CN111016669A - 一种汽车能量回馈型主动均衡控制系统、方法、电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动力电池技术领域，公开了一种汽车能量回馈型主动均衡控制系统、方法、电动汽车，判断汽车是否处于下坡、刹车状态；汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电；汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；若此时不需要进行主动均衡，将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。本发明将汽车在下坡，滑行，刹车，以及高速行驶时的能量进行回收利用，提高了能量的利用率；将回收的能量进行主动均衡，提高均衡效率。
Description
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种汽车能量回馈型主动均衡控制系统、方法、电动汽车。
背景技术
目前，最接近的现有技术：动力电池即为工具提供动力源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。其主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池，多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。为了防止汽车动力电池各电芯的电压差距过大，影响电池使用寿命，现有电动汽车使用的电池均衡系统一般是在动力电池和24v蓄电池之间放置一个双向DCDC变换器进行充放电均衡，这种均衡方式的开关损耗较大，均衡的效率较低。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有电动汽车使用的电池均衡系统存在开关损耗较大，均衡的效率较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种汽车能量回馈型主动均衡控制系统、方法、电动汽车。
本发明是这样实现的，一种汽车能量回馈型主动均衡控制方法，所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法包括以下步骤：
第一步，判断汽车是否处于下坡、刹车状态；
第二步，汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电；
第三步，汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；若此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
进一步，所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法还包括：判断汽车是否处于刹车或者下坡状态，当汽车处于下坡或刹车状态，主芯片发出控制信号将开关闭合，能量回收装置接通，车轮转动产生一定的电能给蓄电池充电。
进一步，主动均衡系统中的采样电路采集各电芯的电压，判断是否需要进行主动均衡，回收的电能给电压可变的蓄电池充电，蓄电池电压比电芯电压高对电芯进行充电，所压采样作为芯片的控制信号控制选择回路的通断控制充电。
进一步，进行主动均衡时，比较蓄电池电压和需要进行均衡的电芯电压，如果蓄电池电压高于电芯电压，主芯片控制选择电路中的开关管导通，首先采样电路会持续对电芯电压进行采样分析，判断是否需要进行主动均衡；然后将蓄电池电压与需要均衡的电芯电压进行比较，该比较得到的差值信号就是选择回路的接通信号。
进一步，如果蓄电池电压高于电芯电压则主芯片将蓄电池和电芯接通，均衡开始，均衡过程中，电芯电压升高，蓄电池电压降低。
进一步，均衡结束有两种情况，一是电芯电压达到正常值，二是蓄电池电压与电芯电压相等，直接将该电芯与蓄电池接通进行充电，若蓄电池电压较高，能将电芯电压充到正常值，此时选择电路断开；若蓄电池电压不是很高，未能将电芯电压充到正常值，则在蓄电池电压与电芯电压相等时，断开选择电路，将蓄电池的电经过DCDC变换器后再与需要充电的电芯连接，直至充到正常值；如果蓄电池电压低于需要充电的电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与需要充电的电芯连接充电。
进一步，主动均衡是给电压较低的电芯充电，给电压较高的电芯放电，对汽车刹车，下坡的能量回收利用，可直接进行均衡充电。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法的汽车能量回馈型主动均衡控制系统，所述汽车能量回馈型主动均衡控制系统包括：
汽车状态判断模块，用于判断汽车是否处于下坡、刹车状态；
能量回收模块，用于实现汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电；
蓄电池均衡模块，用于实现汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
本发明的另一目的在于提供一种实现所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法的信息数据处理终端。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：目前的电动汽车使用的主动均衡系统都需要经过DCDC变换器，损耗较大，均衡效率较低。本发明实现汽车在下坡，滑行，刹车时的能量充分回收利用。本发明的主动均衡系统，在原有的主动均衡系统基础上，利用了汽车在下坡，滑行，刹车时的能量进行辅助均衡，具有均衡效率高，能量利用率高的特点。电动汽车上都需要应用到主动均衡系统，这是对电池的各个电芯进行充放电，保持电芯电压一致性的系统，是BMS(电动汽车电池管理系统)的关键组成部分。
本发明将汽车在下坡，滑行，刹车，以及高速行驶时的能量进行回收利用，提高了能量的利用率；将回收的能量进行主动均衡，提高均衡效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制系统的结构示意图；
图中：1、汽车状态判断模块；2、能量回收模块；3、蓄电池均衡模块。
图2是本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制系统的原理结构示意图。
图4是本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种汽车能量回馈型主动均衡控制系统、方法、电动汽车，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制系统包括：
汽车状态判断模块1，用于判断汽车是否处于下坡、刹车状态。
能量回收模块2，用于实现汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电。
蓄电池均衡模块3，用于实现汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
如图2所示，本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制方法包括以下步骤：
S201：判断汽车是否处于下坡、刹车状态；
S202：汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电；
S203：汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；若此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
本发明将汽车在下坡，滑行，刹车以及高速行驶时的能量进行回收，并用于主动均衡，在原有的主动均衡基础上辅助均衡，提高均衡效率和能量利用率。
如图3所示，本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制的原理为：首先，判断汽车是否处于下坡，刹车状态，如果处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电。如果此时汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电。如果蓄电池电压低于电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电。若此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
由于传统的主动均衡技术是利用动力电池和24v蓄电池之间经过DCDC变换器进行主动均衡，存在一定的开关损耗，如果能将汽车刹车，下坡时车轮转动的能量进行回收并用于主动均衡，这种辅助均衡的效果将会提高均衡的效率。
如图4所示，本发明实施例提供的汽车能量回馈型主动均衡控制方法包括以下步骤：首先本发明系统将判断汽车是否处于刹车或者下坡状态，当汽车处于下坡或刹车状态，主芯片发出控制信号将开关闭合，能量回收装置接通，车轮转动产生一定的电能给蓄电池充电。与此同时，主动均衡系统中的采样电路采集各电芯的电压，判断是否需要进行主动均衡，回收的电能给电压可变的蓄电池充电，只要蓄电池电压比电芯电压高就可以对电芯进行充电，所以电压采样作为芯片的控制信号控制选择回路的通断控制充电。当需要进行主动均衡时，比较此时蓄电池电压和需要进行均衡的电芯电压，如果蓄电池电压高于电芯电压，主芯片控制选择电路中的开关管导通，首先采样电路会持续对电芯电压进行采样分析，判断是否需要进行主动均衡(电芯电压差异是否在可接受范围内)。然后将蓄电池电压与需要均衡的电芯电压进行比较，该比较得到的差值信号就是选择回路的接通信号，如果蓄电池电压高于电芯电压则主芯片将蓄电池和电芯接通，均衡开始。均衡过程中，电芯电压升高，蓄电池电压降低，均衡结束的标志有两种情况，一是电芯电压达到正常值(无需均衡)，二是蓄电池电压与电芯电压相等(无法均衡)，即直接将该电芯与蓄电池接通进行充电，若蓄电池电压较高，能将电芯电压充到正常值，此时选择电路断开，避免过充。若蓄电池电压不是很高，未能将电芯电压充到正常值，则在蓄电池电压与电芯电压相等时，断开选择电路，将蓄电池的电经过DCDC变换器后再与需要充电的电芯连接，直至充到正常值。如果蓄电池电压低于需要充电的电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与需要充电的电芯连接充电。由于汽车回收的能量大小与时间不定，所以此系统是在原有主动均衡系统的基础上进行的。
主动均衡就是给电压较低的电芯充电，给电压较高的电芯放电的过程，普通的主动均衡系统是使用DCDC变换器，将蓄电池电压变换成一个可以给电芯充电的电压，然而DCDC变换器的开关损耗较大且不可避免。本发明系统在普通主动均衡系统的基础上，对汽车刹车，下坡的能量回收利用，在一些特定的情况下(上述的可直接进行均衡充电，无需经过DCDC变换器的情况)效率较之更高，但回收的能量有限，不可能完全实现所有情况下的均衡。所以这只能作为一种辅助均衡的手段。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合实现。硬件部分可以利用专用逻辑实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法包括以下步骤：
第一步，判断汽车是否处于下坡、刹车状态；
第二步，汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电；
第三步，汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；若此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
2.如权利要求1所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法还包括：判断汽车是否处于刹车或者下坡状态，当汽车处于下坡或刹车状态，主芯片发出控制信号将开关闭合，能量回收装置接通，车轮转动产生一定的电能给蓄电池充电。
3.如权利要求2所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，主动均衡系统中的采样电路采集各电芯的电压，判断是否需要进行主动均衡，回收的电能给电压可变的蓄电池充电，蓄电池电压比电芯电压高对电芯进行充电，所压采样作为芯片的控制信号控制选择回路的通断控制充电。
4.如权利要求3所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，进行主动均衡时，比较蓄电池电压和需要进行均衡的电芯电压，如果蓄电池电压高于电芯电压，主芯片控制选择电路中的开关管导通，首先采样电路会持续对电芯电压进行采样分析，判断是否需要进行主动均衡；然后将蓄电池电压与需要均衡的电芯电压进行比较，该比较得到的差值信号就是选择回路的接通信号。
5.如权利要求4所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，如果蓄电池电压高于电芯电压则主芯片将蓄电池和电芯接通，均衡开始，均衡过程中，电芯电压升高，蓄电池电压降低。
6.如权利要求5所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，均衡结束有两种情况，一是电芯电压达到正常值，二是蓄电池电压与电芯电压相等，直接将该电芯与蓄电池接通进行充电，若蓄电池电压较高，能将电芯电压充到正常值，此时选择电路断开；若蓄电池电压不是很高，未能将电芯电压充到正常值，则在蓄电池电压与电芯电压相等时，断开选择电路，将蓄电池的电经过DCDC变换器后再与需要充电的电芯连接，直至充到正常值；如果蓄电池电压低于需要充电的电芯电压，则将蓄电池经过DCDC变换器与需要充电的电芯连接充电。
7.如权利要求4所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法，其特征在于，主动均衡是给电压较低的电芯充电，给电压较高的电芯放电，对汽车刹车，下坡的能量回收利用，可直接进行均衡充电。
8.一种实施权利要求1～7任意一项所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法的汽车能量回馈型主动均衡控制系统，其特征在于，所述汽车能量回馈型主动均衡控制系统包括：
汽车状态判断模块，用于判断汽车是否处于下坡、刹车状态；
能量回收模块，用于实现汽车处于下坡，刹车状态，开关闭合，系统开始工作，能量回收开始，车轮转动产生交流电，经过整流滤波形成直流电给蓄电池充电；
蓄电池均衡模块，用于实现汽车需要主动均衡且蓄电池电压比需要进行均衡的电芯电压高，则直接将需要充电的电芯和蓄电池连接进行均衡充电；蓄电池电压低于电芯电压，将蓄电池经过DCDC变换器与电芯相连充电；此时不需要进行主动均衡，则将电能储存在车载常用的24V蓄电池中备用。
9.一种实现权利要求1～7任意一项所述汽车能量回馈型主动均衡控制方法的电动汽车。
10.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～7任意一项所述的汽车能量回馈型主动均衡控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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