CN108321906A - 一种动力电池组静态均衡控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池组静态均衡控制方法，包括：使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行慢充充满电后，判断电池组是否满足预设的均衡启动条件，并对满足均衡启动条件的待均衡动力电池单体启动均衡，将具有较高电压的单体通过均衡电阻消耗部分电量，使之与整个动力电池组的平均电压保持一致；当所有待均衡动力电池单体电压与平均单体电压保持一致后，断开均衡回路，开启慢充电回路，使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行小电流充电，直至达到充电截止条件；然后再次判断电池组是否满足预设的均衡启动条件，直至动力电池组达到均衡中止条件。本发明在实现对电池组均衡的基础上，可以减少均衡带来的电量损耗，保证了均衡后电池组的电量。

Description

一种动力电池组静态均衡控制方法
技术领域
本发明涉及汽车电池技术领域，具体涉及一种动力电池组静态均衡控制方法。
背景技术
锂离子动力电池因其能量密度高、开路电压高、自放电率低、循环寿命长，且无记忆效应、无公害等优点，目前被普遍用作电动汽车的主要动力来源。作为电动汽车的关键部件，电池的性能和使用寿命直接影响着电动汽车的工作性能和成本。由于动力电池组通常使用多个单体通过串并联方式组成，而单个电池特性通常存在一定的差异，因此在充放电过程中，各单体的电压将不尽相同。这就使得充电时，某一单体电池达到充电截止电压时，仍有部分单体电池仍未充满，导致动力电池组并未完全充满电；而放电时，某一单体电池一旦达到放电截止电压时，整组电池将无法进行工作，使得其余单体电池电量并未充分发挥。以上原因很大程度降低了整车的续驶里程，更有甚者，将会缩短动力电池组的使用寿命。因此，提高动力电池组单体一致性成为衡量电池性能和使用寿命的主要标准。
目前通常使用均衡方法以提高动力电池组的一致性。传统的均衡方法一般是在动力电池单体上并联一个均衡电阻，且使用一个均衡开关连接均衡电阻。充电时，对较高电压的单体电池启动均衡，通过均衡电阻消耗部分电量，从而达到电池组平均电压水平。但由于均衡电阻消耗了部分电量，通常该方法会导致电池组并未完全充满电。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动力电池组静态均衡控制方法，在采用均衡电阻消耗高电压的单体电池部分电量后通过增加小电流补电环节来弥补均衡电阻消耗的电量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动力电池组静态均衡控制方法，所述均衡控制方法包括如下步骤，
均衡步骤：在动力电池组充满电后，判断电池组是否满足预设均衡启动条件，在满足均衡条件时，对满足均衡启动条件的待均衡动力电池单体启动均衡，将具有较高电压的单体通过均衡电阻消耗部分电量，使之与整个动力电池组的平均电压保持一致；
补电步骤：当所有待均衡动力电池单体电压与平均单体电压保持一致后，断开均衡回路，开启慢充电回路，使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行小电流充电，直至达到充电截止条件；
均衡中止判断步骤：判断动力电池组达到均衡中止条件，若是，均衡结束，若否，返回均衡步骤，判断是否满足预设均衡条件。
所述均衡启动条件包括：
(1)充满电后静置时间是否达到预设值；
(2)充满电静置过程中，动力电池组最低单体电压是否达到预设值；
(3)充满电静置过程中，当前状态下动力电池组最大压差是否达到预设值；
(4)充满电静置过程中，动力电池组距离上一次均衡间隔时间是否达到预设值；
当同时满足条件(1)、(2)、(3)或同时满足条件(1)、(2)、(4)时，判断电池组满足均衡启动条件。
所述均衡中止条件为：
(1)累计均衡时间达到预设值；
(2)均衡过程中，最大压差控制在预设值以内，且最低单体电压大于预设值；
满足任一条件即判断均衡中止条件满足，均衡结束。
在补电步骤中，电池组小电流充电是指不高于0.05C充电。
待均衡动力电池单体的判断方法为：
动力电池组充满电后的静置过程中，始终监测动力电池组各单体电压、电池组平均单体电压、电池组总压；当动力电池组满足均衡启动条件时，高于平均单体电压的电池单体确定为待均衡动力电池单体。
对待均衡动力电池单体启动均衡时，在待均衡动力电池单体中，依次选取最高单体电压对应的电池单体进行均衡。
所述均衡回路是指均衡电阻与待均衡的电池单体之间并联行程的回路；所述慢充电回路是指车载充电机或充电桩与动力电池组的正负极连接而形成的充电回路。
充满电后静置时间预设值为10min～30min；动力电池组距离上一次均衡间隔时间预设值为500h～1000h。
均衡中止条件中，累计均衡时间预设值为不大于5h。
本发明在传统均衡方法的基础上，增加了均衡过程中使用小电流对电池组充电，不仅弥补了均衡电阻造成的电量损失，同时小电流充电可使得电池内部活性物质得到活化，以此提高电池组可用容量，增加电池组的使用寿命。
同时增加了“监测动力电池组最低单体电压是否达到预设值、监测动力电池组距离上一次均衡间隔时间是否达到预设值”两项均衡启动条件。相对较高的最低单体电压预设值，可确保动力电池组处于较高的SOC状态启动均衡；合适的均衡间隔时间，能够更好的控制动力电池组各单体的一致性，提高电池组的使用寿命。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明动力电池组均衡控制电路示意图；
图2为本发明动力电池组静态均衡控制方法流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提供了一种动力电池组静态均衡控制方法。该方法包括：使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行慢充充满电后，判断电池组是否满足预设的均衡启动条件，并对满足均衡启动条件的待均衡动力电池单体启动均衡，即将具有较高电压的单体通过均衡电阻消耗部分电量，使之与整个动力电池组的平均电压保持一致；当所有待均衡动力电池单体电压与平均单体电压保持一致后，断开均衡回路，开启慢充电回路，使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行小电流充电，直至达到充电截止条件；然后再次判断电池组是否满足预设的均衡启动条件，直至动力电池组达到均衡中止条件。
本发明所述的均衡启动条件包括：充满电后静置时间、距离上一次均衡间隔时间、当前电池组最低单体电压、当前电池组最大压差。其中，充满电后静置时间预设值优选为10mi n～30mi n；距离上一次均衡间隔时间预设值优选为500h～1000h；相对较高的最低单体电压预设值，可确保动力电池组处于较高的SOC状态启动均衡。
本发明所述的均衡中止条件包括：累计均衡时间、最大压差、最低单体电压。其中，累计均衡时间预设值优选为不大于5h；均衡结束时，最大压差需控制在预设值以内，且最低单体电压大于预设值，该预设值是为了确保动力电池组处于100％SOC状态。本发明所述的小电流充电优选值应不高于0.05C。
在一个优选的实施例中，一种动力电池组均衡控制方法为静态均衡方法。该方法具体涉及以下步骤：
1、判断动力电池组是否满足均衡启动条件
均衡启动条件如下：
①使用车载充电机或者交流充电桩对动力电池组进行慢充电，当达到预设的充满电截止条件后，计时器开始对静置时间进行计时，并判断静置时间是否达到预设值，其中静置时间预设值优选为10mi n～30mi n；
②充满电静置过程中，同时监测动力电池组各单体电压，并判断动力电池组最低单体电压是否达到预设值，该预设值是为了确保动力电池组处于较高的SOC状态；
③充满电静置过程中，同时确定当前状态下动力电池组最大压差是否达到预设值，该预设压差值一般由厂家提供参考值；
④充满电静置过程中，同时监测动力电池组距离上一次均衡间隔时间是否达到预设值，其中均衡间隔时间预设值优选为500h～1000h。
动力电池组充满电静置过程中，若同时满足上述①②③或①②④均衡条件时，慢充电回路断开，即充电回路开关K正与K负断开。
2、确定待均衡动力电池单体
动力电池组充满电静置过程中，始终监测动力电池组各单体电压、电池组平均单体电压、电池组总压。当动力电池组满足均衡启动条件时，高于平均单体电压的电池单体确定为待均衡动力电池单体。
3、启动均衡
在待均衡动力电池单体中，依次选取最高单体电压对应的电池单体n进行均衡，即开启电池单体n对应的均衡回路开关Kn。依次选取电池单体进行均衡可以防止多个单体电池同时均衡放电使得电池组发热过多，影响电池组的寿命。
4、均衡过程中，始终监测电池组各单体电压，直至所有待均衡电池单体电压与平均单体电压保持一致，平均单体电压是指在均衡启动时监控得到的平均单体电压。
5、当所有待均衡电池单体电压与平均单体电压保持一致后，断开均衡回路，开启慢充电回路，即充电回路开关K正与K负闭合。使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行小电流充电，直至达到充电截止条件。优选充电电流值应不高于0.05C。
其中，小电流充电的目的：一方面，因为所述均衡过程中损失了部分电量，使用小电流充电可补充部分电量，以满足整车行驶需求。另一方面，使用小电流充电，可有效活化活性物质，使更多的锂离子参与反应，可使得电池完成一定的修复。
6、使用小电流充满电后，继续判断动力电池组是否满足均衡启动条件，如果满足，则继续均衡，也就是返回步骤3，直至动力电池组最大压差控制在预设值以内。同时判断动力电池组是否达到均衡中止条件，均衡中止条件如下：
①累计均衡时间达到预设值，累计均衡时间预设值优选为不大于5h；
②均衡过程中，最大压差控制在预设值以内，且最低单体电压大于预设值，该预设值是为了确保动力电池组处于100％SOC状态。
以上任意条件满足，则均衡结束。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：所述均衡控制方法包括如下步骤，
均衡步骤：在动力电池组充满电后，判断电池组是否满足预设均衡启动条件，在满足均衡条件时，对满足均衡启动条件的待均衡动力电池单体启动均衡，将具有较高电压的单体通过均衡电阻消耗部分电量，使之与整个动力电池组的平均电压保持一致；
补电步骤：当所有待均衡动力电池单体电压与平均单体电压保持一致后，断开均衡回路，开启慢充电回路，使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行小电流充电，直至达到充电截止条件；
均衡中止判断步骤：判断动力电池组达到均衡中止条件，若是，均衡结束，若否，返回均衡步骤，判断是否满足预设均衡条件。
2.如权利要求1所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：所述均衡启动条件包括：
(1)充满电后静置时间是否达到预设值；
(2)充满电静置过程中，动力电池组最低单体电压是否达到预设值；
(3)充满电静置过程中，当前状态下动力电池组最大压差是否达到预设值；
(4)充满电静置过程中，动力电池组距离上一次均衡间隔时间是否达到预设值；
当同时满足条件(1)、(2)、(3)或同时满足条件(1)、(2)、(4)时，判断电池组满足均衡启动条件。
3.如权利要求1所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：所述均衡中止条件为：
(1)累计均衡时间达到预设值；
(2)均衡过程中，最大压差控制在预设值以内，且最低单体电压大于预设值；
满足任一条件即判断均衡中止条件满足，均衡结束。
4.如权利要求1所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：在补电步骤中，电池组小电流充电是指不高于0.05C充电。
5.如权利要求1所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：待均衡动力电池单体的判断方法为：
动力电池组充满电后的静置过程中，始终监测动力电池组各单体电压、电池组平均单体电压、电池组总压；当动力电池组满足均衡启动条件时，高于平均单体电压的电池单体确定为待均衡动力电池单体。
6.如权利要求1所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：对待均衡动力电池单体启动均衡时，在待均衡动力电池单体中，依次选取最高单体电压对应的电池单体进行均衡。
7.如权利要求1所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：所述均衡回路是指均衡电阻与待均衡的电池单体之间并联行程的回路；所述慢充电回路是指车载充电机或充电桩与动力电池组的正负极连接而形成的充电回路。
8.如权利要求2所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：充满电后静置时间预设值为10min～30min；动力电池组距离上一次均衡间隔时间预设值为500h～1000h。
9.如权利要求3所述的一种动力电池组静态均衡控制方法，其特征在于：均衡中止条件中，累计均衡时间预设值为不大于5h。
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