一種電動(dòng)汽車用鋰離子電池高效被動(dòng)均衡控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種電動(dòng)汽車用鋰離子電池高效被動(dòng)均衡控制方法，通過控制均衡溫度及單體均衡個(gè)數(shù)，對(duì)電壓高的電池單體進(jìn)行放電，從而達(dá)到與電池電壓低的單體保持一致性的目的。電池組包含具有最低電壓的最小單體電池，包含電壓值比最小單體電壓大的所有單體電池，包含與最小單體電壓差值大于預(yù)設(shè)門限值的單體電池N個(gè)，包含當(dāng)前允許同時(shí)開啟均衡的單體電池M個(gè)。當(dāng)M<N時(shí)，在N個(gè)單體中選取電壓最高的前M個(gè)單體電池開啟均衡，等到M個(gè)單體電池中最高單體的電壓小于未開啟均衡的單體中最高單體電池的電壓時(shí)，重新進(jìn)行均衡判斷；反之，則將N個(gè)單體全部開啟均衡，并持續(xù)一定時(shí)間再重新進(jìn)行均衡判斷。
【專利說明】
一種電動(dòng)汽車用鋰離子電池高效被動(dòng)均衡控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車鋰離子電池管理系統(tǒng)，尤其涉及電池均衡控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于由多個(gè)單體組成的電池組，由于溫度的不同和電池充放電效率的不一致，每個(gè)單體的容量狀態(tài)各不相同。被動(dòng)均衡的目標(biāo)是將容量高的單體進(jìn)行放電至與容量低的一致，以達(dá)到在充放電過程中容量均衡的目的。
[0003]現(xiàn)有的被動(dòng)均衡技術(shù)專利號(hào)為“CN201010572115.V,的專利《電池均衡裝置》僅說明了通過并聯(lián)電阻的方式給容量高的電池進(jìn)行放電，但由于電池包為密封系統(tǒng)無散熱裝置，在均衡放電過程中電阻發(fā)熱，電壓采集芯片溫度會(huì)不斷升高，電池開啟均衡的個(gè)數(shù)越多溫度上升越快，當(dāng)溫度上升到一定值，會(huì)影響單體電壓的采集精度，最終損壞電壓采集芯片及采集電路。
[0004]為解決上述弊端，有必要提供一種控制均衡溫度及單體均衡個(gè)數(shù)的方法，在電動(dòng)汽車鋰離子電池被動(dòng)均衡中高效進(jìn)行均衡控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)以上的問題提出一種電動(dòng)汽車用鋰離子電池高效被動(dòng)均衡控制方法，通過控制均衡溫度及單體均衡個(gè)數(shù)，對(duì)電壓高的電池單體進(jìn)行放電，從而達(dá)到與電池電壓低的單體保持一致性的目的。
[0006]本發(fā)明所述被動(dòng)均衡方法，主要闡述了如何控制對(duì)哪些單體開啟放電均衡的過程，所述方法步驟如下:
采集電池組中所有單體電池的電壓，并據(jù)此得到單體電壓最低的單體電池；
計(jì)算其他單體電池的電壓與電壓最低單體的電壓之間的差值；
將壓差值與預(yù)設(shè)門限值比較，只要有一個(gè)壓差值超過預(yù)設(shè)門限值，說明電池需要均衡；
計(jì)算所有壓差值大于預(yù)設(shè)門限值的單體電池個(gè)數(shù)N ；
對(duì)滿足壓差條件的N個(gè)單體電池按照壓差大小進(jìn)行排序；
根據(jù)所選電池放電時(shí)間與電壓下降的關(guān)系，計(jì)算出單體電壓最高的單體電池均衡到目標(biāo)電壓的均衡放電時(shí)間T ；
根據(jù)均衡放電時(shí)間以及均衡芯片溫升情況，計(jì)算出可以同時(shí)開啟均衡的單體電池個(gè)數(shù)
M ；
若N>M，對(duì)單體電壓高的前M個(gè)單體電池開啟均衡放電，反之，則對(duì)所有需要均衡的N個(gè)單體電池開啟均衡放電。
[0007]若開啟均衡的單體電池個(gè)數(shù)M小于需要均衡的單體電池個(gè)數(shù)N，當(dāng)開啟均衡單體中電壓最高單體的電壓低于未開啟均衡單體中電壓最高單體的電壓時(shí)，關(guān)閉當(dāng)前所有單體的均衡，重新確定需要均衡的單體并對(duì)其重新排序，如此循環(huán)。反之，則均衡開啟延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間后，關(guān)閉當(dāng)前所有單體電池的均衡，重新確定需要均衡的單體電池并對(duì)其重新排序，如此循環(huán)。
[0008]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明能同時(shí)開啟多個(gè)電池的均衡，并避免升溫導(dǎo)致電壓采集芯片及采集電路損壞的問題；
2、本發(fā)明能實(shí)時(shí)計(jì)算同時(shí)開啟均衡的電池個(gè)數(shù)，提高均衡效率；
3、本發(fā)明在開啟均衡后要持續(xù)一段時(shí)間，避免了頻繁開啟均衡的問題；
4、本發(fā)明在開啟均衡的最高單體電壓比未開啟均衡的最高單體電壓低時(shí)對(duì)需要均衡的單體重新進(jìn)行排序，對(duì)重新排序后電壓高的單體開啟均衡。
[0009]通過采用本發(fā)明所述的被動(dòng)均衡控制方法，可以減少或者消除單體間的不一致現(xiàn)象，從而提高電池組的充放電性能及延長電池的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1所示為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋰離子電池高效均衡控制方法。

【具體實(shí)施方式】
[0011]為了更好的說明本發(fā)明，便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，描述本發(fā)明的實(shí)施過程。
[0012]圖1所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的被動(dòng)均衡控制方法流程圖。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，電池組包含具有最低電壓的最小單體電池，包含電壓值比最小單體電壓大的所有單體電池，包含與最小單體電壓差值大于預(yù)設(shè)門限值的單體電池N個(gè)，包含當(dāng)前允許同時(shí)開啟均衡的單體電池M個(gè)。當(dāng)M〈N時(shí)，在N個(gè)單體中選取電壓最高的前M個(gè)單體電池開啟均衡，等到M個(gè)單體電池中最高單體的電壓小于未開啟均衡的單體中最高單體電池的電壓時(shí)，重新進(jìn)行均衡判斷；反之，則將N個(gè)單體全部開啟均衡，并持續(xù)一定時(shí)間再重新進(jìn)行均衡判斷。
[0014]在步驟102中，監(jiān)測每個(gè)單體電池的電壓。并查找出電池電壓最低的單體電池，記錄其單體電壓CellV_min及單體號(hào)CellNo_min。
[0015]在步驟104中，計(jì)算每個(gè)單體電池與最低單體電池之間的電壓差，記錄電壓差DeltaV_1、單體電壓 CellV_i 和單體號(hào) CellNo_i。
[0016]在步驟106中，如果其中一個(gè)電壓差DeltaVj大于一個(gè)預(yù)設(shè)的門限值，轉(zhuǎn)到步驟108，否則轉(zhuǎn)到步驟102。步驟102之后的步驟之前已有描述，為簡明起見再次不做重復(fù)描述。
[0017]在步驟108中，將所有電壓差大于預(yù)設(shè)門限值的單體進(jìn)行累加，計(jì)算出滿足電壓差條件的單體個(gè)數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，需要對(duì)其進(jìn)行均衡放電操作的單體電池個(gè)數(shù)為N。
[0018]在步驟110中，對(duì)步驟108計(jì)算出的需要均衡放電的N個(gè)單體根據(jù)電壓差大小進(jìn)行排序。在一個(gè)實(shí)施例中，按照1、2、3…N的順序，I號(hào)單體的壓差在N個(gè)單體中最小，第N號(hào)單體的壓差最大，每號(hào)單體都有唯一標(biāo)識(shí)該單體的單體號(hào)CellNo」和對(duì)應(yīng)的單體電壓Cel IV」。
[0019]在步驟112中，根據(jù)所選電池以一定放電電流放電，得到放電時(shí)間與電壓下降的關(guān)系，計(jì)算出單體電壓最高的單體均衡到目標(biāo)電壓的均衡放電時(shí)間；在一個(gè)實(shí)施例中，放電電流為均衡開啟時(shí)的均衡放電電流，最大均衡時(shí)間為T。
[0020]在步驟114中，根據(jù)均衡時(shí)間T以及均衡芯片溫升情況，計(jì)算出可以同時(shí)開啟均衡的單體個(gè)數(shù)；在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)定一個(gè)均衡芯片允許的最高工作溫度T_max，根據(jù)試驗(yàn)得出在均衡時(shí)間T內(nèi)均衡芯片從當(dāng)前溫度上升到最高溫度T_max最多允許同時(shí)開啟均衡的單體個(gè)數(shù)M。
[0021]在步驟116中，如果允許同時(shí)開啟均衡的單體個(gè)數(shù)M小于需要均衡的單體總個(gè)數(shù)N，轉(zhuǎn)到步驟118 ;否則，轉(zhuǎn)到步驟122.在步驟118中，對(duì)需要開啟均衡的N個(gè)單體中壓差最高的前M個(gè)單體開啟均衡。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)N-M+l、N-M+2…N號(hào)單體開啟均衡，對(duì)1、2…N-M號(hào)單體不開啟均衡。
[0022]在步驟120中，如果開啟均衡的單體中最高電壓小于未開啟均衡中的單體中最高電壓，轉(zhuǎn)到步驟126 ;否則保持在步驟120，對(duì)開啟均衡的單體持續(xù)均衡放電。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)N號(hào)單體電壓小于N-M號(hào)單體電壓時(shí)，說明當(dāng)前開啟均衡的單體電壓已經(jīng)比未開啟均衡的單體電壓低，需要重新計(jì)算開啟均衡的單體編號(hào)，轉(zhuǎn)到步驟126。
[0023]在步驟122中，對(duì)需要開啟均衡的N個(gè)單體全部開啟均衡。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)1、2…N號(hào)單體都開啟均衡。
[0024]在步驟124中，對(duì)開啟均衡的單體持續(xù)開啟預(yù)設(shè)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)設(shè)一定時(shí)間，開啟均衡后開始計(jì)時(shí)，當(dāng)累計(jì)均衡時(shí)間小于預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，一直對(duì)N個(gè)單體開啟均衡。
[0025]在步驟126中，關(guān)閉所有單體的均衡，回到步驟102開始一個(gè)新的周期。在一個(gè)實(shí)施例中，如果M〈N，對(duì)N-M+1、N-M+2…N號(hào)單體關(guān)閉均衡；否則，對(duì)1、2…N號(hào)單體關(guān)閉均衡?；氐讲襟E102后重新進(jìn)行差值計(jì)算及壓差排序，對(duì)可以均衡的單體開啟均衡，以此循環(huán)。
[0026]本發(fā)明公開的電動(dòng)汽車鋰離子電池高效被動(dòng)均衡控制方法，適用于混合動(dòng)力汽車鋰離子電池的均衡，旨在對(duì)電壓相對(duì)較高的電池單體進(jìn)行均衡放電，減小單體間的差異，從而提高整個(gè)電池包充放電性能。
[0027]需要說明的是在沒有脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.電動(dòng)汽車用鋰離子電池高效被動(dòng)均衡控制方法，所述方法步驟如下: 采集電池組中所有單體電池的電壓，并據(jù)此得到單體電壓最低的單體電池； 計(jì)算其他單體電池的電壓與電壓最低單體電池的電壓之間的差值； 將壓差值與預(yù)設(shè)門限值比較，只要有一個(gè)壓差值超過預(yù)設(shè)門限值，說明電池需要均衡； 計(jì)算所有壓差值大于預(yù)設(shè)門限值的單體電池個(gè)數(shù)N ; 對(duì)滿足壓差條件的N個(gè)單體電池按照壓差大小進(jìn)行排序； 根據(jù)所選電池放電時(shí)間與電壓下降的關(guān)系，計(jì)算出單體電壓最高的單體電池均衡到目標(biāo)電壓的均衡放電時(shí)間T ； 根據(jù)均衡放電時(shí)間以及均衡芯片溫升情況，計(jì)算出可以同時(shí)開啟均衡的單體電池個(gè)數(shù)M ； 若N>M，對(duì)單體電壓高的前M個(gè)單體電池開啟均衡放電，反之，則對(duì)所有需要均衡的N個(gè)單體電池開啟均衡放電。
2.若開啟均衡的單體個(gè)數(shù)M小于需要均衡的單體電池個(gè)數(shù)N，當(dāng)開啟均衡單體中電壓最高單體的電壓低于未開啟均衡單體中電壓最高單體的電壓時(shí)，關(guān)閉當(dāng)前所有單體電池的均衡，重新確定需要均衡的單體電池并對(duì)其重新排序，如此循環(huán)；反之，則均衡開啟延時(shí)預(yù)設(shè)時(shí)間后，關(guān)閉當(dāng)前所有單體電池的均衡，重新確定需要均衡的單體電池并對(duì)其重新排序，如此循環(huán)，直至完成均衡。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104377776SQ201410671123
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】丁燦, 楊輝前, 姚振輝, 周安健, 蘇嶺, 鄧柯軍, 郭曉甜, 賀剛, 劉波 申請(qǐng)人:重慶長安汽車股份有限公司, 重慶長安新能源汽車有限公司