專利名稱：一種電動車充電方法
技術領域：
本發明涉及汽車制造技術領域，特別涉及一種電動車充電方法。
背景技術：
隨著能源的緊張和環境污染的日益加劇，使傳統汽車產業發展面臨著眾多的困 難，因此電動汽車的出現為廣大汽車生產廠商和消費者所看好，成為汽車發展的熱點。電動 汽車是指以電能為主要動力的汽車，一般采用高效率充電電池作為動力源。因此對充電電 池進行充電的充電系統就成為電動車不可或缺，和極為重要的部分。 如圖l所示，為現有技術中電動車充電系統的結構示意圖，現有技術中的電動車 充電系統一般包括動力電池組110、電池管理器120、電池組充電器130、啟動電池140、 DC/ DC變換器150和DC/DC變換器150的散熱系統160，以及一些其他必要的用電器。動力電 池組IIO為電動車提供動力；電池組充電器130將外部電能充入動力電池組110 ;電池管理 器120用于監控動力電池組110的狀態，對充電過程進行管理，并監控動力電池組電壓，電 流，溫度等狀態，以及控制電池組充放電回路中的繼電器，這些繼電器是構成充電系統必要 的部件；啟動電池140用于對電池管理器及其他充電過程中工作的電器供電；DC/DC變換器 150將電池組電能轉換后充入啟動電池140以保持啟動電池140的電量。
由于通常DC/DC變換器150的設計功率較大以滿足車輛行駛過程中低壓電器的用 電需求，但是在充電過程中低壓電器的負荷很小，因此DC/DC變換器150處于低效率工作 區。另外由于DC/DC變換器150通常還會配有相應的散熱系統160，這樣在充電時如果散熱 系統160也工作則將會帶來更多的損耗，從而降低了整個充電系統的效率(實際充入電池 的電量與充電器輸入前端輸入電量的比值)，特別是采用小功率充電器時，不必要的系統損 耗會對整個充電系統的充電效率產生較大的影響，從而延長了充電時間，增加了用戶的使 用成本。 為了對上述現有技術的缺陷有更清楚的了解，本發明以具體的充電系統的例子進 行描述，在該例子中會涉及到一些模塊的具體參數，但是需要說明的是這些具體參數僅是 為了使該例子更加清楚，但并不是說本發明僅適用以下這些參數。假設電動車充電系統中 動力電池組110、電池管理器120、電池組充電器130、啟動電池140、DC/DC變換器150和散 熱系統160的功耗等參數如下 動力電池組110由IOO節IOOAH的鋰電池串聯組成，電壓約為330V，通常電動車為 方便用戶利用常見的居民用電對電動車充電，配備的充電器滿載輸入功率為2000W，假定其 滿載工作效率為85% (即充電器輸出功率與充電器輸入功率的比值)。
DC/DC變換器150輸入接動力電池組，輸出接啟動電池，額定功率為IOOOW，滿載工 作效率為90 % ，然而在10 %以下負載時工作效率通常會低至60 % 。 DC/DC變換器150的散熱系統160可為水冷散熱系統，主要用電器為水泵，由于該 散熱系統同時用于電機控制器等變換器的散熱，所以其額定功耗通常在IOOOW左右。
啟動電池140可為常見的60AH鉛酸電池，滿電電壓在14V左右，饋電電壓在10V
3左右。 電池管理器120的功耗通常在20W以下。 當電池組充電器滿載工作時輸出電流為5A時，充電器輸出功率為P2 = 330V*5A =1650W，充電器輸入功率為P1 =P2/0. 85 = 1941W。啟動電池140供電線路上由于水泵、 電池管理器120及其它用電器的工作，功耗約為P3 = P4+P5 = 100W+20W = 120W。由于DC/ DC變換器150在10%以下負載時工作效率通常會低至60%，并且為了維持啟動電池140的 電量，因此DC/DC變換器150會從動力電池組110消耗P6 = P3/0. 60 = 200W的電量。
這樣，實際充入動力電池組的功率為P7 = P2-P6 = 1650W-200W = 1450W，整體充 電系統的效率為P7/P1*100%= 1450/1941 = 74. 7%，較電池組充電器效率85%有了較大 的下降。
發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是解決現有技術中充電效率 不高而引起的充電時間長和用戶使用成本高的缺陷。 為達到上述目的，本發明一方面提出一種電動車充電方法，充電系統包括電池組 充電器、動力電池組、DC/DC變換器、啟動電池和與所述DC/DC變換器和所述動力電池組相 連的電池管理器，包括以下步驟在對動力電池組充電時，電池管理器判斷啟動電池電壓是 否達到低點閾值電壓；如果所述電池管理器判斷啟動電池電壓達到了低點閾值電壓，則所 述電池管理器不啟動DC/DC變換器，所述電池管理器繼續對所述啟動電池電壓進行監控， 在所述啟動電池的電壓低于所述低點閾值電壓時，所述電池管理器啟動DC/DC變換器對所 述啟動電池進行充電；如果所述電池管理器判斷啟動電池電壓未達到低點閾值電壓，則所 述電池管理器啟動DC/DC變換器對所述啟動電池進行充電，當所述電池管理器檢測所述 DC/DC變換器的輸出電流小于給定電流值，則所述電池管理器關閉所述DC/DC變換器。
本發明由電池管理器對DC/DC變換器進行主動控制，在必要的時候才啟動DC/DC 變換器，并且通過閾值電壓的設置使得DC/DC變換器啟動后即可進入高效率點狀態，從而 相對于現有技術在整個較長的充電時間內一直處于低效率點狀態能夠有效地提供充電效 率，降低用戶使用成本。 本發明附加的方面和優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，或通過本發明的實踐了解到。
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中 圖1為現有技術中電動車充電系統的結構示意圖；
圖2為本發明實施例電動車充電方法的流程圖；以及
圖3為本發明實施例電動車充電系統結構圖。
具體實施例方式
下面詳細描述本發明的實施例，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，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
本發明主要在于，由電池管理器對DC/DC變換器進行主動控制，在電動車停車對 動力電池組充電時，判斷充電電池電壓是否低于低點閾值電壓。如果充電電池電壓低于低 點閾值電壓，則開啟DC/DC變換器對充電電池的充電，如果電池管理器檢測所述DC/DC變換 器的輸出電流小于給定電流值，則所述電池管理器關閉所述DC/DC變換器。進一步地，由于 動力電池組容量和啟動電池容量不相同，動力電池組容量的充電時間可能會小于啟動電池 可維持的供電時間，這樣在本發明的一個實施例中，由于在電動車停車充電之前DC/DC變 換器一直處于工作狀態，啟動電池應處于滿電狀態，能夠維持到動力電池組充電結束，因此 在該實施例對動力電池的充電期間可不對啟動電池進行監控。 然而對于本發明的另一種情況，如果動力電池組的容量很大需要很長的充電時 間，而啟動電池的容量相對較小，無法維持到動力電池組充電結束，這樣還需要在對動力電 池組的充電期間對啟動電池的電壓進行監控，如果其電壓低于低點閾值電壓，則啟動DC/DC 變換器進行充電，另外由于此時啟動電池電壓較低，因此此時DC/DC變換器處于負載較高 的工作點，可進一步提高充電效率；如果電池管理器檢測所述DC/DC變換器的輸出電流小 于給定電流值，則啟動電池已充滿，處于滿電狀態，則關閉DC/DC變換器。當然還存在動力 電池組充電時間遠遠大于啟動電池維持時間的場景，在該場景中對啟動電池的監控與上述 實施例類似，在此不再贅述。 如圖2所示，為本發明實施例電動車充電方法的流程圖，其中充電系統包括依次 連接的電池組充電器、動力電池組、DC/DC變換器和啟動電池，以及與所述DC/DC變換器和 所述動力電池組相連的電池管理器，包括以下步驟
步驟S201，電動車停車，并對電動車進行充電。 步驟S202，電池管理器判斷啟動電池電壓是否達到低點閾值電壓，其中，作為本發 明的一個實施例，DC/DC變換器與啟動電池并行連接，由DC/DC變換器檢測啟動電池的電壓 并發送給所述電池管理器。 步驟S203，如果電池管理器判斷啟動電池電壓達到了低點閾值電壓，則電池管理 器不啟動DC/DC變換器，無需對啟動電池進行充電。在本發明的一個實施例中，在DC/DC變 換器關閉時，DC/DC變換器的散熱系統也對應關閉。 步驟S204，在電池管理器不啟動DC/DC變換器之后，電池管理器還需要繼續對啟 動電池電壓進行監控，在啟動電池的電壓低于低點閾值電壓時，啟動DC/DC變換器對啟動 電池進行充電。并且此時DC/DC變換器處于負載較高的工作點，充電效率較高。
步驟S205，如果電池管理器判斷啟動電池電壓未達到低點閾值電壓，則電池管理 器啟動DC/DC變換器對啟動電池進行充電。 步驟S206，在步驟S204和步驟S205之后，電池管理器還要監控DC/DC變換器對啟 動電池充電的情況進行監控，當所述電池管理器檢測所述DC/DC變換器的輸出電流小于給 定電流值，則所述電池管理器關閉所述DC/DC變換器。 對于步驟S206，進一步來說，當所述DC/DC變換器的輸出電流小于給定電流值一 段時間T后再關閉所述DC/DC變換器， 一段時間T為30秒到90秒之間，優選為60秒，以避 免采樣電路出現故障而頻繁啟動停止DC/DC變換器使DC/DC變換器損壞。
更進一步來說，上述步驟中并且所述低點閾值電壓優選為啟動電池滿電狀態時電
壓值的三分之二。 此夕卜，當所述電池管理器檢測到故障信號時，例如電池電壓采樣、電流采樣功能失 效時，控制所述DC/DC變換器處于啟動狀態。 如圖3所示，為本發明實施例電動車充電系統結構圖，該系統包括電池組充電器 310、與電池組充電器310相連的動力電池組320、與動力電池組320相連的DC/DC變換器 330、與DC/DC變換器330相連的啟動電池340和與DC/DC變換器330和動力電池組320相 連的電池管理器350 ;電池組充電器310用于與外部電源相連對動力電池組320充電；動力 電池組320用于存儲電能并為電動車供電；DC/DC變換器330用于將動力電池組320的電 能轉換后充入充電電池340 ;充電電池340用于為電池管理器350和其他低壓電器供電；電 池管理器350用于對動力電池組320的充電進行管理，并在對動力電池組320充電時判斷 啟動電池340的電壓是否達到低點閾值電壓，如果判斷啟動電池340的電壓達到了低點閾 值電壓，則不啟動DC/DC變換器330對啟動電池340進行充電，如果判斷未達到低點閾值電 壓，則啟動DC/DC變換器330對啟動電池340進行充電。 作為本發明的一個實施例，電池管理器350還用于在對動力電池組320充電期間 對啟動電池340的電壓進行監控，如果啟動電池340的電壓低于低點閾值電壓，則啟動DC/ DC變換器330對啟動電池340進行充電。 作為本發明的一個實施例，電池管理器350還用于在啟動DC/DC變換器330對啟 動電池340進行充電期間，對DC/DC變換器330的電流值進行監控，當所述電池管理器檢測 所述DC/DC變換器的輸出電流小于給定電流值，則所述電池管理器關閉所述DC/DC變換器。
作為本發明的一個實施例，DC/DC變換器330與啟動電池340并行連接檢測啟動 電池340的電壓，電池管理器350可通過DC/DC變換器330獲得啟動電池340的電壓。
作為本發明的一個實施例，上述電動車充電系統還包括為DC/DC變換器330和電 機控制器散熱的散熱系統360，該散熱系統360在DC/DC變換器330關閉時也對應關閉。
本發明由電池管理器對DC/DC變換器進行主動控制，在必要的時候才啟動DC/DC 變換器，并且通過閾值電壓的設置使得DC/DC變換器啟動后即可進入高效率點狀態，從而 相對于現有技術在整個較長的充電時間內一直處于低效率點狀態能夠有效地提供充電效 率，降低用戶使用成本。 對于本發明的上述優點，以下將以具體充電系統各個部分的具體參數為例，以具 體數據的形式證明本發明的上述優點。其中，為了能夠與現有技術進行對比，也采用與背景 技術中充電系統相同的配置參數，以證明本發明的上述優點。
場景一， 動力電池組的容量較小，所需的充電時間小于啟動電池的維持時間。其中，充電系 統中必要的部件總功耗約為20W，約2A的負荷，以60AH的啟動電池供電可以維持近30個小 時，以背景技術中所提到的100AH的動力電池組為例，假設與背景技術所描述的相同電池 組充電器滿載工作時輸出電流為5A，則對動力電池組整個充電過程大約耗時100AH/5A = 20H(小時)，因此在該場景中可不啟動DC/DC變換器。這樣實際充入動力電池組的功率為 P7， = P2-P5 = 1650-20W = 1630W,整體充電系統的效率為P7，/P1*100%= 1630/1941 = 84. 0%，相比現有技術中DC/DC變換器啟動工作的情況74. 7%有了很大的提升。
場景二， 動力電池組的容量較大，或啟動電池的容量較小，或由于充電系統中必要的部件 耗電加大導致啟動電池可維持的供電時間縮短，在這個情況下會導致充電過程因低壓供電 饋電終止，此時可通過增加對啟動電池電壓的監控，并在啟動電池電壓下降到低點閾值電 壓時啟動DC/DC變換器，當所述DC/DC變換器的輸出電流小于給定電流值一段時間后再關 閉所述DC/DC變換器工作以減少損耗。具體地， 假設動力電池組容量相對于背景技術中所述的動力電池組容量(100AH)更大，例 如為200AH，額定電壓330V，啟動電池容量為40AH，額定電壓12V，充電系統必要的用電器總 損耗24W，電池組充電器輸出電流還為5A，則最大充電時間為200AH/5A = 40小時，啟動電 池最大維持時間為40AH/(24W/12V) = 20H(小時)，DC/DC變換器和散熱系統工作時損耗 200W。 在該場景中，以現有技術的方式進行充電，充電器輸入端耗電Wl二 330V*5A/0. 85*40H = 77. 6度電，輸出W2 = 330V*5A*40H = 66度電。若充電過程中DC/DC 變換器持續工作，則消耗動力電池組的功率為200W，供W3 = 200W*40A = 8度電，整個充電 系統效率為(W2-W3)/W1 = 74. 7% 若采用本發明的充電方式，即使在最惡劣情況下，即在最大充電時間即40小時 內DC/DC變換器要啟動兩次將啟動電池充滿，此時兩次啟動耗電W4 = 40AH*12V*2約1度 電，用時40A，12V承2/1000W約1小時，即便是水泵也隨DC/DC變換器啟動工作，在DC/DC 變換器啟動工作時增加耗電W5 = 1H*200W = 0. 2度電。在本發明下整個充電系統效率為 (W2-W4-W5)/Wl = 83. 5%，較現有技術的效率74. 7%有了很大的提升，可節電W3-W4-W5 = 6.8度電。 盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以 理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
一種電動車充電方法，其特征在于，所述充電系統包括依次連接的電池組充電器、動力電池組、DC/DC變換器和啟動電池，以及與所述DC/DC變換器和所述動力電池組相連的電池管理器，包括以下步驟在對動力電池組充電時，電池管理器判斷啟動電池電壓是否達到低點閾值電壓；如果所述電池管理器判斷啟動電池電壓達到了低點閾值電壓，則所述電池管理器不啟動DC/DC變換器，所述電池管理器繼續對所述啟動電池電壓進行監控，在所述啟動電池的電壓低于所述低點閾值電壓時，所述電池管理器啟動DC/DC變換器對所述啟動電池進行充電；如果所述電池管理器判斷啟動電池電壓未達到低點閾值電壓，則所述電池管理器啟動DC/DC變換器對所述啟動電池進行充電，當所述電池管理器檢測所述DC/DC變換器的輸出電流小于給定電流值，則所述電池管理器關閉所述DC/DC變換器。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，在所述電池管理器啟動DC/DC變換器對所述 啟動電池進行充電之后，還包括以下步驟 當所述DC/DC變換器的輸出電流小于給定電流值一段時間T后再關閉所述DC/DC變換器。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述時間T為30秒到90秒之間。
4. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，還包括所述DC/DC變換器與所述啟動 電池并行連接，并將檢測到所述啟動電池的電壓發送給所述電池管理器。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述DC/DC變換器關閉時，所述DC/DC變 換器的散熱系統也相應地關閉。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電池管理器檢測到故障信號時，控制所 述DC/DC變換器處于啟動狀態。
全文摘要
本發明提出一種電動車充電方法，包括所述充電系統包括依次連接的電池組充電器、動力電池組、DC/DC變換器和啟動電池，以及與所述DC/DC變換器和所述動力電池組相連的電池管理器，包括以下步驟在對動力電池組充電時，電池管理器判斷啟動電池電壓是否達到低點閾值電壓；如果所述電池管理器判斷啟動電池電壓達到了低點閾值電壓，則所述電池管理器不啟動DC/DC變換器；如果所述電池管理器判斷啟動電池電壓未達到低點閾值電壓，則所述電池管理器啟動DC/DC變換器對所述啟動電池進行充電。
文檔編號H01M10/44GK101740829SQ20081021769
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月27日 優先權日2008年11月27日
發明者尹韶文, 張建華 申請人:比亞迪股份有限公司