流对锂电池进行充电，在尽可能提高锂电池充电效率的同时减少对锂电池的伤害，提高充电安全性。

Description

一种电动汽车的车载锂电池充电方法
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种电动汽车的车载锂电池充电方法。
背景技术
目前，在电动汽车领域，对锂电池进行充电是由充电机和电池管理系统BMS共同控制进行充电的，现有的方式中为了提高恒流阶段充电的速度，往往是通过对充电机的优化来提高充电的效率，然而通过对充电机进行优化以提升锂电池充电效率的方式中，为了提升充电效率，充电机通常以大的充电电流进行充电，这样忽视了锂电池自身的状态，容易造成锂电池充电电流过大而对锂电池造成伤害，影响锂电池的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种通过电池管理系统根据锂电池实时的状态控制充电电流对锂电池进行充电，在尽可能提高锂电池充电效率的同时减少对锂电池的伤害，提高充电安全性的电动汽车的车载锂电池充电方法。
为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种电动汽车的车载锂电池充电方法，包括以下步骤：检测是否对锂电池进行充电；如果是，则电池管理系统检测锂电池的荷电状态，并比较所述荷电状态和第一阈值；当比较结果满足预设条件时，所述电池管理系统控制所述锂电池进入第一充电模式，其中，在所述第一充电模式中，所述电池管理系统对所述锂电池进行检测，并根据检测结果调整充电电流；以及当比较结果不满足所述预设条件时，所述电池管理系统根据所述锂电池的标定电压控制所述锂电池进入第二充电模式。
根据本发明实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法，电池管理系统在对锂电池进行恒流阶段充电过程中，实时地对锂电池进行检测，从而根据锂电池实时的状态对充电电流进行调整，其充电电流调整的原则为在锂电池的状态允许的情况下，尽可能将充电电流加大以便提高充电效率，缩短充电时间，还可根据锂电池的状态限制充电电流过大对锂电池造成伤害，提高充电安全性和电池使用寿命。
另外，根据本发明上述实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，所述第一充电模式为恒流充电模式，所述第二充电模式为恒压充电模式。
在一些示例中，在所述第一充电模式中，所述电池管理系统对所述锂电池的多个参数进行检测，其中，所述多个参数包括：单体电池电压、单体电池温度、锂电池的荷电状态、锂电池的SOH和锂电池热负荷。
在一些示例中，所述电池管理系统对所述锂电池的多个参数进行多次检测。
在一些示例中，每相邻两次检测间隔时间为第一预定时间。
在一些示例中，还包括：所述电池管理系统分别根据每一次检测到的单体电池电压、单体电池温度、锂电池的荷电状态、锂电池的SOH和锂电池热负荷得到第一至第五充电电流安全阈值；比较所述第一至第五充电电流安全阈值，以从所述第一至第五充电电流安全阈值中选择最小的一个充电电流安全阈值；所述电池管理系统调整所述充电电流不高于所述最小的一个充电电流安全阈值。
在一些示例中，还包括：所述电池管理系统通过电池主动平衡方法调整所述锂电池中单体电池中的能量。
在一些示例中，还包括：所述电池管理系统根据所述检测结果控制风扇对所述锂电池进行降温。
在一些示例中，还包括：所述电池管理系统判断所述锂电池的荷电状态是否高于第二阈值，如果是则控制所述锂电池停止充电；或者，所述电池管理系统接收到充电完成指令时，控制所述锂电池停止充电；或者，所述电池管理系统异常时，控制所述锂电池停止充电。
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是根据本发明一个实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法的流程图；以及
图2是根据本发明一个实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法的流程图。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法。
图1是根据本发明一个实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法的流程图。
如图1所示，根据本发明实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法，包括以下步骤：
步骤S101，检测是否对锂电池进行充电。具体地，如图2所示，检测是否对锂电池进行充电包括以下步骤：
步骤S201，电池管理系统（BMS）接收充电机辨识报文。
步骤S202，电池管理系统向充电机发送电池管理系统辨识报文和车辆辨识报文。
步骤S203，电池管理系统接收充电机辨识报文。
步骤S204，电池管理系统向充电机发送电池信息报文，即发送锂电池参数。
步骤S205，电池管理系统接收充电机发送时间同步信息报文与充电机最大输出能力报文。
步骤S206，电池管理系统发送充电准备报文并关闭电池继电器。具体地，当电池SOC大于0%时，发送电池充电准备就绪状态，例如，电池充电准备就绪位为1。预示电池可以充电，闭合电池继电器。
步骤S207，电池管理系统接收充电机输出准备就绪状态报文。此时，电池管理系统检测可对锂电池进行充电，充电准备就绪。
步骤S102，如果是，则电池管理系统检测锂电池的荷电状态，并比较荷电状态和第一阈值，对应于如图2所示的步骤S208。在该实例中，锂电池的荷电状态为锂电池的SOC。
步骤S103，当比较结果满足预设条件时，电池管理系统控制锂电池进入第一充电模式，其中，在第一充电模式中，电池管理系统对锂电池进行检测，并根据检测结果调整充电电流。对应于如图2所示的步骤S209和步骤S10。具体地，预设条件为锂电池的SOC小于第一阈值，该第一阈值与锂电池的特性相关，例如，第一阈值与锂电池的容量、使用时间等相关，通常第一阈值可设置在70%至90%之间，在本发明的一个实施例中，例如第一阈值为80%。因此，当判断当前的锂电池的SOC小于80%时，判断满足预设条件，电池管理系统控制锂电池进入第一充电模式，第一充电模式为恒流充电模式，即对锂电池进行恒流充电。
在恒流充电过程中，一般情况下充电电流越大，锂电池的充电速度越快，但是为了防止充电电流过大对电池造成伤害，充电电流应该低于锂电池所能承受的的充电电流安全阈值，而此充电电流的安全阈值取决于但不限于如下五个因素：
（1）单体电池电压的大小。
（2）单体电池温度的高低。
（3）整个电池PACK的SOC的大小。整个电池PACK为上述实施例所述的锂电池。
（4）整个电池PACK的SOH的大小。其中，SOH表示电池的健康状态。
（5）整个电池PACK的热负荷。
根据电池特性可知：充电电流安全阈值随电池电压的变大而变小；充电电流安全阈值随电池温度（常温以上）增大而变小；充电电流安全阈值随SOC的增高而变小；充电电流安全阈值随SOH的变小而变小；充电电流安全阈值随电池热负荷增大而变小。充电电流安全阈值指在恒流充电过程中，可控制充电电流最大的值，超过该值，可能对电池造成伤害，影响电池使用寿命。而上述五个因素决定的充电电路安全阈值不同，因此，需要控制充电电流不超过最小的充电电流安全阈值，因此，电池管理系统需要首先检测各个因素决定的充电电流安全阈值。具体地，在第一充电模式中，电池管理系统对锂电池的多个参数进行检测，其中，多个参数包括：单体电池电压、单体电池温度、锂电池的荷电状态、锂电池的SOH和锂电池热负荷。进一步地，电池管理系统对锂电池的多个参数进行多次检测，检测间隔时间为第一预定时间，例如第一预定时间为5分钟。由此，电池管理系统分别根据每一次检测到的单体电池电压、单体电池温度、锂电池的荷电状态、锂电池的SOH和锂电池热负荷得到第一至第五充电电流安全阈值；比较第一至第五充电电流安全阈值，以从第一至第五充电电流安全阈值中选择最小的一个充电电流安全阈值；电池管理系统调整充电电流不高于最小的一个充电电流安全阈值。
在上述实施例中，由于随着恒流充电的延续，充电电流安全阈值变小，因此，需要随着时间推移对充电电流进行调整，具体地，每间隔五分钟后，连续采集五次最小的一个充电电流安全阈值，并对五次采集的最小的一个充电电流安全阈值进行加权平均，并在加权平均得到的数值的基础上，利用标定量对上述数值设置一个偏移量，所得的数值做为随后5分钟内电池管理系统控制充电机恒流充电的输出值，即充电电流。由此，实现对恒流充电过程充电电流的调整，间隔预定时间调整充电机恒流充电的输出值的目的为避免充电电流改变频率过快造成对充电机的影响。而间隔时间的设置原则有不能过长，过长有可能造成对锂电池的伤害。
步骤S104，当比较结果不满足预设条件时，电池管理系统根据锂电池的标定电压控制锂电池进入第二充电模式，对应于如图2所示的步骤S211。第二充电模式为恒压充电模式，例如当当前的锂电池的SOC大于或者等于80%以后，对锂电池进行恒压充电，电压的大小取决于锂电池的标定电压，充电电压应不大于该标定电压，以避免对锂电池造成伤害。
进一步地，由于充电电流的安全阈值的大小一方面取决于单体电池的电压大小。锂电池是由多个单体电池串联组成的，所以单体电池的不一致性，例如单体电压的差异会弱化电池的充电电流安全阈值，例如，当其他的单体电池还未到达指定单体电压时，接收能量最强的电池单体电压已经需要电池充电电流安全阈值迅速下降，这样可能阻碍了电池充电的效率，因此，本发明的实施例中，电池管理系统通过电池主动平衡方法调整锂电池中单体电池中的能量。具体地，电池管理系统通过锂电池主动平衡技术，针对单体电池的不一致性，电池主动平衡通过电池主动平衡方法将能量高的电池中的能量转移到能量低的电池中，当启动锂电池主动平衡时，单体电池的不一致性相对消除，延长了接收能量最强的单体电池电压上升的时间，从而在同样的充电时间内提高了电池的充电电流安全阈值，提高了锂电池的充电效率，缩短了锂电池充电时间。另外，通过电池主动平衡方法调整锂电池中单体电池中的能量，可以延长锂电池使用寿命，相对的增大了电池的SOH值。在充电过程中，要缩小电池的平衡电流，在单位时间内增大电池的SOH值，从而增大了电池的充电电流安全阈值。
由于电池管理系统通过电池主动平衡方法调整锂电池中单体电池中的能量过程中，锂电池内部产生化学反应，会在充电过程中产生大量热量，当产生大量热量时，会提高电池温度，从而减小充电电流安全阈值，因此，本发明的实施例的电池管理系统可根据检测结果控制风扇对所述锂电池进行降温。具体地，在锂电池周围安装调速风扇，当锂电池充电时，根据电池管理系统发送回来的单体电池温度，进行恒温调速，使锂电池工作在最适宜的充电温度下，从而进一步提高充电电流安全阈值，缩短充电时间，提高充电效率。
在充电过程中，电池管理系统判断锂电池的荷电状态是否高于第二阈值，如果是则控制锂电池停止充电；或者，所述电池管理系统接收到充电完成指令时，控制所述锂电池停止充电；或者，所述电池管理系统异常时，控制所述锂电池停止充电。第二阈值为充电终止标定阈值，例如为但不限于：95%。具体地，如图2所示的步骤S212，锂电池中止充电的情况包括：锂电池的SOC为95%、或者电池管理系统接收到来自充电机的充电中止报文,或者电池管理系统出现故障等，接着步骤S213，电池管理系统发送电池管理系统统计数据报文以结束充电。
根据本发明实施例的电动汽车的车载锂电池充电方法，电池管理系统在对锂电池进行恒流阶段充电过程中，实时地对锂电池进行检测，从而根据锂电池实时的状态对充电电流进行调整，其充电电流调整的原则为在锂电池的状态允许的情况下，尽可能将充电电流加大以便提高充电效率，缩短充电时间，还可根据锂电池的状态限制充电电流过大对锂电池造成伤害，提高充电安全性和电池使用寿命。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种电动汽车的车载锂电池充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测是否对锂电池进行充电；
如果是，则电池管理系统检测锂电池的荷电状态，并比较所述荷电状态和第一阈值；
当比较结果满足预设条件时，所述电池管理系统控制所述锂电池进入第一充电模式，其中，在所述第一充电模式中，所述电池管理系统对所述锂电池进行检测，并根据检测结果调整充电电流；以及
当比较结果不满足所述预设条件时，所述电池管理系统根据所述锂电池的标定电压控制所述锂电池进入第二充电模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一充电模式为恒流充电模式，所述第二充电模式为恒压充电模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一充电模式中，所述电池管理系统对所述锂电池的多个参数进行检测，其中，所述多个参数包括：
单体电池电压、单体电池温度、锂电池的荷电状态、锂电池的SOH和锂电池热负荷。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电池管理系统对所述锂电池的多个参数进行多次检测。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，每相邻两次检测间隔时间为第一预定时间。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
所述电池管理系统分别根据每一次检测到的单体电池电压、单体电池温度、锂电池的荷电状态、锂电池的SOH和锂电池热负荷得到第一至第五充电电流安全阈值；
比较所述第一至第五充电电流安全阈值，以从所述第一至第五充电电流安全阈值中选择最小的一个充电电流安全阈值；
所述电池管理系统调整所述充电电流不高于所述最小的一个充电电流安全阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述电池管理系统通过电池主动平衡方法调整所述锂电池中单体电池中的能量。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，还包括：
所述电池管理系统根据所述检测结果控制风扇对所述锂电池进行降温。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述电池管理系统判断所述锂电池的荷电状态是否高于第二阈值，如果是则控制所述锂电池停止充电；
或者，所述电池管理系统接收到充电完成指令时，控制所述锂电池停止充电；
或者，所述电池管理系统异常时，控制所述锂电池停止充电。
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