一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池充電【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明提供動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法，動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)、控制器、直流變換單元、整流濾波單元、充電開(kāi)關(guān)、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、雙向直流變換器以及多個(gè)充放電開(kāi)關(guān)；當(dāng)控制器確定荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，控制器控制電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電，直至每一個(gè)荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到荷電狀態(tài)平均值；可以增加動(dòng)力電池的使用壽命，充放電能耗小，顯著地提高了動(dòng)力電池的充電效率，縮短了動(dòng)力電池的充電時(shí)間，同時(shí)具有高可靠性和安全性。
【專利說(shuō)明】一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池充電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著世界石油資源的日益枯竭，以及對(duì)于環(huán)境造成的污染，汽車、動(dòng)力機(jī)車、大型機(jī)械工具等的動(dòng)力源將不得不逐步擺脫石油資源的束縛而采用一些新的能源取代，這直接推動(dòng)著電池產(chǎn)業(yè)的一次重大技術(shù)革命。其中，以動(dòng)力鋰離子電池為主要或輔助動(dòng)力源的技術(shù)是主要發(fā)展方向之一。鋰離子電池具有高電壓、高容量、循環(huán)性能好和環(huán)保等重要優(yōu)點(diǎn)，且循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能好，使其在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、空間技術(shù)以及國(guó)防工業(yè)等多方面具有廣闊的應(yīng)用前景。相應(yīng)地，需要有高效、快速的動(dòng)力電池充電系統(tǒng)及控制方法，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)動(dòng)力電池組的充電方法僅是使動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值，沒(méi)有考慮將動(dòng)力電池組的充電量進(jìn)行均衡，會(huì)影響動(dòng)力電池組的使用壽命。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的電池組充電系統(tǒng)和方法會(huì)影響電池組使用壽命的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法，旨在解決針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的電池組充電系統(tǒng)和方法會(huì)影響電池組使用壽命的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)為電池包供電，其特征在于，所述電池包包括電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和多個(gè)動(dòng)力電池組，所述動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)、控制器、直流變換單元、整流濾波單元、充電開(kāi)關(guān)、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、雙向直流變換器以及多個(gè)充放電開(kāi)關(guān)；
[0005]所述整流濾波單元的輸入端連接外部電源，輸出端連接所述直流變換單元的輸入端，所述直流變換單元的輸出端連接所述充電開(kāi)關(guān)的第一端、所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的第一端以及每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的第一端，所述充電開(kāi)關(guān)的第二端連接所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組，所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的第二端連接所述雙向直流變換器的第一端，所述雙向直流變換器的第二端連接所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組，所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的第二端連接一個(gè)動(dòng)力電池組，所述控制器的輸出端連接所述直流變換單元的控制端、所述雙向直流變換器的控制端、所述充電開(kāi)關(guān)的控制端、所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的控制端以及所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的控制端;
[0006]在外部電源接入時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通以對(duì)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組充電，所述電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電性能參數(shù)并發(fā)送給所述控制器，當(dāng)所述控制器判定所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組或所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)或電壓值已達(dá)到預(yù)設(shè)值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；
[0007]當(dāng)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所有動(dòng)力電池組的電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)所采集到的電性能參數(shù)計(jì)算所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)值和所有動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)平均值；
[0008]當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值；
[0009]當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通，使所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組依次向所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組充電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值。
[0010]本發(fā)明還提供一種上述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)的充電方法，所述充電方法包括:[0011 ] A.在外部電源接入時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以對(duì)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組充電；
[0012]B.所述電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電性能參數(shù)并發(fā)送給所述控制器；
[0013]C.當(dāng)所述控制器判定所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組或所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)或電壓值已達(dá)到預(yù)設(shè)值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；
[0014]D.當(dāng)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所有動(dòng)力電池組的電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)所采集到的電性能參數(shù)計(jì)算所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)值和所述電池包內(nèi)所有動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)平均值；
[0015]E.當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值；
[0016]F.當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通，使所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組依次向所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組充電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值。
[0017]本發(fā)明提供一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是可以顯著的增加動(dòng)力電池的續(xù)駛里程，并增加了動(dòng)力電池的循環(huán)使用壽命；充放電能耗小，顯著地提高了動(dòng)力電池的充電效率，縮短了動(dòng)力電池的充電時(shí)間；可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池的充電過(guò)程，具有高可靠性和安全性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)的充電方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0023]本發(fā)明一種實(shí)施例提供一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，如圖1所示，動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)為電池包20供電，電池包20包括電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108和多個(gè)動(dòng)力電池組201至20N，動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)101、控制器102、直流變換單元104、整流濾波單元103、充電開(kāi)關(guān)105、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106、雙向直流變換器107以及多個(gè)充放電開(kāi)關(guān)111至 IlNo
[0024]整流濾波單元103的輸入端連接外部電源，輸出端連接直流變換單元104的輸入端，直流變換單元104的輸出端連接充電開(kāi)關(guān)105的第一端、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106的第一端以及每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的第一端，充電開(kāi)關(guān)105的第二端連接電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108，電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106的第二端連接雙向直流變換器107的第一端，雙向直流變換器107的第二端連接電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108，每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的第二端連接一個(gè)動(dòng)力電池組，控制器102的輸出端連接直流變換單元104的控制端、雙向直流變換器107的控制端、充電開(kāi)關(guān)105的控制端、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106的控制端以及每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的控制端。
[0025]在外部電源接入時(shí)，控制器102控制充電開(kāi)關(guān)105和每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通以對(duì)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108和每一個(gè)動(dòng)力電池組充電，電池管理系統(tǒng)101實(shí)時(shí)采集電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108和每一個(gè)動(dòng)力電池組的電性能參數(shù)并發(fā)送給控制器102，當(dāng)控制器102判定電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108或每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器102控制充電開(kāi)關(guān)105或電壓值已達(dá)到預(yù)設(shè)值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0026]當(dāng)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108和所有動(dòng)力電池組201至20N的電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器102根據(jù)電池管理系統(tǒng)101所采集到的電性能參數(shù)計(jì)算每一個(gè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)值和所有動(dòng)力電池組201至20N的荷電狀態(tài)平均值。
[0027]當(dāng)控制器102確定荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，控制器102控制電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106導(dǎo)通，并同時(shí)控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108進(jìn)行放電，直至每一個(gè)荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到荷電狀態(tài)平均值。
[0028]當(dāng)控制器102確定荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，控制器102控制電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106導(dǎo)通，并同時(shí)控制荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通，使電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108依次向荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組充電，直至每一個(gè)荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到荷電狀態(tài)平均值。
[0029]對(duì)于中央控制器102201，可以包括微處理器(MCU)，該MCU可以包括中央處理單元(Central Processing Unit，CPU)、只讀存儲(chǔ)模塊(read-only memory, ROM)、隨機(jī)存儲(chǔ)模塊(random access memory, RAM)、定時(shí)模塊、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊(A/D converter)、以及復(fù)數(shù)輸入/輸出。當(dāng)然，控制模塊也可以采用其它形式的集成電路，如:特定用途集成電路(Applicat1n Specific Integrated Circuit，ASIC)或現(xiàn)場(chǎng)可程序化門陣列(FieldProgrammable Gate Array, FPGA)等。
[0030]對(duì)于充電開(kāi)關(guān)105、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106以及每一個(gè)充電開(kāi)關(guān)105，可以為繼電器、場(chǎng)效應(yīng)管或三極管，以三極管為例，三極管的集電極和發(fā)射極為上述開(kāi)關(guān)的第一端和第二端，柵極為上述開(kāi)關(guān)的控制端。
[0031]對(duì)于動(dòng)力電池包，其包括N+1 (N大于等于I)個(gè)動(dòng)力電池組，其中有N個(gè)動(dòng)力電池組和一個(gè)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108，每一個(gè)動(dòng)力電池組至少包括一個(gè)電池單體；第一動(dòng)力電池組至第N動(dòng)力電池組相互并聯(lián)后與電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108串聯(lián)構(gòu)成動(dòng)力電池包。
[0032]電池管理系統(tǒng)101實(shí)時(shí)采集各動(dòng)力電池組的電壓、電流和溫度等電性能參數(shù)，并對(duì)這些電性能參數(shù)進(jìn)行處理；具體的，的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)還包括多個(gè)電壓傳感器、多個(gè)電流傳感器、多個(gè)溫度傳感器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，電池包內(nèi)的每一個(gè)動(dòng)力電池組連接一個(gè)電壓傳感器的輸入端、一個(gè)電流傳感器的輸入端以及一個(gè)溫度傳感器的輸入端，每一個(gè)電壓傳感器的輸出端、每一個(gè)電流傳感器的輸出端以及每一個(gè)溫度傳感器的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將每一個(gè)電壓傳感器、每一個(gè)電流傳感器及每一個(gè)溫度傳感器所檢測(cè)到的電性能參數(shù)發(fā)送給電池管理系統(tǒng)101。
[0033]整車控制器102根據(jù)電池管理系統(tǒng)101對(duì)這些參數(shù)的處理結(jié)果來(lái)控制充電控制開(kāi)關(guān)對(duì)相應(yīng)的動(dòng)力電池組進(jìn)行充電，或者控制電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106和雙向DC-DC變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108與第一動(dòng)力電池組至第N動(dòng)力電池組之間的電量轉(zhuǎn)移。
[0034]動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)還包括監(jiān)控顯示單元，監(jiān)控顯示單元與電池管理系統(tǒng)101連接；監(jiān)控顯示單元用于顯示電池包內(nèi)的每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值、電流值、溫度值以及荷電狀態(tài)值。
[0035]具體的，控制器102控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通向電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108進(jìn)行放電的過(guò)程具體為:
[0036]按照荷電狀態(tài)值從高到低的順序控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
[0037]具體的，控制器102控制荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通過(guò)程具體為:
[0038]按照荷電狀態(tài)值從低到高的順序控制荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
[0039]本發(fā)明的工作過(guò)程為:當(dāng)電池包接入電網(wǎng)充電時(shí)，在整車控制器102中設(shè)定一個(gè)給動(dòng)力電池組充電關(guān)斷的預(yù)設(shè)電壓值，然后整車控制器102給出命令閉合與各動(dòng)力電池組相串連的第一充放電開(kāi)關(guān)至第N充放電開(kāi)關(guān)和充電開(kāi)關(guān)105，使第一動(dòng)力電池組至第N動(dòng)力電池組和電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108接入電網(wǎng)進(jìn)行充電，電池管理系統(tǒng)101BMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各動(dòng)力電池組的電壓、電流和溫度等參數(shù)，當(dāng)有動(dòng)力電池組達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電壓值，整車控制器102斷開(kāi)與該動(dòng)力電池組相串聯(lián)的充電控制開(kāi)關(guān)，使該動(dòng)力電池組停止充電。比如，當(dāng)?shù)谝粍?dòng)力電池達(dá)到預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，斷開(kāi)第一充放電開(kāi)關(guān)，當(dāng)所有動(dòng)力電池組都達(dá)到要求電壓值時(shí)，整車控制器102控制直流轉(zhuǎn)換單元斷開(kāi)，停止對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池包充電。
[0040]當(dāng)對(duì)電池包完成充電或者動(dòng)力電池包未接入電網(wǎng)時(shí)，電池管理系統(tǒng)101BMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各動(dòng)力電池組的電壓、電流和溫度等參數(shù)，依據(jù)這些參數(shù)計(jì)算各動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值，并計(jì)算第一動(dòng)力電池組至第N動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC的平均值。
[0041]控制器102確定高于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組并按照荷電狀態(tài)SOC值進(jìn)行由高到低排序，然后控制器102給出命令閉合高于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組中SOC值最高的動(dòng)力電池組對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)和電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106，使該動(dòng)力電池組對(duì)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108充電，直到該動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值達(dá)到荷電狀態(tài)SOC平均值，控制器102給出命令斷開(kāi)與該動(dòng)力電池組相串聯(lián)的充放電開(kāi)關(guān)和電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106，該動(dòng)力電池組停止給電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108充電，例如，當(dāng)?shù)诙?dòng)力電池組高于荷電狀態(tài)SOC平均值，并且第二動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC在高于荷電狀態(tài)SOC值的動(dòng)力電池組中的荷電狀態(tài)SOC值最大，則控制器102給出命令控制閉合電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106和第二充放電開(kāi)關(guān)，使得第二動(dòng)力電池組給電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108充電，當(dāng)?shù)诙?dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值達(dá)到荷電狀態(tài)SOC平均值時(shí)，控制器102給出命令斷開(kāi)電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106和第二充電控制開(kāi)關(guān)，使得第二動(dòng)力電池停止對(duì)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108充電，然后高于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組中擁有次高荷電狀態(tài)SOC值的動(dòng)力電池組給電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108充電，直到所有高于荷電狀態(tài)SOC平均值的所有動(dòng)力電池組對(duì)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108完成充電。
[0042]控制器102確定低于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組并按照荷電狀態(tài)SOC值進(jìn)行由低到高排序，然后整車控制器102給出命令閉合低于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組中SOC值最低的動(dòng)力電池組的充放電開(kāi)關(guān)和電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106，使電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108對(duì)該動(dòng)力電池組充電，直到該動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值達(dá)到荷電狀態(tài)SOC平均值，整車控制器102給出命令斷開(kāi)與該動(dòng)力電池組相串聯(lián)的充放電開(kāi)關(guān)，例如，當(dāng)?shù)谌齽?dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值低于荷電狀態(tài)SOC平均值，并且第三動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值在低于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組中的荷電狀態(tài)SOC值最小，則控制器102給出命令控制閉合電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106和第三充放電開(kāi)關(guān)，使得電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108給第三動(dòng)力電池組充電，當(dāng)?shù)谌齽?dòng)力電池組的荷電狀態(tài)SOC值達(dá)到荷電狀態(tài)SOC平均值時(shí)，控制器102給出命令斷開(kāi)電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106和第三充電控制開(kāi)關(guān)，使得電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池停止對(duì)第三動(dòng)力電池組充電，然后電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108對(duì)低于荷電狀態(tài)SOC平均值的動(dòng)力電池組中擁有次低荷電狀態(tài)SOC值的動(dòng)力電池組充電，直到電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108對(duì)所低于荷電狀態(tài)SOC平均值的所有動(dòng)力電池組完成充電。
[0043]本發(fā)明還提供一種上述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)的充電方法，充電方法包括:
[0044]步驟S301.在外部電源接入時(shí)，控制器102控制充電開(kāi)關(guān)105和每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以對(duì)電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108和每一個(gè)動(dòng)力電池組充電。
[0045]步驟S302.電池管理系統(tǒng)101實(shí)時(shí)采集電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108和每一個(gè)動(dòng)力電池組的電性能參數(shù)并發(fā)送給控制器102。
[0046]步驟S303.當(dāng)控制器102判定電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108或每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器102控制充電開(kāi)關(guān)105組或電壓值已達(dá)到預(yù)設(shè)值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0047]步驟S304.當(dāng)電池包內(nèi)所有動(dòng)力電池組的電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，控制器102根據(jù)電池管理系統(tǒng)101所采集到的電性能參數(shù)計(jì)算每一個(gè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)值和電池包內(nèi)所有動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)平均值。
[0048]步驟S305.當(dāng)控制器102確定荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，控制器102控制電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106導(dǎo)通，并同時(shí)控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108進(jìn)行放電，直至每一個(gè)荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到荷電狀態(tài)平均值。
[0049]步驟S306.當(dāng)控制器102確定荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，控制器102控制電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)106導(dǎo)通，并同時(shí)控制荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通，使電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108依次向荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組充電，直至每一個(gè)荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到荷電狀態(tài)平均值。
[0050]在步驟S305中，控制器102控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通向電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組108進(jìn)行放電的步驟具體為:
[0051]按照荷電狀態(tài)值從高到低的順序控制荷電狀態(tài)值高于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
[0052]在步驟S306中，控制器102控制荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通的步驟具體為:
[0053]按照荷電狀態(tài)值從低到高的順序控制荷電狀態(tài)值低于荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
[0054]本發(fā)明提供一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)及充電方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是可以顯著的增加動(dòng)力電池的續(xù)駛里程，并增加了動(dòng)力電池的循環(huán)使用壽命；充放電能耗小，顯著地提高了動(dòng)力電池的充電效率，縮短了動(dòng)力電池的充電時(shí)間；可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池的充電過(guò)程，具有高可靠性和安全性。
[0055]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的應(yīng)用實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)為電池包供電，其特征在于，所述電池包包括電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和多個(gè)動(dòng)力電池組，所述動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)、控制器、直流變換單元、整流濾波單元、充電開(kāi)關(guān)、電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、雙向直流變換器以及多個(gè)充放電開(kāi)關(guān)； 所述整流濾波單元的輸入端連接外部電源，輸出端連接所述直流變換單元的輸入端，所述直流變換單元的輸出端連接所述充電開(kāi)關(guān)的第一端、所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的第一端以及每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的第一端，所述充電開(kāi)關(guān)的第二端連接所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組，所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的第二端連接所述雙向直流變換器的第一端，所述雙向直流變換器的第二端連接所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組，所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的第二端連接一個(gè)動(dòng)力電池組，所述控制器的輸出端連接所述直流變換單元的控制端、所述雙向直流變換器的控制端、所述充電開(kāi)關(guān)的控制端、所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)的控制端以及所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)的控制端； 在外部電源接入時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通以對(duì)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組充電，所述電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電性能參數(shù)并發(fā)送給所述控制器，當(dāng)所述控制器判定所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組或所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)或電壓值已達(dá)到預(yù)設(shè)值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； 當(dāng)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所有動(dòng)力電池組的電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)所采集到的電性能參數(shù)計(jì)算所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)值和所有動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)平均值； 當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值； 當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通，使所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組依次向所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組充電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通向所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電的過(guò)程具體為: 按照荷電狀態(tài)值從高到低的順序控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通過(guò)程具體為: 按照荷電狀態(tài)值從低到高的順序控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電開(kāi)關(guān)、所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)以及所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)為繼電器、場(chǎng)效應(yīng)管或三極管。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，其特征在于，所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)還包括多個(gè)電壓傳感器、多個(gè)電流傳感器、多個(gè)溫度傳感器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述電池包內(nèi)的每一個(gè)動(dòng)力電池組連接一個(gè)電壓傳感器的輸入端、一個(gè)電流傳感器的輸入端以及一個(gè)溫度傳感器的輸入端，每一個(gè)電壓傳感器的輸出端、每一個(gè)電流傳感器的輸出端以及每一個(gè)溫度傳感器的輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將所述每一個(gè)電壓傳感器、所述每一個(gè)電流傳感器及所述每一個(gè)溫度傳感器所檢測(cè)到的電性能參數(shù)發(fā)送給所述電池管理系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)還包括監(jiān)控顯示單元，所述監(jiān)控顯示單元與所述電池管理系統(tǒng)連接； 所述監(jiān)控顯示單元用于顯示所述電池包內(nèi)的每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值、電流值、溫度值以及荷電狀態(tài)值。
7.一種基于權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池組充電系統(tǒng)的充電方法，所述充電方法包括: A.在外部電源接入時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)和所述每一個(gè)充放電開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以對(duì)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組充電； B.所述電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電性能參數(shù)并發(fā)送給所述控制器； C.當(dāng)所述控制器判定所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組或所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的電壓值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器控制所述充電開(kāi)關(guān)或電壓值已達(dá)到預(yù)設(shè)值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； D.當(dāng)所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組和所有動(dòng)力電池組的電壓值均達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述控制器根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)所采集到的電性能參數(shù)計(jì)算所述每一個(gè)動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)值和所有動(dòng)力電池組的荷電狀態(tài)平均值； E.當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通向所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值； F.當(dāng)所述控制器確定荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組時(shí)，所述控制器控制所述電量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，并同時(shí)控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)逐個(gè)導(dǎo)通，使所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組依次向所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組充電，直至每一個(gè)所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組達(dá)到所述荷電狀態(tài)平均值。
8.如權(quán)利要求7所述的充電方法，其特征在于，在所述步驟E中，所述控制器控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通向所述電量調(diào)節(jié)動(dòng)力電池組進(jìn)行放電的步驟具體為: 按照荷電狀態(tài)值從高到低的順序控制所述荷電狀態(tài)值高于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
9.如權(quán)利要求7所述的充電方法，其特征在于，在所述步驟F中，所述控制器控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次導(dǎo)通的步驟具體為: 按照荷電狀態(tài)值從低到高的順序控制所述荷電狀態(tài)值低于所述荷電狀態(tài)平均值的動(dòng)力電池組所對(duì)應(yīng)的充放電開(kāi)關(guān)依次逐個(gè)導(dǎo)通。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK104505926SQ201410856636
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】徐國(guó)卿, 宋志斌, 石印洲, 林定方, 梁嘉寧, 常明, 劉芬芬 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院