[發(fā)明專利]電池組的單體電池平衡控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310526210.X
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104600760A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊小爍
• 申請（專利權(quán)）人: 北汽福田汽車股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電池組的單體電池平衡控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在由多個單體電池串聯(lián)組成的動力電池組中，單體電池在制造過程中難免存在差異，同時在電池組的使用過程中，各單體電池的散熱以及充放電等也存在差異，這就導(dǎo)致了各單體電池間的端電壓不同，即所謂的單體電池不平衡現(xiàn)象。如果不對失衡的電池組及時進行電量平衡，會導(dǎo)致單體電池間的端電壓差異越來越大，從而造成電池組性能的惡化和使用壽命的降低，因此對單體電池的電量平衡顯得尤為重要。

目前的單體電池的電量平衡技術(shù)中，通常選用單體電池的SOC（State?of?Charge，荷電狀態(tài)）或端電壓作為電量平衡的依據(jù)。鋰電池的單體電池的荷電狀態(tài)與端電壓存在如圖1所示的非線性映射關(guān)系曲線。

當(dāng)某個單體電池的荷電狀態(tài)或端電壓與電池組中其它單體電池的差異較大時，即出現(xiàn)了不平衡現(xiàn)象，必須對該單體電池進行電量平衡，其包括兩種情況，當(dāng)某單體電池的荷電狀態(tài)或端電壓明顯高于其它單體電池時，此時需要對該單體電池進行放電以達到新的電量平衡；當(dāng)某單體電池的荷電狀態(tài)或端電壓明顯低于其它單體電池時，此時需要對該單體電池進行充電以達到新的電量平衡。

單體電池的荷電狀態(tài)直接反映了單體電池當(dāng)前剩余電量的多少，是作為單體電池電量平衡依據(jù)的首選要素。但是，對單體電池荷電狀態(tài)的估算非常復(fù)雜，且現(xiàn)階段荷電狀態(tài)的估算誤差一般在5%以上。在荷電狀態(tài)估算精度不夠高的情況下，如果仍然選用單體電池荷電狀態(tài)作為電量平衡的依據(jù)，就會做出錯誤的電量平衡決定，從而適得其反，導(dǎo)致單體電池間的差異越來越大。

因此，實際應(yīng)用更多的是選用單體電池的端電壓作為單體電池電量平衡的依據(jù)。以端電壓為依據(jù)的電量平衡控制一般采用如下兩種方式：1）當(dāng)任意兩個單體電池間的端電壓差值超過設(shè)定閾值時；2）當(dāng)任意一個單體電池的端電壓與平均端電壓的差值超過設(shè)定閾值時。

上述的電量平衡方式?jīng)]有考慮到單體電池荷電狀態(tài)與端電壓之間存在的非線性關(guān)系。如圖1所示的鋰電池的荷電狀態(tài)與端電壓的非線性映射關(guān)系曲線可知，當(dāng)單體電池荷電狀態(tài)較高或較低時，曲線斜率較大，而當(dāng)單體電池荷電狀態(tài)在50%附近時，曲線斜率明顯變小。因此，可以利用固定閾值來選擇需要電量平衡的單體電池，例如差異為0.1V時開啟電量平衡，但是會存在如下問題：當(dāng)電池組平均端電壓較高時，如4.1V，如果某一單體電池與平均端電壓的差值為0.1V時，由于此時曲線斜率大，即該單體電池的荷電狀態(tài)與電池組的荷電狀態(tài)差異的并不大，無需開啟電量平衡；當(dāng)電池組平均電壓在3.7V附近時，如果某一單體電池的端電壓與平均端電壓的差值為0.1V時，由于此時曲線斜率較小，也即該單體電池的荷電狀態(tài)與電池組的荷電狀態(tài)差異較大，需要開啟電量平衡。由此可見，選用固定閾值來決定是否開啟電量平衡存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種電池組的單體電池平衡控制方法，該方法可以針對不同的電池組平均端電壓選定不同的電量平衡的平衡開啟閾值，有效的避免了由于單體電池荷電狀態(tài)與端電壓的非線性關(guān)系帶來的干擾，做出正確的電量平衡決定。

本發(fā)明的第二個目的在于提出一種電池組的單體電池平衡控制系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一個方面的實施例提出了一種電池組的單體電池平衡控制方法，所述電池組包括串聯(lián)的多個單體電池，所述方法包括以下步驟：采集所述電池組中多個單體電池的端電壓；根據(jù)多個所述單體電池的端電壓得到所述電池組的平均端電壓；從多個連續(xù)的預(yù)設(shè)電壓區(qū)間中獲取所述平均端電壓所在的預(yù)設(shè)電壓區(qū)間對應(yīng)的第一平衡開啟閾值，其中，所述多個連續(xù)的預(yù)設(shè)電壓區(qū)間的兩側(cè)的預(yù)設(shè)電壓區(qū)間對應(yīng)的平衡開啟閾值大于所述多個連續(xù)的預(yù)設(shè)電壓區(qū)間的中間的預(yù)設(shè)電壓區(qū)間對應(yīng)的平衡開啟閾值；根據(jù)所述多個單體電池的端電壓和所述電池組的平均端電壓判斷是否存在需要進行電量平衡的單體電池；如果存在，則根據(jù)所述第一平衡開啟閾值對所述需要進行電量平衡的單體電池進行電量平衡。

根據(jù)本發(fā)明的電池組的單體電池平衡控制方法，選取單體電池端電壓作為電量平衡的依據(jù)，通過端電壓和平均端電壓判斷是否存在需要進行電量平衡的單體電池，針對不同的電池組平均端電壓選定不同的電量平衡的平衡開啟閾值，有效的避免了由于單體電池荷電狀態(tài)與端電壓的非線性關(guān)系帶來的干擾，做出正確的電量平衡決定。