刘飞 (中国广东省惠州市仲恺高新技术产业开发区16号区, Guangdong 6, 516006, CN)
RUAN, Xusong (No.16 Zone, ZhongkaiHigh & Technology Industry Development Zon, Huizhou Guangdong 6, 516006, CN)
惠州市亿能电子有限公司 (中国广东省惠州市仲恺高新技术产业开发区16号区, Guangdong 6, 516006, CN)
LIU, Fei (No.16 Zone, ZhongkaiHigh & Technology Industry Development Zon, Huizhou Guangdong 6, 516006, CN)
刘飞 (中国广东省惠州市仲恺高新技术产业开发区16号区, Guangdong 6, 516006, CN)
| 权利要求书 1、 动力电池组充放电均衡控制方法， 其步骤为： ( 1 )对电池组进行充电， 当某一电池单体达到设定的充满条件时， 结束充 电， 进行均衡判断； ( 2 ) 采集各个电池单体电压， 若有电池单体电压处于 "充满区间"之外， 则计算电池组当前的平均电压， 分别记录电压高于平均电压的电池单体和低于 平均电压的电池单体作为均衡对象； ( 3 )再次对电池组充电时， 对记录的电压高于平均电压的电池单体采用放 电均衡方式执行均衡， 低于平均电压的电池单体采用充电均衡方式执行均衡。 2、 根据权利要求 1所述的动力电池组充放电均衡控制方法， 其特征在于： 所述步骤 （2 ) 中还包括根据估算的电池容量差异计算每个均衡对象所需的均衡 时间并记录的步骤， 则步骤 （3 ) 中按照步骤 （2 ) 记录的时间对每个电池单体 执行均衡。 3、 根据权利要求 2所述的动力电池组充放电均衡控制方法， 其特征在于： 所述放电均衡方式， 即在电池组中各电池单体两端分别并联放电电阻， 每个电 阻串联一 M0S 管，所述 M0S 管受控制器控制导通或截止进而控制放电回路的通 断。 4、 根据权利要求 3所述的动力电池组充放电均衡控制方法， 其特征在于： 所述充电均衡方式， 即将各电池单体正极分别通过一可控开关接充电电源正极， 将各电池单体负极也分别通过一可控开关接充电电源负极， 可控开关均受控制 器控制实现单体电池充电。 5、 根据权利要求 4所述的动力电池组充放电均衡控制方法， 其特征在于： 所述放电电阻取值至少为 100欧姆。 |
本发明涉及动力电池组充电领域， 具体涉及一种针对蓄电池组的均衡控制 策略。
背景技术
为了达到一定的电压、 功率和能量等级， 电池需要串联成组使用， 如电动 自行车、 储能系统、 直流系统等。 电池组一致性是电池串联成组应用技术的核 心之一， 直接影响到电池组使用的安全性和高效性。 但实践证明， 电池组一致 性是相对的， 不一致却是是绝对的。 造成电池组不一致的原因主要有以下几点：
( 1 ) 电池在出厂前由于制造和化成筛选工艺的原因 ， 不能保证电池单体出厂时 各项参数一致， 特别是电池初始 S0C 的不一致会在电池组初始阶段就造成电池 组的不一致； （2 ) 电池单体在使用时位置不同， 工作温度存在一定的差异， 通 风处电池单体温度低一些， 而其它地方的电池单体温度会相对高一些， 温度的 差异导致电池的自放电率不一致， 长时间的差异累积会引起电池 S0C的不均衡；
(3 )库仑效率的不一致，串联电池组在充电和放 过程中单体流过的电流相等， 但是由于每个单体所处环境的不一致导致其库 仑效率的不一致， 在这种情况下， 电池不同单体实际充电容量和放电容量就会引 起差异。
由于单体电池的不一致性， 导致电池组在充电阶段， 可能出现某节电池比 其它电池提前过充现象， 而在放电阶段， 则出现某节电池比其它电池提前过放 的现象。 电池组内电池单体的不一致性， 对电池组的效率和使用的安全性有很 大的影响， 因此有必要提供一种行之有效的均衡控制方法 ， 以使电池组具有良 好的一致性， 提高电池组的使用效率和安全性。
发明内容
本发明需要解决的问题是提供一种动力电池组 特别是蓄电池组的均衡的控 制方法。
为解决上述问题， 本发明所采取的技术方案为： 动力电池组充放电均衡控 制方法， 其步骤为：
( 1 )对电池组进行充电， 当某一电池单体达到设定的充满条件时， 结束充 电， 进行均衡判断；
( 2 )采集各个电池单体电压， 若有电池单体电压处于 "充满区间"之外， 则计算电池组当前的平均电压， 分别记录电压高于平均电压的电池单体和低于 平均电压的电池单体作为均衡对象；
( 3 )再次对电池组充电时， 对记录的电压高于平均电压的电池单体采用放 电均衡方式执行均衡， 低于平均电压的电池单体采用充电均衡方式执 行均衡。
优选的， 所述歩骤（2 ) 中还包括根据估算的电池容量差异计算每个均 衡对 象所需的均衡时间并记录的步骤， 则步骤 （3 ) 中按照步骤 （2 ) 记录的时间对 每个电池单体执行均衡。
所述放电均衡方式， 即在电池组中各电池单体两端分别并联放电电 阻， 每 个电阻串联一 M0S管,所述 M0S管受控制器控制导通或截止进而控制放电回 路的 通断。 所述充电均衡方式， 即将各电池单体正极分别通过一可控开关接充 电电 源正极， 将各电池单体负极也分别通过一可控开关接充 电电源负极， 可控开关 均受控制器控制实现单体电池充电。
本发明所述均衡控制方法适用于各种电池组， 特别是容量较大的蓄电池组， 该控制方法结合了充电均衡与放电均衡的优势 ， 二者互相配合， 大大缩短均衡 时间， 提高了均衡效率， 同时有效降低均衡电路的能量消耗。 附图说明
图 1 为所述均衡控制方法充电和放电均衡电路示意 图 。
具体实施方式
为了便于本领域的技术人员理解， 下面结合附图及实施例对本发明作进一 歩的详细说明。
本发明所述动力电池组充放电均衡控制方法的 步骤为：
( 1 )对电池组进行充电， 当某一电池单体达到设定的充满条件时， 结束充 电， 进行均衡判断；
( 2 )采集各个电池单体电压， 若有电池单体电压处于 "充满区间"之外， 则计算电池组当前的平均电压， 分别记录电压高于平均电压的电池单体和低于 平均电压的电池单体作为均衡对象， 并估算电池容量差异， 计算每个均衡对象 所需的均衡时间并记录；
( 3 )再次对电池组充电时， 对记录的电压高于平均电压的电池单体采用放 电均衡方式执行均衡， 低于平均电压的电池单体采用充电均衡方式执 行均衡； 执行均衡时， 实时将均衡时间与计算所得均衡时间进行比较 ， 时间到则断开均 衡回路。
具体实施时， 电池管理系统可采用典型的主从控制模式。 由主板发送 "均 衡判断"命令和 "均衡执行"命令； 由从板完成电池外电压采样， 响应主板命 令并控制完成任意一只电池单体的放电均衡和 充电均衡操作。
所述充电、放电均衡电路如图 1所示。在电池组中各电池单体（cel l l-cel ln) 两端分别并联放电电阻， 每个电阻串联一 M0S管 (Tl-Tn)，所有 M0S管均受从机 控制器控制导通或截止进而控制各个电池单体 放电回路的通断。
充电均衡电路釆用并联电源充电的方式， 由 M0S管 (Tl-Tn)来控制充电回路 的切入与断开。 充电回路同一时间只允许给一个电池单体充电 ， 而对于放电均 衡电路则可实现多个电池在同一时刻放电， 控制自由。
本发明所述方法通过均衡电阻对先充满的电池 单体进行放电， 对最后充满 的电池单体进行充电， 最终达到使电池组内所有电池单体快速一致的 目的。
本发明方案中， 仅且仅当全部电池单体在充电结束瞬间达到充 满区间时， 电池组不需要均衡， 只要有一个电池没有进入充满区间， 则需要对其它电池进 行均衡操作。
一个充电周期结束时， 电池管理系统中均衡标记和均衡时间清零， 重新进 行下一次均衡判断过程。
放电电阻的阻值一般根据管理系统的体积和散 热能力可以适当调整， 以适 应不同电池容量的需要。 对于蓄电池组， 每个放电均衡回路选取的放电电阻不 应小于 loo欧姆。 该电阻决定了均衡电流的大小， 均衡电流： υ ， υ 为单体电池外电压， 为均衡放电电阻。
本发明中， 估算电池容量差异是通过测量充电结束时电池 单体的外电压， 并与电池的 S0C-0CV (电池的开路电压 ^ ^'随电池剩余电量 S( : fp ,,变化特性曲线） 曲线进行对比， 进而估算出电池单体之间的容量差异的， 再通过容量差异与均 衡电流 ^， 就可以计算得到每个需要均衡的电池单体的均 衡时间。 均衡时间的计算公式为： t = OC.CII b ， 其中， SOC cM =fD ASOC^l-SOC cell ， C为电池单体的额定容量。
本发明所述方法采用了充放电均衡相结合的方 案， 可以大大节省电池的均 衡时间和减少均衡电路的能量消耗， 特别是当电池组的一致性较差时， 可以更 明显发挥充放电结合均衡的优势。 该方法适用于各种类型的电池组， 对于容量 较大的， 一致性较差的蓄电池组效果更好， 效率更高。
需要说明的是， 上述仅为本发明的优选实施方式， 在未脱离本发明构思前提下 对其所做的任何微小变化及等同替换， 均应属于本发明的保护范围。