CN115972984A - 一种动力电池多维度均衡方法、***、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车动力电池***技术领域，提供了一种动力电池多维度均衡方法、***、介质及设备。其中，该方法包括获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；当达到静态均衡条件时，结合SOC‑OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车动力电池***技术领域，尤其涉及一种动力电池多维度均衡方法、***、介质及设备。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
动力电池是电动汽车的动力来源，决定着整个电动汽车的安全和可靠性。其中，动力电池由成百上千个单体电芯组成。由于生产制造动力电池的过程中存在产品一致性差异，同一***不同电芯间会存在自放电率差异。随着动力电池的长时间使用，因自放电率差异影响会造成不同节电芯出现荷电状态(SOC)的差异。这样不仅影响客户的体验，比如续航缩水等问题，也可能产生一些诸如安抛类问题。
发明人发现，目前通过均衡方案来缓解自放电率的影响，然而磷酸铁锂电池由于电压平台期较长，现有的均衡方案无法准确地判断出每一节电芯间的荷电状态，避免不同电芯间一致性差异逐渐增大且不能有效识别并及时进行均衡，导致续航大幅缩水或出现车辆安抛等故障。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种动力电池多维度均衡方法、***、介质及设备，其能够准确地判断出每一节电芯间的荷电状态。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种动力电池多维度均衡方法。
一种动力电池多维度均衡方法，其包括：
获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；
当达到静态均衡条件时，结合SOC-OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；
当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
其中，静态均衡条件的优先级高于慢充均衡条件。
作为一种实施方式，当第一均衡信息中的均衡剩余时间不为零时，继续执行静态均衡且更新***均衡信息。
作为一种实施方式，当累计慢充过程中单体最高未达到预设电压阈值以上时的次数达到设定次数时，则将***中存储的第二均衡信息清零。
作为一种实施方式，如果达到静态均衡条件，***中存储的均衡信息均立即更新。
本发明的第二个方面提供一种动力电池多维度均衡***。
一种动力电池多维度均衡***，其包括：
静态均衡条件判断模块，其用于获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；
第一均衡信息记录模块，其用于当达到静态均衡条件时，结合SOC-OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；
慢充均衡条件判断模块，其用于当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
作为一种实施方式，当第一均衡信息中的均衡剩余时间不为零时，继续执行静态均衡且更新***均衡信息。
作为一种实施方式，当累计慢充过程中单体最高未达到预设电压阈值以上时的次数达到设定次数时，则将***中存储的第二均衡信息清零。
作为一种实施方式，如果达到静态均衡条件，***中存储的均衡信息均立即更新。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的动力电池多维度均衡方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的动力电池多维度均衡方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过判断静态均衡条件和慢充均衡条件，采用多维度均衡的技术手段，使得动力电池可以在实际使用过程中获得更多的均衡机会，提升动力电池的均衡的效果；
(2)本发明设置当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，才开启慢充均衡，而且静态均衡条件的优先级高于慢充均衡条件，这样对多维度均衡增加优先级判断的技术手段，可以降低电池误均衡带来的影响效果；
(3)本发明采用对充电末端均衡仅记录均衡的串数信息而不计算均衡的时间可以有效规避充放电过程荷电状态判断不准确带来的误均衡问题效果；本发明采用对充电末端均衡增加次数限制可以有效降低长期客户不充满造成的过度均衡风险效果。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1为本发明实施例提供的动力电池多维度均衡方法流程图；
图2为某一款磷酸铁锂SOC-OCV曲线；
图3为一车辆充电末端电压及低SOC时OCV曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
术语解释：
SOC--电池荷电状态；
OCV--开路电压曲线。
电池充分静置后(2h以上)的OCV曲线可以直观准确的SOC状态，但磷酸铁锂平台区较宽泛，只有在单节电池SOC比较低时对应的OCV差值才较为明显。因此通常同一***不同电芯间SOC差异主要在SOC值较低时进行判断。由于多数新能源车辆用户在使用时考虑到里程焦虑问题，通常在SOC较高时进行补电，而在SOC较低时长期(2h以上)静置的机会更是少之又少。长时间使用后由于很少能够准确判断不同电芯间一致性的差异，不同电芯间一致性差异逐渐增大且不能有效识别并及时进行均衡，可能会导致续航大幅缩水或出现车辆安抛等故障。基于此情况考虑，本发明设计了一种动力电池多维度均衡方法，并且制定了优先级，当车辆达到静态OCV识别区时可以及时判断并记录均衡信息，当车辆一直未达到该条件时，通过充电末端电流小于或等于预设电流阈值(如0.2C)时的电压分布对部分电压高于预设电压阈值(如：3.5V)的电芯进行均衡。
实施例一
参照图1，本实施例提供了一种动力电池多维度均衡方法，其包括：
获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；
当达到静态均衡条件时，结合SOC-OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；
当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
如附图2所示，SOC在25％～95％区间均处于平台区，电压差异值非常小，考虑到采集误差影响，在此区域内无法准确预估电芯间荷电状态的差异，而当电压≤3.273V时，此时随着SOC变化，电压差异明显。因此附图3中步骤1的V阈值设定3.273V，通常电流持续在2A以下且时间达到2h以上可认为达到静态条件，因此T可设定为2h。当达到电流(I≤2A)&&(时间t≥2h)且Vmin<3.273V时，此时，根据电芯的SOC-OCV曲线，通过查表得到其他节电芯与最低节对应的SOC差异值，结合均衡电流及占空比计算得到除最低串外的每一串电芯均衡时间Tx，为避免误均衡或过均衡，计算的Tx与静置t(100h)两者取小，记录为第一均衡信息exp1。
其中，静态均衡条件的优先级高于慢充均衡条件。如果达到静态均衡条件，***中存储的均衡信息均立即更新，即使***已存储均衡信息，均按照最新判断的均衡信息进行覆盖。
当第一均衡信息中的均衡剩余时间不为零时，继续执行静态均衡且更新***均衡信息。
当累计慢充过程中单体最高未达到预设电压阈值以上时的次数达到设定次数时，则将***中存储的第二均衡信息清零。
在具体实施过程中，均衡时间预留一定余量，避免误均衡。
如果未达到静态均衡条件，此时看***上次记录的第一均衡信息exp1是否已完成，如果未完成，则继续执行第一均衡信息exp1；如果第一均衡信息exp1信息为空或前次记录的第一均衡信息exp1信息已完成，此时判断是否达到慢充均衡判断条件，如图1中的步骤3～步骤6所示，其中慢充均衡判断条件为单体电压≥3.5V且充电电流5A<I≤0.2C(C为对应电池标称容量)，当达到此条件时记录单体电压高于3.5V的串数，记录为第二均衡信息exp2，其中第二均衡信息exp2不需要记录均衡时间。此处不记录均衡时间原因为动态条件下无法真实判定电芯间SOC差异的准确值，但可以定性哪串单体高和低。同时为避免误均衡或过均衡，当累计慢充过程中单体最高未达到3.5V以上次数达到5次时，则将***中存储的exp2信息清零。
在本实施例中，均衡开启条件如下：最低单体电压达到3.0V以上；***中exp1或exp2未完成；车辆***正常运行。
如图3所示为一充电末端电压分布及低SOC时的OCV分布曲线，可以看出充电末端时电压高于3.5V的单体为6/10/13/19/29/30/37串，而对应***电量较低时这几串的SOC也高于最低串，因此当***长期未达到exp1均衡条件时，对这几串进行被动放电均衡会一定程度改善***一致性差异情况。
实施例二
本实施例提供了一种动力电池多维度均衡***，其具体包括如下模块：
(1)静态均衡条件判断模块，其用于获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；
(2)第一均衡信息记录模块，其用于当达到静态均衡条件时，结合SOC-OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；
(3)慢充均衡条件判断模块，其用于当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
在具体实施过程中，当第一均衡信息中的均衡剩余时间不为零时，继续执行静态均衡且更新***均衡信息。
其中，当累计慢充过程中单体最高未达到预设电压阈值以上时的次数达到设定次数时，则将***中存储的第二均衡信息清零。
如果达到静态均衡条件，***中存储的均衡信息均立即更新。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实时过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的动力电池多维度均衡方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的动力电池多维度均衡方法中的步骤。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动力电池多维度均衡方法，其特征在于，包括：
获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；
当达到静态均衡条件时，结合SOC-OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；
当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
2.如权利要求1所述的动力电池多维度均衡方法，其特征在于，当第一均衡信息中的均衡剩余时间不为零时，继续执行静态均衡且更新***均衡信息。
3.如权利要求1所述的动力电池多维度均衡方法，其特征在于，当累计慢充过程中单体最高未达到预设电压阈值以上时的次数达到设定次数时，则将***中存储的第二均衡信息清零。
4.如权利要求1所述的动力电池多维度均衡方法，其特征在于，如果达到静态均衡条件，***中存储的均衡信息均立即更新。
5.一种动力电池多维度均衡***，其特征在于，包括：
静态均衡条件判断模块，其用于获取***上电时动力电池中每一串电芯的电压信息、电流信息和静置时间信息，进而与相应预设阈值比较，来判断是否达到静态均衡条件；
第一均衡信息记录模块，其用于当达到静态均衡条件时，结合SOC-OCV曲线更新均衡时间及电芯串数，并记为第一均衡信息；
慢充均衡条件判断模块，其用于当未达到静态均衡条件时，判断第一均衡信息中的均衡剩余时间是否为零，当且仅且第一均衡信息中的均衡剩余时间为零，以及达到慢充均衡条件时，开启慢充均衡且记录单体电压高于设定电压阈值的串数并作为第二均衡信息。
6.如权利要求5所述的动力电池多维度均衡***，其特征在于，当第一均衡信息中的均衡剩余时间不为零时，继续执行静态均衡且更新***均衡信息。
7.如权利要求5所述的动力电池多维度均衡***，其特征在于，当累计慢充过程中单体最高未达到预设电压阈值以上时的次数达到设定次数时，则将***中存储的第二均衡信息清零。
8.如权利要求5所述的动力电池多维度均衡***，其特征在于，如果达到静态均衡条件，***中存储的均衡信息均立即更新。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的动力电池多维度均衡方法中的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的动力电池多维度均衡方法中的步骤。
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