一種電動汽車的車載鋰電池充電方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種電動汽車的車載鋰電池充電方法，包括以下步驟：檢測是否對鋰電池進(jìn)行充電；如果是，則電池管理系統(tǒng)檢測鋰電池的荷電狀態(tài)，并比較荷電狀態(tài)和第一閾值；當(dāng)比較結(jié)果滿足預(yù)設(shè)條件時，電池管理系統(tǒng)控制鋰電池進(jìn)入第一充電模式，其中，在第一充電模式中，電池管理系統(tǒng)對鋰電池進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整充電電流；當(dāng)比較結(jié)果不滿足預(yù)設(shè)條件時，電池管理系統(tǒng)根據(jù)鋰電池的標(biāo)定電壓控制鋰電池進(jìn)入第二充電模式。根據(jù)本發(fā)明的實施例，電池管理系統(tǒng)根據(jù)鋰電池實時的狀態(tài)控制充電電流對鋰電池進(jìn)行充電，在盡可能提高鋰電池充電效率的同時減少對鋰電池的傷害，提高充電安全性。
【專利說明】一種電動汽車的車載鋰電池充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種電動汽車的車載鋰電池充電方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，在電動汽車領(lǐng)域，對鋰電池進(jìn)行充電是由充電機(jī)和電池管理系統(tǒng)BMS共同控制進(jìn)行充電的，現(xiàn)有的方式中為了提高恒流階段充電的速度，往往是通過對充電機(jī)的優(yōu)化來提高充電的效率，然而通過對充電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化以提升鋰電池充電效率的方式中，為了提升充電效率，充電機(jī)通常以大的充電電流進(jìn)行充電，這樣忽視了鋰電池自身的狀態(tài)，容易造成鋰電池充電電流過大而對鋰電池造成傷害，影響鋰電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0004]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種通過電池管理系統(tǒng)根據(jù)鋰電池實時的狀態(tài)控制充電電流對鋰電池進(jìn)行充電，在盡可能提高鋰電池充電效率的同時減少對鋰電池的傷害，提高充電安全性的電動汽車的車載鋰電池充電方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種電動汽車的車載鋰電池充電方法，包括以下步驟:檢測是否對鋰電池進(jìn)行充電；如果是，則電池管理系統(tǒng)檢測鋰電池的荷電狀態(tài)，并比較所述荷電狀態(tài)和第一閾值；當(dāng)比較結(jié)果滿足預(yù)設(shè)條件時，所述電池管理系統(tǒng)控制所述鋰電池進(jìn)入第一充電模式，其中，在所述第一充電模式中，所述電池管理系統(tǒng)對所述鋰電池進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整充電電流；以及當(dāng)比較結(jié)果不滿足所述預(yù)設(shè)條件時，所述電池管理系統(tǒng)根據(jù)所述鋰電池的標(biāo)定電壓控制所述鋰電池進(jìn)入第二充電模式。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法，電池管理系統(tǒng)在對鋰電池進(jìn)行恒流階段充電過程中，實時地對鋰電池進(jìn)行檢測，從而根據(jù)鋰電池實時的狀態(tài)對充電電流進(jìn)行調(diào)整，其充電電流調(diào)整的原則為在鋰電池的狀態(tài)允許的情況下，盡可能將充電電流加大以便提高充電效率，縮短充電時間，還可根據(jù)鋰電池的狀態(tài)限制充電電流過大對鋰電池造成傷害，提高充電安全性和電池使用壽命。
[0007]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0008]在一些不例中，所述第一充電模式為恒流充電模式，所述第二充電模式為恒壓充電模式。
[0009]在一些不例中，在所述第一充電模式中，所述電池管理系統(tǒng)對所述鋰電池的多個參數(shù)進(jìn)行檢測，其中，所述多個參數(shù)包括:單體電池電壓、單體電池溫度、鋰電池的荷電狀態(tài)、鋰電池的SOH和鋰電池?zé)嶝?fù)荷。
[0010]在一些示例中，所述電池管理系統(tǒng)對所述鋰電池的多個參數(shù)進(jìn)行多次檢測。
[0011 ] 在一些示例中，每相鄰兩次檢測間隔時間為第一預(yù)定時間。
[0012]在一些示例中，還包括:所述電池管理系統(tǒng)分別根據(jù)每一次檢測到的單體電池電壓、單體電池溫度、鋰電池的荷電狀態(tài)、鋰電池的SOH和鋰電池?zé)嶝?fù)荷得到第一至第五充電電流安全閾值；比較所述第一至第五充電電流安全閾值，以從所述第一至第五充電電流安全閾值中選擇最小的一個充電電流安全閾值；所述電池管理系統(tǒng)調(diào)整所述充電電流不高于所述最小的一個充電電流安全閾值。
[0013]在一些示例中，還包括:所述電池管理系統(tǒng)通過電池主動平衡方法調(diào)整所述鋰電池中單體電池中的能量。
[0014]在一些示例中，還包括:所述電池管理系統(tǒng)根據(jù)所述檢測結(jié)果控制風(fēng)扇對所述鋰電池進(jìn)行降溫。
[0015]在一些示例中，還包括:所述電池管理系統(tǒng)判斷所述鋰電池的荷電狀態(tài)是否高于第二閾值，如果是則控制所述鋰電池停止充電；或者，所述電池管理系統(tǒng)接收到充電完成指令時，控制所述鋰電池停止充電；或者，所述電池管理系統(tǒng)異常時，控制所述鋰電池停止充電。
[0016]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法的流程圖；以及
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0023]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法的流程圖。
[0025]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法，包括以下步驟:
[0026]步驟S101，檢測是否對鋰電池進(jìn)行充電。具體地，如圖2所示，檢測是否對鋰電池進(jìn)行充電包括以下步驟:
[0027]步驟S201，電池管理系統(tǒng)(BMS)接收充電機(jī)辨識報文。
[0028]步驟S202，電池管理系統(tǒng)向充電機(jī)發(fā)送電池管理系統(tǒng)辨識報文和車輛辨識報文。
[0029]步驟S203，電池管理系統(tǒng)接收充電機(jī)辨識報文。
[0030]步驟S204，電池管理系統(tǒng)向充電機(jī)發(fā)送電池信息報文，即發(fā)送鋰電池參數(shù)。
[0031]步驟S205，電池管理系統(tǒng)接收充電機(jī)發(fā)送時間同步信息報文與充電機(jī)最大輸出能力報文。
[0032]步驟S206，電池管理系統(tǒng)發(fā)送充電準(zhǔn)備報文并關(guān)閉電池繼電器。具體地，當(dāng)電池SOC大于0%時，發(fā)送電池充電準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，例如，電池充電準(zhǔn)備就緒位為I。預(yù)示電池可以充電，閉合電池繼電器。
[0033]步驟S207，電池管理系統(tǒng)接收充電機(jī)輸出準(zhǔn)備就緒狀態(tài)報文。此時，電池管理系統(tǒng)檢測可對鋰電池進(jìn)行充電，充電準(zhǔn)備就緒。
[0034]步驟S102，如果是，則電池管理系統(tǒng)檢測鋰電池的荷電狀態(tài)，并比較荷電狀態(tài)和第一閾值，對應(yīng)于如圖2所示的步驟S208。在該實例中，鋰電池的荷電狀態(tài)為鋰電池的S0C。
[0035]步驟S103，當(dāng)比較結(jié)果滿足預(yù)設(shè)條件時，電池管理系統(tǒng)控制鋰電池進(jìn)入第一充電模式，其中，在第一充電模式中，電池管理系統(tǒng)對鋰電池進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整充電電流。對應(yīng)于如圖2所示的步驟S209和步驟S10。具體地，預(yù)設(shè)條件為鋰電池的SOC小于第一閾值，該第一閾值與鋰電池的特性相關(guān)，例如，第一閾值與鋰電池的容量、使用時間等相關(guān)，通常第一閾值可設(shè)置在70%至90%之間,在本發(fā)明的一個實施例中，例如第一閾值為80%。因此，當(dāng)判斷當(dāng)前的鋰電池的SOC小于80%時，判斷滿足預(yù)設(shè)條件，電池管理系統(tǒng)控制鋰電池進(jìn)入第一充電模式，第一充電模式為恒流充電模式，即對鋰電池進(jìn)行恒流充電。
[0036]在恒流充電過程中，一般情況下充電電流越大，鋰電池的充電速度越快，但是為了防止充電電流過大對電池造成傷害，充電電流應(yīng)該低于鋰電池所能承受的的充電電流安全閾值，而此充電電流的安全閾值取決于但不限于如下五個因素:
[0037](I)單體電池電壓的大小。
[0038](2)單體電池溫度的高低。
[0039](3)整個電池PACK的SOC的大小。整個電池PACK為上述實施例所述的鋰電池。
[0040](4)整個電池PACK的SOH的大小。其中，SOH表示電池的健康狀態(tài)。
[0041](5)整個電池PACK的熱負(fù)荷。
[0042]根據(jù)電池特性可知:充電電流安全閾值隨電池電壓的變大而變??；充電電流安全閾值隨電池溫度(常溫以上)增大而變??；充電電流安全閾值隨SOC的增高而變小；充電電流安全閾值隨SOH的變小而變?。怀潆婋娏靼踩撝惦S電池?zé)嶝?fù)荷增大而變小。充電電流安全閾值指在恒流充電過程中，可控制充電電流最大的值，超過該值，可能對電池造成傷害，影響電池使用壽命。而上述五個因素決定的充電電路安全閾值不同，因此，需要控制充電電流不超過最小的充電電流安全閾值，因此，電池管理系統(tǒng)需要首先檢測各個因素決定的充電電流安全閾值。具體地，在第一充電模式中，電池管理系統(tǒng)對鋰電池的多個參數(shù)進(jìn)行檢測，其中，多個參數(shù)包括:單體電池電壓、單體電池溫度、鋰電池的荷電狀態(tài)、鋰電池的SOH和鋰電池?zé)嶝?fù)荷。進(jìn)一步地，電池管理系統(tǒng)對鋰電池的多個參數(shù)進(jìn)行多次檢測，檢測間隔時間為第一預(yù)定時間，例如第一預(yù)定時間為5分鐘。由此，電池管理系統(tǒng)分別根據(jù)每一次檢測到的單體電池電壓、單體電池溫度、鋰電池的荷電狀態(tài)、鋰電池的S0H和鋰電池?zé)嶝?fù)荷得到第一至第五充電電流安全閾值；比較第一至第五充電電流安全閾值，以從第一至第五充電電流安全閾值中選擇最小的一個充電電流安全閾值；電池管理系統(tǒng)調(diào)整充電電流不高于最小的一個充電電流安全閾值。
[0043]在上述實施例中，由于隨著恒流充電的延續(xù)，充電電流安全閾值變小，因此，需要隨著時間推移對充電電流進(jìn)行調(diào)整，具體地，每間隔五分鐘后，連續(xù)采集五次最小的一個充電電流安全閾值，并對五次米集的最小的一個充電電流安全閾值進(jìn)行加權(quán)平均，并在加權(quán)平均得到的數(shù)值的基礎(chǔ)上，利用標(biāo)定量對上述數(shù)值設(shè)置一個偏移量，所得的數(shù)值做為隨后5分鐘內(nèi)電池管理系統(tǒng)控制充電機(jī)恒流充電的輸出值，即充電電流。由此,實現(xiàn)對恒流充電過程充電電流的調(diào)整，間隔預(yù)定時間調(diào)整充電機(jī)恒流充電的輸出值的目的為避免充電電流改變頻率過快造成對充電機(jī)的影響。而間隔時間的設(shè)置原則有不能過長，過長有可能造成對鋰電池的傷害。
[0044]步驟S104，當(dāng)比較結(jié)果不滿足預(yù)設(shè)條件時，電池管理系統(tǒng)根據(jù)鋰電池的標(biāo)定電壓控制鋰電池進(jìn)入第二充電模式，對應(yīng)于如圖2所示的步驟S211。第二充電模式為恒壓充電模式，例如當(dāng)當(dāng)前的鋰電池的S0C大于或者等于80%以后，對鋰電池進(jìn)行恒壓充電，電壓的大小取決于鋰電池的標(biāo)定電壓，充電電壓應(yīng)不大于該標(biāo)定電壓，以避免對鋰電池造成傷害。
[0045]進(jìn)一步地，由于充電電流的安全閾值的大小一方面取決于單體電池的電壓大小。鋰電池是由多個單體電池串聯(lián)組成的，所以單體電池的不一致性，例如單體電壓的差異會弱化電池的充電電流安全閾值，例如，當(dāng)其他的單體電池還未到達(dá)指定單體電壓時，接收能量最強(qiáng)的電池單體電壓已經(jīng)需要電池充電電流安全閾值迅速下降，這樣可能阻礙了電池充電的效率，因此,本發(fā)明的實施例中，電池管理系統(tǒng)通過電池主動平衡方法調(diào)整鋰電池中單體電池中的能量。具體地，電池管理系統(tǒng)通過鋰電池主動平衡技術(shù)，針對單體電池的不一致性，電池主動平衡通過電池主動平衡方法將能量高的電池中的能量轉(zhuǎn)移到能量低的電池中，當(dāng)啟動鋰電池主動平衡時，單體電池的不一致性相對消除，延長了接收能量最強(qiáng)的單體電池電壓上升的時間，從而在同樣的充電時間內(nèi)提高了電池的充電電流安全閾值，提高了鋰電池的充電效率，縮短了鋰電池充電時間。另外，通過電池主動平衡方法調(diào)整鋰電池中單體電池中的能量，可以延長鋰電池使用壽命，相對的增大了電池的S0H值。在充電過程中，要縮小電池的平衡電流，在單位時間內(nèi)增大電池的S0H值，從而增大了電池的充電電流安全閾值。
[0046]由于電池管理系統(tǒng)通過電池主動平衡方法調(diào)整鋰電池中單體電池中的能量過程中，鋰電池內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，會在充電過程中產(chǎn)生大量熱量，當(dāng)產(chǎn)生大量熱量時，會提高電池溫度，從而減小充電電流安全閾值，因此，本發(fā)明的實施例的電池管理系統(tǒng)可根據(jù)檢測結(jié)果控制風(fēng)扇對所述鋰電池進(jìn)行降溫。具體地，在鋰電池周圍安裝調(diào)速風(fēng)扇，當(dāng)鋰電池充電時，根據(jù)電池管理系統(tǒng)發(fā)送回來的單體電池溫度，進(jìn)行恒溫調(diào)速，使鋰電池工作在最適宜的充電溫度下，從而進(jìn)一步提高充電電流安全閾值，縮短充電時間，提高充電效率。
[0047]在充電過程中，電池管理系統(tǒng)判斷鋰電池的荷電狀態(tài)是否高于第二閾值，如果是則控制鋰電池停止充電；或者，所述電池管理系統(tǒng)接收到充電完成指令時，控制所述鋰電池停止充電；或者，所述電池管理系統(tǒng)異常時，控制所述鋰電池停止充電。第二閾值為充電終止標(biāo)定閾值，例如為但不限于:95%。具體地，如圖2所示的步驟S212，鋰電池中止充電的情況包括:鋰電池的SOC為95%、或者電池管理系統(tǒng)接收到來自充電機(jī)的充電中止報文，或者電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障等，接著步驟S213，電池管理系統(tǒng)發(fā)送電池管理系統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)報文以結(jié)束充電。
[0048]根據(jù)本發(fā)明實施例的電動汽車的車載鋰電池充電方法，電池管理系統(tǒng)在對鋰電池進(jìn)行恒流階段充電過程中，實時地對鋰電池進(jìn)行檢測，從而根據(jù)鋰電池實時的狀態(tài)對充電電流進(jìn)行調(diào)整，其充電電流調(diào)整的原則為在鋰電池的狀態(tài)允許的情況下，盡可能將充電電流加大以便提高充電效率，縮短充電時間，還可根據(jù)鋰電池的狀態(tài)限制充電電流過大對鋰電池造成傷害，提高充電安全性和電池使用壽命。
[0049]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0050]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種電動汽車的車載鋰電池充電方法，其特征在于，包括以下步驟:檢測是否對鋰電池進(jìn)行充電；如果是，則電池管理系統(tǒng)檢測鋰電池的荷電狀態(tài)，并比較所述荷電狀態(tài)和第一閾值；當(dāng)比較結(jié)果滿足預(yù)設(shè)條件時，所述電池管理系統(tǒng)控制所述鋰電池進(jìn)入第一充電模式，其中，在所述第一充電模式中，所述電池管理系統(tǒng)對所述鋰電池進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整充電電流；以及當(dāng)比較結(jié)果不滿足所述預(yù)設(shè)條件時，所述電池管理系統(tǒng)根據(jù)所述鋰電池的標(biāo)定電壓控制所述鋰電池進(jìn)入第二充電模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一充電模式為恒流充電模式，所述第二充電模式為恒壓充電模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一充電模式中，所述電池管理系統(tǒng)對所述鋰電池的多個參數(shù)進(jìn)行檢測，其中，所述多個參數(shù)包括:單體電池電壓、單體電池溫度、鋰電池的荷電狀態(tài)、鋰電池的SOH和鋰電池?zé)嶝?fù)荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)對所述鋰電池的多個參數(shù)進(jìn)行多次檢測。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，其中，每相鄰兩次檢測間隔時間為第一預(yù)定時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括:所述電池管理系統(tǒng)分別根據(jù)每一次檢測到的單體電池電壓、單體電池溫度、鋰電池的荷電狀態(tài)、鋰電池的SOH和鋰電池?zé)嶝?fù)荷得到第一至第五充電電流安全閾值；比較所述第一至第五充電電流安全閾值，以從所述第一至第五充電電流安全閾值中選擇最小的一個充電電流安全閾值；所述電池管理系統(tǒng)調(diào)整所述充電電流不高于所述最小的一個充電電流安全閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:所述電池管理系統(tǒng)通過電池主動平衡方法調(diào)整所述鋰電池中單體電池中的能量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于，還包括:所述電池管理系統(tǒng)根據(jù)所述檢測結(jié)果控制風(fēng)扇對所述鋰電池進(jìn)行降溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括:所述電池管理系統(tǒng)判斷所述鋰電池的荷電狀態(tài)是否高于第二閾值，如果是則控制所述鋰電池停止充電；或者，所述電池管理系統(tǒng)接收到充電完成指令時，控制所述鋰電池停止充電；或者，所述電池管理系統(tǒng)異常時，控制所述鋰電池停止充電。
【文檔編號】B60L11/18GK103730702SQ201210388629
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】何曉磊, 劉宏宇, 李寶, 黃旭玲, 李昱 申請人:北汽福田汽車股份有限公司