CN108808790A - 基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，先实时获取若干个当前电池模块温度并确定当前电池模块的最高温度Tmax，计算Tmax下的电池包总压过压阈值U0和电池模块电压阈值U1，之后实时获取每个电池模块的当前电池模块电压并求出当前电池模块电压的最大值Umol，并计算当前电池包荷电保持SOC，依次将Umol与U1、当前电池包总压U与U0、Tmax与电池模块最高温度阈值T0以及SOC与电池包最高荷电保持阈值SOC0进行大小比较，根据比较结果进行相应的步骤，直至控制电池包充电回路的继电器断开，电池包充电结束。本发明方法，简单可行，可保证电池包在高温下使用不会过充、低温下使用能够充满，保证电池包使用正常。
Description
技术领域
本发明涉及镍氢电池技术领域，特别涉及一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法。
背景技术
镍氢电池作为一种二次电池，具有长寿命、无污染、高安全以及宽温使用等特点，能满足对安全性要求高、宽温使用等特殊领域，如飞机、轨道、游船、大巴等。将多个镍氢单体电池相互串联形成电池模块，之后可根据需要将多个电池模块相互串联形成电池包，制成的电池包用于相应的使用产所。但由于电池包中的单体电池数量较多，其在高温、低温环境下的充电时会进行相应的控制保护，以满足电池包的需求。而目前对镍氢电池包的充电控制保护方法主要是通过实时监控电池的温度、电压、电流等信息，通过比较实时的监测值与电池包固定的充电截止阈值，根据比较结果来控制电池包充电回路的继电器通断，从而对电池包进行安全管理。然而对于一些特殊的应用场合，如飞机、轨道等，使用环境温度范围广，若使用电池包固定的充电截止阈值，基于镍氢电池的特性，将造成低温环境电池充不满，高温环境下电池容易过充。
发明内容
本发明旨在提供一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，方法简单可行，可保证电池包在高温下使用不会过充、低温下使用能够充满，保证电池包使用正常，有效提高电池包使用寿命。
本发明通过以下方案实现：
一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，所述电池包包括若干个相互串联的电池模块，所述电池模块包括若干个相互串联的单体电池，按以下步骤进行：
S1：实时获取若干个当前电池模块温度并确定当前电池模块的最高温度Tmax，计算该最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0和电池模块电压阈值U1，之后执行步骤S2；
S2：实时获取每个电池模块的当前电池模块电压并求出当前电池模块电压的最大值Umol，并根据安时积分公式计算当前电池包荷电保持SOC，实时将当前电池模块电压的最大值Umol与步骤S1计算得到的当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1进行比较，若Umol＜U1，则执行步骤S3；若Umol≥U1，则将当前电池包荷电保持SOC与当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1相对应的电池包荷电保持SOC1进行比较，若SOC＜SOC1，则将当前电池包荷电保持SOC强行修正到SOC1，之后执行步骤S6，若SOC≥SOC1，则直接执行步骤S6；
S3：实时获取当前电池包总压U，将当前电池包总压U与步骤S1计算得到的当前电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0进行比较，若U＜U0，则执行步骤S4；若U≥U0，则执行步骤S6；
S4：实时将步骤S1确定的当前电池模块的最高温度Tmax和电池模块最高温度阈值T0进行比较，若Tmax＜T0，则执行步骤S5；若Tmax≥T0，则执行步骤S6；
S5：实时将步骤S2计算得到的当前电池包荷电保持SOC与电池包最高荷电保持阈值SOC0进行比较，若SOC＜SOC0，则执行步骤S1；若SOC≥SOC0，则执行步骤S6；
S6：控制电池包充电回路的继电器断开，电池包充电结束。
所述步骤S1中，电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1为N×Ucell，其中N为电池模块中的单体电池数量，Ucell为单体电池在电池模块的最高温度Tmax下充满电的电压阈值，Ucell按公式(1)计算获得；电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0为M×U1，其中M为电池包中电池模块的数量；
所述步骤S1中，当前电池模块的最高温度Tmax的确定方法具体为：若实时获取到的若干个当前电池包温度的最大值小于等于65℃，则将当前电池包温度的最大值确定为当前电池模块的最高温度Tmax；若实时获取到的若干个当前电池包温度的最大值大于65℃，则将当前电池包温度的次大值确定为当前电池模块的最高温度Tmax。
所述步骤S2中，将当前电池包荷电保持SOC强行修正到SOC1的具体方法为：将当前电池包荷电保持SOC以一定增速递增至SOC1。实际使用时，可根据需要选择增速，例如5％/秒等。
所述步骤S2中，当前电池包荷电保持SOC计算的安时积分公式为：
其中，为电池包初始荷电保持；CN为电池包额定容量；I为电池包充放电电流；η为电池包充放电效率，其取值范围为0.9～0.98；t为电池包电量累积时间。
进一步地，所述步骤S4中，电池模块最高温度阈值T0为50～60℃。
进一步地，所述步骤S5中，电池包充电最高荷电保持阈值SOC0为95％～100％。
不同温度下电池模块电压阈值U1相对应的电池包荷电保持SOC1可根据查表获得，而不同温度下，电池模块电压阈值U1与电池包荷电保持SOC1的对应表，可根据镍氢电池的特性，经过大量的实验数据获得。
本发明的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，方法简单可行，通过当前电池模块电压的最大值Umol与当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1大小比较、当前电池包总压U与当前电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0大小比较、当前电池模块的最高温度Tmax和电池包最高温度阈值T0大小比较、当前电池包荷电保持SOC与电池包充电最高荷电保持阈值SOC0大小比较，对镍氢电池包充电进行多重保护机制，可保证电池包在高温下使用不会过充、低温下使用能够充满，保证电池包使用正常，有效提高电池包使用寿命。本发明的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法中，当前电池包荷电保持SOC在安时积分的基础上增加基于电池模块电压阈值上限修正的方法进行估算，其估算精确度比传统SOC估算方法的精确度高约3％。
附图说明
图1为实施例1中基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法的流程控制图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其流程控制图如图1所示，电池包包括若干个相互串联的电池模块，电池模块包括若干个相互串联的单体电池，按以下步骤进行：
S1：实时获取若干个当前电池模块温度并确定当前电池模块的最高温度Tmax，计算该最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0和电池模块电压阈值U1，之后执行步骤S2；
电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1为N×Ucell，其中N为电池模块中的单体电池数量，Ucell为单体电池在电池模块的最高温度Tmax下充满电的电压阈值，Ucell按公式(1)计算获得；电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0为M×U1，其中M为电池包中电池模块的数量；
当前电池模块的最高温度Tmax的确定方法具体为：若实时获取到的若干个当前电池包温度的最大值小于等于65℃，则将当前电池包温度的最大值确定为当前电池模块的最高温度Tmax；若实时获取到的若干个当前电池包温度的最大值大于65℃，则将当前电池包温度的次大值确定为当前电池模块的最高温度Tmax；
S2：实时获取每个电池模块的当前电池模块电压并求出当前电池模块电压的最大值Umol，并根据安时积分公式(2)计算当前电池包荷电保持SOC，实时将当前电池模块电压的最大值Umol与步骤S1计算得到的当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1进行比较，若Umol＜U1，则执行步骤S3；若Umol≥U1，则将当前电池包荷电保持SOC与当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1相对应的电池包荷电保持SOC1进行比较，若SOC＜SOC1，则将当前电池包荷电保持SOC以5％/秒的增速递增强行修正到SOC1，之后执行步骤S6，若SOC≥SOC1，则直接执行步骤S6；
其中，为电池包初始荷电保持；CN为电池包额定容量；I为电池包充放电电流；η为电池包充放电效率，其取值范围为0.9～0.98；t为电池包电量累积时间；
S3：实时获取当前电池包总压U，将当前电池包总压U与步骤S1计算得到的当前电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0进行比较，若U＜U0，则执行步骤S4；若U≥U0，则执行步骤S6；
S4：实时将步骤S1确定的当前电池模块的最高温度Tmax和电池模块最高温度阈值T0进行比较，若Tmax＜T0，则执行步骤S5；若Tmax≥T0，则执行步骤S6；其中，电池模块最高温度阈值T0取值为50℃；
S5：实时将步骤S2计算得到的当前电池包荷电保持SOC与电池包最高荷电保持阈值SOC0进行比较，若SOC＜SOC0，则执行步骤S1；若SOC≥SOC0，则执行步骤S6；其中，电池包充电最高荷电保持阈值SOC0取值为97％；
S6：控制电池包充电回路的继电器断开，电池包充电结束。
实施例2
一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其步骤与实施例1中的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法的步骤基本相同，其不同之处在于：步骤S2中，当前电池包荷电保持SOC以3％/秒的增速递增强行修正到SOC1；步骤S4中，电池模块最高温度阈值T0取值为60℃；步骤S5中，电池包充电最高荷电保持阈值SOC0取值为95％。
Claims (8)
1.一种基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，所述电池包包括若干个相互串联的电池模块，所述电池模块包括若干个相互串联的单体电池，其特征在于：按以下步骤进行：
S1：实时获取若干个当前电池模块温度并确定当前电池模块的最高温度Tmax，计算该最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0和电池模块电压阈值U1，之后执行步骤S2；
S2：实时获取每个电池模块的当前电池模块电压并求出当前电池模块电压的最大值Umol，并根据安时积分公式计算当前电池包荷电保持SOC，实时将当前电池模块电压的最大值Umol与步骤S1计算得到的当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1进行比较，若Umol＜U1，则执行步骤S3；若Umol≥U1，则将当前电池包荷电保持SOC与当前电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1相对应的电池包荷电保持SOC1进行比较，若SOC＜SOC1，则将当前电池包荷电保持SOC强行修正到SOC1，之后执行步骤S6，若SOC≥SOC1，则直接执行步骤S6；
S3：实时获取当前电池包总压U，将当前电池包总压U与步骤S1计算得到的当前电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0进行比较，若U＜U0，则执行步骤S4；若U≥U0，则执行步骤S6；
S4：实时将步骤S1确定的当前电池模块的最高温度Tmax和电池模块最高温度阈值T0进行比较，若Tmax＜T0，则执行步骤S5；若Tmax≥T0，则执行步骤S6；
S5：实时将步骤S2计算得到的当前电池包荷电保持SOC与电池包最高荷电保持阈值SOC0进行比较，若SOC＜SOC0，则执行步骤S1；若SOC≥SOC0，则执行步骤S6；
S6：控制电池包充电回路的继电器断开，电池包充电结束。
2.如权利要求1所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S1中，电池模块的最高温度Tmax下的电池模块电压阈值U1为N×Ucell，其中N为电池模块中的单体电池数量，Ucell为单体电池在电池模块的最高温度Tmax下充满电的电压阈值，Ucell按公式(1)计算获得；电池模块的最高温度Tmax下的电池包总压过压阈值U0为M×U1，其中M为电池包中电池模块的数量；
3.如权利要求1所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S1中，当前电池模块的最高温度Tmax的确定方法具体为：若实时获取到的若干个当前电池模块温度的最大值小于等于65℃，则将当前电池包温度的最大值确定为当前电池模块的最高温度Tmax；若实时获取到的若干个当前电池包温度的最大值大于65℃，则将当前电池包温度的次大值确定为当前电池模块的最高温度Tmax。
4.如权利要求3所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S2中，将当前电池包荷电保持SOC强行修正到SOC1的具体方法为：将当前电池包荷电保持SOC以一定增速递增至SOC1。
5.如权利要求4所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S2中，当前电池包荷电保持SOC计算的安时积分公式为：
其中，为电池包初始荷电保持；CN为电池包额定容量；I为电池包充放电电流；η为电池包充放电效率，其取值范围为0.9～0.98；t为电池包电量累积时间。
6.如权利要求1～5任一所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S4中，电池模块最高温度阈值T0为50～60℃。
7.如权利要求1～5任一所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S5中，电池包充电最高荷电保持阈值SOC0为95％～100％。
8.如权利要求6所述的基于温度补偿的镍氢电池包充电控制保护方法，其特征在于：所述步骤S5中，电池包充电最高荷电保持阈值SOC0为95％～100％。
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