CN109980749A - 一种电池组的电量均衡方法及系统 - Google Patents

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尹航
张龙
李森
王钊
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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

Abstract

本发明提供的一种电池组的电量均衡方法，包括：检测电池组各电芯电压；基于电池组各电芯电压都超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；基于有电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。提高了电池组电量均衡系统电量平衡功能的效率，避免了无意义的电量消耗，延长了电池对应用系统的供电时间。也使得平衡放电阈值可以在高于放电过压保护阈值，低于充电过压保护阈值的宽泛电压间内随电芯特性和充电器输出电压的需要而自由设置。

Description

一种电池组的电量均衡方法及系统
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域,尤其涉及一种电池组的电量均衡方法及系统。
背景技术
多节锂电池中组成电芯串的各节电芯容量存在差异，并且随着老化程度不同，该差异趋向于增大。其结果会导致随着充放电次数增多，各个电芯之间的电压差越来越大。出于安全考虑，电池保护系统以电压最低的那个电芯低于放电过压保护阈值为禁止放电的标准，而以电压最高的那个电芯高于充电过压保护阈值为禁止充电的标准。由此可知,各电芯之间的电压差越大,电池组可供有效使用的电量就越少。为减弱这种电芯容量不平衡带来的问题，业内使用一种电量平衡方法为，设置一个平衡放电阈值(简称VBL)，VBL略低于充电过压保护阈值(简称VOC)，保护系统的电量平衡功能对超过VBL的电芯进行放电。这样，相对电压仍低于VBL的电芯而言，电压高于VBL的电芯会有额外的放电电流，该电流差会在一定程度上缩小高于VBL和低于VBL的电芯之间的电压差。
上述方法存在缺陷:1)如果电池组中所有电芯都超过了VBL，那么就会对所有电芯都作“平衡”放电，而此时由于每个电芯都在做同样的平衡放电,此时平衡放电电流已经失去了平衡电芯电量的意义，反而会成为了电池组额外的电量损失，其效果会使得电池组充满电后，电芯在VBL到VOC区间存储的电量被平衡放电白白消耗掉,导致电池有效电量降低。2)在原平衡放电方法基础上，要想缩小这种“浪费”区间，就要提高VBL电压设置以缩小VBL与VOC之间的差，但是这样做在另一方面又遇到矛盾，即电池保护设置的VOC是电芯充电的上限，也就是说一个N节电芯串联而成的电池组，最高的充电电压为N倍的VOC，而为电池组所生产的充电器往往会出于安全考量，其输出的充电电压又会被限制得低于N倍VOC，一旦VBL设置得过高或者充电器输出的充电电压上限过低，以至于N倍的VBL超过了充电器的输出上限，在这种情况下，总电压无法被充到高于N倍VBL，平衡功能几乎无法被触发，形同虚设。VBL设置范围受到很大限制。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种电池组的电量均衡方法及系统。
第一方面，本申请实施例提供了一种电池组的电量均衡方法，所述方法包括：
检测电池组各电芯电压；
基于电池组各电芯电压都超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；
基于有电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯电压未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。
可选实施例中，所述对超过平衡放电阈值的电芯进行放电包括：对放电电芯的电压进行实时检测。
可选实施例中，所述对超过平衡放电阈值的电芯进行放电，当被放电的电芯电压低于平衡放电阈值时，停止平衡放电。
可选实施例中，所述平衡放电阈值低于充电过压保护阈值高于放电过压保护阈值。
第二方面，本申请实施例提供了一种电池组的电量均衡系统，包括：
检测单元，其用于检测电池组所有电芯的电压值；
比较单元，其用于将检测单元获取的电压值与平衡放电阈值进行比较，并将比较结果传送给处理单元；
处理单元，其用于根据比较单元的比较结果，触发电池保护系统进行平衡放电操作。
可选实施例中，所述根据比较单元的比较结果，触发电池保护系统进行平衡放电操作包括：
基于电池组各电芯电压都超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；
基于电池组各电芯电压都未超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；
基于有电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电；
可选实施例中，所述处理单元还包括第一判断模块；当有电芯电压超过平衡放电阈值时，用于判断电池组各电芯电压是否都超过平衡放电阈值。
本申请实施例具有如下有益效果：
本申请实施例提供的一种电池组的电量均衡方法及系统，提高了电池组电量均衡系统电量平衡功能的效率，避免了无意义的电量消耗，延长了电池对应用系统的供电时间。该方法也使得平衡放电阈值可以在高于放电过压保护阈值，低于充电过压保护阈值的宽泛电压间内随电芯特性和充电器输出电压的需要而自由设置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本申请一种电池的电量均衡方法的流程图；
图2示出了本申请一种电池组的电量均衡系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
图1为本申请实施例提供的一种电池组的电量均衡方法的流程示意图，如图1所示，包括步骤S101-S105。
步骤S101，检测电池组各电芯电压。
步骤S102，判断是否有电芯电压超过平衡放电阈值。若有电芯电压超过平衡放电阈值，执行步骤S104，若没有电芯电压超过平衡放电阈值，执行步骤S103。
步骤S103，禁止进行平衡放电。
其中，禁止电池组电芯进行平衡放电包括，没有电池组电芯超过平衡放电阈值，此时不需要对电池组电芯进行放电，当电池组各电芯电压均超过放电平衡阈值时，也要禁止对电池组的电芯进行平衡放电。
步骤S104，判断是否电池组各电芯电压都超过放电平衡阈值。若电池组各电芯电压都超过放电平衡阈值时执行步骤S103，当电池组有电芯电压未超过放电平衡阈值时，执行步骤S105。
其中，当各电芯的电压都超过平衡放电阈值时，禁止电芯进行平衡放电，避免了无意义的电量消耗。因为平衡放电阈值是低于充电过压保护阈值的，在所有电芯电压都超过平衡放电阈值时，对电池组进行充电，在保证电池组电量充满的情况下能够缩短充电时间。
以锂电池为例，当锂电池组内的电芯老化程度差异不大且锂电池组充满电时，可能存在锂电池组内各电芯的电压都超过放电平衡阈值。此时检测到各电芯的电压超过平衡放电阈值，如果不禁止电芯放电，会导致电芯在VBL(平衡放电阈值)到VOC(充电过压保护阈值)区间存储的电量被平衡放电消耗掉，导致电池的有效电量降低。另一种情况，当锂电池组内各电芯电压都超过平衡放电阈值，但锂电池组未充满电，此时对锂电池组进行充电能够缩短充电时间。本申请实施例以锂电池组为例，但同样适用于其他电池组。
当存在电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，此时超过平衡放电阈值的电芯在充电时会提早达到充电过压保护阈值，导致电池组被禁止充电，此时其他电芯还未存储到足够多的电量。因此需要对超过平衡放电阈值的电芯进行放电，以保证电池组能够存储足够的电量，延迟电池对应用系统的供电时间。
当电池组各电芯电压都超过平衡放电阈值时，禁止电池组进行平衡放电，当有电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。该方法使平衡放电阈值可以在高于放电过压保护阈值，低于充电过压保护阈值的宽泛电压间内随电芯特性和充电器输出电压的需要而自由设置。
步骤S105，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。
其中，对放电电芯的电压进行实时检测。对进行放电电芯的电压进行检测，当被放电的电芯电压值低于平衡放电阈值时，即停止对该电芯进行放电。避免对电芯过度放电造成电量损耗。
进一步地，平衡放电阈值低于充电过压保护阈值高于放电过压保护阈值，平衡放电阈值低于充电过压保护阈值。保护系统的电量平衡功能对超过平衡放电阈值的电芯进行放电，这样相对于电压低于平衡放电阈值的电芯而言，电压高于平衡放电阈值的电芯会有额外的放电电流，该电流差会在一定程度上缩小高于平衡放电阈值和低于平衡放电阈值的电芯之间的电压差。
本申请实施例提供了一种电池组的电量平衡系统，该系统可实现上述实施例中的电量均衡方法，上述电量均衡方法的实施例可用于理解和说明以下电池组的电量平衡系统的实施例。同样，以下电池组的电量平衡系统的实施例也可以用于理解上述方法实施例。
图2示出了本申请电池组的电量均衡系统的一实施例结构示意图。参见图2，本申请实施例的一种电池组的电量均衡系统包括：
检测单元20，其用于检测电池组所有电芯的电压值；
比较单元21，其用于将检测单元获取的电压值与平衡放电阈值进行比较，并将比较结果传送给处理单元；
处理单元22，其用于根据比较单元的比较结果，触发电池保护系统进行平衡放电操作。
本申请实施例提供的电池组的电量均衡系统，检测单元20用于检测电池组所有电芯的电压值，并将检测到的电压值传送给比较单元21，比较单元21将检测到的所有电芯的电压值与平衡放电阈值进行比较。并将比较结果传送给处理单元22，处理单元22根据比较单元21的比较结果触发电池保护系统进行相应的操作，具体包括,若被检测电池组的所有电芯的超过平衡放电阈值，处理单元22禁止触发平衡放电操作。若有电芯的电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，处理单元22触发平衡放电操作，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。
可选地，所述处理单元22还包括第一判断模块；当处理单元22从比较单元21获取的结果为有电芯的电压超过平衡放电阈值时，处理单元22需要触发第一判断模块，判断是否是所有电芯的电压都超过平衡放电阈值。并将判断结果反馈给处理单元22，处理单元22根据第一判断模块的反馈结果进行相应的操作，具体包括，若电池组各电芯的电压值都超过平衡放电阈值则禁止触发平衡放电操作。若电池组各电芯电压都未超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；若有电芯的电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电池组的电量均衡方法，包括：
检测电池组各电芯电压；
基于电池组各电芯电压都超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；
基于有电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯电压未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对超过平衡放电阈值的电芯进行放电包括：对放电电芯的电压进行实时检测。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对超过平衡放电阈值的电芯进行放电，当被放电的电芯电压低于平衡放电阈值时，停止平衡放电。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平衡放电阈值低于充电过压保护阈值高于放电过压保护阈值。
5.一种电池组的电量均衡系统，包括：
检测单元，其用于检测电池组所有电芯的电压值；
比较单元，其用于将检测单元获取的电压值与平衡放电阈值进行比较，并将比较结果传送给处理单元；
处理单元，其用于根据比较单元的比较结果，触发电池保护系统进行平衡放电操作。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述根据比较单元的比较结果，触发电池保护系统进行平衡放电操作包括：
基于电池组各电芯电压都超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；
基于电池组各电芯电压都未超过平衡放电阈值，禁止电芯进行平衡放电；
基于有电芯电压超过平衡放电阈值，且至少有一个电芯未超过平衡放电阈值时，对超过平衡放电阈值的电芯进行平衡放电。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述处理单元还包括第一判断模块；当有电芯电压超过平衡放电阈值时，用于判断电池组各电芯电压是否都超过平衡放电阈值。
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