一种电动汽车电池充电均衡恢复的充电机及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车电池充电均衡恢复的充电机及方法。
【背景技术】
[0002]由于节能和环保的全球清洁能源要求越来越迫切，电动汽车的发展势在必行。现今，发展以电动车为代表的新能源汽车是我国汽车产业提升国际地位，特别是提升国际竞争力的重要举措。近几年来，国家也一直在出台相关的扶植政策，大力推动电动汽车的发展。
[0003]在电动汽车的产业化工程中，动力电池的性能是影响整车性能的关键因素之一，同时在整车成本中占有较高的比例，甚至可以说动力电池对整个电动汽车产业起着决定性的作用。因此，延长动力电池的循环寿命，提升动力电池性能对电动汽车产业有着重要意义。
[0004]由于单体动力电池的电压、容量等级无法满足电动汽车供电的需求，动力电池通常采用多个单体电池串并联的方式为电动汽车供电，而串联充电方法结构简单、成本低、较容易实现。但由于单体锂电池之间在容量、内阻、衰减特线、自放电等性能方面的差异，在对锂电池组串联充电时，电池组中容量最小的那只单体锂电池将最先充满，而此时，其他电池还没有充满电，如果继续串联充电，则已充满电池的单体锂电池被过充电，必然导致锂电池组的安全性和使用寿命显著下降，甚至频繁发生电池燃烧、爆炸等严重事故。在电池组放电过程中，容量低的单体电池首先因过放电导致单体电压过低而丧失放电能力，其他相对容量高的单体电池却没能完全放电。因此在电动汽车动力电池的使用过程中，单体电池不均衡是严重影响电池组工作性能的重要因素，因此对电池组进行均衡控制是十分必要的。
[0005]现有的电动汽车都装电池管理系统(BMS-Battery Management System)，为了达到均衡的效果，动力锂电池组上大部分都装有平衡板，目的就是使电动汽车锂电池组达到均衡，提高电池组的使用性能和寿命。
[0006]动力电池均衡的方法有很多，按均衡的方式可分为无源均衡和有源均衡，又可以叫为被动均衡和主动均衡。被动均衡是将电池组中电压/容量高的单体电池采取旁路并联电阻的方式，在达到均衡条件的时候，通过控制电路闭合并联开关，让其进行放电消耗能量，避免过早充满，使容量低/电压低的电池能充进去更多的电，达到均衡恢复的目的；主动均衡则是将电压高/容量高的单体电池的能量通过控制电路把部分能量转移给电压低/容量低的单体电池，或者通过外部电路独立的功率模块进行均衡恢复，能量进行了转移，而且没有消耗浪费掉，使电池最大的发挥效能。受限于均衡电路功率限制以及热管理等方面的考虑，要达到较好的均衡恢复效果，电池充电均衡短则30分钟左右，长则一个小时甚至更长时间。
[0007]然而，采取主动均衡的方式，需要电池管理系统(BMS)的平衡板/均衡电路工作才能进行，在充电过程中，由充电机提供的12V/24V辅助电源，BMS才能工作，均衡电路才起作用。同时，许多的均衡电路是在电池充电末期才开始工作的，这时均衡需要充电机给予一个稳定的小电流(O?1A，精度要求± IA)或者恒电压模式，保证电池组中单体电池的特性参数相对稳定，以便估算电池容量/电压状态，更好的对电池进行均衡恢复。
[0008]但在实际的应用中，由于均衡恢复是BMS的一个扩展功能，在国标充电协议中并没有要求对均衡工作状态的要求，电动汽车与充电机连接充电后，充电机根据电池BMS反馈的状态或者截止条件判断电池充满电后，即立刻断电停止供电工作，不再提供辅助电源，使动力电池组均衡中断或无法进入均衡阶段;或者，有的电池组在充电末期已开始均衡工作，但大功率的充电机(一般最大输出电流80?250A)稳流精度不够，均衡过程中电池电压发生波动，造成无法准确的对电池进行均衡，达不到均衡的效果。
[0009]现有的充电机无法提供电池均衡的可信状态，无法保证电池充电均衡的开始和结束时间，均衡恢复功能具有一定的随机性和不完整性，同时，充电机末期的低稳流精度，也造成了均衡恢复的效果不佳。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种电动汽车电池充电均衡恢复的充电机及方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明能够实现客户对电池充电均衡恢复的需求，使电池的性能和寿命在使用过程中最大化，延长电动汽车的续航里程和使用寿命，降低用户的使用成本。
[0011 ]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0012]—种电动汽车电池充电均衡恢复的充电机，充电机的输入端连接至电网，输出端用于连接电动汽车，包括:
[0013]用户界面:用于选择充电方式，所述充电方式包括被动充电方式、智能充电方式和均衡充电方式；
[0014]存储模块:用于存储充电过程数据及均衡充电控制算法；
[0015]充电模块:用于为电动汽车充电；
[0016]控制单元:用于控制高压回路和辅助电源回路通断；
[0017]监控模块:监控模块通过CAN总线与电动汽车BMS相连，且监控模块与BMS之间设置充电均衡恢复功能的通信协议，用于根据所选充电方式控制充电模块为电动汽车充电，控制控制单元连通或断开高压回路和辅助电源回路。
[0018]进一步地，用户界面为充电机上的人机界面或手机App终端;存储模块为充电机内部的数据存储单元或者云平台。
[0019]进一步地，充电模块包括若干能够将交流电转换为直流电的功率转换模块。
[0020]进一步地，监控模块包括:
[0021]通讯模块:用于交互充电机内部系统的信息，交互充电机与用户的信息和指令以及交互充电机与电动汽车的充电需求和状态信息；
[0022]数据处理模块:用于对通讯模块交互得到的信息进行分析处理；
[0023]功率分配单元:根据数据处理模块的分析处理结果控制功率转换模块的工作个数和输出功率。
[0024]进一步地，通讯模块与BMS之间设置充电均衡恢复功能的通信协议，具体为:当BMS检测到动力电池状态达到均衡启动条件时，BMS向通讯模块发送均衡充电报文，通讯模块接收到BMS发送的均衡充电报文后，通讯模块控制控制单元保持高压回路和辅助电源回路连通或仅断开高压回路；当BMS检测到动力电池状态达到均衡结束条件时，BMS按照充电均衡恢复功能的通信协议向通讯模块发送充电终止报文，通讯模块控制充电机停止充电。
[0025]—种电动汽车电池充电均衡恢复方法，包括以下步骤:
[0026]步骤一:将充电机与电动汽车连接后，用户通过用户界面选择充电方式，当用户选择被动充电方式或智能充电方式，转至步骤二，当用户选择均衡充电方式时，转至步骤三；
[0027]步骤二:监控模块控制充电模块为电动汽车充电，控制控制单元连通高压回路和辅助电源回路，当BMS检测到动力电池状态达到均衡启动条件时，BMS按照充电均衡恢复功能的通信协议向监控模块发送均衡充电报文，监控模块控制控制单元保持高压回路和辅助电源回路连通或仅断开高压回路；当BMS检测到动力电池状态达到均衡结束条件时，BMS按照充电均