CN111114382A - 基于soh的补电式主动均衡策略、电路及存储介质 - Google Patents

基于soh的补电式主动均衡策略、电路及存储介质 Download PDF

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CN111114382A CN202010000786.2A CN202010000786A CN111114382A CN 111114382 A CN111114382 A CN 111114382A CN 202010000786 A CN202010000786 A CN 202010000786A CN 111114382 A CN111114382 A CN 111114382A
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Abstract

本发明实施方式提供一种基于SOH的补电式主动均衡策略、电路及存储介质，属于电池的均衡技术领域。所述均衡策略包括：每隔一个预定的时间周期获取电池组的每个单体电池的开路电压；根据开路电压和预设的OCV‑SOC曲线确定每个单体电池的第一SOC值；向每个单体电池充入预设电量；获取每个单体电池此时的开路电压；根据开路电压和OCV‑SOC曲线确定每个单体电池的第二SOC值；根据公式(1)计算每个单体电池的总容量；获取每个单体电池当前的开路电压；根据开路电压和OCV‑SOC曲线确定单体电池的当前SOC值；根据公式(2)确定每个单体电池的当前可用容量；根据当前可用容量执行补电式主动均衡操作。

Description

基于SOH的补电式主动均衡策略、电路及存储介质
技术领域
本发明涉及电池组的均衡技术领域，具体地涉及一种基于SOH的补电式主动均衡策略、电路及存储介质。
背景技术
大容量锂电池组在新能源汽车、储能***中的应用越来越广泛。由于锂电池单体在生产制造以及使用环境的差异，随着使用时间的增长，锂电池单体之间的不一致性会增大，影响电池有效容量的发挥，因此需要均衡电路对其进行均衡，改善锂电池容量间的差异。
当前采用的均衡方案多样，包括电阻耗能式的被动均衡、补电式的主动均衡、电池间能量转移式的主动均衡等，这些均衡方案往往都通过电池单体电压的高低来判断均衡开启和关闭的条件，但是这种方式存在一定的缺陷。在电池组实际运行过程中，由于出厂时的性能差异以及使用环境的不同，其衰减程度不一致，导致均衡方案虽然从单体电压可以判断出SOC的高低，但是无法确定其真实的可用电量，可能对错误的电池进行均衡，影响整个电池包的性能发挥。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种基于SOH的补电式主动均衡策略、电路及存储介质。该均衡策略、电路及存储介质能够通过结合单体电池的SOH准确估计单体电池的当前可用容量，从而提高主动均衡的准确度。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种基于SOH的补电式主动均衡策略，所述均衡策略包括：
每隔一个预定的时间周期获取电池组的每个单体电池的开路电压；
根据所述开路电压和预设的OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第一SOC值；
向每个所述单体电池充入预设电量；
获取每个所述单体电池此时的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)计算每个所述单体电池的总容量，
Figure BDA0002353308300000021
其中，C0为所述单体电池的总容量，C为所述预设电量，SOC1、SOC2分别为所述第一SOC值和所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池当前的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定所述单体电池的当前SOC值；
根据公式(2)确定每个所述单体电池的当前可用容量；
C1＝C0SOCx，(2)
其中，C1为所述当前可用容量，SOCx为所述当前SOC值；
根据所述当前可用容量执行补电式主动均衡操作。
可选地，所述补电式主动均衡操作包括：
计算所述电池组中所述当前可用容量最大的所述单体电池和所述当前可用容量最小的所述单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于或等于预设的差值阈值；
在判断所述容量差大于或等于所述差值阈值的情况下，对所述当前可用容量最小的所述单体电池执行充电操作直到所述容量差小于所述差值阈值。
可选地，根据公式(1)计算每个所述单体电池的总容量进一步包括：
计算上一个所述时间周期的所述总容量和所述总容量的差值；
判断所述差值是否小于或等于预设的阈值；
在判断所述差值小于或等于所述阈值的情况下，不更新所述总容量；
在判断所述差值大于或等于所述阈值的情况下，更新所述总容量。
另一方面，本发明还提供一种基于SOH的补电式主动均衡电路，所述均衡电路包括：
充电电源，用于向电池组的每个单体电池充电；
均衡开关，连接在所述充电电源和所述单体电池之间，用于闭合以连接所述充电电源和所述单体电池；
控制器，用于：
每隔一个预定的时间周期获取电池组的每个单体电池的开路电压；
根据所述开路电压和预设的OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第一SOC值；
向每个所述单体电池充入预设电量；
获取每个所述单体电池此时的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)计算每个所述单体电池的总容量，
Figure BDA0002353308300000031
其中，C0为所述单体电池的总容量，C为所述预设电量，SOC1、SOC2分别为所述第一SOC值和所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池当前的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定所述单体电池的当前SOC值；
根据公式(2)确定每个所述单体电池的当前可用容量；
C1＝C0SOCx，(2)
其中，C1为所述当前可用容量，SOCx为所述当前SOC值；
根据所述当前可用容量控制所述均衡开关执行补电式主动均衡操作。
可选地，补电式主动均衡操作包括：
计算所述电池组中所述当前可用容量最大的所述单体电池和所述当前可用容量最小的所述单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于或等于预设的差值阈值；
在判断所述容量差大于或等于所述差值阈值的情况下，控制所述均衡开关闭合以对所述当前可用容量最小的所述单体电池执行充电操作直到所述容量差小于所述差值阈值。
可选地，所述控制器进一步用于：
计算上一个所述时间周期的所述总容量和所述总容量的差值；
判断所述差值是否小于或等于预设的阈值；
在判断所述差值小于或等于所述阈值的情况下，不更新所述总容量；
在判断所述差值大于或等于所述阈值的情况下，更新所述总容量。
可选地，所述均衡开关包括：
第一子开关，包括一一对应连接的多个第一接口和多个第二接口，每个所述第一接口用于与所述单体电池的正极或负极连接；
两个第二子开关，每个所述第二子开关的第一端与第二端交替与所述第二接口连接，第三端与所述充电电源的一端连接，第四端与所述充电电源的另一端连接。
另一方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的均衡策略。
通过上述技术方案，本发明提供的基于SOH的补电式主动均衡策略、电路及存储介质通过结合单体电池的SOH准确估计单体电池的当前可用容量，使得在执行主动均衡操作前能够准确地获得每个单体电池的当前状态，从而做出更加精准的主动均衡操作，提高主动均衡的准确度和效率。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的基于SOH的补电式主动均衡策略的流程图；
图2是根据本发明的一个实施方式的补电式主动均衡操作的流程图；
图3是根据本发明的一个实施方式的更新总容量的方法的流程图；以及
图4是根据本发明的一个实施方式的基于SOH的补电式主动均衡电路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的基于SOH的补电式主动均衡策略的流程图。在图1中，该均衡策略可以包括：
在步骤S10中，每隔一个预定的时间周期获取电池组的每个单体电池的开路电压。其中，获取该开路电压的方式可以是例如直接接入电池管理***。
在步骤S11中，根据开路电压和预设的OCV-SOC曲线确定每个单体电池的第一SOC值。其中，该OCV-SOC曲线可以是用于表示单体电池的开路电压与SOC(State Of Charge，荷电状态)的对应关系。
在步骤S12中，向每个单体电池充入预设电量。
在步骤S13中，获取每个单体电池此时的开路电压。
在步骤S14中，根据开路电压和OCV-SOC曲线确定每个单体电池的第二SOC值。
在步骤S15中，根据公式(1)计算每个单体电池的总容量，
Figure BDA0002353308300000061
其中，C0为单体电池的总容量，C为预设电量，SOC1、SOC2分别为第一SOC值和第二SOC值。
在步骤S16中，获取每个单体电池当前的开路电压。
在步骤S17中，根据开路电压和OCV-SOC曲线确定单体电池的当前SOC值。
在步骤S18中，根据公式(2)确定每个单体电池的当前可用容量。
C1＝C0SOCx，(2)
其中，C1为当前可用容量，SOCx为当前SOC值。
在步骤S19中，根据当前可用容量执行补电式主动均衡操作。其中，对于该补电式主动均衡操作，可以是本领域人员所知的多种形式。在本发明的一个优选示例中，该补电式主动均衡操作可以是例如图2所示。在图2中，该补电式主动均衡操作可以包括：
在步骤S20中，计算电池组中当前可用容量最大的单体电池和当前可用容量最小的单体电池的容量差。
在步骤S21中，判断容量差是否大于或等于预设的差值阈值。
在步骤S22中，在判断容量差大于或等于差值阈值的情况下，对当前可用容量最小的单体电池执行充电操作直到容量差小于差值阈值。
在本发明的一个实施方式中，在根据公式(1)计算每个单体电池的总容量时，考虑到在每个时间周期中对该总容量进行更新时，可能会由于各种客观因素导致更新的数据发生偏差或者错误。那么，针对该技术问题，该均衡策略可以进一步包括如图3中所示出的步骤。在图3中，该均衡策略可以包括：
在步骤S30中，计算上一个时间周期的总容量和总容量的差值；
在步骤S31中，判断差值是否小于或等于预设的阈值；
在步骤S32中，在判断差值小于或等于阈值的情况下，此时说明本次更新的总容量计算错误或者差值过小而不需要更新，因此可以不更新该总容量；
在步骤S33中，在判断差值大于或等于阈值的情况下，更新该总容量。
另一方面，本发明还提供一种基于SOH的补电式主动均衡电路，如图4所示。在图4中，该均衡电路可以包括充电电源U、均衡开关S和控制器(图4中未示出)。其中，充电电源U可以用于向电池组BT的每个单体电池B充电；均衡开关S可以连接在充电电源U和单体电池B之间，用于闭合以连接充电电源U和单体电池B.
控制器(图4中未示出)可以用于每隔一个预定的时间周期获取电池组BT的每个单体电池B的开路电压；根据开路电压和预设的OCV-SOC曲线确定每个单体电池B的第一SOC值；向每个单体电池B充入预设电量；获取每个单体电池B此时的开路电压；根据开路电压和OCV-SOC曲线确定每个单体电池B的第二SOC值；根据公式(1)计算每个单体电池B的总容量，
Figure BDA0002353308300000081
其中，C0为单体电池B的总容量，C为预设电量，SOC1、SOC2分别为第一SOC值和第二SOC值；获取每个单体电池B当前的开路电压；根据开路电压和OCV-SOC曲线确定单体电池B的当前SOC值；根据公式(2)确定每个单体电池B的当前可用容量；C1＝C0SOCx，(2)
其中，C1为当前可用容量，SOCx为当前SOC值；根据当前可用容量控制均衡开关S执行补电式主动均衡操作。具体地，该补电式主动均衡操作可以是例如计算电池组中当前可用容量最大的单体电池B和当前可用容量最小的单体电池B的容量差；判断容量差是否大于或等于预设的差值阈值；在判断容量差大于或等于差值阈值的情况下，控制均衡开关S闭合以对当前可用容量最小的单体电池B执行充电操作直到容量差小于差值阈值。
在本发明的一个实施方式中，在控制器根据公式(1)计算每个单体电池的总容量时，考虑到在每个时间周期中对该总容量进行更新时，可能会由于各种客观因素导致更新的数据发生偏差或者错误。那么，针对该技术问题，该控制器可以进一步执行如图3中所示出的步骤。即计算上一个时间周期的总容量和总容量的差值；判断差值是否小于或等于预设的阈值；在判断差值小于或等于阈值的情况下，不更新该总容量；在判断差值大于或等于阈值的情况下，更新该总容量。
在本发明的一个实施方式中，为了提高均衡开S的控制效率，如图4所示，该均衡开关S可以包括第一子开关S1和第二子开关S2。其中，第一子开关S1包括一一对应连接的多个第一接口和多个第二接口，每个第一接口用于与单体电池B的正极或负极连接；每个第二子开关S2的第一端与第二端交替与第二接口连接，第三端与充电电源U的一端连接，第四端与充电电源U的另一端连接。
另外，为了避免充电电源U和电池组BT之间互相影响，可以在充电电源U和均衡开关S之间设置隔离单元01。
另一方面，本发明还提供一种存储介质，该存储介质可以存储有指令，该指令用于被机器读取以使得该机器执行如上述任一所述的均衡策略。
通过上述技术方案，本发明提供的基于SOH的补电式主动均衡策略、电路及存储介质通过结合单体电池的SOH准确估计单体电池的当前可用容量，使得在执行主动均衡操作前能够准确地获得每个单体电池的当前状态，从而做出更加精准的主动均衡操作，提高主动均衡的准确度和效率。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (8)

1.一种基于SOH的补电式主动均衡策略，其特征在于，所述均衡策略包括：
每隔一个预定的时间周期获取电池组的每个单体电池的开路电压；
根据所述开路电压和预设的OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第一SOC值；
向每个所述单体电池充入预设电量；
获取每个所述单体电池此时的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)计算每个所述单体电池的总容量，
Figure FDA0002353308290000011
其中，C0为所述单体电池的总容量，C为所述预设电量，SOC1、SOC2分别为所述第一SOC值和所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池当前的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定所述单体电池的当前SOC值；
根据公式(2)确定每个所述单体电池的当前可用容量；
C1＝C0SOCx， (2)
其中，C1为所述当前可用容量，SOCx为所述当前SOC值；
根据所述当前可用容量执行补电式主动均衡操作。
2.根据权利要求1所述的均衡策略，其特征在于，所述补电式主动均衡操作包括：
计算所述电池组中所述当前可用容量最大的所述单体电池和所述当前可用容量最小的所述单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于或等于预设的差值阈值；
在判断所述容量差大于或等于所述差值阈值的情况下，对所述当前可用容量最小的所述单体电池执行充电操作直到所述容量差小于所述差值阈值。
3.根据权利要求1所述的均衡策略，其特征在于，根据公式(1)计算每个所述单体电池的总容量进一步包括：
计算上一个所述时间周期的所述总容量和所述总容量的差值；
判断所述差值是否小于或等于预设的阈值；
在判断所述差值小于或等于所述阈值的情况下，不更新所述总容量；
在判断所述差值大于或等于所述阈值的情况下，更新所述总容量。
4.一种基于SOH的补电式主动均衡电路，其特征在于，所述均衡电路包括：
充电电源，用于向电池组的每个单体电池充电；
均衡开关，连接在所述充电电源和所述单体电池之间，用于闭合以连接所述充电电源和所述单体电池；
控制器，用于：
每隔一个预定的时间周期获取电池组的每个单体电池的开路电压；
根据所述开路电压和预设的OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第一SOC值；
向每个所述单体电池充入预设电量；
获取每个所述单体电池此时的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)计算每个所述单体电池的总容量，
Figure FDA0002353308290000031
其中，C0为所述单体电池的总容量，C为所述预设电量，SOC1、SOC2分别为所述第一SOC值和所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池当前的开路电压；
根据所述开路电压和所述OCV-SOC曲线确定所述单体电池的当前SOC值；
根据公式(2)确定每个所述单体电池的当前可用容量；
C1＝C0SOCx， (2)
其中，C1为所述当前可用容量，SOCx为所述当前SOC值；
根据所述当前可用容量控制所述均衡开关执行补电式主动均衡操作。
5.根据权利要求4所述的均衡电路，其特征在于，补电式主动均衡操作包括：
计算所述电池组中所述当前可用容量最大的所述单体电池和所述当前可用容量最小的所述单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于或等于预设的差值阈值；
在判断所述容量差大于或等于所述差值阈值的情况下，控制所述均衡开关闭合以对所述当前可用容量最小的所述单体电池执行充电操作直到所述容量差小于所述差值阈值。
6.根据权利要求4所述的均衡电路，其特征在于，所述控制器进一步用于：
计算上一个所述时间周期的所述总容量和所述总容量的差值；
判断所述差值是否小于或等于预设的阈值；
在判断所述差值小于或等于所述阈值的情况下，不更新所述总容量；
在判断所述差值大于或等于所述阈值的情况下，更新所述总容量。
7.根据权利要求4所述的均衡电路，其特征在于，所述均衡开关包括：
第一子开关，包括一一对应连接的多个第一接口和多个第二接口，每个所述第一接口用于与所述单体电池的正极或负极连接；
两个第二子开关，每个所述第二子开关的第一端与第二端交替与所述第二接口连接，第三端与所述充电电源的一端连接，第四端与所述充电电源的另一端连接。
8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如权利要求1至3任一所述的均衡策略。
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