CN110858722A - 电池组的电量均衡方法 - Google Patents

电池组的电量均衡方法 Download PDF

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陈明
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Abstract

本发明公开一种电池组的电量均衡方法，包括获取电池组的平均电压值；获取电池组中每一单个电池的电压值及每一单个电池的电压值与平均电压值之间的差值；当差值大于预设值时，则将该单个电池划分至深度修复组；当差值小于或等于预设值时，则将该单个电池划分至普通修复组；分别启动所述深度修复组的深度修复过程和所述普通修复组的普通修复过程。通过此种方法来将电池组中的单个电池进行分组划分，分别进行不同方式的修复，解决了电池组中各单个电池一致性差、电池组使用寿命短的问题，进而实现了电池组中各单个电池电量均衡，一致性好的效果，提高了电池组的使用寿命。

Description

电池组的电量均衡方法
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及一种电池组的电量均衡方法。
背景技术
同一规格型号的单个蓄电池组成电池组后，由于蓄电池的原材料、零部件、制作工艺及使用微观环境的差别，不可避免的会出现差异。这些差异不但影响对电池组SOC(stateof charge/电池剩余电量百分比)、SOH(state of health/电池健康度)等状态，还会影响电池组的正常应用和使用寿命。单个电池之间一致性差的电池组使用寿命不长；在大型电池组的串并联应用中，对单个电池之间的一致性要求更高；单个电池之间一致性差，除了影响使用和寿命外，还可能引发安全性问题。所以，提高电池组中各单个电池的一致性就变得相当重要，则电池的均衡管理就显得非常重要。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种电池组的电量均衡方法，旨在延长电池组的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提出的电池组的电量均衡方法，包括以下步骤：
获取电池组的平均电压值；
获取电池组中每一单个电池的电压值及每一单个电池的电压值与平均电压值之间的差值；
当差值大于预设值时，则将该单个电池划分至深度修复组；
当差值小于或等于预设值时，则将该单个电池划分至普通修复组；
分别启动所述深度修复组的深度修复过程和所述普通修复组的普通修复过程。
优选地，所述深度修复过程具体为依次对所述深度修复组中的每一单个电池进行第一预设时间段的充电或放电，直到所述深度修复组中的所有单个电池修复完毕。
优选地，在深度修复过程中，深度修复组中的任一单个电池充电或放电完毕后转入普通修复组。
优选地，所述普通修复过程为按照轮巡方式对普通修复组中的单个电池进行第二预设时间段的充电或放电；所述第二预设时间段的时长小于所述第一预设时间段的时长。
优选地，当单个电池的电压值小于电池组的平均电压值时，对单个电池进行充电；当单个电池的电压值大于电池组的平均电压值时，对单个电池进行放电。
优选地，所述对单个电池充电具体为外接电源通过充电电路加载至单个电池的两端进行充电；所述对单个电池放电具体为将外接放电电路加载至单个电池的两端进行放电。
优选地，所述对单个电池放电或对单个电池充电具体为将电压值大于电池组的平均电压值的单个电池通过DC/DC电路加载至电压值小于电池组的平均电压值的单个电池的两端。
优选地，所述对单个电池进行充电或对单个电池进行放电时，在单个电池的两端加载谐振脉冲信号，所述谐振脉冲信号的频率小于10000Hz。
优选地，所述第一预设时间段的时长为20-40天，所述第二预设时间段时长为0.5-2小时。
优选地，在所述分别启动所述深度修复组的深度修复过程和所述普通修复组的普通修复过程的步骤之后还包括：
根据以下公式计算电池组的均衡度：
Figure BDA0001775628180000021
当均衡度大于或等于1％，获取深度修复组中单个电池修复后的电压值，若修复后的单个电池的电压值与电池组的平均值的差值仍大于预设值，则回收报废该单个电池。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、由于采用了根据单个电池的电压值与电池组的平均电压值之间的差值来划分单个电池的修复程度的方案，所以，解决了电池组中各单个电池一致性差、电池组使用寿命短的问题，进而实现了电池组中各单个电池电量均衡，一致性好的效果，提高了电池组的使用寿命。
2、由于采用了对偏离电池组的平均电压较大的单个电池进行长时间的充电或放电的方案，所以，解决了偏离电池组的平均电压较大的单个电池难以均衡的问题，进而使得偏离电池组的平均电压较大的单个电池具有足够的恢复时间，来实现均衡的目的。
3、由于采用了将完成一次深度修复的单个电池转入普通修复的方案，所以，解决了需要深度修复的单个电池较多时，先修复的单个电池过放的问题，进而实现了保持电池组中单个电池电量均衡的效果。
4、由于采用了将轮巡方式对普通修复组的单个电池进行充电或放电的方案，所以，解决了偏离电池组平均电压值小的单个电池均衡速度慢的问题，进而实现了偏离电池组平均电压值不多的单个电池的快速均衡的效果。
5、由于采用了对高于平均电压值的单个电池进行放电、低于平均电压值的单个电池进行充电的方案，进而实现了对不同电压值的单个电池使用不同的均衡方法，快速实现均衡的效果。
6、通过采用外接电源进行充电或者外接放电电路进行放电或者高电压单个电池对低电压单个电池进行充电的方案，实现单个电池电压均衡，从而电量均衡的效果。
7、通过采用在充电回路或放电回路加载谐振脉冲信号进行充电或放电的方案，实现了电池组中各单个电池平稳均衡的效果。
8、通过测量电池组的均衡度判断电池组中是否需要报废单个电池的方案，所以，解决了电池组中无法修复的单个电池筛选困难的问题，实现了快速判断无法修复的单个电池，利于电池组中无法修复的单个电池的更换的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明电池组的电量均衡方法一实施例的步骤示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本发明提出一种电池组的电量均衡方法，用于解决一致性差的电池组的使用寿命短的问题，采用对异常单个电池进行修复的方法，达到均衡电池组中各单个电池的电动势、内阻的效果，从而延长电池组的使用寿命。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参照图1，图1为本发明电池组的电量均衡方法一实施例的步骤示意图。
在本发明实施例中，该电池组的电量均衡方法包括以下步骤：
步骤S10：获取电池组的平均电压值；
步骤S20：获取电池组中每一单个电池的电压值及每一单个电池的电压值与平均电压值之间的差值；
步骤S30：当差值大于预设值时，则将该单个电池划分至深度修复组；当差值小于或等于预设值时，则将该单个电池划分至普通修复组；
步骤S40：启动所述深度修复组的深度修复过程；启动所述普通修复组的普通修复过程。
在本实施例中，获取电池组的平均值的方法为先测量电池组两端的总的电压值，再根据以下公式计算得出电池组的平均电压值：
电池组的平均电压值＝电池组的总电压值/电池组的单个电池的个数。
获取电池组中每一单个电池的电压值的方法为直接测量每一单个电池两端的电压值即可。
获取每一单个电池的电压值与平均电压值之间的差值的采用以下公式计算得出(在本实施例中，差值采用绝对值进行计算)：
ΔUi＝|Ui-平均电压值|
其中，ΔUi为差值，Ui为测得的第i个单个电池两端的电压值。
然后将获得的差值ΔUi与电池组内部的预设值进行比较，当差值ΔUi大于预设值时，则将该单个电池划分至深度修复组；当差值ΔUi小于或等于预设值时，则将该单个电池划分至普通修复组。通常，对于基准电压为2V的单个电池，电池组内部预设值优选为50mV；对于基准电压为12V的单个电池，电池组内部预设值优选为300mV。
最后，对深度修复组的各单个电池进行深度修复，对普通修复组的各单个电池进行普通修复。
具体地，深度修复过程为依次对所述深度修复组中的每一单个电池进行第一预设时间段的充电或放电，直到所述深度修复组中的所有单个电池修复完毕。
在本实施例中，对于深度修复组中的单个电池，逐一进行一次深度修复，直到深度修复组中的所有的单个电池均进行完一次深度修复；每一个单个电池修复完毕后，即可将该修复完毕的单个电池转入至普通修复组。
具体地，当深度修复组中的单个电池的电压值高于电池组的平均电压值时，则对该单个电池进行第一预设时间段的放电；当深度修复组中的单个电池的电压值低于电池组的平均电压值时，则对该单个电池进行第一预设时间段的充电。通常，该第一预设时间段的时长优选为20-30天。
在本实施例中，对于普通修复组中的单个电池，逐一进行一次普通修复，当所有的单个电池均进行完一次深度修复后，则开始下一轮的普通修复，循环往复进行普通修复。
具体地，当普通修复组中的单个电池的电压值高于电池组的平均电压值时，则对该单个电池进行第二预设时间段的放电；当普通修复组中的单个电池的电压值低于或等于电池组的平均电压值时，则对该单个电池进行第二预设时间段的充电。第二预设时间段的时长通常远小于第一预设时间段时长，该第二预设时间段的时长优选为0.5-2小时。
具体地，上述对单个电池充电可以利用外接电源通过充电电路加载至单个电池的两端进行充电，在本实施例中，外接电源优选为恒流充电电源，具体方案可通过在电池组和恒流充电电源、充电电路之间设置开关矩阵，当某个单个电池需要进行充电时，则通过开关矩阵，接通该单个电池与恒流充电电源、充电电路的连接，进行预设时间段的充电；并且为了实现充电平稳，可在单个电池的两端加载频率小于10000Hz的谐振脉冲信号。
具体地，上述对单个电池放电可以通过将放电电路加载至单个电池的两端进行放电，具体方案可通过在电池组和放电电路之间设置开关矩阵，当某个单个电池需要进行放电时，则通过开关矩阵，接通该单个电池与放电电路的连接，形成放电回路，进行预设时间段的放电；并且为了实现放电平稳，也同样可在单个电池的两端加载频率小于10000Hz的谐振脉冲信号。
另外，上述对单个电池放电或对单个电池充电还可采用将电压值大于电池组的平均电压值的单个电池通过DC/DC电路加载至电压值小于电池组的平均电压值的单个电池的两端，则电压值高的单个电池进行放电，电压值低的单个电池进行充电，从而达到平衡的效果。具体实现方式依然时在电池组内的单个电池与DC/DC电路之间设置开关矩阵，当进行充电或放电时，则通过开关矩阵将同一修复组内的高电压电池、低电压电池与DC/DC电路连通，对电压值高的单个电池进行放电，电压值低的单个电池进行充电。当然，为了实现放电平稳，也同样可在高电压或者低电压的单个电池的两端加载频率小于10000Hz的谐振脉冲信号。
在上述步骤S40之后还设置有：
步骤S50：计算电池组的均衡度；
步骤S60：判断均衡度是否小于1％；
步骤S70：若均衡度大于或等于1％，获取深度修复组中单个电池修复后的电压值，若修复后的单个电池的电压值与电池组的平均值的差值仍大于预设值，则回收报废该单个电池；若均衡度小于1％，则持续上述普通修复过程。
具体地，上述均衡度的计算公式如下：
Figure BDA0001775628180000061
若修复后的单个电池的电压值与电池组的平均值的差值仍大于预设值，则说明该单个电池已经修复不了了，应该将该单个电池回收报废；并及时更换新的单个电池，有利于快速恢复电池组的平衡。
上述本申请实施例一中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1、由于采用了根据单个电池的电压值与电池组的平均电压值之间的差值来划分单个电池的修复程度的方案，所以，解决了电池组中各单个电池一致性差、电池组使用寿命短的问题，进而实现了电池组中各单个电池电量均衡，一致性好的效果，提高了电池组的使用寿命。
2、由于采用了对偏离电池组的平均电压较大的单个电池进行长时间的充电或放电的方案，所以，解决了偏离电池组的平均电压较大的单个电池难以均衡的问题，进而使得偏离电池组的平均电压较大的单个电池具有足够的恢复时间，来实现均衡的目的。
3、由于采用了将完成一次深度修复的单个电池转入普通修复的方案，所以，解决了需要深度修复的单个电池较多时，先修复的单个电池过放的问题，进而实现了保持电池组中单个电池电量均衡的效果。
4、由于采用了将轮巡方式对普通修复组的单个电池进行充电或放电的方案，所以，解决了偏离电池组平均电压值小的单个电池均衡速度慢的问题，进而实现了偏离电池组平均电压值不多的单个电池的快速均衡的效果。
5、由于采用了对高于平均电压值的单个电池进行放电、低于平均电压值的单个电池进行充电的方案，进而实现了对不同电压值的单个电池使用不同的均衡方法，快速实现均衡的效果。
6、通过采用外接电源进行充电或者外接放电电路进行放电或者高电压单个电池对低电压单个电池进行充电的方案，实现单个电池电压均衡，从而电量均衡的效果。
7、通过采用在充电回路或放电回路加载谐振脉冲信号进行充电或放电的方案，实现了电池组中各单个电池平稳均衡的效果。
8、通过测量电池组的均衡度判断电池组中是否需要报废单个电池的方案，所以，解决了电池组中无法修复的单个电池筛选困难的问题，实现了快速判断无法修复的单个电池，利于电池组中无法修复的单个电池的更换的效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池组的电量均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取电池组的平均电压值；
获取电池组中每一单个电池的电压值及每一单个电池的电压值与平均电压值之间的差值；
当差值大于预设值时，则将该单个电池划分至深度修复组；
当差值小于或等于预设值时，则将该单个电池划分至普通修复组；
分别启动所述深度修复组的深度修复过程和所述普通修复组的普通修复过程。
2.如权利要求1所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，所述深度修复过程具体为依次对所述深度修复组中的每一单个电池进行第一预设时间段的充电或放电，直到所述深度修复组中的所有单个电池修复完毕。
3.如权利要求2所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，在深度修复过程中，深度修复组中的任一单个电池充电或放电完毕后转入普通修复组。
4.如权利要求3所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，所述普通修复过程为按照轮巡方式对普通修复组中的单个电池进行第二预设时间段的充电或放电；所述第二预设时间段的时长小于所述第一预设时间段的时长。
5.如权利要求2至4中任一项所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，当单个电池的电压值小于电池组的平均电压值时，对单个电池进行充电；当单个电池的电压值大于电池组的平均电压值时，对单个电池进行放电。
6.如权利要求5所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，所述对单个电池充电具体为外接电源通过充电电路加载至单个电池的两端进行充电；所述对单个电池放电具体为将外接放电电路加载至单个电池的两端进行放电。
7.如权利要求5所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，所述对单个电池放电或对单个电池充电具体为将电压值大于电池组的平均电压值的单个电池通过DC/DC电路加载至电压值小于电池组的平均电压值的单个电池的两端。
8.如权利要求6或7所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，所述对单个电池进行充电或对单个电池进行放电时，在单个电池的两端加载谐振脉冲信号，所述谐振脉冲信号的频率小于10000Hz。
9.如权利要求4所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，所述第一预设时间段的时长为20-40天，所述第二预设时间段时长为0.5-2小时。
10.如权利要求1所述的电池组的电量均衡方法，其特征在于，在所述分别启动所述深度修复组的深度修复过程和所述普通修复组的普通修复过程的步骤之后还包括：
根据以下公式计算电池组的均衡度：
Figure FDA0001775628170000021
当均衡度大于或等于1％，获取深度修复组中单个电池修复后的电压值，若修复后的单个电池的电压值与电池组的平均值的差值仍大于预设值，则回收报废该单个电池。
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