CN108134417A - 一种均衡电池内各单体电芯能量的方法 - Google Patents

一种均衡电池内各单体电芯能量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种均衡电池内各单体电芯能量的方法,包括以下步骤:获取电池各单体电芯的出厂电压;获取电池出厂后的各单体电芯充满电的电压值;计算各单体电芯历史电压值的平均值;获取各单体电芯实时采样差值;计算各相应单体电芯对的差分电压值;判断是否需要进行能量均衡。本发明提供的均衡电池内各单体电芯能量的方法,可以提高电池内各单体电芯能量均衡的准确性,可以减小电池内各单体电芯能量错均衡的概率,可以记录各单体电芯电压历史数据,准确率高,可靠性高,错均衡概率低,便于操作,成本低,可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种均衡电池内各单体电芯能量的方法
技术领域
本发明涉及一种均衡电池内各单体电芯能量的方法。
背景技术
现有的均衡电池(例如锂电池)内各单体电芯能量的方法基本都是将各单体实时采样的电压进行相互比较,得出一个实时的最大电压值Vmax和最小电压值Vmin,然后将采样得到的Vmax和Vmin进行比较,从而决定是否进行能量均衡。
但是这种方法没有考虑到单体电压采样失效或实时电压波动的问题,由于各单体电压都是使用相同原理的采样器件或电路,很难保证各单体电压采样的可靠性。即使使用不同原理的采样器件或电路,也很难保证各单体电压采样的可靠性,而且也增加了造价成本。
现有电池的能量均衡方法存在以下问题:
①当某一路单体电压采样异常时,如果采样电压为所有单体电压最大值(采样偏大),就会导致该单体电芯误进行放电均衡处理;如果采样电压为所有单体电压最小值(采样偏小),就会导致该单体电芯误进行充电均衡处理(主动均衡),错均衡概率高;
②某一路单体电压采样波动较大时,如果以实时采样得到的电压,进行均衡判断,也有可能导致该单体电芯误进行均衡处理,错均衡概率高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的均衡电池内各单体电芯能量的方法。
为了实现上述发明目的,本发明提供的技术方案如下:
一种均衡电池内各单体电芯能量的方法,包括以下步骤:
步骤一:获取电池各单体电芯的出厂电压;
步骤二:获取电池出厂后的各单体电芯充满电的电压值;
步骤三:计算各单体电芯历史电压值的平均值;
步骤四:获取各单体电芯实时采样差值;
步骤五:计算各相应单体电芯对的差分电压值;
步骤六:判断是否需要进行能量均衡。
进一步地,步骤一具体为:在电池PACK出厂时,将各单体电芯充满电,BMS对各单体电芯进行采样获得各单体电芯电压值,然后BMS将首次采样得到的各单体电芯电压值存储进EEPROM,作为各单体电芯的出厂电压值。
进一步地,步骤二具体为:在电池PACK出厂后,当各单体电芯充满电时,BMS再次对各单体电芯进行采样获得各单体电芯电压值。
进一步地,步骤三具体为:将第二次采样得到的各单体电芯电压值与出厂电压值进行作差计算,如果两者差值的绝对值大于预先设定的电压值,则舍弃本次充满电采样得到的电压值,将出厂电压值存储进另一组EEPROM中;如果两者差值的绝对值小于预先设定的电压值,则将本次充满电采样得到的电压值存储进另一组EEPROM中;分别对历史存储得到的各单体电芯历史电压值求平均值。
进一步地,步骤四具体为:BMS对各单体电芯进行实时采样,将实时采样得到的各单体电芯电压值与历史平均电压值进行作差计算,将两者差值的绝对值作为电压采样差值,如果电压采样差值大于预先设定的电压值,则舍弃本次电压采样差值,使本次电压采样差值等于0;否则,保留本次电压采样差值。
进一步地,步骤五具体为:将同一电池模组内各单体电芯的差值电压进行相互比较,从大到小依次排序,计算序列中的第N个单体电芯与倒数第N个单体电芯的差分电压值。
进一步地,步骤六具体为:看作差后的各差分电压值是否超出设定的阈值,决定是否需要对相关单体电芯进行能量均衡,如果超出设定的阈值,则进行能量均衡;否则,不进行能量均衡;如果要进行能量均衡,则使对应电压高的单体电芯进行放电操作,电压低的单体电芯进行充电操作,从而实现电池PACK内各单体电芯的能量均衡。
本发明提供的均衡电池内各单体电芯能量的方法,可以提高电池内各单体电芯能量均衡的准确性,可以减小电池内各单体电芯能量错均衡的概率,可以记录各单体电芯电压历史数据,准确率高,可靠性高,错均衡概率低,便于操作,成本低,可以很好地满足实际应用的需要。
附图说明
图1为本发明的流程图。
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,下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种均衡电池内各单体电芯能量的方法,包括以下步骤:
1)获取电池各单体电芯的出厂电压:在电池PACK出厂时,将各单体电芯充满电,BMS对各单体电芯进行采样获得各单体电芯电压值,然后BMS将首次采样得到的各单体电芯电压值存储进EEPROM,作为各单体电芯的出厂电压值V出厂
2)获取电池出厂后的各单体电芯充满电的电压值:在电池PACK出厂后,当各单体电芯充满电时,BMS再次对各单体电芯进行采样获得各单体电芯电压值;
3)计算各单体电芯历史电压值的平均值:将第二次采样得到的各单体电芯电压值与出厂电压值V出厂进行作差计算,如果两者差值的绝对值大于预先设定的电压值V比较1,则舍弃本次充满电采样得到的电压值,将V出厂存储进另一组EEPROM中;如果两者差值的绝对值小于预先设定的电压值V比较1,则将本次充满电采样得到的电压值存储进另一组EEPROM中;分别对历史存储得到的各单体电芯历史电压值求平均值V平均
4)获取各单体电芯实时采样差值:BMS对各单体电芯进行实时采样,将实时采样得到的各单体电芯电压值V实时与历史平均电压值V平均进行作差计算,将两者差值的绝对值作为电压采样差值V差值,如果V差值大于预先设定的电压值V比较2,则本次电压采样无效,将本次电压采样差值V差值计为0;如果V差值小于预先设定的电压值V比较2,则本次电压采样差值V差值有效,保留本次电压采样差值V差值;可以通过标定的方法来对V比较1和V比较2两个比较电压进行更改;
5)将各单体电芯的差值电压排序,得到一个序列,计算各相应单体电芯对的差分电压值,序列中的第N个单体电芯与倒数第N个单体电芯称为一个相应单体电芯对,相应单体电芯对的差分电压值即序列中的第N个单体电芯与倒数第N个单体电芯的差分电压值,N为正整数:将同一电池模组内各单体电芯的差值电压V差值进行相互比较,从大到小依次排序,得到一个序列,将序列中的第一个差值电压与倒数第一个差值电压作差记为差分电压值V差分1,将序列中的第二个差值电压与倒数第二个差值电压作差记为差分电压值V差分2,……,依次类推;
6)判断是否需要对各单体电芯进行能量均衡:看作差后的各差分电压值是否超出设定的阈值,决定是否需要对相应单体电芯进行能量均衡,如果超出设定的阈值,则进行能量均衡;否则,不进行能量均衡;如果要进行能量均衡,则使对应电压高的单体电芯进行放电操作,电压低的单体电芯进行充电操作,从而实现电池PACK内各单体电芯的能量均衡。
考虑到电芯的寿命有限,且电芯质量不一致,本方法中V比较1和V比较2两个比较电压可以通过标定的方法来实现更改,避免由于电芯质量不一致或者电芯老化,导致V比较1和V比较2两个比较电压不恰当,出现能量错均衡的情况。
本发明提供的均衡电池内各单体电芯能量的方法,可以提高电池内各单体电芯能量均衡的准确性,可以减小电池内各单体电芯能量错均衡的概率,可以记录各单体电芯电压历史数据,准确率高,可靠性高,错均衡概率低,便于操作,成本低,可以很好地满足实际应用的需要。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种均衡电池内各单体电芯能量的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:获取电池各单体电芯的出厂电压;
步骤二:获取电池出厂后的各单体电芯充满电的电压值;
步骤三:计算各单体电芯历史电压值的平均值;
步骤四:获取各单体电芯实时采样差值;
步骤五:计算各相应单体电芯对的差分电压值;
步骤六:判断是否需要进行能量均衡。
2.根据权利要求1所述的均衡电池内能量的方法,其特征在于,步骤1具体为:在电池PACK出厂时,将各单体电芯充满电,BMS对各单体电芯进行采样获得各单体电芯电压值,然后BMS将首次采样得到的各单体电芯电压值存储进EEPROM,作为各单体电芯的出厂电压值。
3.根据权利要求1-2所述的均衡电池内能量的方法,其特征在于,步骤2具体为:在电池PACK出厂后,当各单体电芯充满电时,BMS再次对各单体电芯进行采样获得各单体电芯电压值。
4.根据权利要求1-3所述的均衡电池内能量的方法,其特征在于,步骤3具体为:将第二次采样得到的各单体电芯电压值与出厂电压值进行作差计算,如果两者差值的绝对值大于预先设定的电压值,则舍弃本次充满电采样得到的电压值,将出厂电压值存储进另一组EEPROM中;如果两者差值的绝对值小于预先设定的电压值,则将本次充满电采样得到的电压值存储进另一组EEPROM中;分别对历史存储得到的各单体电芯历史电压值求平均值。
5.根据权利要求1-4所述的均衡电池内能量的方法,其特征在于,步骤4具体为:BMS对各单体电芯进行实时采样,将实时采样得到的各单体电芯电压值与历史平均电压值进行作差计算,将两者差值的绝对值作为电压采样差值,如果电压采样差值大于预先设定的电压值,则本次电压采样无效,将本次电压采样差值计为0;否则,保留本次电压采样差值。
6.根据权利要求1-5所述的均衡电池内能量的方法,其特征在于,步骤5具体为:将同一电池模组内各单体电芯的差值电压进行相互比较,从大到小依次排序,计算序列中的第N个单体电芯与倒数第N个单体电芯的差分电压值。
7.根据权利要求1-6所述的均衡电池内能量的方法,其特征在于,步骤6具体为:看作差后的各差分电压值是否超出设定的阈值,决定是否需要对相关单体电芯进行能量均衡,如果超出设定的阈值,则进行能量均衡;否则,不进行能量均衡;如果要进行能量均衡,则使对应电压高的单体电芯进行放电操作,电压低的单体电芯进行充电操作,从而实现电池PACK内各单体电芯的能量均衡。
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