CN110614936A - 一种电池组的远程在线均衡方法及装置 - Google Patents

一种电池组的远程在线均衡方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动力电池组的远程在线均衡方法和装置，方法包括以下步骤：实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值；根据电池数据，平台服务器对每个单体电池进行SOH估算，然后根据单体电池的SOH估算数据以及电池数据进行分析，确认非均衡的单体电池位置及数量；平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N；电池检测模块根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。本发明通过平台服务器能够在电池充放电过程中，缩小电池因个体差异而导致使用过程出现的压差，控制电池压差增大的速度，解决了电池组一致性的改善效果不佳的技术问题。

Description

一种电池组的远程在线均衡方法及装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车零部件技术领域，具体涉及一种电池组的远程在线均衡方法及装置。
背景技术
由于电池组中各单体电池存在个体差异，电池组经过长时间的使用后，会出现单体电池压差增大，造成电池组一致性逐渐恶化，从而导致电池在充电时，部分电池充满达到保护电压时而部分电池仍没充满，以及电池在放电时，部分电池放电完达到保护电压而部分电池仍未放完电，最终影响电池组的续航能力；目前市场上的电池管理***仅有一部分厂商为了控制电池组一致性逐渐恶化而提供了被动均衡功能，在均衡过程中，由于均衡电流小，导致车辆实际使用过程中，对电池组一致性改善的效果不佳，同时该电池管理***在进行被动均衡过程中，不支持远程数据分析及算法调整。
发明内容
本发明提供了一种电池组的远程在线均衡方法及装置，通过平台服务器能够在电池充放电过程中，缩小电池因个体差异而导致使用过程出现的压差，控制电池压差增大的速度，解决了电池组一致性的改善效果不佳的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种动力电池组的远程在线均衡方法，方法包括以下步骤：
实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值，电池数据包括单体电池电压、单体电池的电量、放电次数以及环境温度；
根据电池数据，平台服务器对每个单体电池进行SOH估算，然后根据单体电池的SOH估算数据以及电池数据进行分析；通过本步骤，可以确认非均衡的单体电池位置及数量，以及需要均衡的单体电池的位置和数量；
平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，然后通过车载终端将该均衡开关数N传送至电池管理模块；
电池检测模块获取来自于电池管理模块传送的开启均衡开关数N，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。
进一步地，平台服务器根据电池数据对电池SOH进行估算，包括以下步骤：
获取放电期间的实时放电量、上一时刻的放电量、环境温度记录值、放电次数n，计算放电深度DOD以及平均环境温度t，并进一步计算获得单体电池的循环寿命值；
对单体电池进行SOH估算，其估算公式为: 。
进一步地，平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启的均衡开关数N，包括：
判断电池检测模块的PCB板端温度T是否大于第一预设温度阈值t，以及判断PCB板端温度T是否小于第二预设温度阈值t1；
在PCB板端温度T大于第一预设温度阈值t且其小于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N的计算方法为：，其中K为每个电池检测模块连接的单体电池个数，t为第一预设温度阈值；
在PCB板端温度T小于预设温度阈值t情况下，开启的均衡开关数N等于电池检测模块的均衡开关总数M；
在PCB板端温度T大于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N等于0。
进一步地，电池检测模块根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关，包括：
电池检测模块获取电池组内单体电池中的最小电压值，并将每个单体电池的电压值与该最小电压值之间的差值作为均衡阈值；
判断电池组内单体电池电压是否大于均衡阈值，若是，则开启电池组内该单体电池的均衡开关；
统计已开启均衡开关数，并控制已开启均衡开关数小于或等于均衡开关总数M。
本发明还提供了一种动力电池组的远程在线均衡装置，包括有电池管理模块、电池检测模块以及平台服务器。
平台服务器，用于实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值；
还用于，根据电池数据对每个单体电池进行SOH估算，并根据单体电池的SOH估算数据以及电池数据进行分析，确认非均衡的单体电池位置及数量以及需要均衡的单体电池的位置和数量；
还用于，根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，然后通过车载终端将该均衡开关数N传送至电池管理模块；
电池管理模块，用于接收需要电池检测模块开启均衡开关数量信息，并将该信息传送至电池检测模块；
电池检测模块，用于获取来自于电池管理模块传送的开启均衡开关数N，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。
进一步地，平台服务器包括有电池SOH估算模块；
电池SOH估算模块，用于获取放电期间的实时放电量、上一时刻的放电量、环境温度记录值、放电次数n，计算放电深度DOD以及平均环境温度t，并进一步计算获得单体电池的循环寿命值；对单体电池进行SOH估算，其估算公式为:。
进一步地，平台服务器包括有均衡开关开启数量计算模块；
PCB板端温度判断模块，用于判断电池检测模块的PCB板端温度T是否大于第一预设温度阈值t，以及判断PCB板端温度T是否小于第二预设温度阈值t1；
均衡开关开启数量计算模块，用于在PCB板端温度T大于第一预设温度阈值t且其小于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N的计算方法为：，其中K为每个电池检测模块连接的单体电池个数，t为第一预设温度阈值；
在PCB板端温度T小于预设温度阈值t情况下，开启的均衡开关数N等于电池检测模块的均衡开关总数M；
在PCB板端温度T大于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N等于0。
进一步地，电池检测模块包括有：
获取单元，用于获取电池组内单体电池中的最小电压值，并将每个单体电池的电压值与该最小电压值之间的差值作为均衡阈值；
判断单元，用于判断电池组内单体电池电压是否大于均衡阈值，若是，则开启电池组内该单体电池的均衡开关；
统计开启的均衡开关总数，并控制开启的均衡开关数N小于或等于均衡开关总数M。
本发明的技术原理：
本发明首先通过实时接收车载终端上传的动力电池组放电期间的电池数据以及电池检测模块PCB板端温度值，根据电池SOH估算数据以及电池数据进行分析，确认非均衡的单体电池位置及数量；然后根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，并通过车载终端传送至电池管理模块；最后电池检测模块获取来自于电池管理模块传送的开启的均衡开关数N数据，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关；因此本发明不仅能够对动力电池组内单体电池进行远程在线均衡，而且能够远程在线对电池数据进行分析及对均衡算法进行调整；同时在均衡过程中，能够避免性能较差而出现电压虚高和性能较好但电压表现出偏低等个别电池被错误实施均衡操作而造成加剧电池组恶化的速度的情况发生。
本发明产生的有益效果：
1. 相对于传统的被动均衡或主动均衡方法，本发明所述的远程在线均衡方法中，平台服务器根据大量的电池相关数据以及电池健康状态估算结果进行分析，不但能够避免个别电池（性能较差而出现电压虚高和性能较好但电压表现出偏低等）被错误实施均衡操作而造成加剧电池组恶化的速度的情况发生，而且能够确认电池检测模块中需均衡的单体电池位置以及单体电池数量，从而实现电池均衡的远程调整及控制；
2. 本发明所述的远程在线均衡方法在单体电池位置以及单体电池数量确认过程中，能够根据电池检测模块PCB板端温度的变化（例如环境温度较低或开启均衡后温升较慢等情况），可适当提高需均衡的单体电池数量。
3.本发明所述的远程在线均衡方法，能够提升至少80%以上的有效均衡时间，单位时间内的均衡效果得到显著的提升，也能极大的控制电池间的压差，减缓电池组恶化速度。
4.本发明所述的远程在线均衡方法稳定性和可靠性较高，在车辆运行或静止状态时均可进行均衡操作。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例所述的动力电池组的远程在线均衡方法的流程图；
图2是图1中电池SOH的估算方法的流程图；
图3是图1中对需均衡的单体电池开启均衡开关方法的流程图；
图4是本发明实施例所述的动力电池组的远程在线均衡装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如附图1所示，一种动力电池组的远程在线均衡方法，应用于电池管理***，其包括以下步骤：
S101：实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值，所述电池数据包括单体电池电压、单体电池的放电量、放电次数以及环境温度；
S102：平台服务器根据电池数据对电池SOH进行估算，并根据电池SOH估算数据以及电池数据进行分析，分别确认非均衡和需要均衡的单体电池位置及数量；
S103：平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，并通过车载终端传送至电池管理模块；
S104：电池检测模块获取来自于电池管理模块传送的均衡开关开启数量信息，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。
优选地，平台服务器根据电池数据对电池SOH进行估算，如附图2所示，包括以下步骤：
S10201：获取放电期间的实时放电量、上一时刻的电量、环境温度记录值、放电次数n，计算放电深度DOD以及平均环境温度t，并进一步计算获得单体电池的循环寿命值。
具体地，本实施例中，该步骤包括：
电池检测模块会检测和判断电池组的充放电状态，在放电状态下，实时记录单体电池的放电量、电压、放电次数以及电池环境温度等电池数据，并实时通过电池管理模块上传至平台服务器。
平台服务器获取记录单体电池的电量，在当前时刻的电量与上一时刻记录的电量之间的差值大于20%时，则开始计算单体电池的放电深度DOD，其计算方式为：单体电池的放电深度DOD=（记录的上一次的电量-当前时刻的电量）/额定容量。
根据放电时多次记录的单体电池环境温度，计算单体电池的平均环境温度。
计算单体电池的循环寿命值，其中x为第n次放电时的放电深度DOD，t为环境平均温度，为循环寿命，为寿命百分比；具体地，在每次统计放电次数时，都会有不同的放电深度DOD，而不同的放电深度DOD所对应的循环寿命是不一样的，本实施例中，放电深度DOD与循环寿命之间是线性关系，即等；而在不同的温度下，电池寿命也会变化，本实施例中，环境温度与寿命百分比为两段线性关系，当温度小于25℃时，B(t) = (t+75)/100，而当温度大于25℃时，B(t) = (160-2.4t)/100；通过上述公式，可以计算得到单体电池的循环寿命值。
S10202：对单体电池进行SOH估算，其估算公式为: ，其中n放电次数。
优选地，平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，包括以下步骤：
当电池管理模块的PCB板端温度T大于第一预设温度阈值t1且其小于第二预设温度阈值t2时，开启的均衡开关总数的计算方法为：
，其中K为每个电池检测模块连接的单体电池个数，t1为第一预设温度阈值。
当电池管理模块的PCB板端温度T小于预设温度阈值t1时，开启的均衡开关总数为M，M为电池检测模块的均衡开关总数；当电池管理模块的PCB板端温度T大于第二预设温度阈值t2时，开启的均衡开关总数为0。
本实施例中，将t1设置为30℃，而将第二预设温度阈值t2设置为60℃；电池检测模块板端温度小于30℃时，则可开启该电池检测模块所有均衡开关；若电池检测模块板端温度高于60℃时，则不可开启该电池检测模块任何均衡开关；若电池检测模块板端温度处于30℃至60℃之间时，则开启的均衡开关总数按照步骤S10301中的计算方式进行。
优选地，如附图3所示，电池检测模块根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关包括：
S10301：电池检测模块获取电池组内单体电池中的最小电压值，并将每个单体电池的电压值与该最小电压值之间的差值作为均衡阈值。
S10302：电池检测模块判断电池组内单体电池电压是否大于均衡阈值，若是，则开启电池组内该单体电池的均衡开关。
S10303：电池检测模块统计开启的均衡开关总数，并控制开启的均衡开关总数小于或等于均衡开关总数。
综上，本发明实施例通过实时接收车载终端上传的电池数据以及电池检测模块PCB板端温度值，对电池SOH进行估算以及计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，然后根据单体电池电压，控制电池检测模块开启需均衡的单体电池开启均衡开关，因此本发明实施例不但能够避免个别电池（性能较差而出现电压虚高和性能较好但电压表现出偏低等）被错误实施均衡操作而造成加剧电池组恶化的速度的情况发生，而且能够确认电池检测模块中需均衡的单体电池位置以及单体电池数量，从而实现电池均衡的远程调整及控制。
如附图4所示，本发明还提供了一种动力电池组的远程在线均衡装置，包括有电池管理模块、电池检测模块以及平台服务器。
平台服务器，用于实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值；
还用于，根据电池数据对每个单体电池进行SOH估算，并根据单体电池的SOH估算数据以及电池数据进行分析，确认非均衡的单体电池位置及数量以及需要均衡的单体电池的位置和数量；
还用于，根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，然后通过车载终端将该均衡开关数N传送至电池管理模块；
电池管理模块，用于接收需要电池检测模块开启均衡开关数量信息，并将该信息传送至电池检测模块；
电池检测模块，用于获取来自于电池管理模块传送的开启均衡开关数N，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。
优选地，平台服务器包括有电池SOH估算模块；
电池SOH估算模块，用于获取放电期间的实时放电量、上一时刻的放电量、环境温度记录值、放电次数n，计算放电深度DOD以及平均环境温度t，并进一步计算获得单体电池的循环寿命值；对单体电池进行SOH估算，其估算公式为:。
优选地，平台服务器包括有均衡开关开启数量计算模块；
PCB板端温度判断模块，用于判断电池检测模块的PCB板端温度T是否大于第一预设温度阈值t，以及判断PCB板端温度T是否小于第二预设温度阈值t1；
均衡开关开启数量计算模块，用于在PCB板端温度T大于第一预设温度阈值t且其小于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N的计算方法为：，其中K为每个电池检测模块连接的单体电池个数，t为第一预设温度阈值；
在PCB板端温度T小于预设温度阈值t情况下，开启的均衡开关数N等于电池检测模块的均衡开关总数M；
在PCB板端温度T大于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N等于0。
优选地，电池检测模块包括有：
获取单元，用于获取电池组内单体电池中的最小电压值，并将每个单体电池的电压值与该最小电压值之间的差值作为均衡阈值；
判断单元，用于判断电池组内单体电池电压是否大于均衡阈值，若是，则开启电池组内该单体电池的均衡开关；
统计单元，用于统计开启的均衡开关数，并控制均衡开关开启数小于或等于均衡开关总数M。
本发明提供的动力电池组的远程在线均衡装置，与上述动力电池组的远程在线均衡方法出于相同的技术构思，具有相同的有益效果，此处不再赘述。

Claims (8)

1.一种动力电池组的远程在线均衡方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值，所述电池数据包括单体电池电压、单体电池的电量、放电次数以及环境温度；
根据电池数据，平台服务器对每个单体电池进行SOH估算，然后根据单体电池的SOH估算数据以及电池数据进行分析，确认非均衡的单体电池位置及数量，以及需要均衡的单体电池的位置和数量；
平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，然后通过车载终端将该均衡开关数N传送至电池管理模块；
电池检测模块获取来自于电池管理模块传送的开启均衡开关数N，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。
2.如权利要求1所述的一种动力电池组的远程在线均衡方法，其特征在于：
平台服务器根据电池数据对电池SOH进行估算，包括以下步骤：
获取放电期间的实时放电量、上一时刻的放电量、环境温度记录值、放电次数n，计算放电深度DOD以及平均环境温度t，并进一步计算获得单体电池的循环寿命值；
对单体电池进行SOH估算，其估算公式为: 。
3.如权利要求1所述的一种动力电池组的远程在线均衡方法，其特征在于：
平台服务器根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，包括：
判断电池检测模块的PCB板端温度T是否大于第一预设温度阈值t，以及判断PCB板端温度T是否小于第二预设温度阈值t1；
在PCB板端温度T大于第一预设温度阈值t且其小于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N的计算方法为：，其中K为每个电池检测模块连接的单体电池个数，t为第一预设温度阈值；
在PCB板端温度T小于预设温度阈值t情况下，开启的均衡开关数N等于电池检测模块的均衡开关总数M；
在PCB板端温度T大于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N等于0。
4.如权利要求1所述的一种动力电池组的远程在线均衡方法，其特征在于，电池检测模块根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关，包括：
电池检测模块获取电池组内单体电池中的最小电压值，并将每个单体电池的电压值与该最小电压值之间的差值作为均衡阈值；
判断电池组内单体电池电压是否大于均衡阈值，若是，则开启电池组内该单体电池的均衡开关；
统计已开启均衡开关数，并控制已开启均衡开关数小于或等于均衡开关总数M。
5.一种动力电池组的远程在线均衡装置，包括有电池管理模块、电池检测模块以及平台服务器，其特征在于：
平台服务器，用于实时接收车载终端上传的放电期间的电池数据以及放电期间的电池检测模块PCB板端温度值；
还用于，根据电池数据对每个单体电池进行SOH估算，并根据单体电池的SOH估算数据以及电池数据进行分析，确认非均衡的单体电池位置及数量以及需要均衡的单体电池的位置和数量；
还用于，根据电池检测模块的PCB板端温度值，计算需要电池检测模块开启均衡开关数N，然后通过车载终端将该均衡开关数N传送至电池管理模块；
电池管理模块，用于接收需要电池检测模块开启均衡开关数量信息，并将该信息传送至电池检测模块；
电池检测模块，用于获取来自于电池管理模块传送的开启均衡开关数N，并根据单体电池电压，对需均衡的单体电池开启均衡开关。
6.如权利要求5所述的一种动力电池组的远程在线均衡装置，其特征在于，所述平台服务器包括有电池SOH估算模块；
电池SOH估算模块，用于获取放电期间的实时放电量、上一时刻的放电量、环境温度记录值、放电次数n，计算放电深度DOD以及平均环境温度t，并进一步计算获得单体电池的循环寿命值；对单体电池进行SOH估算，其估算公式为:。
7.如权利要求5所述的一种动力电池组的远程在线均衡装置，其特征在于，所述平台服务器包括有均衡开关开启数量计算模块；
所述PCB板端温度判断模块，用于判断电池检测模块的PCB板端温度T是否大于第一预设温度阈值t，以及判断PCB板端温度T是否小于第二预设温度阈值t1；
均衡开关开启数量计算模块，用于在PCB板端温度T大于第一预设温度阈值t且其小于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N的计算方法为：，其中K为每个电池检测模块连接的单体电池个数，t为第一预设温度阈值；
在PCB板端温度T小于预设温度阈值t情况下，开启的均衡开关数N等于电池检测模块的均衡开关总数M；
在PCB板端温度T大于第二预设温度阈值t1的情况下，开启的均衡开关数N等于0。
8.如权利要求5所述的一种动力电池组的远程在线均衡装置，其特征在于，所述电池检测模块包括有：
获取单元，用于获取电池组内单体电池中的最小电压值，并将每个单体电池的电压值与该最小电压值之间的差值作为均衡阈值；
判断单元，用于判断电池组内单体电池电压是否大于均衡阈值，若是，则开启电池组内该单体电池的均衡开关；
统计单元，用于统计开启的均衡开关数，并控制均衡开关开启数小于或等于均衡开关总数M。
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