CN113036845A - 一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略 - Google Patents

一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，包括如下步骤：电池管理***上电工作后判断电池组状态是否满足均衡需求，根据电池组中各个电芯的容量，确定电池组中可用容量最低的电芯标记为ShrtCell；判断电池组静置时间是否大于a小时；若否，则关闭所有均衡通道；若是，则计算每个电芯所需均衡掉的电荷量；开启均衡通道均衡需要均衡的电荷量。以ShrtCell电芯可用电荷量为均衡基准，避免当电芯容量不一致的情况，出现过均衡现象。定期刷新ShrtCell存储信息，动态跟随电池组电芯可用电荷状态变化，智能化程度高，延长电池使用寿命。

Description

一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略
技术领域
本发明涉及一种电池组管理技术领域，尤其涉及一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略。
背景技术
由于生产制造和使用过程的差异性，造成了动力电池单体天然就存在着不一致性。不一致性主要表现在单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面。单体的不一致，传导至动力电池包，必然的带来了动力电池包容量的损失，进而造成寿命的下降。电池单体的不一致，会随着时间的推移，在温度以及SOC不一致等随机因素的影响下进一步恶化。趋势无法逆转，但可以干预，降低它的恶化速率。比如通过电池管理***对电芯实施均衡，均衡控制方法主要分为基于电池端电压和基于电池荷电状态(SOC)的均衡方式两种。例如，一种在中国专利文献上公开的“基于电池电荷电状态的车载动力电池均衡策略”，其公告号CN107452998A，包括一种基于电池荷电状态的车载动力电池均衡策略，该车载动力电池均衡策略适用于车载动力电池的充放电动态过程，其具体包括：均衡功能的开启与关断取决于电池开路电压的变化趋势。当电池开路电压处于不平坦区间内，均衡关断；当电池开路电压处于平坦区间内，均衡开启。以及一种在中国专利文献上公开的“一种电池组电芯的均衡方法及装置”，其公告号CN104852414A，包括以下步骤：采集电池组各节电芯的电压、电流以及内阻；根据电池组各节电芯的电压、电流和内阻计算得到电池组各节电芯的判断电压值；根据电池组各节电芯的判断电压值与均衡条件执行均衡修正。上述两个方案存在电池组容量不一致的情况下，基于SOC和电压的均衡策略会出现误均衡现象的问题。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的电池均衡方法存在电池组容量不一致的情况下，电池组电压均衡策略会出现误均衡的问题，提供一种基于电芯可用容量的均衡策略，避免出现上述情况下的误均衡现象。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，包括如下步骤：电池管理***上电工作后判断电池组状态是否满足均衡需求，根据电池组中各个电芯的容量，确定电池组中可用容量最低的电芯标记为ShrtCell；在电池静置状态下计算每个电芯所需均衡掉的电荷量；开启均衡通道均衡掉所需要均衡的电荷量。寻找ShrtCell，并以ShrtCell为基准，避免当电芯容量不一致的情况下执行均衡，出现过均衡现象。
作为优选，所述确定电池组中可用容量最低的电芯标记为ShrtCell，包括：
步骤S1：判断ShrtCell电芯是否小于δ天未更新，若否，则清除存储单元中ShrtCell电芯和更新时间，然后执行步骤S2，若是，则执行步骤S2；其中，δ为时间阈值；
步骤S2：电池组管理***采集电芯电压CellVltg和电流CellCurr；
步骤S3：持续t秒判断各电芯abs(CellCurr)≤LoCurrThd，且CellVltg≤LoVltgThd；若是，则将最小的电芯电压标记为ShrtCell电芯，将其编号和当前时间更新到存储单元，然后执行步骤2，循环直到电池组管理***下电；若否，则执行步骤2，循环直到电池组管理***下电；其中，LoCurrThd为低电流阈值，LoVltgThd为低电压阈值；
首先寻找电池组中可用容量最低的电芯，标记为ShrtCell然后当电池组静置足够长时，根据电芯电压和ShrtCell电芯，计算各个电芯需要均衡掉的电荷量；最后通过均衡电阻均衡掉多余的电荷量，避免出现电池组误均衡现象。
作为优选，所述在电池静置状态下计算每个电芯所需均衡掉的电荷量包括：步骤S4：确认单体电芯的荷电状态SOC(i)；
步骤S5：根据单体电荷荷电状态SOC(i)和电池组额定容量Cap，计算每个单体可用电荷量Q(i)＝SOC(i)*Cap；
步骤S6：以ShrtCell电芯为基准，计算将所有电芯可用电荷量均衡到与ShrtCell电芯可用电荷量保持Delta_Q范围内的所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)，其中Delta_Q＝a*Cap。
步骤S7：判断Blc_Q(i)≤0，若否则关闭所有均衡通道，若是则更新计算所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)＝Blc_Q(i)-StepTim*CellVltg/BlcRes，打开Blc_(i)＞0的均衡通道，其中StepTim，均衡策略调度的时间周期；BlcRes，均衡电阻的阻值。
用ShrtCell电芯可用电荷量为均衡基准，避免当电芯容量不一致的情况下，易出现的过均衡现象，定期刷新ShrtCell存储信息，动态跟随电池组电芯可用电荷状态变化，智能化程度高，延长电池使用寿命。
作为优选，所述判断电池组状态是否满足均衡需求包括：判断电池组静置时间是否大于a小时；若否，则关闭所有均衡通道；若是，则电池状态满足均衡需求。保证电池组静置a小时后开启均衡，使电池组处于完全静置状态，提高电量估算的精准度。
作为优选，所述确认电池单体电芯荷电状态SOC(i)包括：利用单体电芯电压CellVltg和电芯温度，查询OCV表得到每个单体电芯的电荷状态SOC(i)。
作为优选，所述计算将所有电芯可用电荷量均衡到与ShrtCell电芯可用电荷量保持Delta_Q范围内的所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)＝Q(i)-Q(ShrtCell)-Delta_Q，其中Delta_Q＝a*Cap。以ShrtCell电芯可用电荷量为均衡基准，避免当电芯容量不一致的情况下执行均衡，出现过均衡现象
作为优选，所述b不小于1。保证电池组静置b小时后开启均衡，使电池组处于完全静置状态，提高电量估算的精准度。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)以ShrtCell电芯可用电荷量为均衡基准，避免当电芯容量不一致的情况下执行均衡，出现过均衡现象。(2)保证电池组静置b小时后开启均衡，使电池组处于完全静置状态，提高电量估算的精准度。(3)定期刷新ShrtCell存储信息，动态跟随电池组电芯可用电荷状态变化，智能化程度高，延长电池使用寿命。
附图说明
图1是本发明一实施例获取ShrtCell电芯流程图。
图2是本发明一实施例电池组均衡流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例：
如图1～2所示的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，包括如下步骤：电池管理***上电工作后判断电池组状态是否满足均衡需求，根据电池组中各个电芯的容量，确定电池组中可用容量最低的电芯标记为ShrtCell；确定电池组中可用容量最低的电芯步骤：
步骤S1：判断ShrtCell电芯是否小于15天未更新，若否，则清除存储单元中ShrtCell电芯和更新时间，然后执行步骤S2，若是，则执行步骤S2；
步骤S2：电池组管理***采集电芯电压CellVltg和电流CellCurr；
步骤S3：持续10秒判断各电芯是否满足abs(CellCurr)≤LoCurrThd，且CellVltg≤LoVltgThd；若是，则将最小的电芯电压标记为ShrtCell电芯，将其编号和当前时间更新到存储单元，然后执行步骤2，循环直到电池组管理***下电；若否，则执行步骤2，循环直到电池组管理***下电；其中，LoCurrThd为低电流阈值一般取2A，LoVltgThd为低电压阈值一般磷酸铁锂电池取3.1V，三元电池取3.4V；定期刷新ShrtCell存储信息，动态跟随电池组电芯可用电荷状态变化，智能化程度高，延长电池使用寿命。
判断电池组静置时间是否大于2小时，保证电池组静置2小时后开启均衡，使电池组处于完全静置状态，提高电量估算的精准度；若否，则关闭所有均衡通道；若是，则电池状态满足均衡需求，在电池满足均衡需求状态下计算每个电芯所需均衡掉的电荷量；计算每个电芯所需要均衡掉的电荷量Blc_Q(i)步骤如下：
步骤S5：根据单体电荷荷电状态SOC(i)和电池组额定容量Cap，计算每个单体可用电荷量Q(i)＝SOC(i)*Cap；
步骤S6：以ShrtCell电芯为基准，计算将所有电芯可用电荷量均衡到与ShrtCell电芯可用电荷量保持Delta_Q范围内的所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)＝Q(i)-Q(ShrtCell)-Delta_Q，其中Delta_Q＝a*Cap，a取0.05。以ShrtCell电芯可用电荷量为均衡基准，避免当电芯容量不一致的情况下执行均衡，出现过均衡现象。
步骤S7：判断Blc_Q(i)≤0，若否则关闭所有均衡通道，若是则更新计算所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)＝Blc_Q(i)-StepTim*CellVltg/BlcRes，打开Blc_(i)＞0的均衡通道，开启均衡电阻均衡掉多余的电荷量，其中StepTim，均衡策略调度的时间周期；BlcRes，均衡电阻的阻值，取50欧姆。开启均衡通道均衡掉所需要均衡的电荷量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了均衡、电荷量、电芯等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，包括如下步骤：电池管理***上电工作后判断电池组状态是否满足均衡需求，根据电池组中各个电芯的容量，确定电池组中可用容量最低的电芯标记为ShrtCell；在电池静置状态下计算每个电芯所需均衡掉的电荷量；开启均衡通道均衡掉所需要均衡的电荷量。
2.根据权利要求1所述的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，所述确定电池组中可用容量最低的电芯标记为ShrtCell，包括如下步骤：
步骤S1：判断ShrtCell电芯是否小于δ天未更新，若否，则清除存储单元中ShrtCell电芯和更新时间，然后执行步骤S2，若是，则执行步骤S2；其中，δ为时间阈值；
步骤S2：电池组管理***采集电芯电压CellVltg和电流CellCurr；
步骤S3：持续t秒判断各电芯abs(CellCurr)≤LoCurrThd，且CellVltg≤LoVltgThd；若是，则将最小的电芯电压标记为ShrtCell电芯，将其编号和当前时间更新到存储单元，然后回到步骤S2，循环直到电池组管理***下电；若否，则执行步骤2，循环直到电池组管理***下电；其中，LoCurrThd为低电流阈值，LoVltgThd为低电压阈值。
3.根据权利要求2所述的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，所述在电池静置状态下计算每个电芯所需均衡掉的电荷量包括：步骤S4：确认单体电芯的荷电状态SOC(i)；
步骤S5：根据单体电荷荷电状态SOC(i)和电池组额定容量Cap，计算每个单体可用电荷量Q(i)＝SOC(i)*Cap；
步骤S6：以ShrtCell电芯为基准，计算将所有电芯可用电荷量均衡到与ShrtCell电芯可用电荷量保持Delta_Q范围内的所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)，其中Delta_Q＝a*Cap；
步骤S7：判断Blc_Q(i)≤0，若否则关闭所有均衡通道，若是则更新计算所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)＝Blc_Q(i)-StepTim*CellVltg/BlcRes，打开Blc_(i)＞0的均衡通道，其中StepTim，均衡策略调度的时间周期；BlcRes，均衡电阻的阻值。
4.根据权利要求1所述的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，所述判断电池组状态是否满足均衡需求包括：判断电池组静置时间是否大于b小时；若否，则关闭所有均衡通道；若是，则电池状态满足均衡需求。
5.根据权利要求3所述的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，所述确认电池单体电芯荷电状态SOC(i)包括：利用单体电芯电压CellVltg和电芯温度，查询OCV表得到每个单体电芯的电荷状态SOC(i)。
6.根据权利要求3或5所述的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，所述计算将所有电芯可用电荷量均衡到与ShrtCell电芯可用电荷量保持Delta_Q范围内的所需均衡掉的电荷量Blc_Q(i)＝Q(i)-Q(ShrtCell)-Delta_Q，其中Delta_Q＝a*Cap。
7.根据权利要求4所述的一种基于电芯可用容量的电池组均衡策略，其特征在于，所述b不小于1。
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