專利名稱：汽車鋰電池充電平衡方法以及平衡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動(dòng)力電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車鋰電池充電平衡方法以及平衡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為達(dá)到電動(dòng)汽車等大功率設(shè)備運(yùn)行時(shí)電壓、功率及能量的要求，電池組多由大量動(dòng)力電池串接組成使用。雖然隨著技術(shù)工藝的提高，電池之間的差異逐漸減小，但是，在當(dāng)前制作工藝水平下，仍難保證每節(jié)電池特性完全一致。尤其是在工況運(yùn)行條件下，頻繁地進(jìn)行不規(guī)則的充電、放電，電池組工作一段時(shí)間后電池之間的差異會(huì)惡化，從而，使得電池組的使用效率降低，壽命減小。電池之間的不一致性不可能完全消除，尤其這種不一致性是在其生產(chǎn)之初便已存在。為了保障電池組的應(yīng)用壽命，電池管理系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，它主要工作就是發(fā)現(xiàn)電池之間的差異并縮小，也就是通常所稱的電池均衡技術(shù)。電池組的平衡狀態(tài)，通常是指各個(gè)單體電池的平均電壓與各個(gè)單體電池的電壓絕對(duì)差值在一定的范圍內(nèi)，根據(jù)均衡系統(tǒng)的精度要求不同，可能是0. IV，也可能為其他人為設(shè)定的數(shù)值，如0. 08V、0. 12V等。目前，解決充電過(guò)程中的不一致性的主要方法如下(1)通過(guò)旁路電阻對(duì)電壓相對(duì)較高的單體電池進(jìn)行放電，使電池組達(dá)到平衡狀態(tài)； 此種平衡方式，將產(chǎn)生電能消耗；而且，放電電阻大小固定，其放電電流不可調(diào)節(jié)，可能導(dǎo)致部分放的太少或部分過(guò)放的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致電池平衡更差。(2)通過(guò)外加一固定電流源對(duì)電壓相對(duì)較低的單體電池進(jìn)行補(bǔ)償充電，使電池組達(dá)到平衡狀態(tài)；此種平衡方式，隨著充電容量的增加一些容量略小的單體電池就會(huì)提前進(jìn)入電壓平頂期，在這個(gè)價(jià)段，如不加以控制，再過(guò)一段時(shí)間電池就會(huì)因過(guò)壓耐保護(hù)，使得電池組結(jié)束充電。那么，各個(gè)單體電池之間的差異仍然存在。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種耗能更少、平衡效果更好的汽車鋰電池充電平衡方法，本發(fā)明的第二目的在于提供一種與所述汽車鋰電池充電平衡方法相對(duì)應(yīng)的平衡系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下一種汽車鋰電池充電平衡方法，用于平衡汽車鋰電池組處于充電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池； 在每個(gè)單體電池兩端還加載一直流補(bǔ)償電源，所述直流補(bǔ)償電源的電流大小可按照預(yù)定程序調(diào)節(jié)； 充電過(guò)程中，在每個(gè)單體電池上加載兩個(gè)直流電源進(jìn)行充電，其一是加載于所述電池組兩端的外接直流電源，其二是加載于每個(gè)單體電池兩端的補(bǔ)償直流電源；
開(kāi)始充電時(shí)，所有所述直流補(bǔ)償電源全負(fù)荷開(kāi)啟，輸出相同大小的補(bǔ)償電流對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)出補(bǔ)償充電；在充電過(guò)程中，包括始終運(yùn)行的如下平衡步驟采集各個(gè)單體電池的電壓信號(hào)；根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)；如電池組處于非平衡狀態(tài)，則按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池；降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的所述補(bǔ)償直流電源的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)。所述汽車鋰電池充電平衡方法中，所述根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)，具體是根據(jù)所述各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)計(jì)算出各個(gè)單體電池的平均電壓；將每個(gè)單體電池的電壓信號(hào)與所述平均電壓進(jìn)行比較，得出電壓值高于所述平均電壓的各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池，并計(jì)算出各個(gè)所述高電壓?jiǎn)误w電池的電壓與所述平均電壓之間的電壓差值；將所述各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池的電壓差值與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，如存在電壓差值大于所述電壓閾值的高電壓?jiǎn)误w電池，則電池組處于非平衡狀態(tài)，如不存在電壓差值大于所述電壓閾值的高電壓?jiǎn)误w電池，則電池組處于平衡狀態(tài)。所述汽車鋰電池充電平衡方法中，所述按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池，具體是根據(jù)所述各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)計(jì)算出各個(gè)單體電池的平均電壓；將每個(gè)單體電池的電壓信號(hào)與所述平均電壓進(jìn)行比較，得出電壓值高于所述平均電壓的各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池，并計(jì)算出各個(gè)所述高電壓?jiǎn)误w電池的電壓與所述平均電壓之間的電壓差值；將所述各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池的電壓差值與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，其電壓差值大于所述電壓閾值的單體電池即為需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池。所述汽車鋰電池充電平衡方法中，所述再降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的所述補(bǔ)償直流電源的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)，具體按照如下步驟執(zhí)行(1)將所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流降低預(yù)定的數(shù)值；(2)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間段后，再次讀取電池組的狀態(tài)，如所述電池組的狀態(tài)變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)，則停止降低所述直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流，如所述電池組的狀態(tài)仍為非平衡狀態(tài)，則回到第⑴步循環(huán)運(yùn)行第⑴與⑵步。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案如下 一種汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，用于平衡汽車鋰電池組處于充電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，在所述電池組兩端外加一外接直流電源進(jìn)行充電；該平衡系統(tǒng)包含下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路；所述DC-DC直流變換電路的輸入端與所述外接直流電源電連接，其輸出端通過(guò)一所述開(kāi)關(guān)電路與每個(gè)單體電池連接，對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)行補(bǔ)償充電；所述下位機(jī)與各個(gè)所述單體電池的兩端連接，采集的各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)并傳遞給所述上位機(jī)；所述上位機(jī)根據(jù)各個(gè)所述單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)；如所述電池組處于非平衡狀態(tài)，則所述上位機(jī)按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池，并控制所述開(kāi)關(guān)電路與所述補(bǔ)償直流電源降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)。所述汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，在所述上位機(jī)上還連接有一溫度傳感器。所述汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，在所述上位機(jī)上還設(shè)置有一顯示模塊。所述汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，所述下位機(jī)為PLC或單片機(jī)。所述汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，所述上位機(jī)為一包含有CPU的主控模塊。所述汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，所述開(kāi)關(guān)電路為一場(chǎng)效應(yīng)管。本發(fā)明充電過(guò)程中的均衡方法，在每個(gè)單體電池上加載兩個(gè)直流電源進(jìn)行充電， 其一是加載于所述電池組兩端的外接直流電源，其二是加載于每個(gè)單體電池兩端的補(bǔ)償直流電源；開(kāi)始充電時(shí)，在每個(gè)單體電池兩端疊加的補(bǔ)償直流電源的電流大小相同，即是一開(kāi)始補(bǔ)償電路全負(fù)荷介入；在充電過(guò)程中，不斷采集各個(gè)單體電池的電壓信號(hào)，根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)，如電池組處于非平衡狀態(tài)，則按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池，再降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的所述補(bǔ)償直流電源的充電電流(即是降低該單體電池的充電電流)，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)。本發(fā)明通過(guò)降低高電壓?jiǎn)误w電池的充電電流，即是減緩高電壓電池的充電速度來(lái)等待低電壓?jiǎn)误w電池，從而達(dá)到充電平衡。采用本發(fā)明方法，在電池進(jìn)入電壓平頂期之前，可提前判斷、提前降低電壓相對(duì)較高的單體電池兩端的補(bǔ)償直流電源的補(bǔ)電電流，使對(duì)應(yīng)的單體電池延遲進(jìn)入平頂期，等待其他單體電池一起進(jìn)入充電飽和狀態(tài)，從而達(dá)到更好的充電平衡的效果。本發(fā)明通過(guò)減小電壓相對(duì)較高的單體電池的充電電流以達(dá)到均衡目的，避免了旁路電阻均衡方式的電能浪費(fèi)，因此，本發(fā)明更加環(huán)保節(jié)能。本發(fā)明充電平衡系統(tǒng)中的下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路都是配合本發(fā)明方法的硬件裝置。本發(fā)明充電平衡系統(tǒng)，通過(guò)上位機(jī)的精確計(jì)算，可準(zhǔn)確控制各個(gè)單體電池的充電電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電池均衡目的，因此，本發(fā)明控制更加精確靈活，效率更高。綜上所述，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的汽車?yán)黼姵亟M充電平衡方法與裝置，在平衡各個(gè)單體電池之間的差異同時(shí)，能耗更低、效率更高、效果更好。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中圖1為本發(fā)明的電路原理框圖。1、電池組11、單體電池2、下位機(jī)3、上位機(jī)
31、顯示模塊5、開(kāi)關(guān)電路7、外接直流電源
4、DC-DC直流變換電路 6、溫度傳感器
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1 本實(shí)施例公開(kāi)了一種汽車鋰電池充電平衡方法，用于平衡汽車鋰電池組處于充電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池；充電過(guò)程中，在每個(gè)單體電池上加載兩個(gè)直流電源進(jìn)行充電其一是加載于所述電池組兩端的外接直流電源，比如用一個(gè)42V/10A的直流電源直接連接電池組兩端；其二是加載于每個(gè)單體電池兩端的補(bǔ)償直流電源，該補(bǔ)償直流電源的電流大小可以按照要求調(diào)節(jié)；開(kāi)始充電時(shí)，所有所述直流補(bǔ)償電源全負(fù)荷開(kāi)啟，輸出相同大小的補(bǔ)償電流對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)出補(bǔ)償充電，比如所有直流補(bǔ)償電源都輸出一個(gè)3A的補(bǔ)償電流給各個(gè)單體電池補(bǔ)償充電，3A為各個(gè)直流補(bǔ)償電源的全負(fù)荷開(kāi)啟的輸出電流值，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明不限于3A這個(gè)具體的數(shù)值，可設(shè)為3A以上或3A以下；在充電過(guò)程中，包括始終運(yùn)行的如下平衡步驟Stepl 采集各個(gè)單體電池的電壓信號(hào)；具體的采集方式可以采用單片機(jī)、或者 PLC等連接各個(gè)單體電池的兩端，實(shí)時(shí)采集各個(gè)單體電池兩端的電壓信號(hào)，然后將所采集到的模擬電壓信號(hào)通過(guò)放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換等一些常規(guī)的手段轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；化印2:根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)；具體可以是根據(jù)所述各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)計(jì)算出各個(gè)單體電池的平均電壓；將每個(gè)單體電池的電壓信號(hào)與所述平均電壓進(jìn)行比較，得出電壓值高于所述平均電壓的各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池，并計(jì)算出各個(gè)所述高電壓?jiǎn)误w電池的電壓與所述平均電壓之間的電壓差值；將所述各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池的電壓差值與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，如存在電壓差值大于所述電壓閾值的高電壓?jiǎn)误w電池，則電池組處于非平衡狀態(tài)， 反之，電池組處于平衡狀態(tài)；其中電壓差值大于所述電壓閾值的高電壓?jiǎn)误w電池，即為需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池；St印3 如電池組處于非平衡狀態(tài)，則降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的所述補(bǔ)償直流電源的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)；具體按照如下步驟執(zhí)行(1)將所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流降低預(yù)定的數(shù)值；此步驟中，預(yù)定的數(shù)值可以為0. 5A，也可以為0. 4A等等人為定義的數(shù)值；比如， 開(kāi)始充電時(shí)直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流為3A，降低預(yù)定的數(shù)值為0. 5A，即是將直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流降至2. 5A；(2)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間段后，再次讀取電池組的狀態(tài)，如所述電池組的狀態(tài)變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)，則停止降低所述直流補(bǔ)償電源的充電電流，如所述電池組的狀態(tài)仍為非平衡狀態(tài)，則回到第(1)步循環(huán)運(yùn)行第(1)與(2)步；此步驟中，預(yù)設(shè)的時(shí)間段，可以是1秒，也可以是1.5 秒等，這是一個(gè)與降低預(yù)定的數(shù)值相關(guān)的參數(shù)，降低得越快，則時(shí)間越短，反之亦然，但是為了能夠?qū)崿F(xiàn)緩慢降低的目的，則需要根據(jù)實(shí)際均衡系統(tǒng)的情況設(shè)定一個(gè)比較合理的數(shù)值。實(shí)施例2:如圖1所示，本實(shí)施例公開(kāi)了一種汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，用于平衡汽車鋰電池組處于充電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組1包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池11，在所述電池組1兩端外加一外接直流電源7進(jìn)行充電；該平衡系統(tǒng)包含下位機(jī)2、上位機(jī)3、開(kāi)關(guān)電路5、以及DC-DC直流變換電路4，下位機(jī)2為PLC或單片機(jī)，上位機(jī)3為一包含有CPU的主控模塊，開(kāi)關(guān)電路可為場(chǎng)效應(yīng)管；所述DC-DC直流變換電路4的輸入端與所述外接直流電源7電連接，其輸出端通過(guò)一所述開(kāi)關(guān)電路5與每個(gè)單體電池11連接，對(duì)各個(gè)單體電池11進(jìn)行補(bǔ)償充電；所述下位機(jī)2與各個(gè)所述單體電池11的兩端連接，采集的各個(gè)所述單體電池11的電壓信號(hào)并傳遞給所述上位機(jī)3 ；所述上位機(jī)3根據(jù)各個(gè)所述單體電池11的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組1處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)；如所述電池組1處于非平衡狀態(tài)，則所述上位機(jī)3按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池，并控制所述開(kāi)關(guān)電路5與所述補(bǔ)償直流電源降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明圖中僅僅示意性畫出了一個(gè)下位機(jī)、一個(gè)DC-DC直流變換電路、兩個(gè)開(kāi)關(guān)電路的情況，它們的數(shù)量根據(jù)實(shí)際單體電池是數(shù)量、以及實(shí)際所采用的元器件確定，因此，本發(fā)明不限于此，只要包含下位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、DC-DC直流變換電路，以及等同于這些裝置的電路單元或原件，都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，為了進(jìn)一步管控電池組的溫度，在所述上位機(jī)3上還連接有一溫度傳感器6以監(jiān)測(cè)管理電池組的溫度。如圖1所示，為了方便上位機(jī)監(jiān)控管理，在所述上位機(jī)3上還設(shè)置有一顯示模塊 31。在圖1中charge+、charge-是充電器端口，外接直流電源7接入以后從兩端對(duì)電池組1進(jìn)行充電，同時(shí)DC-DC直流轉(zhuǎn)換電路4經(jīng)過(guò)降壓以后也參與充電工作對(duì)各個(gè)單體電池11進(jìn)行補(bǔ)償充電；開(kāi)始充電時(shí)，DC-DC直流轉(zhuǎn)換電路4加載在各個(gè)單體電池11上的電流相同，即全負(fù)荷工作；如充電過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電池組中出現(xiàn)不平衡狀態(tài)時(shí)，上位機(jī)3會(huì)發(fā)出指令，控制DC-DC直流轉(zhuǎn)換電路4與開(kāi)關(guān)電路5組成各個(gè)補(bǔ)償充電支路去控制每個(gè)電池充電電流的大小，以過(guò)到充電平衡狀態(tài)。本發(fā)明，采用多組隔離輸出的DC-DC的方式將充電電流進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?，再?jīng)由控制開(kāi)關(guān)電路中的場(chǎng)效應(yīng)管(M0S管)進(jìn)行脈寬調(diào)變，進(jìn)行精確降壓和電流控制，所有的補(bǔ)償充電電路在開(kāi)始充電時(shí)是全負(fù)荷工作的，隨著充電容量的增加，和上位機(jī)對(duì)每個(gè)單體電池的檢測(cè)，提前降低電壓較高的電池充電電流，以延遲這些電池充電的速度，等待其他單體電池，從而達(dá)到更好的充電平衡的效果。。以往技術(shù)在補(bǔ)電時(shí)會(huì)發(fā)熱，且將能量通過(guò)電阻消耗掉，電阻是固定的，電流不可調(diào)，所以不能精確對(duì)電池放電，有放的太少或放的太多過(guò)放的情況發(fā)生，最終會(huì)導(dǎo)致電池的平衡更差。其它現(xiàn)在興起的少量應(yīng)用的能量轉(zhuǎn)移補(bǔ)電，因電路復(fù)雜及電路隔離的問(wèn)題，也只能固定電壓固定電流進(jìn)行補(bǔ)電。不能達(dá)到如本發(fā)明可能達(dá)到的精確補(bǔ)電的效果。本發(fā)明不消耗能源，綠色環(huán)保，效率高，效果好，控制靈活，可通過(guò)軟件遍程應(yīng)對(duì)不同情況的補(bǔ)電模式。要整個(gè)充電過(guò)程中都可以應(yīng)用，補(bǔ)電方式靈活多變，能符合電池補(bǔ)電的各種要求。本發(fā)明是在充電一開(kāi)始所有的補(bǔ)償電路全負(fù)荷介入，隨著充電容量的增加一些容量略小的電池就會(huì)提前進(jìn)入電壓平頂期，在這個(gè)階段，如不加以控制，再過(guò)一段時(shí)間電池就會(huì)因過(guò)壓耐保護(hù)，本發(fā)明就是在電池進(jìn)入電壓平頂期之前，提前判斷，提前降低補(bǔ)電電流， 使電池延遲進(jìn)入平頂期，等待其他單體電池全負(fù)荷充電，從而達(dá)到更好的充電平衡效果。以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式
以及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種汽車鋰電池充電平衡方法，用于平衡汽車鋰電池組處于充電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，在所述電池組兩端外加一外接直流電源進(jìn)行充電，其特征在于在每個(gè)單體電池兩端還加載一直流補(bǔ)償電源，所述直流補(bǔ)償電源的電流大小可按照預(yù)定程序調(diào)節(jié)；開(kāi)始充電時(shí)，所有所述直流補(bǔ)償電源全負(fù)荷開(kāi)啟，輸出相同大小的補(bǔ)償電流對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)出補(bǔ)償充電；在充電過(guò)程中，包括始終運(yùn)行的如下平衡步驟 采集各個(gè)單體電池的電壓信號(hào)；根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)；如電池組處于非平衡狀態(tài)，則按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池；降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的所述補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車鋰電池充電平衡方法，其特征在于所述根據(jù)各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)，具體是根據(jù)所述各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)計(jì)算出各個(gè)單體電池的平均電壓； 將每個(gè)單體電池的電壓信號(hào)與所述平均電壓進(jìn)行比較，得出電壓值高于所述平均電壓的各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池，并計(jì)算出各個(gè)所述高電壓?jiǎn)误w電池的電壓與所述平均電壓之間的電壓差值；將所述各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池的電壓差值與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，如存在電壓差值大于所述電壓閾值的高電壓?jiǎn)误w電池，則電池組處于非平衡狀態(tài)，如不存在電壓差值大于所述電壓閾值的高電壓?jiǎn)误w電池，則電池組處于平衡狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車鋰電池充電平衡方法，其特征在于 所述按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池，具體是 根據(jù)所述各個(gè)單體電池的所述電壓信號(hào)計(jì)算出各個(gè)單體電池的平均電壓；將每個(gè)單體電池的電壓信號(hào)與所述平均電壓進(jìn)行比較，得出電壓值高于所述平均電壓的各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池，并計(jì)算出各個(gè)所述高電壓?jiǎn)误w電池的電壓與所述平均電壓之間的電壓差值；將所述各個(gè)高電壓?jiǎn)误w電池的電壓差值與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，其電壓差值大于所述電壓閾值的單體電池即為需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車鋰電池充電平衡方法，其特征在于所述降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的所述補(bǔ)償直流電源的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)，具體按照如下步驟執(zhí)行(1)將所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流降低預(yù)定的數(shù)值；(2)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間段后，再次讀取電池組的狀態(tài)，如所述電池組的狀態(tài)變?yōu)槠胶鉅顟B(tài)，則停止降低所述直流補(bǔ)償電源的補(bǔ)償電流，如所述電池組的狀態(tài)仍為非平衡狀態(tài)，則回到第⑴步循環(huán)運(yùn)行第⑴與⑵步。
5.一種汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，用于平衡汽車鋰電池組處于充電狀態(tài)時(shí)各單體電池之間的差異，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)在一起的單體電池，在所述電池組兩端外加一外接直流電源進(jìn)行充電，其特征在于該平衡系統(tǒng)包含下位機(jī)、上位機(jī)、開(kāi)關(guān)電路、以及DC-DC直流變換電路； 所述DC-DC直流變換電路的輸入端與所述外接直流電源電連接，其輸出端通過(guò)一所述開(kāi)關(guān)電路與每個(gè)單體電池連接，對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)行補(bǔ)償充電；所述下位機(jī)與各個(gè)所述單體電池的兩端連接，采集各個(gè)所述單體電池的電壓信號(hào)并傳遞給所述上位機(jī)；所述上位機(jī)根據(jù)各個(gè)所述單體電池的所述電壓信號(hào)，按照預(yù)定的程序計(jì)算確定電池組處于平衡狀態(tài)或非平衡狀態(tài)；如所述電池組處于非平衡狀態(tài)，則所述上位機(jī)按照預(yù)定的程序計(jì)算確定需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池，并控制所述開(kāi)關(guān)電路與所述DC-DC直流變換電路降低所述需減緩充電的高電壓?jiǎn)误w電池兩端的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，其特征在于 在所述上位機(jī)上還連接有一溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，其特征在于 在所述上位機(jī)上還設(shè)置有一顯示模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，其特征在于 所述下位機(jī)為PLC或單片機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，其特征在于 所述上位機(jī)為一包含有CPU的主控模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車鋰電池充電平衡系統(tǒng)，其特征在于 所述開(kāi)關(guān)電路為一場(chǎng)效應(yīng)管。
全文摘要
本發(fā)明屬于動(dòng)力電池管理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種汽車鋰電池充電平衡方法以及平衡系統(tǒng)。本發(fā)明是針對(duì)電池組充電狀態(tài)時(shí)，提供的一種實(shí)現(xiàn)平衡的方法以及系統(tǒng)，在充電過(guò)程中，在每個(gè)單體電池上加載兩個(gè)直流電源進(jìn)行充電，其一是加載于所述電池組兩端的外接直流電源，其二是加載于每個(gè)單體電池兩端的補(bǔ)償直流電源；開(kāi)始充電時(shí)，所有所述直流補(bǔ)償電源全負(fù)荷開(kāi)啟，輸出相同大小的補(bǔ)償電流對(duì)各個(gè)單體電池進(jìn)出補(bǔ)償充電；在充電過(guò)程中，降低電壓相對(duì)較高的單體電池兩端的所述的補(bǔ)償電流，直至電池組達(dá)到平衡狀態(tài)，進(jìn)而使得本發(fā)明在平衡各個(gè)單體電池之間的差異時(shí)，能耗更低、效率更高、效果更好。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102569926SQ201010619959
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李武歧, 李載波, 王明旺 申請(qǐng)人:欣旺達(dá)電子股份有限公司