CN109017429A - 一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法 - Google Patents

一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法，包括：使用车载充电机或充电桩对动力电池组进行恒流充电，判断电池组是否满足预设的均衡允许条件，并对满足均衡开启条件的动力电池单体启动均衡同时记录容量差异和电芯编号；将具有较高可用容量的单体电芯通过均衡电阻消耗电芯间容差，使整个动力电池系统可用剩余容量保持一致；当电芯间容差小于预设值后，断开均衡回路，进入下一轮均衡周期。本发明实现电池系统定量均衡，减少电芯内阻变大对系统可用容量的影响，增加电池系统可用能量，保证了电池系统的使用寿命。

Description

一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法
技术领域
本发明涉及电动汽车电池管理系统中被动均衡算法。
背景技术
随着国家对电动汽车的投入力度不断加大，电动汽车技术得到了快速发展。均衡效果在电动汽车电池寿命和续航里程中都起到了举足轻重的效果。以往的均衡算法往往是在指定条件下进行电芯单体电压的均衡，费时费力，也不能开发电芯的最大使用潜能。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法，使电池管理系统可以在任何状态下开启均衡，使电池系统内的电芯在放电时处在同一个放电容量，从而起到最大化使用电池包的容量，延缓电池的衰减，延长电池的使用寿命，恢复车辆续航里程的作用。
为了实现上述目的，本发明一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法，包括以下步骤：
步骤一、使用车载充电机或充电桩以设定的充电电流值I对电池组进行充电，若满足以下条件则进行步骤二：
电池管理系统EEPROM中ΔQ标志位为无效；
车辆保持恒流充电直至电压达到稳定；
充电过程中动力电池系统最低温度大于单体电池放电容量温度拐点Tmin；动力电池系统最大温差小于Tdiff；
所述的Tdiff为单体电池处于动力电池系统最低温度下的放电容量与单体电池处于动力电池系统最高温度下的放电容量差异小于一定值时的温差；
步骤二、判断电池组中的最高单体电池电压与最低单体电池电压的压差是否大于预设的Vdiff1，若大于Vdiff1，则在电池组中筛选出单体电池电压高于最低单体电池电压+Vdiff2的电压值的单体电池并记录筛选出的单体电池的编号，然后将所述的编号存储到均衡电压序列中，开始计时；所述的Vdiff2＜Vdiff1；
若最高单体电压与最低单体电压压差小于Vdiff1，则重新进入步骤一；
步骤三、最低电压单体电池的电压上升Vdiff2后，停止计时，计算最低电压单体电池此时的容量变化值ΔQ：
ΔQ＝I×Δt
式中，I为充电电流值，Δt为最低单体电压电池电压变化Vdiff2所用时间；
步骤四、当ΔQ大于电池系统容量的3％时，将ΔQ存储至电池管理系统EEPROM中并设置ΔQ标志位为有效，然后执行下一步骤；否则执行步骤一；
步骤五、车辆行驶过程中电池组放电时，若所述的均衡电压序列中的单体电池电压小于步骤二中最低单体电池编号的电压，则将此编号单体电池从均衡电压序列中删除；经过n次放电循环后，如果均衡电压序列不为空则置允许均衡标志为允许并存储该允许记录；
步骤六、车辆重新启动过程中，若ΔQ标志位为有效且均衡标志为允许，则执行下一步骤，若不成立，则执行步骤一；
步骤七、初始状态下采用步骤三中的容量值对均衡电压序列中的电池进行均衡，然后实时递减变化均衡容量值，下电前对最终的容量值进行存储，均衡容量的递减变化值是均衡电流与均衡开启时间的乘积；
步骤八、如果最终的容量值小于用户可接受的系统容量差异值，则判定本次均衡循环结束，置允许均衡标志为禁止、置ΔQ标志位为无效并存储这两个标志位；否则，执行步骤七。
本发明的有益效果是:通过动态计算量化电芯间的容量差异，使电芯间的放电容量保持在同一放电平台，使均衡效果大幅提升。
附图说明
图1为本发明动力电池组量化的全工况被动均衡算法流程图。
具体实施方式
下面通过最优实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细地描述。
本发明提供了动力电池组量化的全工况被动均衡算法，包括以下步骤：
步骤一、使用车载充电机或充电桩以设定的充电电流值I对电池组进行充电，若满足以下条件则进行步骤二：
电池管理系统EEPROM中ΔQ标志位为无效；
车辆保持恒流充电直至电压达到稳定；
充电过程中动力电池系统最低温度大于单体电池放电容量温度拐点Tmin；动力电池系统最大温差小于Tdiff；
所述的Tdiff为单体电池处于动力电池系统最低温度下的放电容量与单体电池处于动力电池系统最高温度下的放电容量差异小于一定值(推荐为2％以内)时的温差；
本步骤中充电电流值I推荐选取为充电倍率小于1C充电时的电流值；
本步骤中充电时间通常达到3-5分钟，即可以达到电压稳定；
步骤二、判断电池组中的最高单体电池电压与最低单体电池电压的压差是否大于预设的Vdiff1(根据均衡期望结果确定)，若大于Vdiff1，则在电池组中筛选出单体电池电压高于最低单体电池电压+Vdiff2的电压值的单体电池并记录筛选出的单体电池的编号，然后将所述的编号存储到均衡电压序列中，开始计时；所述的Vdiff2＜Vdiff1；
Vdiff1推荐选取为单体电芯的SOC为50％(SOC为电池在一定放电倍率下,剩余容量与相同条件下额定容量的比值)时系统容量差异大于3％对应的系统电压差值；
Vdiff2推荐选取为Vdiff2＝Vdiff1-电池系统电芯拣选压差值。
若最高单体电压与最低单体电压压差小于Vdiff1，则重新进入步骤一。
步骤三、最低电压单体电池的电压上升Vdiff2后，停止计时，计算最低电压单体电池此时的容量变化值ΔQ：
ΔQ＝I×Δt
式中，I为充电电流值，Δt为最低单体电压电池电压变化Vdiff2所用时间；
步骤四、当ΔQ大于电池系统容量的3％时，将ΔQ存储至电池管理系统EEPROM中并设置ΔQ标志位为有效，然后执行下一步骤；否则执行步骤一；
步骤五、车辆行驶过程中电池组放电时，若所述的均衡电压序列中的单体电池电压小于步骤二中最低单体电池编号的电压，则将此编号单体电池从均衡电压序列中删除，此时电芯因为容量衰减和内阻变大导致充电时电压高；经过n次放电循环后，如果均衡电压序列不为空则置允许均衡标志为允许并存储该允许记录；放电循环次数n可以根据电池系统一致性设定，推荐设置为3。
步骤六、车辆重新启动过程中，若ΔQ标志位为有效且均衡标志为允许，则执行下一步骤，若不成立，则执行步骤一；
步骤七、初始状态下采用步骤三中的容量值对均衡电压序列中的电池进行均衡，然后实时递减变化均衡容量值，下电前对最终的容量值进行存储，均衡容量的递减变化值是均衡电流与均衡开启时间的乘积；
步骤八、如果最终的容量值小于用户可接受的系统容量差异值(该值推荐的设定为系统电芯拣选容差值)，则判定本次均衡循环结束，置允许均衡标志为禁止、置ΔQ标志位为无效并存储这两个标志位；否则，执行步骤七。
显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种动力电池组量化的全工况被动均衡算法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、使用车载充电机或充电桩以设定的充电电流值I对电池组进行充电，若满足以下条件则进行步骤二：
电池管理系统EEPROM中ΔQ标志位为无效；
车辆保持恒流充电直至电压达到稳定；
充电过程中动力电池系统最低温度大于单体电池放电容量温度拐点Tmin；动力电池系统最大温差小于Tdiff；
所述的Tdiff为单体电池处于动力电池系统最低温度下的放电容量与单体电池处于动力电池系统最高温度下的放电容量差异小于一定值时的温差；
步骤二、判断电池组中的最高单体电池电压与最低单体电池电压的压差是否大于预设的Vdiff1，若大于Vdiff1，则在电池组中筛选出单体电池电压高于最低单体电池电压+Vdiff2的电压值的单体电池并记录筛选出的单体电池的编号，然后将所述的编号存储到均衡电压序列中，开始计时；所述的Vdiff2＜Vdiff1；
若最高单体电压与最低单体电压压差小于Vdiff1，则重新进入步骤一；
步骤三、最低电压单体电池的电压上升Vdiff2后，停止计时，计算最低电压单体电池此时的容量变化值ΔQ：
ΔQ＝I×Δt
式中，I为充电电流值，Δt为最低单体电压电池电压变化Vdiff2所用时间；
步骤四、当ΔQ大于电池系统容量的3％时，将ΔQ存储至电池管理系统EEPROM中并设置ΔQ标志位为有效，然后执行下一步骤；否则执行步骤一；
步骤五、车辆行驶过程中电池组放电时，若所述的均衡电压序列中的单体电池电压小于步骤二中最低单体电池编号的电压，则将此编号单体电池从均衡电压序列中删除；经过n次放电循环后，如果均衡电压序列不为空则置允许均衡标志为允许并存储该允许记录；
步骤六、车辆重新启动过程中，若ΔQ标志位为有效且均衡标志为允许，则执行下一步骤，若不成立，则执行步骤一；
步骤七、初始状态下采用步骤三中的容量值对均衡电压序列中的电池进行均衡，然后实时递减变化均衡容量值，下电前对最终的容量值进行存储，均衡容量的递减变化值是均衡电流与均衡开启时间的乘积；
步骤八、如果最终的容量值小于用户可接受的系统容量差异值，则判定本次均衡循环结束，置允许均衡标志为禁止、置ΔQ标志位为无效并存储这两个标志位；否则，执行步骤七。
2.根据权利要求1所述的动力电池组量化的全工况被动均衡算法，其特征在于：所述的Tdiff为单体电池处于动力电池系统最低温度下的放电容量与单体电池处于动力电池系统最高温度下的放电容量差异小于2％以内时的温差。
3.根据权利要求1所述的动力电池组量化的全工况被动均衡算法，其特征在于：充电电流值I选取为充电倍率小于1C充电时的电流值。
4.根据权利要求1-3之一所述的动力电池组量化的全工况被动均衡算法，其特征在于：Vdiff1选取为单体电芯的SOC为50％时系统容量差异大于3％对应的系统电压差值；Vdiff2选取为Vdiff2＝Vdiff1-电池系统电芯拣选压差值。
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