CN111064261B - 考虑温度和soh的被动均衡策略、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施方式提供一种考虑温度和SOH的被动均衡策略、装置及存储介质，属于均衡装置技术领域。所述均衡策略包括：获取电池组的每个单体电池的OCV‑SOC曲线；确定每个单体电池的第一SOC值；分别向每个单体电池充入固定电量；再次根据每个单体电池的当前开路电压确定每个单体电池的第二SOC值；根据公式(1)分别计算每个单体电池的满电容量；获取每个单体电池的温度；根据每个单体电池的温度‑容量表确定每个单体电池的实际满电容量；根据实际满电容量和第一SOC值计算单体电池的实际可用容量；根据该实际可用容量执行被动均衡操作。该均衡策略、装置及存储介质能够提高被动均衡的效率。

Description

考虑温度和SOH的被动均衡策略、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及均衡装置技术领域，具体地涉及一种考虑温度和SOH的被动均衡策略、装置及存储介质。
背景技术
大容量锂电池组在新能源汽车、储能系统中的应用越来越广泛。由于锂电池单体在生产制造以及使用环境的差异，随着使用时间的增长，锂电池单体之间的不一致性会增大，影响电池有效容量的发挥，因此需要均衡电路对其进行均衡，改善锂电池容量间的差异。
当前采用的均衡方案多样，包括电阻耗能式的被动均衡、补电式的主动均衡、电池间能量转移式的主动均衡等，这些均衡方案往往都通过电池单体电压的高低来判断均衡开启和关闭的条件，但是这种方式存在一定的缺陷。由于电池生产时的初始差异以及后续使用过程中的环境的不一样，导致电池组中各单体电池的衰减程度不一致，导致其满电容量存在差异，同时在电池组实际运行过程中，由于安装位置的不同，其实际所处的温度可能会存在差异，对各单体的可用容量产生影响，这就导致整个电池包的各单体电压或者SOC与实际可用容量不一致，采用单体电压或者SOC作为判断条件，会导致实际均衡不是电量最低的单体电池，影响整个电池包的性能发挥。
发明内容
本发明实施方式的目的是提供一种考虑温度和SOH的被动均衡控制策略、装置及存储介质。该策略、装置及存储介质能够提高电池组均衡后的一致性。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种考虑温度和SOH的被动均衡控制策略，所述均衡策略包括：
获取电池组的每个单体电池的OCV-SOC曲线；
根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第一SOC值；
分别向每个所述单体电池充入固定电量；
再次根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)分别计算每个所述单体电池的满电容量，
其中，C0为所述满电容量，ΔC为所述固定电量，SOC1为所述第一SOC值，SOC2为所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池的温度；
根据每个所述单体电池的温度-容量表确定每个所述单体电池的实际满电容量；
根据所述实际满电容量和所述第一SOC值计算所述单体电池的实际可用容量；
根据所述可用容量执行被动均衡操作。
可选地，所述被动均衡策略包括：
确定所述电池组中实际可用容量最大的所述单体电池和实际可用容量最小的单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于预设的阈值；
在判断所述容量差大于所述阈值的情况下，对所述实际可用容量最大的所述单体电池执行放电操作直到所述容量差小于或等于所述预设的阈值。
可选地，根据每个所述单体电池的温度-容量表确定每个所述单体电池的实际满电容量具体包括：
根据所述温度-容量表确定当前温度下的所述单体电池的温度系数；
根据公式(2)确定所述实际满电容量，
C1＝λC0， (2)
其中，C1为所述实际满电容量，C0为所述满电容量，λ为所述温度系数。
另一方面，本发明还提供一种考虑温度和SOH的被动均衡装置，所述均衡装置包括：
放能元件，用于对所述单体电池执行放电操作；
均衡开关，连接在所述放能元件和所述单体电池之间；
控制器，用于：
获取电池组的每个单体电池的OCV-SOC曲线；
根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第一SOC值；
分别向每个所述单体电池充入固定电量；
再次根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)分别计算每个所述单体电池的满电容量，
其中，C0为所述满电容量，ΔC为所述固定电量，SOC1为所述第一SOC值，SOC2为所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池的温度；
根据每个所述单体电池的温度-容量表确定每个所述单体电池的实际满电容量；
根据所述实际满电容量和所述第一SOC值计算所述单体电池的实际可用容量；
根据所述实际可用容量控制所述均衡开关执行被动均衡操作。
可选地，所述被动均衡操作包括：
确定所述电池组中实际可用容量最大的所述单体电池和实际可用容量最小的单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于预设的阈值；
在判断所述容量差大于所述阈值的情况下，控制闭合实际可用容量最打的所述单体电池对应的均衡开关以执行放电操作直到所述容量差小于或等于所述预设的阈值。
可选地，所述控制器进一步用于：
根据所述温度-容量表确定当前温度下的所述单体电池的温度系数；
根据公式(2)确定所述实际满电容量，
C1＝λC0， (2)
其中，C1为所述实际满电容量，C0为所述满电容量，λ为所述温度系数。
可选地，所述控制器通过电池管理系统获取所述开路电压和所述温度。
再一方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的均衡策略。
通过上述技术方案，本发明提供的考虑温度和SOH的补电式均衡控制策略、电路及存储介质通过在测量单体电池的SOC时结合单体电池的温度和当前容量，使得测量的SOC更加准确，然后根据测量的SOC执行被动均衡控制策略，克服了现有技术中由于均衡装置在执行均衡操作时没有考虑温度以及SOH等因素导致的均衡效果不佳的技术问题，提高了均衡后单体电池的一致性。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的考虑温度和SOH的被动均衡策略的流程图；
图2是根据本发明的一个实施方式的被动均衡操作的流程图；以及
图3是根据本发明的一个实施方式的考虑温度和SOH的被动均衡装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的考虑温度和SOH的补电式均衡控制策略的流程图
在步骤S10中，获取电池组的每个单体电池的OCV-SOC曲线。其中，该OCV-SOC曲线用于表示开路电压和电池的SOC(State Of Charg))的对应关系。
在步骤S11中，根据每个单体电池的当前开路电压确定每个单体电池的第一SOC值。
在步骤S12中，分别向每个单体电池充入固定电量。
在步骤S13中，再次根据每个单体电池的当前开路电压确定每个单体电池的第二SOC值；
在步骤S14中，根据公式(1)分别计算每个单体电池的满电容量，
其中，C0为满电容量，ΔC为固定电量，SOC1为第一SOC值，SOC2为第二SOC值；
在步骤S15中，获取每个单体电池的温度；
在步骤S16中，根据每个单体电池的温度-容量表确定每个单体电池的实际满电容量。其中，该温度-容量表可以用于表示该单体电池的温度和容量的对应关系。具体地，可以先根据该温度-容量表确定当前温度下的单体电池的温度系数；再根据公式(2)确定该实际满电容量，
C1＝λC0， (2)
其中，C1为实际满电容量，C0为满电容量，λ为温度-容量表中对应的温度系数。
在步骤S17中，根据实际满电容量和第一SOC值计算单体电池的实际可用容量。具体地，可以根据公式(3)计算该实际可用容量，
C2＝C1SOC1， (3)
在步骤S18中，根据该可用容量执行被动均衡操作。具体地，该被动均衡操作可以是例如图2中所示出的步骤。在图2中，该被动均衡操作可以包括：
在步骤S20中，确定电池组中实际可用容量最大的单体电池和实际可用容量最小的单体电池的容量差；
在步骤S21中，判断容量差是否大于预设的阈值；
在步骤S22中，在判断该容量差大于阈值的情况下，对实际可用容量最大的单体电池放电直到容量差小于或等于预设的阈值。
另一方面，本发明还提供一种考虑温度和SOH的补电式均衡装置。如图3所示，该均衡装置可以包括放能元件R1～Rn、均衡开关K1～Kn和控制器MCU，放能元件R1～Rn可以用于对电池组B1～Bn的每个单体电池Bi(第i个单体电池)放电操作。均衡开关K1～Kn与单体电池Bi一一对应，可以连接在放能元件Ri(第i个放能元件)和单体电池Bi之间。控制器MCU可以用于获取电池组B1～Bn的每个单体电池Bi的OCV-SOC曲线；根据每个单体电池Bi的当前开路电压确定每个单体电池Bi的第一SOC值；分别向每个单体电池Bi充入固定电量；再次根据每个单体电池Bi的当前开路电压确定每个单体电池Bi的第二SOC值；根据公式(1)分别计算每个单体电池Bi的满电容量，
其中，C0为满电容量，ΔC为固定电量，SOC1为第一SOC值，SOC2为第二SOC值；获取每个单体电池Bi的温度；根据每个单体电池Bi的温度-容量表确定每个单体电池Bi的实际满电容量；根据实际满电容量和第一SOC值计算单体电池Bi的实际可用容量；根据该实际可用容量控制均衡开关K1～Kn执行被动均衡操作。具体地，该被动均衡操作可以是例如确定电池组B1～Bn中实际可用容量最大的单体电池Bi和实际可用容量最小的单体电池Bi的容量差；判断该容量差是否大于预设的阈值；在判断该容量差大于阈值的情况下，控制闭合实际可用容量最大的单体电池Bi对应的均衡开关K1～Kn以执行放电操作直到容量差小于或等于预设的阈值。其中，对于该放能元件R1～Rn，可以是本领域人员所知的用电器。在本发明的一个优选示例中，该放能元件R1～Rn可以是例如放电电阻。
在该实施方式中，在确定实际可用容量时，该控制器可以先根据温度-容量表确定当前温度下的单体电池的温度系数；再根据公式(2)确定实际满电容量，
C1＝λC0， (2)
其中，C1为实际满电容量，C0为满电容量，λ为温度系数。
另外，减少电路的设计成本，该控制器MCU可以通过电池管理系统获取开路电压和温度。
再一方面，本发明还提供一种存储介质，该存储介质可以存储有指令，该指令可以用于被机器读取以使得机器执行如上述所述的均衡策略。
通过上述技术方案，本发明提供的考虑温度和SOH的补电式均衡控制策略、电路及存储介质通过在测量单体电池的SOC时结合单体电池的温度和当前容量，使得测量的SOC更加准确，然后根据测量的SOC执行均衡控制策略，克服了现有技术中由于均衡装置在执行均衡操作时没有考虑温度以及SOH等因素导致的均衡效果不佳的技术问题，提高了均衡后单体电池的一致性。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式策略中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述策略的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (6)

1.一种考虑温度和SOH的被动均衡策略，其特征在于，所述均衡策略包括：
获取电池组的每个单体电池的OCV-SOC曲线；
根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第一SOC值；
分别向每个所述单体电池充入固定电量；
再次根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)分别计算每个所述单体电池的满电容量，
其中，C0为所述满电容量，ΔC为所述固定电量，SOC1为所述第一SOC值，SOC2为所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池的温度；
根据每个所述单体电池的温度-容量表确定每个所述单体电池的实际满电容量；
根据所述实际满电容量和所述第一SOC值计算所述单体电池的实际可用容量；
根据所述可用容量执行被动均衡操作；
根据每个所述单体电池的温度-容量表确定每个所述单体电池的实际满电容量具体包括：
根据所述温度-容量表确定当前温度下的所述单体电池的温度系数；
根据公式(2)确定所述实际满电容量，
C1＝λC0，(2)
其中，C1为所述实际满电容量，C0为所述满电容量，λ为所述温度系数；
根据所述实际满电容量和所述第一SOC值计算所述单体电池的实际可用容量包括：
根据公式(3)计算所述实际可用容量，
C2＝C1SOC1，(3)
其中，C2为所述实际可用容量，C1为所述实际满电容量，SOC1为所述第一SOC值。
2.根据权利要求1所述的均衡策略，其特征在于，所述被动均衡策略包括：
确定所述电池组中实际可用容量最大的所述单体电池和实际可用容量最小的单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于预设的阈值；
在判断所述容量差大于所述阈值的情况下，对所述实际可用容量最大的所述单体电池执行放电操作直到所述容量差小于或等于所述预设的阈值。
3.一种考虑温度和SOH的被动均衡装置，其特征在于，所述均衡装置包括：
放能元件，用于对单体电池执行放电操作；
均衡开关，连接在所述放能元件和所述单体电池之间；
控制器，用于：
获取电池组的每个单体电池的OCV-SOC曲线；
根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第一SOC值；
分别向每个所述单体电池充入固定电量；
再次根据每个所述单体电池的当前开路电压确定每个所述单体电池的第二SOC值；
根据公式(1)分别计算每个所述单体电池的满电容量，
其中，C0为所述满电容量，ΔC为所述固定电量，SOC1为所述第一SOC值，SOC2为所述第二SOC值；
获取每个所述单体电池的温度；
根据每个所述单体电池的温度-容量表确定每个所述单体电池的实际满电容量；
根据所述实际满电容量和所述第一SOC值计算所述单体电池的实际可用容量；
根据所述实际可用容量控制所述均衡开关执行被动均衡操作；
所述控制器进一步用于：
根据所述温度-容量表确定当前温度下的所述单体电池的温度系数；
根据公式(2)确定所述实际满电容量，
C1＝λC0，(2)
其中，C1为所述实际满电容量，C0为所述满电容量，λ为所述温度系数；
根据公式(3)计算所述实际可用容量，
C2＝C1SOC1，(3)
其中，C2为所述实际可用容量，C1为所述实际满电容量，SOC1为所述第一SOC值。
4.根据权利要求3所述的均衡装置，其特征在于，所述被动均衡操作包括：
确定所述电池组中实际可用容量最大的所述单体电池和实际可用容量最小的单体电池的容量差；
判断所述容量差是否大于预设的阈值；
在判断所述容量差大于所述阈值的情况下，控制闭合实际可用容量最打的所述单体电池对应的均衡开关以执行放电操作直到所述容量差小于或等于所述预设的阈值。
5.根据权利要求3所述的均衡装置，其特征在于，所述控制器通过电池管理系统获取所述开路电压和所述温度。
6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如权利要求1或2所述的均衡策略。
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