[發(fā)明專利]一種基于Map模型的動(dòng)力鋰電池組均衡管理系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010179477.2
• 申請(qǐng)日: 2010-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101860056A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁國(guó)威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波高新區(qū)申特科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周積德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明及一種電池管理系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于Map模型的動(dòng)力鋰電池組均衡管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

動(dòng)力鋰電池的充電過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)變化過(guò)程，其復(fù)雜性表現(xiàn)為：多變量、非線性、復(fù)雜的電化學(xué)性。電池管理系統(tǒng)直接檢測(cè)及管理儲(chǔ)能電池工作的全過(guò)程，包括電池充放電過(guò)程管理、電池溫度檢測(cè)、電池電壓電流檢測(cè)、電量估計(jì)、單體電池間的均衡、電池故障診斷等幾個(gè)方面。目前，電池管理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于：電池的SOC(即電池剩余電量)估算和SOH(電池壽命)評(píng)估還不能滿足車輛和電池實(shí)際需求是電池管理系統(tǒng)最大的缺陷，這極大的限制了電池容量有效發(fā)揮，降低了電池均衡效果，使得電池過(guò)充電和過(guò)放電控制缺乏充足的依據(jù)，電池使用的安全性和可靠性隨之降低。這直接影響到電池的性能和電池壽命以及電動(dòng)汽車的駕駛性能和電動(dòng)車事業(yè)的推廣。

電池的過(guò)充電和過(guò)放電是電池容量衰退的根本原因，所以先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備電池的過(guò)充電和過(guò)放電的判斷和控制能力。當(dāng)前電池的充放電多單純基于電池的電壓進(jìn)行控制，并不能有效地避免電池的過(guò)充電和過(guò)放電，基于此的電池的均衡控制效果也不理想。特別是通過(guò)控制電池組端電壓的充電模式使得電池的過(guò)充電現(xiàn)象非常嚴(yán)重，對(duì)電池的使用壽命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。另外，電動(dòng)汽車用電池需要進(jìn)行大量的串并聯(lián)，而無(wú)論在電池的生產(chǎn)過(guò)程中還是在電池的使用過(guò)程中均不能保證電池的一致性。而使用過(guò)程中容量低的電池更容易出現(xiàn)發(fā)熱、過(guò)充電、過(guò)放電以及自放電大等現(xiàn)象，使得其容量衰退加速，形成正反饋，電池的一致性會(huì)變得更差。電池組的放電容量呈現(xiàn)“木桶效應(yīng)”，這使得電池的有效容量降低，續(xù)駛里程下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種對(duì)動(dòng)力鋰電池組剩余電量(SOC)更準(zhǔn)確估算的基于Map模型的動(dòng)力鋰電池組均衡管理系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于Map模型的動(dòng)力鋰電池組均衡管理系統(tǒng)，其特征在于包括中央處理器、充電模塊、均衡模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電量計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和存儲(chǔ)通信模塊，所述的中央處理器分別與充電模塊、均衡模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電量計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和存儲(chǔ)通信模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集模塊分別連接有電壓采集模塊、電流采集模塊和溫度采集模塊。

所述的電量計(jì)算模塊包括Map模型算法模塊、剩余電量估計(jì)模塊、剩余電量測(cè)算結(jié)果模塊、剩余電量初始化模塊、充電率補(bǔ)償模塊、放電率補(bǔ)償模塊、溫度補(bǔ)償模塊和開(kāi)路電壓模塊，所述的Map模型算法模塊與所述的剩余電量估計(jì)模塊連接，所述的充電率補(bǔ)償模塊、所述的放電率補(bǔ)償模塊和所述的溫度補(bǔ)償模塊相互連接，所述的充電率補(bǔ)償模塊、所述的放電率補(bǔ)償模塊和所述的溫度補(bǔ)償模塊分別與所述的剩余電量估計(jì)模塊連接，所述的開(kāi)路電壓模塊與所述的剩余電量估計(jì)模塊連接，所述的剩余電量初始化模塊與所述的剩余電量估計(jì)模塊連接，所述的剩余電量測(cè)算結(jié)果模塊與所述的剩余電量估計(jì)模塊連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于從電池的內(nèi)部機(jī)理和外部特性出發(fā)，綜合考慮電池的電化學(xué)、熱學(xué)以及電學(xué)等各種復(fù)雜特性，深入研究了鋰離子電池的穩(wěn)態(tài)特性，國(guó)內(nèi)首次在電池SOC估算方面采用Map方法建立了動(dòng)力鋰電池的穩(wěn)態(tài)特性參數(shù)Map模型，對(duì)電池的SOC進(jìn)行準(zhǔn)確估算。對(duì)電池的SOC進(jìn)行準(zhǔn)確估算。并將模型嵌入電池組管理系統(tǒng)單片機(jī)內(nèi)置程序根據(jù)系統(tǒng)分析計(jì)算的結(jié)果，優(yōu)化充放電控制。采用基于自適應(yīng)電容平衡法的動(dòng)態(tài)均衡模塊對(duì)鋰電池組充電管理，使得從高電量的電池單元向低電量電池單元轉(zhuǎn)移電能的依據(jù)更準(zhǔn)確，均衡效率更高，從而充電的時(shí)間也大為縮短。而且本方法不需消耗動(dòng)力鋰離子電池組的電能，從而使各電池之間能夠充電更均衡。實(shí)現(xiàn)了對(duì)單體電池的保護(hù)并延長(zhǎng)了使用壽命，也能夠減少能耗。同時(shí)采用壽命加速因子結(jié)合循環(huán)壽命預(yù)測(cè)，通過(guò)各種加速條件下的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電池的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的電量計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明的充電模塊的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明的均衡模塊的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種基于Map(脈譜圖)模型的動(dòng)力鋰電池組均衡管理系統(tǒng)，包括中央處理器1、充電模塊2、均衡模塊3、數(shù)據(jù)采集模塊4、電量計(jì)算模塊5、數(shù)據(jù)顯示模塊6和存儲(chǔ)通信模塊7，中央處理器1分別與充電模塊2、均衡模塊3、數(shù)據(jù)采集模塊4、電量計(jì)算模塊5、數(shù)據(jù)顯示模塊6和存儲(chǔ)通信模塊7連接，數(shù)據(jù)采集模塊7分別連接有電壓采集模塊8、電流采集模塊9和溫度采集模塊10。