[发明专利]利用无线充电实现新能源汽车电池主动均衡的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池均衡领域，特别涉及一种利用无线充电的方式达到新能源汽车的电池主动均衡目的的方法及系统。

背景技术

随着石油资源的日益紧缺，新能源汽车的发展越来越受到各大车厂的重视。新能源汽车指的是除汽油、柴油发动机之外的所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。电池对于新能源汽车来说是一个重要的部件。在新能源车上，为了获得较大的电源功率，通常会采用串联电池方法组成电池组（或电池包）。当对一组电池充放电时，考虑到各个单体电池的不一致性，一般会采用均衡措施来确保安全性和稳定性。均衡就是利用电子技术，使电池单体电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常使用时不发生损坏。若不进行均衡控制，随着充放电循环的增加，各单体电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。电池均衡又可以分为被动均衡和主动均衡两种，其中被动均衡是指将电压高的单体电池的多余电量通过电阻放电或其他形式耗掉，被动均衡的实现简单，但是存在一定的不安全因素，且不利于节能和环保；主动均衡是指将高电压的单体电池的一部分电量通过转换装置回送到电池电路或直接转送到低压电瓶中。主动均衡的方案中比较常见的是利用变压器实现高低压电气隔离和电能转换，但由于材料温度敏感、体积大、重量大等原因，变压器并不非常适合用于汽车这样温差大、震动强烈的环境。本发明方法的核心部件是一个线圈，对比传统的变压器无论在价格、体积、重量等方面都有绝对的优势，而且利用线圈除了可以实现无线充电功能还可以发送数据，还可以将单体电池的电压、温度等信息通过无线的方式发送到电池管理系统，更可以实现电能的定向和双向传输。由于无线充电的以上几点优势可以预测到无线充电技术的加入将对新能源汽车的电池均衡发展起到巨大的促进作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种廉价、可靠和高效的电池包电池双向主动均衡的能量转换装置，并利用该装置实现单体电池信息向电池管理器（BMS）传输和电池管理器（BMS）向各电池单体发送电能转移指令的方法。

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种利用无线充电实现新能源汽车电池主动均衡的方法，

步骤一：电池管理系统通过与电池管理系统连接的线圈向无线充电系统所在的电场或磁场内的所有与电池连接的线圈发送信号采集的请求信号；

步骤二：电池包内的各电池单体和低压电池各自按照事先规定好的顺序依次向电池管理系统发送各自的电池的信号；

步骤三：电池管理系统通过接收到的各个信号判断是否需要执行电池均衡动作：

如果不需要执行电池均衡动作，则电池均衡结束；

如果需要执行电池均衡动作，则电池管理系统发送电池均衡指令给需要放电的电池及需要充电的电池，需要放电的电池切换到向外无线供电状态，需要充电的电池切换到被充电状态；

步骤四：充电完成后，向电池管理系统发送均衡完成信号；并重新开始步骤一。

作为本发明的进一步改进，所述电池包内的各电池单体和低压电池各自按照事先规定好的顺序依次向电池管理系统发送各自的电池电压、温度信号。

作为本发明的进一步改进，与电池管理系统连接的无线充电线圈电路和与电池连接的无线充电线圈电路的谐振频率相同。

作为本发明的进一步改进，需要放电的电池或需要充电的电池向电池管理系统发送均衡完成信号。

作为本发明的进一步改进，当需要放电的电池的电压通过向外无线供电而降到与电池包内的其它电池单体的电压相同时，需要放电的电池的无线控制器将线圈关闭，停止向外供电，而需要充电的电池单体的无线控制器检测到没有充电能量发送过来后也将线圈断开。

作为本发明的进一步改进，还包括低压电池，电池包内的电池单体可以向低压电池进行充电，低压电池也可以向各个电池单体进行充电。

实现上述方法的系统，其包括电池管理系统、电池包、低压电池，电池包为由单体电池串联组成的高压电池模组，各个单体电池、电池管理系统和低压电池都有一个接收和发射无线电能与数据指令的电路，该电路包含一个微处理器、输入输出电路和电池信息采集电路、串联谐振电路，所有线圈处于同一电场或磁场中。

本发明对高低压部分隔离效果更佳。在传统的电池管理系统里面高压和低压部分之间的隔离一直是一个大问题，即使使用了各种隔离芯片和隔离变压器都只能达到几千伏的隔离电压，而无线充电的线圈可以在数厘米到数米的距离传递能量和信号，隔离电压可以非常容易达到数万伏到数千万伏。