CN111799856B - 一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法及系统 - Google Patents

一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法及系统，通过实时检测当前电池组工作状态，以及采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，从而将所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来判断是否进行电池均衡，若满足预设条件则进行均衡，否则不均衡，同时，本发明在BMS整个生命周期内对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量，从而为单体电池电压百分比提供支撑。本发明针对新电池包内电池一致性问题重新定义被动均衡开启条件，使其寿命延长，并且本发明还缩短了充电过程，减少不必要的电量损耗，并且在使用过程中自学习完成被动均衡开启条件的修正。

Description

一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法及系统
技术领域
本发明属于新能源汽车领域，具体涉及一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法及系统。
背景技术
现有产品中对于新能源汽电池管理系统(以下简称BMS)被动均衡的方式分为：
在充电或者静置状态下，BMS检测到最小单体电压大于限定值(3300mv)且存在某个或几个单体电压与最低单体电压的压差超出限定值(30mv)，则按照电压由高到低的顺序最多开启不相邻的规定路数(3路)被动均衡控制，均衡时均衡电流为规定值(50mA)
然而上述方法存在如下问题：
1.新电池组中的电池单体会出现一致性的问题，导致电池组内可能存在单体压差始终超出规定值(30mv)，在以后充电和放电的使用过程中频繁进行均衡控制，导致电量损耗和电池包及BMS系统寿命；
2.充电过程中不当均衡导致充电时间较长且损失电量；
3.随客户使用时间增加，电池包内电池的一致性会进一步下降容易频繁进入均衡控制，缩短电池包及BMS系统寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法及系统，以解决现有技术中新能源汽车电池管理系统中单体电池均衡时存在的电池一致性、不均衡导致的充电时间较长损失电量以及频繁进入均衡控制的技术问题。
根据本发明的实施例，本发明提出了一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法，包括：
实时检测当前电池组工作状态，采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，其中，在检测当前电池组工作状态的同时还包括对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量。
在一个实施例中，所述采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，包括：
若当前电池组工作状态为新电池在首次充满电状态下，实时采集使用过程中所有单体电池的单体电压百分比，并确定电池组中单体电池的最低单体电压百分比，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与该最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡。
在一个实施例中，所述采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，还包括：
若当前电池组工作状态为充电状态下，实时采集当前电池组中每个单体电池的电压值，若采集的任一单体电池的单体电压值不超过预设单体电压阈值时，则不进行均衡，否则，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡。
在一个实施例中，所述压差百分比阈值为3％，所述单体电压阈值为3550mV。
在一个实施例中，所述对电池组进行补偿性控制包括设置一补偿系数，以及预设的累计电量与补偿系数之间的对应关系，在计算压差百分比时，最终压差百分比等于直接压差百分比乘以补偿系数。
在一个实施例中，启动电池均衡后，实时采集当前电池组中每个单体电池的压差百分比，若采集的任意两个单体电池的压差百分比之差在预设的第二压差百分比阈值范围内时，则停止均衡，其中，所述第二压差百分比阈值为2％。
根据本发明的又一实施例，本发明提还出了一种新能源汽车电池管理系统被动均衡系统，包括：
检测单元，用于实时检测当前电池工作组状态；
采集单元，用于采集所述电池组中单体电池电压百分比；
处理单元，用于根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡；
补偿性控制单元，用于在检测当前电池组工作状态的同时对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量。
在一个实施例中，所述处理单元，还用于若当前电池组工作状态为新电池在首次充满电状态下，实时采集使用过程中所有单体电池的单体电压百分比，并确定电池组中单体电池的最低单体电压百分比，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与该最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡，以及，若当前电池组工作状态为充电状态下，实时采集当前电池组中每个单体电池的电压值，若采集的任一单体电池的单体电压值不超过预设单体电压阈值时，则不进行均衡，否则，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡。
在一个实施例中，所述系统还包括一均衡器，用于对电池组中的单体电池进行均衡。
在一个实施例中，所述均衡器，还用于启动电池均衡后，实时采集当前电池组中每个单体电池的压差百分比，若采集的任意两个单体电池的压差百分比之差在预设的第二压差百分比阈值范围内时，则停止均衡，其中，所述第二压差百分比阈值为2％。
在本发明的实施例中，通过实时检测当前电池组工作状态，以及采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，从而将所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来判断是否进行电池均衡，若满足预设条件则进行均衡，否则不均衡，同时，本发明在BMS整个生命周期内对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量，从而为单体电池电压百分比提供支撑。本发明针对新电池包内电池一致性问题重新定义被动均衡开启条件，使其寿命延长，并且本发明还缩短了充电过程，减少不必要的电量损耗；在使用过程中自学习完成被动均衡开启条件的修正。
附图说明
图1为本发明提出的新能源汽车电池管理系统被动均衡方法流程图；
图2为本发明提出的新能源汽车电池管理系统被动均衡系统框架图。
具体实施方式
为便于理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明提出了一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法，实时检测当前电池组工作状态，采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，其中，在检测当前电池组工作状态的同时还包括对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量。
在本发明中，新电池在首次充满电状态下记录每个单体电池信息(例如电池包内一共16节电池)，认为对应的电池电量状态为100％，在后续的使用中均衡触发条件中的压差条件不再参考之前的绝对压差(30mv)，而是当单体电压百分比与最低百分比超出规定值(3％)后触发。这种控制可以解决新电池组一致性问题。具体实施时，当前电池组工作状态为新电池在首次充满电状态下，在后续使用过程中，实时采集电池组中所有单体电池的单体电压百分比，并确定电池组中单体电池的最低单体电压百分比，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与该最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡。在本发明中，电池组由多个单体电池组合形成。
在本实施例中，当进行充电时，单体电压最大值不超出预设单体电压阈值(3550mv)时，不进行均衡控制，当超出后，再参考第一压差百分比阈值(3％)决定是否均衡。具体实施时，若当前电池组工作状态为充电状态下，实时采集当前电池组中每个单体电池的电压值，若采集的任一单体电池的单体电压值不超过预设单体电压阈值时，则不进行均衡，否则，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡。
在本实施例中，对电池组进行补偿性控制包括设置一补偿系数，以及预设的累计电量与补偿系数之间的对应关系，在计算压差百分比时，最终压差百分比等于直接压差百分比乘以补偿系数。补偿系数A与累计电量的对应关系表如下：
累计电量 10000 50000 100000 150000 200000
A 98％ 75％ 65％ 45％ 0
根据本发明的实施例，现有的电池均衡方式为通过判断绝对压差来确定是否进行均衡，而在实际使用中，单体电池随着使用时间的变化，其电池本体也在发生损耗，因此，仅仅通过电池电压绝对差值判断不能解决电池组一致性问题，本发明通过获取的单体电池电压压差百分比进行均衡判断，其优势在于充分考虑了电池在使用过程中的损耗问题。并且电池组中每个单体电池的压差百分比基于累计电量、补偿系数进行换算得到，也就能够实时获取每个单体电池的最终压差百分比。
在本实施例中，启动电池均衡后，实时采集当前电池组中每个单体电池的压差百分比，若采集的任意两个单体电池的压差百分比之差在预设的第二压差百分比阈值范围内时，则停止均衡，其中，第二压差百分比阈值为2％。
图2是本发明实施例的新能源汽车管理系统被动均衡系统，该系统包括：
检测单元，用于实时检测当前电池工作组状态；
采集单元，用于采集所述电池组中单体电池电压百分比；
处理单元，用于根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡；
补偿性控制单元，用于在检测当前电池组工作状态的同时对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量。
在一个实施例中，所述处理单元，还用于若当前电池组工作状态为新电池在首次充满电状态下，实时采集使用过程中所有单体电池的单体电压百分比，并确定电池组中单体电池的最低单体电压百分比，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与该最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡，以及，若当前电池组工作状态为充电状态下，实时采集当前电池组中每个单体电池的电压值，若采集的任一单体电池的单体电压值不超过预设单体电压阈值时，则不进行均衡，否则，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与最低单体电压百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡。
在一个实施例中，所述系统还包括一均衡器，用于对电池组中的单体电池进行均衡。
在一个实施例中，所述均衡器，还用于启动电池均衡后，实时采集当前电池组中每个单体电池的压差百分比，若采集的任意两个单体电池的压差百分比之差在预设的第二压差百分比阈值范围内时，则停止均衡，其中，所述第二压差百分比阈值为2％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法，其特征在于，包括：
实时检测当前电池组工作状态，采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，其中，在检测当前电池组工作状态的同时还包括对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量；
所述采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，包括：
若当前电池组工作状态为新电池在首次充满电状态下，实时采集使用过程中所有单体电池的单体电压百分比，并确定电池组中单体电池的最低单体电压百分比，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与该最低单体电压百分比的压差百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡；
所述采集在不同电池组工作状态下的单体电池电压百分比，根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡，还包括：
若当前电池组工作状态为充电状态下，实时采集当前电池组中每个单体电池的电压值，若采集的任一单体电池的单体电压值不超过预设单体电压阈值时，则不进行均衡，否则，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与最低单体电压百分比的压差百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡；
所述对电池组进行补偿性控制包括设置一补偿系数，以及预设的累计电量与补偿系数之间的对应关系，所述对应关系为累计电量越多，补偿系数越小，在计算压差百分比时，压差百分比等于直接压差百分比乘以补偿系数；
启动电池均衡后，实时采集当前电池组中每个单体电池的压差百分比，若采集的任意两个单体电池的压差百分比之差在预设的第二压差百分比阈值范围内时，则停止均衡，其中，所述第二压差百分比阈值为2%。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池管理系统被动均衡的方法，其特征在于，所述压差百分比阈值为3%，所述单体电压阈值为3550mV。
3.一种新能源汽车电池管理系统被动均衡系统，其特征在于，包括：
检测单元，用于实时检测当前电池工作组状态；
采集单元，用于采集所述电池组中单体电池电压百分比；
处理单元，用于根据所述单体电池电压百分比与预设的第一压差百分比阈值关系来启动电池均衡；
补偿性控制单元，用于在检测当前电池组工作状态的同时对电池组进行补偿性控制，以确定放电电量；
所述处理单元，还用于若当前电池组工作状态为新电池在首次充满电状态下，实时采集使用过程中所有单体电池的单体电压百分比，并确定电池组中单体电池的最低单体电压百分比，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与该最低单体电压百分比的压差百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡，以及，若当前电池组工作状态为充电状态下，实时采集当前电池组中每个单体电池的电压值，若采集的任一单体电池的单体电压值不超过预设单体电压阈值时，则不进行均衡，否则，若电池组中任一单体电池的单体电压百分比与最低单体电压百分比的压差百分比超过第一压差百分比阈值时，则启动电池均衡；
所述系统还包括一均衡器，用于对电池组中的单体电池进行均衡；
所述对电池组进行补偿性控制包括设置一补偿系数，以及预设的累计电量与补偿系数之间的对应关系，所述对应关系为累计电量越多，补偿系数越小，在计算压差百分比时，压差百分比等于直接压差百分比乘以补偿系数；
所述均衡器，还用于启动电池均衡后，实时采集当前电池组中每个单体电池的压差百分比，若采集的任意两个单体电池的压差百分比之差在预设的第二压差百分比阈值范围内时，则停止均衡，其中，所述第二压差百分比阈值为2%。
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