CN105896686A - 一种电池均衡方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电车电池领域，提供了一种电池电量均衡方法，通过对电池串中的各单体电池进行遍历，获得各单体电池电压，根据该各单体电池电压确定需均衡的单体电池以及需均衡的电量，并根据需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，提高了电池电压的一致性。

Description

一种电池均衡方法和装置

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，尤其涉及一种电池均衡方法和装置。

背景技术

新能源电车对能源的利用率高，行驶无排放，越来越受到人们的追捧，随着电动车越来越多，对电池的要求也越来越高。

磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，由于其容量大，重量轻，高温性能好，环保，在现有电动汽车蓄电池领域占有重要地位。但是，从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。

现有提高磷酸铁锂电池一致性的方法是被动均衡。所谓被动均衡，即通过外接电路被动的给过充的单体电池放电、给欠压的单体电池充电，这种均衡方式被动性大，不容易控制，只能粗略的实现均衡，被动均衡后各单体电池电压的一致性仍然较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种电池均衡的方法和装置，旨在解决被动的给过充的单体电池放电、给欠压的单体电池充电而导致各单体电池电压一致性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种电池电量的均衡方法，所述方法包括：

对电池串中各单体电池进行遍历，获得所述各单体电池电压；

根据所述各单体电池电压，确定需均衡的单体电池以及所述需均衡的单体电池需均衡的电量，所述需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池；

按照所述各单体电池需均衡的电量，从所述需放电的单体电池向所述需充电的单体电池转移电量，使所述各单体电池电压达到所述电池串中各单体电池的平均电压。

进一步地，所述对电池串中各单体电池进行遍历，得到所述各单体电池的电压值之前，包括：

对所述各单体电池进行全充全放电，得到所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系；

根据所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系，得到所述各单体电池的电量分布表。

进一步地，所述根据所述各单体电池的电压值，确定需均衡的单体电池，包括：

计算所述电池串中所述各单体电池的平均电压；

将所述各单体电池电压与所述平均电压进行对比，并将大于所述平均电压的单体电池确定为所述需放电的单体电池，将小于所述平均电压的单体电池确定为所述需充电的单体电池。

进一步地，所述根据所述各单体电池的电压值，确定所述需均衡的单体电池需均衡的电量，包括：

根据所述各单体电池的所述电量分布表，计算所述平均电压和所述各单体电池电压对应的电量的差值，将所述差值作为所述各单体电池需均衡量的电量。

进一步地，所述按照所述各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使所述各单体电池电压达到所述电池串中各单体电池的平均电压，包括：

对所述各单体电池按电压大小顺序排列；

按照所述单体电池电压大小顺序，优先将所述电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量。

一种电池电量的均衡装置，所述装置包括：

电压获得模块，用于对电池串中各单体电池进行遍历，获得所述各单体电池的电压值；

确定模块，用于根据所述各单体电池的电压值，确定需均衡的单体电池以及所述需均衡的单体电池需均衡的电量，所述需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池；

均衡模块，按照所述各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使所述各单体电池电压达到所述电池串中各单体电池的平均电压。

进一步地，所述装置还包括：

对应关系获得模块，用于对所述各单体电池进行全充全放电，得到所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系；

电量分布表获得模块，用于根据所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系，得到所述各单体电池的电量分布表。

进一步地，所述确定模块包括：

平均电压计算模块，用于计算所述电池串中所述各单体电池的平均电压；

均衡电池确定模块，用于将所述各单体电池电压与所述平均电压进行对比，并将大于所述平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池，将小于所述平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池。

进一步地，所述确定模块还包括：

均衡电量确定模块，用于根据所述各单体电池的所述电量分布表，计算所述平均电压和所述各单体电池电压对应的电量的差值，将所述差值作为所述各单体电池需均衡量的电量。

进一步地，所述均衡模块包括：

顺序排列模块，用于对所述各单体电池按电压大小顺序排列；

顺序均衡模块，用于按照所述单体电池电压大小顺序，优先将所述电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：通过对电池串中的各单体电池进行遍历，获得各单体电池电压，根据该各单体电池电压确定需均衡的单体电池以及需均衡的电量，并根据需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，提高了电池电压的一致性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种电池电量均衡方法示意图；

图2是本发明第二实施例提供的一种电池电量均衡方法示意图；

图3是本发明第三实施例提供的一种电池电量均衡装置示意图；

图4是本发明第四实施例提供的一种电池电量均衡装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

本发明实施例将微机处理单元外接于电池串，该微机处理单元根据其中的软件算法控制该电池串中各单体电池的均衡。

作为本发明的第一个实施例，如图1所示，本发明提供一种电池电量的均衡方法，包括如下步骤：

S101、对电池串中各单体电池进行遍历，获得该各单体电池电压；

需说明的是，该电池串包括多个单体电池。该单体电池可以为磷酸铁锂电池。外接于该电池串中的电压表对该多个单体电池进行检测并通过微机处理单元计算该多个单体电池的平均电压。该平均电压为该电池串中各单体电池电压总和除以该电池串中单体电池的个数的商。在对该电池串中该各单体电池遍历的过程中，获得该各单体电池电压。

S102、根据该各单体电池电压，确定需均衡的单体电池以及该需均衡的单体电池需均衡的电量；

该需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池。

S103、按照该各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该平均电压。

本实施例中，微机处理单元控制该需放电的单体电池向该充电的单体电池转移电量，该电量为各单体电池均衡的电量。需要说明的是，该需放电的单体电池可以向一个或多个需充电的单体电池转移电量，同时，该需充电的单体电池也可以接收一个或多个需放电的单体电池转移的电量。

本发明实施例，通过对电池串中的各单体电池进行遍历，获得该各单体电池电压，根据该各单体电池电压确定需均衡的单体电池以及需均衡的电量，并根据该需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，提高了电池电压的一致性。

作为本发明的第二个实施例，如图2所示，本发明提供了一种电池电量的均衡方法，包括如下步骤：

S201、对该各单体电池进行全充全放电，得到该各单体电池电压变化和该各单体电池电量变化的对应关系；

需要说明的是，该电池串中该各单体电池进行全充全放电是在恒温、恒电流，或恒温、恒电压条件下进行。在实际应用中，该各单体电池性能在使用过程中会出现一定程度的改变，其充放电能力会有所变化，对该各单体电池的全充全放电可按照需要定时或实时进行，以便获得该各单体电池电压变化和该各单体电池电量变化准确的对应关系。

该各单体电池在全充或全放电过程中，电压变化每步长，记录对应的电量，得到该各单体电池电压变化和电量变化的对应关系。

电压变化的步长按照该各单体电池充放电过程中的标称电压确定，该标称电压为该各单体电池充放电过程中，电压随时间变化曲线中的平台区和陡峰区的拐点。具体的，该标称电压分为充电标称电压和放电标称电压，其具体值在该各单体电池第一次充放电时，根据其性能确定，在充放电两次以上时，根据前一次充放电得到的该各单体电池电压变化和电量变化的对应关系确定该电标称电压和该放电标称电压的具体值。

在该平台区充放电时，电压随时间变化相对较小，曲线较平，在该陡峰区充放电时，电压随时间变化相对较大，曲线较陡。在该平台区电压以n毫伏作为步长，n大于0，n优选为10，在该陡峰区，电压为m毫伏作为步长，m大于0，m优选为1。在该单体电池充放电过程中，按区域分步长可以提高该单体电池电量变化的精度。

S202、根据该各单体电池电压变化和该各单体电池电量变化的对应关系，得到该各单体电池的电量分布表；

该各单体电池的电量分布表包含该各单体电池电压变化和该各单体电池电量变化的对应关系，并随该各单体电池全充全放电定时或实时进行更新。

S101、对该电池串中各单体电池进行遍历，获得该各单体电池的电压值；

利用外接于电池串中的电压表检测该各单体电池电压，通过微机处理单元对该各单体电池进行遍历，得到该各单体电池的电压值。

S204、计算该电池串中各单体电池的平均电压；

通过外接于电池中的微机处理单元计算该各单体电池的平均电压。

S205、将该各单体电池电压与该平均电压进行对比，并将大于该平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池，将小于该平均电压的单体电池确定为需充电的单体电池；

S206、根据该各单体电池的电量分布表，计算该平均电压和该各单体电池电压对应电量的差值，将该差值作为各单体电池需均衡量的电量；

本发明实施例中利用该电量分布表确定该各单体电池需均衡量的电量，可以根据该各单体电池实际充放电情况获得需均衡的电量，客观的反应单体电池的充放电性能，提高需均衡的电量的准确度。

S207、对该各单体电池按电压大小顺序排列；

本发明实施例中，微机处理单元将各单体电池按照电压大小顺序进行标记。

S208、按照该单体电池电压大小顺序，优先将该电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量，直到该电池串中各单体电池电压达到该平均电压。

具体的，微机处理单元按照标记，优先控制该电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量，电量转移完成后，控制该电池串中剩下的单体电池中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量，以此顺序依次进行，直到该电池串中各单体电池电压达到该平均电压。

优先控制该电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量不仅可以迅速的判断需要充、放电的电池，缩短均衡时间，还可以优先满足在应用过程中电池容量改变较大的电池，防止该单体电池容量降低。

本发明实施例中，通过对电池串中的各单体电池进行遍历，获得各单体电池电压，根据该各单体电池电压确定需均衡的单体电池以及需均衡的电量，并根据该需均衡的电量，从电压最大的需放电的单体电池向电压最小的需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，提高了该各单体电池电压的一致性。

作为本发明的第三个实施例，本发明提供了一种电池电量的均衡装置，如图3所示，该装置包括：电压获得模块31、确定模块32和均衡模块33；

其中，电压获得模块31，用于对电池串中各单体电池进行遍历，获得该各单体电池的电压值；

确定模块32，用于根据该各单体电池的电压值，确定需均衡的单体电池以及该需均衡的单体电池需均衡的电量，该需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池；

均衡模块33，按照该各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压。

本发明实施例中，各模块实现各自功能的过程请参照如图1所示的实施例，在此不再赘述。

本发明实施例，通过对电池串中的各单体电池进行遍历，获得该各单体电池电压，根据该各单体电池电压确定需均衡的单体电池以及需均衡的电量，并根据该需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，提高了电池电压的一致性。

作为本发明的第四个实施例，本发明提供了一种电池电量的均衡装置，如图4所示，该装置包括：电压获得模块31、确定模块32和均衡模块33；

其中，电压获得模块31，用于对电池串中各单体电池进行遍历，获得该各单体电池的电压值；

确定模块32，用于根据该各单体电池的电压值，确定需均衡的单体电池以及该需均衡的单体电池需均衡的电量，该需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池，其中，确定模块32包括：

平均电压计算模块321，用于计算所述电池串中所述各单体电池的平均电压；

均衡电池确定模块322，用于将所述各单体电池电压与所述平均电压进行对比，并将大于所述平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池，将小于所述平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池。

均衡电量确定模块323，用于根据所述各单体电池的所述电量分布表，计算所述平均电压和所述各单体电池电压对应的电量的差值，将所述差值作为所述各单体电池需均衡量的电量。

均衡模块33，按照该各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，其中，均衡模块33包括：

顺序排列模块331，用于对所述各单体电池按电压大小顺序排列；

顺序均衡模块332，用于按照所述单体电池电压大小顺序，优先将所述电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量。

如图4所示，本发明实施例提供的一种电池电量均衡装置还包括：对应关系获得模块34和电量分布表获得模块35；

其中，对应关系获得模块34，用于对所述各单体电池进行全充全放电，得到所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系；

电量分布表获得模块35，用于根据所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系，得到所述各单体电池的电量分布表。

本发明实施例中，各模块的实现功能请参照图2所述的实施例，在此不再赘述。

本发明实施例中，通过对电池串中的各单体电池进行遍历，获得各单体电池电压，根据该各单体电池电压确定需均衡的单体电池以及需均衡的单体电池需均衡的电量，并根据该需均衡的单体电池需均衡的电量，优先按照各单体电池电压顺序从电压最大的需放电的单体电池向电压最小的需充电的单体电池转移电量，使该各单体电池电压达到该电池串中各单体电池的平均电压，提高了电池电压的一致性。

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 (10)

1.一种电池电量的均衡方法，其特征在于，所述方法包括：

对电池串中各单体电池进行遍历，获得所述各单体电池电压；

根据所述各单体电池电压，确定需均衡的单体电池以及所述需均衡的单体电池需均衡的电量，所述需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池；

按照所述各单体电池需均衡的电量，从所述需放电的单体电池向所述需充电的单体电池转移电量，使所述各单体电池电压达到所述电池串中各单体电池的平均电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对电池串中各单体电池进行遍历，得到所述各单体电池的电压值之前，包括：

对所述各单体电池进行全充全放电，得到所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系；

根据所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系，得到所述各单体电池的电量分布表。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各单体电池的电压值，确定需均衡的单体电池，包括：

计算所述电池串中所述各单体电池的平均电压；

将所述各单体电池电压与所述平均电压进行对比，并将大于所述平均电压的单体电池确定为所述需放电的单体电池，将小于所述平均电压的单体电池确定为所述需充电的单体电池。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各单体电池的电压值，确定所述需均衡的单体电池需均衡的电量，包括：

根据所述各单体电池的所述电量分布表，计算所述平均电压和所述各单体电池电压对应的电量的差值，将所述差值作为所述各单体电池需均衡量的电量。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使所述各单体电池电压达到所述电池串中各单体电池的平均电压，包括：

对所述各单体电池按电压大小顺序排列；

按照所述单体电池电压大小顺序，优先将所述电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量。

6.一种电池电量的均衡装置，其特征在于，所述装置包括：

电压获得模块，用于对电池串中各单体电池进行遍历，获得所述各单体电池的电压值；

确定模块，用于根据所述各单体电池的电压值，确定需均衡的单体电池以及所述需均衡的单体电池需均衡的电量，所述需均衡的单体电池为需充电的单体电池和需放电的单体电池；

均衡模块，按照所述各单体电池需均衡的电量，从需放电的单体电池向需充电的单体电池转移电量，使所述各单体电池电压达到所述电池串中各单体电池的平均电压。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

对应关系获得模块，用于对所述各单体电池进行全充全放电，得到所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系；

电量分布表获得模块，用于根据所述各单体电池电压变化和所述各单体电池电量变化的对应关系，得到所述各单体电池的电量分布表。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

平均电压计算模块，用于计算所述电池串中所述各单体电池的平均电压；

均衡电池确定模块，用于将所述各单体电池电压与所述平均电压进行对比，并将大于所述平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池，将小于所述平均电压的单体电池确定为需放电的单体电池。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块还包括：

均衡电量确定模块，用于根据所述各单体电池的所述电量分布表，计算所述平均电压和所述各单体电池电压对应的电量的差值，将所述差值作为所述各单体电池需均衡量的电量。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述均衡模块包括：

顺序排列模块，用于对所述各单体电池按电压大小顺序排列；

顺序均衡模块，用于按照所述单体电池电压大小顺序，优先将所述电池串中电压最大的单体电池向电压最小的单体电池转移电量。