CN104578316A - 电池组分布多模式均衡充电方法及均衡充电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池组分布多模式均衡充电方法及均衡充电电路,区别于传统电动汽车电池组是反复通过高电压、大电流对整组电池组进行充电、单体电池放电训话逼近的均衡充电方式,发明在外部通过高电压、大电流对整组充电后,一旦检测到电池组中有一个电池被充满,则停止整组充电,转而对电池组中单体各个电池分别由低电压、小电流充电,直至电池组中所有电池均被充满为止。该方法不仅可比传统方式更为节能环保和快速有效外,且由于单体电池的充电避免了传统充电方式所带来的误差累计效应,加之充电过程对电池组带来的温升低(去除了传统电路中的放电电阻,电阻放电会发热),使得电池组的使用寿面大为延长。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车动力领域,尤其是指一种电池组分布多模式均衡充电方法及均衡充电电路。
背景技术
由于电动汽车是通过电力来驱动运行的,而现有成熟技术的电力存储只有通过电池来实现,因此对于电动汽车而言,多个电池构成的电池箱作为能量储存供给必不可少。为了使得将电能存储进电池中,充电是必不可少的步骤。而由于电动汽车所需要动力较大,因此其电池箱总容量也很大,例如一种典型的汽车动力电池箱包括12个并联的电池组,每个电池组由108个18650型锂电池串联构成,为了对如此大量电池充电,现有方法是对应每个电池组分别进行充电控制,对于每个电池组包括串联的108个18650型锂电池,每个电池的充电电压一般为:4.20V-4.3V,因此BMS对电池组充电可直接使用460V电压,同时,处于快速充电的设计需要,充电电流峰值会达到360A。但由于电池组中串联的锂电池个性差异,因此通常无法实现一次性对电池组全电池充满,这也就是需要配置BMS控制充电的原因。而现有BMS对电池组采用的均衡充电方法步骤:
1)采用高电压、大电流对整组充电;
2)检测电池组中每个电池的电压是否达到预设峰值电压,若达到,则执行步骤3;
3)停止对电池组的充电,对达到预设峰值电压的电池进行放电,并检测该电池电压是否低于预设低值电压,低于则从新执行步骤1;
由此上述3步骤重复,直至电池组中所有电池充满电为止。然而,现有均衡充电方法有两个明显弊端,一是需要反复对电池组充放电,且充满电只是理论效果,实际中,由于对单体电池执行的是反复充电。放电的方式,只能逼近满电状态,因此真正充满电耗时太长;二是该种充电控制方法由于每次充电、放电仅依据电池组中一个电池来决定,因此反复充放电管理过程中充电误差会累计,最终快速地导致整个电池组寿命缩短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种适用于电动汽车电池组的快速且均衡性更佳的充电方法及充电电路。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种电池组分布多模式均衡充电方法,包括步骤,
A)采用高电压、大电流对电池组进行充电;
B)检测电池组中每个电池的电压;
C)判断电池组中是否有单节电池达到预设峰值电压,若是则执行步骤D;
D)停止高电压、大电流对电池组充电;
E)判断电池组中是否有单节电池未达到预设峰值电压,是则执行步骤F,否则充电结束;
F)采用低电压、小电流分别对电池组中其余未达到预设峰值电压的每个单节电池进行充电;
G)判断电池组中其余单节电池中是否有电池达到预设峰值电压,若有则执行步骤H;
H)停止低电压、小电流对该单节电池充电,返回步骤E。
上述中,所述高电压与电池组总电压相对应,所述大电流与电池组整体允许充电电流相对应;所述低电压不高于24V、小电流不大于2.5A;所述预设峰值电压参考电池组中单节电池的标称电压取值。
本发明还涉及一种电池组分布多模式均衡充电电路,包括开关模块、电池组、检测模块、BMS模块、切换模块及充电模块;
所述开关模块输入高电压、大电流,用于切换高电压、大电流对电池组充电;
所述电池组包括多个串联的电池;
所述检测模块,用于检测电池组中每个电池的电压;
所述充电模块,用于产生低电压、小电流;
所述切换模块,用于切换低电压、小电流分别对电池组中其余未达到预设峰值电压的每个单节电池进行充电;
所述BMS模块,用于根据检测模块检测每个电池的电压来判断电池组中是否有单节电池达到预设峰值电压,若是则控制开关模块,切换停止高电压、大电流对电池组充电;随后控制切换模块对未达到预设峰值电压的单节电池进行低电压、小电流充电,直至电池组中所有电池充电完成。
上述中,所述检测模块连接电池组中每一个电池;BMS模块连接检测模块,BMS模块连接开关模块及切换模块,切换模块对应电池组中每一个电池设置有一个与其相连的支路,充电模块连接切换模块。
上述中,所述检测模块包括温度检测、总电压检测、电压检测支路及电流检测;其中温度检测及电压检测支路对应电池组中每一个电池一一设置。
上述中,所述充电模块包括DC-DC电路;
上述中,所述开关模块输入连接充电头的高电压、大电流电源端;所述充电模块输入连接充电头12V输入头或电动汽车蓄电池。
可见,区别于传统充电电路采用的是反复通过高电压、大电流对整组电池组进行充电、单体电池放电的循环逼近的均衡充电方式,本发明的有益效果在于:先由外部高电压、大电流对电池组整组充电,当电池组中有一个电池被充满后则转为对电池组中其他未满单体电池切换为低电压、小电流方式充电,直至电池组中所有电池均被充满为止。该方法不仅可比传统方式更为节能环保和快速有效外,且由于单体电池的充电避免了传统充电方式所带来的误差累计效应,加之充电过程对电池组带来的温升低(去除了传统电路中的放电电阻,电阻放电会发热),使得电池组的使用寿面大为延长。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的方法流程示意图;
图2为本发明的电路结构示意图;
图3为本发明的电流具体实施例结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1,本发明提供了一种电池组分布多模式均衡充电方法,包括步骤,
A)采用高电压、大电流对电池组进行充电;
B)检测电池组中每个电池的电压;
C)判断电池组中是否有单节电池达到预设峰值电压,若是则执行步骤D;
D)停止高电压、大电流对电池组充电;
E)判断电池组中是否有单节电池未达到预设峰值电压,是则执行步骤F,否则充电结束;
F)采用低电压、小电流分别对电池组中其余未达到预设峰值电压的每个单节电池进行充电;
G)判断电池组中其余单节电池中是否有电池达到预设峰值电压,若有则执行步骤H;
H)停止低电压、小电流对该单节电池充电,返回步骤E。
从上述描述可知,区别于传统电动汽车电池组是反复通过高电压、大电流对整组电池组进行充电、单体电池放电而后整组电池再充电,单体电池再放电的逼近法的均衡充电方式,本发明的有益效果在于:在外部通过高电压、大电流对整组充电后,一旦检测到电池组中有一个电池被充满,则停止整组充电,转而对电池组中单体各个电池分别由低电压、小电流充电,直至电池组中所有电池均被充满为止。该方法不仅可比传统方式更为节能环保和快速有效外,且由于单体电池的充电避免了传统充电方式所带来的误差累计效应,加之充电过程对电池组带来的温升低(去除了传统电路中的放电电阻,电阻放电会发热),使得电池组的使用寿面大为延长。
实施例1:
上述中,所述高电压与电池组总电压相对应,所述大电流与电池组整体允许充电电流相对应;所述低电压不高于24V、小电流不大于2.5A;所述预设峰值电压参考电池组中单节电池的标称电压取值。所述高电压指的是电池组的总电压的需要,大电流是指电池组允许的充电电流(比如说电池组电压是500V容量100AH允许1C充电,那么就可以高电压500V、大电流100AH在1小时充满,若该电池组允许2C充电,则充电大电流可为200AH,整个电池组只需30分钟充满,前提条件下当然充电机要有足够的功率才能执行)。
所述低电压不高于24V,这取决于电动汽车的辅助电池电压,一般小轿车为12V,中巴,大巴,大货车为24V,因为辅助电压一般不会超过24V,所以本管理系统只做了24V上限,因为太高电压会带来能量损耗,它的负载端针对的是电池包的单体电压(锂铁单体电池电压一般3.2V充满3.65V,聚合物锂电单体电池电压一般3.7V充满4.25V),正如我们常用的DC转DC输入端电压高,输出端电压低,差别越大损耗也大。设定小电流2.5A,因高于2.5A就不需要低电压充电了,因为电池包还没到均衡的状态,所以太大电流不实际,故设定在2.5A以下小电流。
参见图2,本发明还涉及一种电池组分布多模式均衡充电电路,包括开关模块、电池组、检测模块、BMS模块、切换模块及充电模块;
所述开关模块输入高电压、大电流,用于切换高电压、大电流对电池组充电;
所述电池组包括多个串联的电池;
所述检测模块,用于检测电池组中每个电池的电压;
所述充电模块,用于产生低电压、小电流;
所述切换模块,用于切换低电压、小电流分别对电池组中其余未达到预设峰值电压的每个单节电池进行充电;
所述BMS模块,用于根据检测模块检测每个电池的电压来判断电池组中是否有单节电池达到预设峰值电压,若是则控制开关模块,切换停止高电压、大电流对电池组充电;随后控制切换模块对未达到预设峰值电压的单节电池进行低电压、小电流充电,直至电池组中所有电池充电完成。
可见,区别于传统充电电路采用的是反复通过高电压、大电流对整组电池组进行充电、单体电池放电的循环逼近的均衡充电方式,本发明的有益效果在于:先由外部高电压、大电流对电池组整组充电,当电池组中有一个电池被充满后则转为对电池组中其他未满单体电池切换为低电压、小电流方式充电,直至电池组中所有电池均被充满为止。该方法不仅可比传统方式更为节能环保和快速有效外,且由于单体电池的充电避免了传统充电方式所带来的误差累计效应,加之充电过程对电池组带来的温升低(去除了传统电路中的放电电阻,电阻放电会发热),使得电池组的使用寿面大为延长。
实施例2:
如图3所示,上述中,所述检测模块连接电池组中每一个电池;BMS模块连接检测模块,BMS模块连接开关模块及切换模块,切换模块对应电池组中每一个电池设置有一个与其相连的支路,充电模块连接切换模块。
检测模块用于将每个单体电池的情况(主要是电压情况)向BMS模块反馈,进而提供基准使得BMS模块调整开合开关模块切换是否关断高电压、大电流的充电。而切换模块则对应电池组中每一个电池分别设置支路,方便仅对需要充电的电池进行低电压、小电流充电。
实施例3:
上述中,所述检测模块包括温度检测、总电压检测、电压检测支路及电流检测;其中温度检测及电压检测支路对应电池组中每一个电池一一设置。
为了确保安全,检测模块中还设置有温度检测、总电压检测、电压检测支路及电流检测,且至少温度检测是对应每个电池单独设置的,用于监控电池组中每个电池的充电温度,防止温度过热产生危险。而总电压检测和电流检测则可检测整体电池组的电压、电流情况,监控充电进程并保证充电安全。
实施例4:
上述中,所述充电模块包括DC-DC电路。
作为一种典型的方案,充电模块可采用常见的DC-DC电路,该电路拥有结构简单,成本较低的优点。
实施例5:
所述开关模块输入连接充电头的高电压、大电流电源端;所述充电模块输入连接充电头12V输入头或电动汽车蓄电池。
常见的电动汽车充电头通常包括两组DC+DC-,其中一组用来传输电池箱充电的高电压、大电流,另一组则传输12V。因此作为一种建议涉及,该电路的充电模块输入可直接与充电头12V输入头相连,从而满足应用需求。当然,该输入也可以直接接电动汽车自身的蓄电池输出。
具体示例:
以常见384V,100Ah的电池包为例,其总功率为38.4kw,采用传统方式均衡充电的电能利用率通常最高只能达到82%左右,而采用本专利技术则可达到93-96%,均衡充电时间仅为传统充电方式的1/10。且采用本专利技术后,可使得电池包在充电过程中的温度不大于35度。
上述示例中的电池箱的温度只是一种举例表述,其实最大的特点已经表明了其管理系统的优势,没有电阻单体放电不只是温度低,还不会把能量转成热量挥发掉。从而达到比同类产品的效率及安全性。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种电池组分布多模式均衡充电方法,其特征在于:包括步骤,
A)采用高电压、大电流对电池组进行充电;
B)检测电池组中每个电池的电压;
C)判断电池组中是否有单节电池达到预设峰值电压,若是则执行步骤D;
D)停止高电压、大电流对电池组充电;
E)判断电池组中是否有单节电池未达到预设峰值电压,是则执行步骤F,否则充电结束;
F)采用低电压、小电流分别对电池组中其余未达到预设峰值电压的每个单节电池进行充电;
G)判断电池组中其余单节电池中是否有电池达到预设峰值电压,若有则执行步骤H;
H)停止低电压、小电流对该单节电池充电,返回步骤E。
2.如权利要求1所述的电池组分布多模式均衡充电方法,其特征在于:所述高电压与电池组总电压相对应,所述大电流与电池组整体允许充电电流相对应;所述低电压不高于24V、小电流不大于2.5A;所述预设峰值电压参考电池组中单节电池的标称电压取值。
3.一种电池组分布多模式均衡充电电路,其特征在于:包括开关模块、电池组、检测模块、BMS模块、切换模块及充电模块;
所述开关模块输入高电压、大电流,用于切换高电压、大电流对电池组充电;
所述电池组包括多个串联的电池;
所述检测模块,用于检测电池组中每个电池的电压;
所述充电模块,用于产生低电压、小电流;
所述切换模块,用于切换低电压、小电流分别对电池组中其余未达到预设峰值电压的每个单节电池进行充电;
所述BMS模块,用于根据检测模块检测每个电池的电压来判断电池组中是否有单节电池达到预设峰值电压,若是则控制开关模块,切换停止高电压、大电流对电池组充电;随后控制切换模块对未达到预设峰值电压的单节电池进行低电压、小电流充电,直至电池组中所有电池充电完成。
4.如权利要求3所述的电池组分布多模式均衡充电电路,其特征在于:所述检测模块连接电池组中每一个电池;BMS模块连接检测模块,BMS模块连接开关模块及切换模块,切换模块对应电池组中每一个电池设置有一个与其相连的支路,充电模块连接切换模块。
5.如权利要求4所述的电池组分布多模式均衡充电电路,其特征在于:所述检测模块包括温度检测、总电压检测、电压检测支路及电流检测;其中温度检测及电压检测支路对应电池组中每一个电池一一设置。
6.如权利要求3所述的电池组分布多模式均衡充电电路,其特征在于:所述充电模块包括DC-DC电路。
7.如权利要求3所述的电池组分布多模式均衡充电电路,其特征在于:所述开关模块输入连接充电头的高电压、大电流电源端;所述充电模块输入连接充电头12V输入头或电动汽车蓄电池。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150429 |