專利名稱：混合動力和純電動汽車動力電池智能充電均衡方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車動力系統(tǒng)技術領域，特別涉及混合動力和純電動汽車用動力電池 技術領域，具體是一種混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法及裝置。
背景技術：
混合動力和純電動汽車在傳統(tǒng)汽車的基礎上增加了高壓動力電池系統(tǒng)、電機和電 機控制器、整車控制器等關鍵零部件。其中，高壓動力電池系統(tǒng)由電池管理系統(tǒng)、熱管理系 統(tǒng)及若干個串聯(lián)的電池組成，高壓動力電池系統(tǒng)的性能關系到整車的性能，而高壓動力電 池的性能與電池單體的一致性、性能、熱管理系統(tǒng)等有關。高壓動力電池包由若干個串聯(lián)的電池組成，由于電池制造過程中存在差異性；使 用過程中，受環(huán)境的影響，將增大電池的不一致性，從而降低電池的工作效率，縮短電池的
壽命ο為延長高壓電池包的壽命，增加電池充放電效率，高壓動力電池包使用一段時間 后，需要對各單節(jié)電池做均衡化充電。現(xiàn)有的電池均衡化充電維護一般采用能量轉移法或能量消耗法，其基本原理是電 池管理系統(tǒng)檢測各電池單體的單體電壓，如果電池單體間電壓差超過允許的范圍，管理系 統(tǒng)控制繼電器或MOS管，控制放電電阻或電容與需要均衡化的電池單體連接，從而實現(xiàn)對 電池單體的能量消耗或轉移，達到電池單體均衡化的目的，但這種電池單體均衡化方法成 本高，需要消耗一定的能量，增加了機械設計和電池系統(tǒng)熱管理的難度。因此，期望一種電池均衡化方法和裝置，可快速有效方便的實現(xiàn)對動力電池的均 衡化充電維護。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術中的缺點，提供一種混合動力和純電動汽車 用動力電池的智能化充電均衡方法及裝置，該方法構思獨特，設計巧妙，可快速有效方便的 實現(xiàn)對動力電池的均衡化充電維護，而且裝置結構簡潔，適于大規(guī)模推廣應用。為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種混合動力和純電動汽車用 動力電池的智能化充電均衡方法，其特點是，包括步驟(1)通過動力電池管理系統(tǒng)預測到動力電池需要進行均衡化充電時，控制充電器 對所述動力電池進行充電；(2)所述充電器對所述動力電池進行充電，同時所述動力電池管理系統(tǒng)采集所述 動力電池的各個單體電池的單體電壓，直至至少一個所述單體電池的單體電壓值達到最高 值；(3)所述電源管理系統(tǒng)控制所述充電器停止對所述動力電池進行充電，并控制充 電均衡器開始對每個所述單體電池進行單體均衡充電，直至充滿。較佳地，在步驟 1)中，所述動力電池管理系統(tǒng)通過以下步驟預測到所述動力電池需要進行均衡化充電所述動力電池管理系統(tǒng)采集所述單體電池的所述單體電壓，判斷 所述單體電池之間的電壓差是否超過設定值，如果所述電壓差超過設定值，則所述動力電 池管理系統(tǒng)預測所述動力電池需要進行均衡化充電。較佳地，所述單體電池是鋰離子單體電池，所述最高值為3. 6伏。較佳地，所述動力電池管理系統(tǒng)通過繼電器分別控制所述充電器和所述充電均衡
器ο在本發(fā)明的第二方面，提供了一種混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充 電均衡裝置，其特點是，包括動力電池管理系統(tǒng)、至少一個單體電池電壓采集元件、充電器 和至少一個充電均衡器，所述動力電池管理系統(tǒng)分別與所述單體電池電壓采集元件、所述 充電器和所述充電均衡器電路連接。較佳地，所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置還包括 繼電器，所述動力電池管理系統(tǒng)通過所述繼電器分別與所述充電器和所述充電均衡器電路 連接。較佳地，所述充電均衡器的數(shù)目等于動力電池的單體電池的數(shù)目。較佳地，所述單體電池電壓采集元件的數(shù)目等于動力電池的單體電池的數(shù)目。本發(fā)明的有益效果具體如下1、本發(fā)明先用充電器對動力電池進行充電，當單體電池的單體電壓達到最高值 時，改為用充電均衡器充電，從而當啟動充電均衡器對單體電池進行均衡充電時，當單體電 池的單體電壓已達到最高值的單體電池將不再進行充電，而單體電池的單體電壓未達到最 高值的單體電池將均衡充電，直至該單體電池的單體電壓達到最大值，從而實現(xiàn)單體電池 的均衡化維護和充電，構思獨特，設計巧妙，可快速有效方便的實現(xiàn)對動力電池的均衡化充 電維護，適于大規(guī)模推廣應用。2、本發(fā)明的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置包括動力 電池管理系統(tǒng)、至少一個單體電池電壓采集元件、充電器和至少一個充電均衡器，結構簡 潔，可快速有效方便的實現(xiàn)對動力電池的均衡化充電維護，適于大規(guī)模推廣應用。
圖1是本發(fā)明的一具體實施例的結構連接示意圖。圖2是本發(fā)明的另一具體實施例的結構連接示意圖。
具體實施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明，其目的僅 在于更好理解本發(fā)明的內容而非限制本發(fā)明的保護范圍。請參見圖1-2所示，本發(fā)明的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均 衡裝置包括動力電池管理系統(tǒng)、至少一個單體電池電壓采集元件(未示出)、充電器和至少 一個充電均衡器，所述動力電池管理系統(tǒng)分別與所述單體電池電壓采集元件、所述充電器 和所述充電均衡器電路連接。所述動力電池管理系統(tǒng)可以通過任何合適的元件控制所述充電器和所述充電均 衡器，在本發(fā)明的具體實施例中，所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置還包括繼電器，所述動力電池管理系統(tǒng)通過所述繼電器分別與所述充電器和所述 充電均衡器電路連接。所述充電均衡器的數(shù)目可以任意，較佳地，所述充電均衡器的數(shù)目等于動力電池 的單體電池的數(shù)目。請參見圖1所示，在本發(fā)明的一具體實施例中，所述單體電池的數(shù)目為 1個，所述充電均衡器的數(shù)目為1個。請參見圖2所示，在本發(fā)明的另一具體實施例中，所述 單體電池的數(shù)目為N個(N大于5，未全部示出)，所述充電均衡器的數(shù)目也為N個，從充電 均衡器1至充電均衡器N (未全部示出)。所述單體電池電壓采集元件的數(shù)目可以任意，較佳地，所述單體電池電壓采集元 件的數(shù)目等于動力電池的單體電池的數(shù)目。例如，在本發(fā)明的一具體實施例中，所述單體電 池的數(shù)目為1個，所述單體電池電壓采集元件的數(shù)目為1個。在本發(fā)明的另一具體實施例 中，所述單體電池的數(shù)目為N個(N大于5，未全部示出)，所述單體電池電壓采集元件的數(shù) 目也為N個(未示出)。本發(fā)明使用時，將充電器連接至動力電池，充電均衡器與單體電池一一對應連接， 單體電池電壓采集元件與單體電池一一對應連接。動力電池管理系統(tǒng)具有均衡化充電預測功能，動力電池管理系統(tǒng)負責預測動力電 池是否需要進行均衡化充電，當預測到動力電池需要進行均衡化充電時，動力電池管理系 統(tǒng)發(fā)出均衡化充電請求。 動力電池均衡化充電步驟如下(1)通過動力電池管理系統(tǒng)預測到動力電池需要進行均衡化充電時，通過繼電器， 從而控制充電器對所述動力電池進行充電；(2)所述充電器對所述動力電池進行充電，同時所述動力電池管理系統(tǒng)采集所述 動力電池的各個單體電池的單體電壓，直至至少一個所述單體電池的單體電壓值達到最高 值；(3)所述電源管理系統(tǒng)通過繼電器切斷充電器與動力電池的充電連接，從而控制 所述充電器停止對所述動力電池進行充電，并通過繼電器控制充電均衡器開始對每個所述 單體電池進行單體均衡充電，直至充滿。所述動力電池管理系統(tǒng)可以通過以下步驟預測到所述動力電池需要進行均衡化 充電所述動力電池管理系統(tǒng)采集所述單體電池的所述單體電壓，判斷所述單體電池之間 的電壓差是否超過設定值，如果所述電壓差超過設定值，則所述動力電池管理系統(tǒng)預測所 述動力電池需要進行均衡化充電。所述單體電池可以是任何合適的電池。較佳地，所述單體電池是鋰離子單體電池， 所述最高值為3. 6伏。采用本發(fā)明，先用充電器對動力電池進行充電，當單體電池的單體電壓充至最大 值時，用充電均衡器對動力電池充電。這樣，當啟動充電均衡器對單體電池進行均衡充電 時，當單體電池的單體電壓已達到最大值的單體電池將不再進行充電，而單體電池的單體 電壓未達到最大值的單體電池將均衡充電，直至單體電池的單體電壓達到最大值，從而實 現(xiàn)電池單體的均衡化維護和充電。本發(fā)明通過對鋰離子動力電池的過充，實現(xiàn)對鋰離子動力電池的均衡化維護，該 充電方法均衡效果明顯，時間快速，方便可靠，不需要控制充電均衡器的充電時間，降低過充風險。在本發(fā)明中，每一個單體電池有一套均衡電路，至少二個單體電池串聯(lián)，同時輸出 多組直流電壓，實現(xiàn)了多個串聯(lián)單體電池的均衡充電，使動力電池中各個單體電池的端電 壓同步升高，同時充足，避免了由于各個單體電池特性不同而造成的過充電現(xiàn)象，提高動力 電池的實際容量及使用壽命，根據(jù)動力電池設定的目標均衡電壓及平衡的最大電壓差充 電，由繼電器切換充電器或充電均衡器。本發(fā)明能保證每個單體電池之間的電壓差不超過 某一設定的范圍，改善動力電池之間的不均衡，減少單體電池的維修和更換。綜上，本發(fā)明的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法構思獨 特，設計巧妙，可快速有效方便的實現(xiàn)對動力電池的均衡化充電維護，而且裝置結構簡潔， 適于大規(guī)模推廣應用。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的 而非限制性的。
權利要求
一種混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法，其特征在于，包括步驟(1)通過動力電池管理系統(tǒng)預測到動力電池需要進行均衡化充電時，控制充電器對所述動力電池進行充電；(2)所述充電器對所述動力電池進行充電，同時所述動力電池管理系統(tǒng)采集所述動力電池的各個單體電池的單體電壓，直至至少一個所述單體電池的單體電壓值達到最高值；(3)所述電源管理系統(tǒng)控制所述充電器停止對所述動力電池進行充電，并控制充電均衡器開始對每個所述單體電池進行單體均衡充電，直至充滿。
2.根據(jù)權利要求1所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法， 其特征在于，在步驟(1)中，所述動力電池管理系統(tǒng)通過以下步驟預測到所述動力電池需 要進行均衡化充電所述動力電池管理系統(tǒng)采集所述單體電池的所述單體電壓，判斷所述 單體電池之間的電壓差是否超過設定值，如果所述電壓差超過設定值，則所述動力電池管 理系統(tǒng)預測所述動力電池需要進行均衡化充電。
3.根據(jù)權利要求1所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法， 其特征在于，所述單體電池是鋰離子單體電池，所述最高值為3. 6伏。
4.根據(jù)權利要求1所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法， 其特征在于，所述動力電池管理系統(tǒng)通過繼電器分別控制所述充電器和所述充電均衡器。
5.一種混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置，其特征在于，包括 動力電池管理系統(tǒng)、至少一個單體電池電壓采集元件、充電器和至少一個充電均衡器，所述 動力電池管理系統(tǒng)分別與所述單體電池電壓采集元件、所述充電器和所述充電均衡器電路 連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置， 其特征在于，所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置還包括繼電 器，所述動力電池管理系統(tǒng)通過所述繼電器分別與所述充電器和所述充電均衡器電路連接。
7.根據(jù)權利要求5所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置， 其特征在于，所述充電均衡器的數(shù)目等于動力電池的單體電池的數(shù)目。
8.根據(jù)權利要求5所述的混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡裝置， 其特征在于，所述單體電池電壓采集元件的數(shù)目等于動力電池的單體電池的數(shù)目。全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合動力和純電動汽車用動力電池的智能化充電均衡方法，包括步驟(1)通過動力電池管理系統(tǒng)預測到動力電池需要進行均衡化充電時，控制充電器對動力電池進行充電；(2)充電器對動力電池進行充電，同時動力電池管理系統(tǒng)采集動力電池的各個單體電池的單體電壓，直至至少一個單體電池的單體電壓值達到最高值；(3)電源管理系統(tǒng)控制充電器停止對動力電池進行充電，并控制充電均衡器開始對每個單體電池進行單體均衡充電，直至充滿，還提供了相關裝置，本發(fā)明的智能化充電均衡方法構思獨特，設計巧妙，可快速有效方便的實現(xiàn)對動力電池的均衡化充電維護，而且裝置結構簡潔，適于大規(guī)模推廣應用。
文檔編號H01M10/44GK101916888SQ201010253100
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權日2010年8月13日
發(fā)明者孫江明, 張銘, 徐志剛, 王剛, 王燕兵, 謝世榮, 趙鐵鵬 申請人:上海中科深江電動車輛有限公司