CN106970329B - 一种电池相对健康状况的判断方法及电池组供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池相对健康状况的判断方法及电池组供电系统。包括：采集电池组中每节电池的电压，根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡；若需要进行均衡，对需均衡电池进行均衡，记录需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式；根据每节需均衡电池的均衡时间与电池组内所有需均衡电池的平均均衡时间的差值评价需均衡电池的相对健康状况。本发明通过统计分析每节电池的均衡时间，准确判断每节电池的相对健康状况，选择出需要进行维护的电池，提高电池组的整体性能；同时无需增加硬件成本，有比较高的应用价值。

Description

一种电池相对健康状况的判断方法及电池组供电系统

技术领域

本发明涉及电池组电源领域，更具体地说，涉及一种电池相对健康状况的判断方法及电池组供电系统。

背景技术

电池的健康状况定义：当电池使用一段时间后，若电池充满电时的容量低于电池额定容量的80％，电池应该被更换。对于一组电池的健康状况差异较大但都还未达到需要更换电池，但在使用过程中，由于健康状况较差的电池容量低，放电时会最先达到放电截止电压，其它电池还未达到放电截止电压；充电时健康状况较差的电池会最先达到充电截止电压，其它电池还未达到充电截止电压；从而导致电池组没有被充分利用。

由于单节电池的电压受电极材料的限制，充放电过程中，电池电压会在一定范围内变动。在使用电池时，通常将多节电池串联使用，可以提高供电电压。但由于蓄电池在制造过程中，不可能保持完全相同，会因为工艺、材质等因素的差异，造成电池在电压、内阻、电荷量等参数上存在一定的差别，这些差别即电池组的不一致性。电池组在循环使用过程中，又会由于电池电解液、自放电、环境温度等因素不同，电池的不一致性会随着电池的循环使用而增大，导致一组电池中电池的健康状况差异较大，电池健康状况较好的电池能继续使用，而电池健康状况较差的电池内阻较大，容量低，继续使用会降低整组电池的性能。

对于电池健康状况相对较差的电池，其电池充满时容量较低，在相同条件下放电时，该电池电压下降比较快，最先放完；在相同条件下进行充电时，该电池电压上升也比较快，最先充满；两种情况下，都是因为健康状况较差的电池引起的，因此需要对该电池进行相应的维护。而电池长期工作在非满充满放状态下，因此利用满充满放来判断健康状况较差的电池是不符合实际情况的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述利用满充满放来判断电池健康状况不合理的缺陷，提供一种电池相对健康状况的判断方法及电池组供电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池相对健康状况的判断方法，包括：

S1：采集电池组中每节电池的电压，根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡；

S2：若是，对需均衡电池进行均衡，记录所述需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式；

S3：根据每节所述需均衡电池的均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池的平均均衡时间的差值评价所述需均衡电池的相对健康状况。

进一步，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，重复执行所述步骤S1-步骤S2；

所述步骤S3包括：根据每节所述需均衡电池的平均均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池的平均均衡时间的差值评价所述需均衡电池的相对健康状况。

优选地，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，所述均衡方式为充电均衡，所述步骤S3包括：

计算每节所述需均衡电池充电过程的平均均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池充电过程的平均均衡时间的第一差值；

每节所述需均衡电池的相对健康状况与所述第一差值成反比关系。

进一步，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，还包括：

对所述第一差值大于第一预设值的所述需均衡电池进行维护，所述第一预设值根据所述电池组的相对健康状况设定。

优选地，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，所述均衡方式为放电均衡，所述步骤S3包括：

计算每节所述需均衡电池放电过程的平均均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池放电过程的平均均衡时间的第二差值；

所述每节所述需均衡电池的相对健康状况与所述第二差值成正比关系。

进一步，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，还包括：

对所述第二差值大于第二预设值的所述需均衡电池进行维护，所述第二预设值根据所述电池组的相对健康状况设定。

优选地，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，所述步骤S1包括：

电压采集模块采集所述电池组中每节电池的电压，控制器根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡。

进一步，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，所述根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡，包括：

根据所述电池组内电池的电压波动是否在预设范围内，判断是否需要进行均衡。

进一步，本发明所述的电池相对健康状况的判断方法，所述步骤S2还包括：记录所述需均衡电池的均衡频率；

所述步骤S3包括：每节所述需均衡电池的相对健康状况与所述均衡频率成反比关系。

另，本发明还构造一种电池组供电系统，所述系统使用上述的电池相对健康状况的判断方法。

实施本发明的一种电池相对健康状况的判断方法及电池组供电系统。具有以下有益效果：该方法包括：采集电池组中每节电池的电压，根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡；若需要进行均衡，对需均衡电池进行均衡，记录需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式；根据每节需均衡电池的均衡时间与电池组内所有需均衡电池的平均均衡时间的差值评价需均衡电池的相对健康状况。本发明通过统计分析每节电池的均衡时间，准确判断每节电池的相对健康状况，选择出需要进行维护的电池，提高电池组的整体性能；同时无需增加硬件成本，有比较高的应用价值。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种电池相对健康状况的判断方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明一种电池相对健康状况的判断方法第二实施例的流程示意图；

图3是电池组充电过程电池均衡趋势图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明一种电池相对健康状况的判断方法第一实施例的流程示意图。

本实施例提供一种电池相对健康状况的判断方法，经过一次测量便可快速判断出电池组内每节电池的健康状况。具体的，该方法包括：

S1：采集电池组中每节电池的电压，根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡。

具体的，电池管理系统中的电压采集模块采集电池组中每节电池的电压，控制器根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡。

电池一致性原则即根据电池组内电池的电压波动是否在预设范围内，判断是否需要进行均衡，若电压波动在预设范围内，则不需要进行均衡；如果超出该范围，则需要对相应的电池进行均衡。对需要进行均衡的电池均衡至电池平均电压，防止造成均衡控制混乱。通常认为电池组的电压波动范围在20mV范围内，就表明该电池组一致性较好；预设范围可根据管理电池组需求进行设置。

S2：若需要进行均衡，对需均衡电池进行均衡，记录需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式，其中，均衡方式包括充电均衡和放电均衡。可以理解，将不需要均衡的电池的均衡时间记为零。

S3：根据每节需均衡电池的均衡时间与电池组内所有需均衡电池的平均均衡时间的差值评价需均衡电池的相对健康状况。

具体的，根据步骤S2记录的需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式，得到每节需均衡电池的均衡过程参数，统计相同均衡方式下所有需均衡电池的均衡时间之和，所有需均衡电池的均衡时间之和除以需均衡电池的数量得到所有需均衡电池的平均均衡时间。进而计算每节需均衡电池的均衡时间与电池组内所有需均衡电池的平均均衡时间的差值。

电池组的均衡方式包括充电均衡和放电均衡，对于充电均衡，差值越大，对应需均衡电池的健康状况越差；对于放电均衡，差值越大，对应需均衡电池的健康状况越好。

进一步，设置用于衡量电池的健康标准的预设值，比较每节需均衡电池的差值与预设值的大小，进而判断节电池是否需要维护。预设值包括用于衡量充电过程的第一预设值、以及用于衡量放电过程的第二预设值。对于充电过程：当差值大于第一预设值，说明对应电池的相对健康状况较差，需要进行维护。对于放电过程：当差值大于第二预设值，说明对应电池的相对健康状况较好，但电池一致性会较差，同样需要进行维护。

参考图3对上述方法进行说明，图3是电池组充电过程电池均衡趋势图。

在图3中，电池组包含电池：CELL1、CELL2、CELL3、CELL4、CELL5，对电池组进行充电，记录每节电池的均衡过程。在充电过程中，通过电压一致性原则判断，CELL1、CELL2、CELL3、CELL4、CELL5都需要均衡。充电结束后，CELL1、CELL2、CELL3、CELL4、CELL5的充电均衡总时间依次为T1、T2、T3、T4、T5，则所有需均衡电池的平均均衡时间：

T＝(T1+T2+T3+T4+T5)/5

分别计算T1–T，T2–T，T3–T，T4–T，T5–T，并将差值与预设值X进行比较。电池运行一段时间后，若T1–T>X，则可以判定电池CELL1的相对健康状况较差，需要进行维护。

图2是本发明一种电池相对健康状况的判断方法第二实施例的流程示意图。

本实施例提供一种电池相对健康状况的判断方法，第一实施例为通过一次检测来判断电池的健康状况，可快速得到电池的大致健康状况。但因存在偶然因素，为使判断结果更为准确，本实施例采用多次测量求均值的算法，经过多次测量判断出电池组内每节电池的健康状况。具体的，该方法包括：

S1：采集电池组中每节电池的电压，根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡。

具体的，电池管理系统中的电压采集模块采集电池组中每节电池的电压，控制器根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡。

电池一致性原则即根据电池组内电池的电压波动是否在预设范围内，判断是否需要进行均衡。通常认为电池组的电压波动范围在20mV范围内，就表明该电池组一致性较好；如果超出该范围，则需要对相应的电池进行均衡。对需要进行均衡的电池均衡至电池平均电压，防止造成均衡控制混乱。

S2：若是，对需均衡电池进行均衡，记录需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式，其中，均衡方式包括充电均衡和放电均衡。

优选地，重复执行步骤S1-步骤S2。本实施例不对重复次数做限定，本领域技术人员可根据测量精度需求进行调整。

重复执行步骤S1-步骤S2后，得到电池组的多组测量值。计算每节需均衡电池的平均均衡时间，以及计算所有需均衡电池多次测量的平均均衡时间。之后，根据每节需均衡电池的平均均衡时间与电池组内所有需均衡电池的平均均衡时间的差值评价需均衡电池的相对健康状况。

具体的，电池组的均衡方式分为充电均衡和放电均衡，以下分别进行说明。

a、对于充电均衡：

计算每节需均衡电池充电过程的平均均衡时间与电池组内所有需均衡电池充电过程的平均均衡时间的第一差值；

每节需均衡电池的相对健康状况与第一差值成反比关系，即第一差值越大，该电池的相对健康状况越差。

进一步，本实施例的电池相对健康状况的判断方法设置第一预设值，第一预设值根据电池组的相对健康状况设定，用于衡量电池的健康标准。将第一差值与第一预设值进行比较，对第一差值大于第一预设值的需均衡电池进行维护。

b、对于放电均衡：

计算每节需均衡电池放电过程的平均均衡时间与电池组内所有需均衡电池放电过程的平均均衡时间的第二差值；

每节需均衡电池的相对健康状况与第二差值成正比关系，即第二差值越大，电池的相对健康状况越好。

进一步，本实施例的电池相对健康状况的判断方法设置第二预设值，对第二差值大于第二预设值的需均衡电池进行维护，第二预设值根据电池组的相对健康状况设定。

另外，在均衡过程中，均衡次数也可用于衡量电池的相对健康状况。因此，步骤S2还记录需均衡电池的均衡频率；每节需均衡电池的相对健康状况与均衡频率成反比关系，即电池的充电均衡次数越多，表明该电池的健康状况越差；电池的放电均衡次数越多，表明该电池的相对健康状况越好；当电池充电均衡和放电均衡次数都较少时，则该电池的一致性较好，当电池组内所有电池的一致性都较好时，该电池组性能才能达到最佳。

例如在图3中，对于充电均衡，CELL1的均衡频率最高，所以CELL1的健康状况最差，需要进行维护。

优选地，对于另外一些实施例，可将电池的均衡时间和均衡频率两项指标结合起来衡量电池的健康状况。对于充电均衡，均衡时间越长，且均衡频率越高的电池，健康状况越差，需要进行维护；或，在均衡时间相等的情况下，均衡频率越高的电池，健康状况越差，需要进行维护。对于放电均衡，均衡时间越长，且均衡频率越高的电池，健康状况越好，但电池组一致性较差；或，在均衡时间相等的情况下，均衡频率越高的电池，健康状况越好，但电池组一致性较差。

进一步，分别设置电池的均衡时间和均衡频率的加权值，根据加权值计算结果衡量电池的健康状况。

另，本发明还构造一种电池组供电系统，该系统使用上述的电池相对健康状况的判断方法判断电池组内电池的相对健康状况，对需要维护的电池进行维护，提高电池组的整体性能。

本申请针对电池组的健康状况提出一种简单的相对健康状况判断方法，通过统计分析每节电池的均衡时间，准确判断每节电池的相对健康状况，进而选择出需要进行维护的电池，提高电池组的整体性能。另外，本申请无需增加硬件成本，有比较高的使用价值。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种电池相对健康状况的判断方法，其特征在于，包括：

S1：采集电池组中每节电池的电压，根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡；

S2：若是，对需均衡电池进行均衡，记录所述需均衡电池的电池编号、均衡时间、以及均衡方式；

S3：根据每节所述需均衡电池的均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池的平均均衡时间的差值评价所述需均衡电池的相对健康状况；

重复执行所述步骤S1-步骤S2；所述步骤S3包括：根据每节所述需均衡电池的平均均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池的平均均衡时间的差值评价所述需均衡电池的相对健康状况；

若所述均衡方式为充电均衡，所述步骤S3包括：计算每节所述需均衡电池充电过程的平均均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池充电过程的平均均衡时间的第一差值；每节所述需均衡电池的相对健康状况与所述第一差值成反比关系；

若所述均衡方式为放电均衡，所述步骤S3包括：计算每节所述需均衡电池放电过程的平均均衡时间与所述电池组内所有所述需均衡电池放电过程的平均均衡时间的第二差值；所述每节所述需均衡电池的相对健康状况与所述第二差值成正比关系。

2.根据权利要求1所述的电池相对健康状况的判断方法，其特征在于，还包括：

对所述第一差值大于第一预设值的所述需均衡电池进行维护，所述第一预设值根据所述电池组的相对健康状况设定。

3.根据权利要求1所述的电池相对健康状况的判断方法，其特征在于，还包括：

对所述第二差值大于第二预设值的所述需均衡电池进行维护，所述第二预设值根据所述电池组的相对健康状况设定。

4.根据权利要求1所述的电池相对健康状况的判断方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

电压采集模块采集所述电池组中每节电池的电压，控制器根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡。

5.根据权利要求1所述的电池相对健康状况的判断方法，其特征在于，所述根据电压一致性原则判断是否需要进行均衡，包括：

根据所述电池组内电池的电压波动是否在预设范围内，判断是否需要进行均衡。

6.根据权利要求1所述的电池相对健康状况的判断方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：记录所述需均衡电池的均衡频率；

所述步骤S3包括：每节所述需均衡电池的相对健康状况与所述均衡频率成反比关系。

7.一种电池组供电系统，其特征在于，所述系统使用权利要求1-6任一项所述的电池相对健康状况的判断方法。

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