CN105871019A - 被动均衡控制方法 - Google Patents

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曾国建
朱建
余铿
范晓东
许海丽
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries

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Abstract

本发明公开被动均衡控制方法，包括：1，预设被动均衡控制电路，将多个串联的单体电池的每节单体电池上都并联有一个功率电阻和一个均衡开关；2，对单体电池进行充电，在第i次充电时，微控制单元检测多个单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，记录m节单体电池的电池号并对单体电池进行电压均衡；3，在第i+1次充电时，直接对第i次充电中的m节单体电池进行电压均衡；在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，覆盖记录第i+1次充电中的m节单体电池电池号并对单体电池进行电压均衡；4，依次重复执行步骤2和步骤3进行电压均衡。该方法实现了延长均衡时间，提高均衡效率的效果。

Description

被动均衡控制方法
技术领域
本发明涉及电源被动均衡控制的领域，具体地，涉及被动均衡控制方法。
背景技术
大容量锂电池组在新能源汽车、大容量储能系统中的应用越来越广泛。由于锂电池单体在生产制造以及使用环境的差异，随着使用时间的增长，锂电池单体之间的不一致性会增大，影响电池有效容量的发挥，因此需要均衡电路对其进行均衡，改善锂电池容量间的差异。
当前一般采用旁路电阻耗能加开关控制的被动均衡方式对电池组进行均衡，但是这种均衡方式的设计存在一些难题：电池在放电时，电池端电压变化剧烈，因此均衡不会开启；在电池充电处于电压平台上时，由于电池间压差过小以及BMS的电压检测误差问题，因此一般也不会开启；在电池充电末期的时候，电池间的电压差异会显著增大，因此被动均衡一般在充电末期开启，对电压较高的几节电池进行放电，但是充电末期的持续时间比较短。同时由于这种被动均衡方式将电池的电能通过旁路电阻转化为热能，因此对电阻散热的要求较高，这就导致均衡电流不能设计过大；综合上述原因，就导致了被动均衡的效率非常低。
发明内容
本发明的目的是提供一种被动均衡控制方法，该被动均衡控制方法克服了现有技术中的被动均衡的效率非常低的问题，实现了延长均衡时间，提高均衡效率，改善均衡的效果。
为了实现上述目的，本发明提供了一种被动均衡控制方法，该被动均衡控制方法包括：
步骤1，预设被动均衡控制电路，将多个串联的单体电池的每节所述单体电池上都并联有一个功率电阻和一个均衡开关；
步骤2，对单体电池进行充电，在第i次充电时，微控制单元检测多个所述单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，记录m节单体电池的电池号并对所述单体电池进行电压均衡；
步骤3，在第i+1次充电时，直接对第i次充电中的m节所述单体电池进行电压均衡；微控制单元检测多个所述单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，微控制单元关闭第i次充电中的m节所述单体电池的电压均衡，并覆盖记录第i+1次充电中的m节所述单体电池电池号并对所述单体电池进行电压均衡；
步骤4，依次重复执行步骤2和步骤3进行电压均衡。
优选地，所述微控制单元采用PMW波的形式进行电压均衡。
优选地，所述阈值电压为3.5V-4.0V。
优选地，所述微控制单元将m节所述单体电池电池号记录在Flash ROM中。
优选地，在步骤3中，所述微控制单元将m节所述单体电池电池号记录在Flash ROM中，同时擦除上次记录的单独电池的电池号。
优选地，所述单体电池的数量为12节，所述m节单体电池的数量为4-6节；或
所述单体电池的数量为24节，所述m节单体电池的数量为8-12节。
通过上述的方式，本发明可以延长被动均衡的均衡时间，使得小电流的被动均衡方式也能起到很显著的效果，提升均衡效率。本发明避免了在电压平台上，由于电池间压差过小和BMS电压检测误差导致的均衡开启错误的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是说明本发明的一种被动均衡控制电路的电路图；
图2是说明本发明的一种被动均衡控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种被动均衡控制方法，该被动均衡控制方法包括：
步骤1，预设被动均衡控制电路，将多个串联的单体电池的每节所述单体电池上都并联有一个功率电阻和一个均衡开关；
步骤2，通过被动均衡控制电路对单体电池进行充电，在第i次充电时，微控制单元检测多个所述单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，记录m节单体电池的电池号并对所述单体电池进行电压均衡；
步骤3，在第i+1次充电时，直接对第i次充电中的m节所述单体电池进行电压均衡；微控制单元检测多个所述单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，微控制单元关闭第i次充电中的m节所述单体电池的电压均衡，并覆盖记录第i+1次充电中的m节所述单体电池电池号并对所述单体电池进行电压均衡；
步骤4，依次重复执行步骤2和步骤3进行电压均衡。
本发明可以延长被动均衡的均衡时间，使得小电流的被动均衡方式也能起到很显著的效果，提升均衡效率。本发明避免了在电压平台上，由于电池间压差过小和BMS电压检测误差导致的均衡开启错误的问题。通过上述的方式，可以实现选择性单体电池的电压均衡，提升均衡的效率，预设的被动均衡控制电路可以实现串联电源的选择性均衡，微控制单元的设置可以实现单体电池电压测量和单体电池的选择。
在本发明的一种具体实施方式中，所述微控制单元采用PMW波的形式进行电压均衡。通过PMW波的形式进行均衡电流。
在本发明的一种具体实施方式中，所述阈值电压为3.3V-3.5V，其中，针对磷酸铁锂电池一般设为3.5V左右。
在本发明的一种具体实施方式中，所述微控制单元将m节所述单体电池电池号记录在Flash ROM中。从而实现单体电池的电池号的记录，也方便了在下次单体电池充电过程中的选择性均衡。
在本发明的一种具体实施方式中，在步骤3中，所述微控制单元将m节所述单体电池电池号记录在Flash ROM中，同时擦除上次记录的单独电池的电池号。
通过上述的方式，可以实现相邻两次的充电过程中的需均衡的单体电池的判断，对单体电池进行选择替换。
在本发明的一种具体实施方式中，为了降低消耗，并且不影响电池实现其功能，所述单体电池的数量为12节，所述m节单体电池的数量为4-6节；或所述单体电池的数量为24节，所述m节单体电池的数量为8-12节。
在本发明的一种最优选的实施方式中，设电池组由n节单体电池串联而成，每节单体电池B1～Bn分别并联功率电阻R1～Rn以及均衡开关K1～Kn，组成被动均衡电路。则本发明提出的被动均衡控制策略具体如下：
1)在第i次充电时，MCU检测电池电压，当电池组充电到达末期时，假设此时刚好m节电池端电压超过了阈值电压Vi(针对磷酸铁锂电池一般设为3.5V左右)，MCU对其进行均衡，同时将这几节电池的电池号记录在Flash ROM中。
2)在第i+1次充电时，当电池电压到达电池平台时，直接对Flash ROM里面记录的m节电池进行被动均衡，均衡电流采用PWM波形式；
3)当第i+1充电到达末期时，MCU将检测到的m节电池的单体电压刚好大于阈值电压Vi，MCU关闭已经开启均衡的电池，将这几节电池的电池号记录在Flash ROM中，并开启这几节电池的均衡电路，同时擦除第i次充电时记录的电池号；
4)在第i+2次充电时，则在电压平台上对第i+1次记录的m节电池开启被动均衡，以此进行循环。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种被动均衡控制方法，其特征在于，该被动均衡控制方法包括：
步骤1，预设被动均衡控制电路，将多个串联的单体电池的每节所述单体电池上都并联有一个功率电阻和一个均衡开关；
步骤2，对单体电池进行充电，在第i次充电时，微控制单元检测多个所述单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，记录m节单体电池的电池号并对所述单体电池进行电压均衡；
步骤3，在第i+1次充电时，直接对第i次充电中的m节所述单体电池进行电压均衡；微控制单元检测多个所述单体电池的电压，在m节单体电池的电压超过阈值电压的情况下，微控制单元关闭第i次充电中的m节所述单体电池的电压均衡，并覆盖记录第i+1次充电中的m节所述单体电池电池号并对所述单体电池进行电压均衡；
步骤4，依次重复执行步骤2和步骤3进行电压均衡。
2.根据权利要求1所述的被动均衡控制方法，其特征在于，所述微控制单元采用PMW波的形式进行电压均衡。
3.根据权利要求1所述的被动均衡控制方法，其特征在于，所述阈值电压为3.5V-4.0V。
4.根据权利要求1所述的被动均衡控制方法，其特征在于，所述微控制单元将m节所述单体电池电池号记录在Flash ROM中。
5.根据权利要求1所述的被动均衡控制方法，其特征在于，在步骤3中，所述微控制单元将m节所述单体电池电池号记录在Flash ROM中，同时擦除上次记录的单独电池的电池号。
6.根据权利要求1所述的被动均衡控制方法，其特征在于，所述单体电池的数量为12节，所述m节单体电池的数量为4-6节；或
所述单体电池的数量为24节，所述m节单体电池的数量为8-12节。
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