CN104079016B - 电池组均衡系统及其均衡控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电池组均衡系统及其均衡控制方法，其中电池组均衡系统包括采样模块、均衡模块和控制模块，控制模块用于电池组进入充电状态时，接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，根据采样模块采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，且根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块对需均衡的单体电池进行均衡处理，这样，使得控制模块不需要进行实时判断单体电池是否均衡，而仅仅当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时才判断单体电池是否需要均衡以及确定其均衡时间，从而在满足电池组均衡的要求下大大降低控制模块的占用率，进而提高了系统准确性。

Description

电池组均衡系统及其均衡控制方法

技术领域

本发明属于电池组均衡领域，具体涉及一种电池组均衡系统及其均衡控制方法。

背景技术

动力电池因其较好的利用率而被广泛地应用于各类电子产品，尤其是电动车。由于电池组是由多个单体电池串联连接而成，因此每一节单体电池之间可能存在电压差异，且随着多次充放电循环后，单体电池之间的电压差异越来越大，从而影响了电池组的使用性能。为了解决单体电池之间差异的技术问题，一般增加了均衡模块，通过均衡模块使得电池组的单体电池电压达到均衡。

现有技术的电池组均衡系统，一般是实时监测电池组的单体电池电压，并实时判断确定需均衡的单体电池并实现电池组的均衡，该均衡方法由于需控制模块实时判断并确定需均衡的单体电池，不仅大大占据了控制模块的内存，从而影响了系统的运行，而且由于电池组使用时电池信息波动大，实时判断的做法误差偏大，因此降低了系统的准确性。

发明内容

本发明为解决现有电池组均衡系统由于需实时判断并确定需均衡的单体电池，因此大大占据控制模块内存的技术问题，提供了一种电池组均衡系统及其均衡控制方法。

本发明的技术方案是：

一种电池组均衡系统，包括采样模块、均衡模块和控制模块，所述控制模块用于电池组进入充电状态时，接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，根据采样模块采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，且根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块对需均衡的单体电池进行均衡处理。

一种电池组均衡控制方法，包括以下步骤：

电池组进入充电状态时，控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，控制模块根据采样模块采集的电池组的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间；

控制模块根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块进行均衡处理。

本发明的优点：本发明的电池组均衡系统及其均衡控制方法，当电池组进入充电状态时，控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，控制模块根据采样模块采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，这样，使得控制模块不需要进行实时判断单体电池是否需要均衡，而仅仅当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时才判断单体电池是否需要均衡以及确定其均衡时间，从而在满足电池组均衡的要求下大大降低控制模块的占用率，选择充电时判断均衡条件的方法也避免了实时系统在电池组复杂使用环境下的判断误差，进而提高了系统准确性。

附图说明

图1为本发明电池组均衡系统提供的一实施例的结构框图。

图2为本发明电池组均衡控制方法提供的一实施例的流程图。

图3为本发明电池组均衡控制方法提供的另一实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，电池组均衡系统包括采样模块2、均衡模块3和控制模块4，电池组1分别通过采样模块2和均衡模块3与控制模块4相连，所述控制模块4用于电池组1进入充电状态时，接收采样模块2采集的电池组1的电池信息，并当电池组1的最高单体电池电压达到预设电压时，根据采样模块2采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，且根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块3对需均衡的单体电池进行均衡处理。

该实施例的电池组均衡系统，当电池组1进入充电状态时，控制模块4接收采样模块2采集的电池组1的电池信息，并当电池组1的最高单体电池电压达到预设电压时，控制模块4根据采样模块2采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，这样，使得控制模块4不需要进行实时判断单体电池是否需要均衡，而仅仅当电池组1的最高单体电池电压达到预设电压时才判断单体电池是否需要均衡以及确定其均衡时间，从而在满足电池组1均衡的要求下大大降低了控制模块4的占用率，进而提高了系统的准确性。

具体实施中，所述控制模块4可为电池管理器。优选的，该电池管理器还包括存储单元，用于存储需均衡的所有单体电池的均衡时间，这样可避免均衡模块3对单体电池未均衡完毕时系统突然掉电所带来的弊端，即可保证电池组均衡系统工作的可靠性。

具体实施中，所述均衡模块3包括电阻和开关，所述电阻、开关和单体电池串联。在此需说明的是，针对每一节需均衡的单体电池均与一电阻、一开关相连，即当受控于控制模块4的开关导通下，该单体电池通过电阻放电，实现均衡的目的。

本发明还提供了一种电池组均衡控制方法，包括以下步骤：

电池组进入充电状态时，控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，控制模块根据采样模块采集的电池组的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间；

在该确定需均衡的单体电池以及其均衡时间步骤中，所述预设电压为电池组单体电池满电压的90%-96%，例如，所述预设电压优选为电池组单体电池满电压的95%。所述电池信息可包括电池组的所有单体电池电压、单体电池电流以及单体电池温度，当然，具体实施中，该电池信息还可以包括其它参数，例如电池容量、充放电倍率等。在此需说明的是，当电池组存在两节或两节以上电压最高，且电压相同的单体电池，此时任选取一节单体电池作为最高单体电池电压即可。

上述控制模块确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间可具体执行如下：

控制模块将接收的采样模块采集的电池组的电池信息，将所有单体电池的电压与电池组的最低单体电池电压相减，得到所有单体电池的电压差，并通过预存的参数值查找需均衡的所有单体电池的均衡时间。在此需说明的是，当电池组存在两节或两节以上电压最低，且电压相同的单体电池，此时任选取一节单体电池作为最低单体电池电压即可。另外，当某一节或一节以上的单体电池与最低单体电池电压相减得到的电压差等于零时，对该单体电池不需均衡。

所述预存的参数值可通过如下方式得到：

根据电池特性多次实验，得到单体电池在相应电流、相应温度的条件下降具体数值分别所需要的时间，并将以上参数绘制成表格或图形以供查找。

控制模块根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块进行均衡处理。

在该均衡处理步骤中，作为一种实施方式，控制模块控制均衡模块进行均衡处理具体执行如下：

控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡，当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。可以理解的是，由于单体电池存在差异，因此其分别需均衡模块均衡的时间可能不同，即某节单体电池先均衡完毕，则先停止该单体电池的均衡，其它未达到其均衡时间的单体电池继续执行均衡。

该实施例的电池组均衡控制方法，当电池组进入充电状态时，控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，控制模块根据采样模块采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，这样，使得控制模块不需要进行实时判断单体电池是否需要均衡，而仅仅当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时才判断单体电池是否需要均衡以及确定其均衡时间，从而在满足电池组均衡的要求下大大降低了控制模块的占用率，进而提高了系统的准确性。

在此需说明的是，本实施例的电池组均衡控制方法，仅提到了控制模块在电池组充电状态的某一阶段进行均衡判断及均衡时间的计算，但具体实现均衡处理可以在电池组充电或放电中执行，这样使得本发明的电池组均衡控制方法可在电池组充电或放电中实现均衡。

作为另一种实施方式，控制模块控制均衡模块进行均衡处理具体执行如下：

控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡之前，控制模块储存需均衡的所有单体电池的均衡时间，并在对需均衡的单体电池进行均衡时对所有需均衡的单体电池的均衡时间分别进行倒计时，并定时更新储存需均衡的单体电池的待均衡时间，当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。这样可避免均衡模块对单体电池未均衡完毕时系统突然掉电所带来的弊端，即可保证电池组均衡系统工作的可靠性。为了更好地理解该步骤，举例如下，假如电池组的三节单体电池需要均衡，且其均衡时间分别为4 s、5 s和3 s，首先控制模块储存计算得到的需均衡的三节单体电池的均衡时间，如分别为4 s、5 s和3 s，当均衡时间储存完后，对该三节单体电池同时进行均衡，并在此时同时对每一节单体电池的均衡时间进行倒计时，例如当均衡模块工作了2s，即对三节单体电池均进行2 s均衡，此时需更新该三节单体电池分别储存的待均衡时间，例如2 s、3 s和1 s，依次类推，可以理解的是，上述定时可由设计人员根据需要设定具体时间，例如可以每隔1 s进行更新储存需均衡的单体电池的待均衡时间。在此还需说明的是，当某节单体电池的均衡时间为0，说明该单体电池均衡完毕，此时不需要控制模块控制均衡模块工作。

作为本发明电池组均衡控制方法的一种优选方式，该方法还包括：

控制模块根据采样模块采集的电池组的电池信息判断单体电池是否出现异常，当单体电池异常时，则对该单体电池不需进行均衡判断。该异常主要是指电池组的某节单体电池的电压相对其它单体电池电压相差较大，例如，若电池组共有四节电池，单节电池在4V-5V范围，而有一节单体电池的电压只有2V，其与其它三节单体电池电压相差很大，因此判断该单体电池电压出现异常，此时可放弃对该节单体电池进行均衡判断，可由控制模块通知车辆的其它部件，例如，电池管理系统发送电池异常信息给仪表，显示电池组异常，通知驾驶人员尽快到售后部门检测。

下面结合附图通过具体实施例的形式对本发明的电池组均衡控制方法进行具体阐述。

实施例一

如图2所示，电池组均衡控制方法包括以下步骤：

步骤21：电池组进入充电状态

步骤22：控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到电池组单体电池满电压的95%时，执行下一步骤，否则继续执行本步骤；

本步骤的电池信息为电池组的所有单体电池电压、单体电池电流以及单体电池温度。

步骤23：控制模块将接收的采样模块采集的电池组的电池信息，将所有单体电池的电压与电池组的最低单体电池电压相减，得到所有单体电池的电压差；

步骤24：根据步骤23得到的电压差从预存的表格中查找需均衡的所有单体电池对应的均衡时间。

本步骤的预存表格可通过如下方式得到：

根据电池特性多次实验，得到单体电池在相应电流、相应温度的条件下降具体数值分别所需要的时间，并将以上参数绘制成表格以供查找。

步骤25：控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡，当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。

如图3所示，电池组均衡控制方法包括以下步骤：

步骤31：电池组进入充电状态

步骤32：控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到电池组单体电池满电压的94%时，执行下一步骤，否则继续执行本步骤；

本步骤的电池信息为电池组的所有单体电池电压、单体电池电流以及单体电池温度。

步骤33：控制模块将接收的采样模块采集的电池组的电池信息，将所有单体电池的电压与电池组的最低单体电池电压相减，得到所有单体电池的电压差；

步骤34：根据步骤33得到的电压差从预存的表格中查找需均衡的所有单体电池对应的均衡时间。

本步骤的预存表格可通过如下方式得到：

根据电池特性多次实验，得到单体电池在相应电流、相应温度的条件下降具体数值分别所需要的时间，并将以上参数绘制成表格以供查找。

步骤35：控制模块储存需均衡的所有单体电池的均衡时间；

步骤36：控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡，并在对需均衡的单体电池进行均衡时对所有需均衡的单体电池的均衡时间分别进行倒计时，并定时更新储存需均衡的单体电池的待均衡时间。

步骤37：当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，即均衡时间为零时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。

该实施例相对于上一实施例，主要区别在于：控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡之前，控制模块储存需均衡的所有单体电池的均衡时间，并在对需均衡的单体电池进行均衡时对所有需均衡的单体电池的均衡时间分别进行倒计时，并定时更新储存需均衡的单体电池的待均衡时间，这样可避免均衡模块对单体电池未均衡完毕时系统突然掉电所带来的弊端，即可保证电池组均衡系统工作的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池组均衡系统，其特征在于，包括采样模块、均衡模块和控制模块，所述控制模块用于电池组进入充电状态时，接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，根据采样模块采集的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间，且根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块对需均衡的单体电池进行均衡处理，控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡之前，控制模块储存需均衡的所有单体电池的均衡时间，并在对需均衡的单体电池进行均衡时对所有需均衡的单体电池的均衡时间分别进行倒计时，并定时更新储存需均衡的单体电池的待均衡时间，当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。

2.根据权利要求1所述的电池组均衡系统，其特征在于，所述控制模块为电池管理器。

3.根据权利要求2所述的电池组均衡系统，其特征在于，所述电池管理器包括存储单元，用于存储需均衡的所有单体电池的均衡时间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电池组均衡系统，其特征在于，所述均衡模块包括电阻和开关，所述电阻、开关和单体电池串联。

5.一种电池组均衡控制方法，包括以下步骤：

电池组进入充电状态时，控制模块接收采样模块采集的电池组的电池信息，并当电池组的最高单体电池电压达到预设电压时，控制模块根据采样模块采集的电池组的电池信息确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间；

控制模块根据需均衡的所有单体电池的均衡时间控制均衡模块进行均衡处理，

控制模块控制均衡模块进行均衡处理具体执行如下：

控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡之前，控制模块储存需均衡的所有单体电池的均衡时间，并在对需均衡的单体电池进行均衡时对所有需均衡的单体电池的均衡时间分别进行倒计时，并定时更新储存需均衡的单体电池的待均衡时间，当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。

6.根据权利要求5所述的电池组均衡控制方法，其特征在于，上述控制模块确定需均衡的单体电池以及需均衡的所有单体电池的均衡时间具体执行如下：

控制模块将接收的采样模块采集的电池组的电池信息，将所有单体电池的电压与电池组的最低单体电池电压相减，得到所有单体电池的电压差，并通过预存的参数值查找需均衡的所有单体电池的均衡时间。

7.根据权利要求6所述的电池组均衡控制方法，其特征在于，所述电池信息包括电池组的所有单体电池电压、单体电池电流以及单体电池温度。

8.根据权利要求7所述的电池组均衡控制方法，其特征在于，所述预存的参数值通过如下方式得到：

根据电池特性多次实验，得到单体电池在相应电流、相应温度的条件下降具体数值分别所需要的时间，并将以上参数绘制成表格或图形以供查找。

9.根据权利要求5所述的电池组均衡控制方法，其特征在于，上述控制模块控制均衡模块进行均衡处理具体执行如下：

控制模块对需均衡的所有单体电池同时进行均衡，当需均衡单体电池达到其对应的均衡时间时，控制均衡模块停止对该单体电池的均衡。

10.根据权利要求5所述的电池组均衡控制方法，其特征在于，还包括：

控制模块根据采样模块采集的电池组的电池信息判断单体电池是否出现异常，当单体电池异常时，则对该单体电池不需进行均衡判断。

11.根据权利要求5至10任一项所述的电池组均衡控制方法，其特征在于，所述预设电压为电池组单体电池满电压的90%-96%。