CN112491111B - 一种功率型电池均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种均衡效率高，均衡效果好的功率型电池均衡方法。该功率型电池均衡方法通过对处于OCV曲线平台区和线性区的单体电池分别采用相对合理的均衡策略，可以避免过均衡的情况或者在没有必要所有单体电池都开启均衡的情况，保障蓄电池组的性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种功率型电池均衡方法。
背景技术
目前市场上的电池包大多采用被动均衡技术，均衡效果相对较好的是单体SOC均衡法，如申请号为CN201611185693.1的中国发明专利申请公开的具体均衡方案：测量各个单体电池的开路电压，由开路电压得其对应的SOC；所有单体电池中SOC最小的为基准，SOC—SOCmin = ΔSOC，根据ΔSOC判断是否需要均衡和需要均衡的时间。此均衡时间如果大于预设均衡时间，则按预设均衡时间；如果小于预设均衡时间，就按照此单体电池计算出的均衡时间。上述的均衡方案由于要预设一个均衡时间，这个时间是人为提前设定，而电池在使用的过程中电量和寿命都是变化的，很显然这样造成均衡效果不好，最后压差依然较大。上述方案，以最小SOCmin为基准，可能存在过均衡或导致其它所有电池都开启均衡的情况。不同的车型，用的电池类型不同；不同类型的电池，电池特性也不同，上述均衡策略太单一笼统了，对功率型电池并不完全适用。
发明内容
本发明的目的是提出一种均衡效率高，均衡效果好的功率型电池均衡方法。
根据本发明提供的功率型电池均衡方法，包括以下步骤：
A、获取功率型电池的所有单体电池的OCV曲线，根据OCV曲线的斜率变化划分出平台区和线性区；
B、若当前所有单体电池的电压全部在平台区，则采用电压法进行均衡；
C、若当前所有单体电池的电压全部在线性区，则采用单体SOC均衡法，所述单体SOC均衡法包括步骤：C1、测量单体电池的单体电压，由单体电压得到对应的单体SOC；C2、计算所有单体电池的平均SOC平均，按照公式SOC基准 =（SOC平均 + SOCmin）/ 2计算出基准SOC；C3、按照公式ΔSOC = SOC - SOC基准计算各个单体电池SOC与基准SOC之的差值；C4、根据ΔSOC标记出需要均衡的单体电池和均衡时间；C5、按照均衡标记对需要均衡的单体电池进行均衡；
D、若当前电压在线性区的单体电池数量占所有单体电池数量的占比小于预设值A1%，则采均衡策略为：标记出线性区需要均衡的单体电池；按照公式ΔSOC = SOC –SOC1计算出需要均衡的时间t1，其中，SOC1是指所述平台区和线性区斜率变化点对应的SOC值；按照公式ΔU = U1 - U平均计算该标记均衡的单体电池在平台区需要均衡的时间t2，其中，U1是指所述平台区和线性区斜率变化点对应的电压值；该标记均衡的单体电池需要均衡的时间T = t1 + t2；
E、若当前电压在平台区的单体电池数量占所有单体电池数量的占比小于预设值A2%，则对线性区的单体电池采用步骤C所述的单体SOC均衡法进行均衡，对电压在平台区的单体电池不进行均衡。
本发明的功率型电池均衡方法，通过对处于OCV曲线平台区和线性区的单体电池分别采用相对合理的均衡策略，可以避免过均衡的情况或者在没有必要所有单体电池都开启均衡的情况，保障蓄电池组的性能。
进一步的，所述B步骤的电压法为：测量各个单体电池的开路电压，计算所有单体电池的平均电压，以平均电压为基准，U - U平均 = ΔU，根据ΔU判断是否需要均衡和需要均衡的时间，对需要均衡电池进行标记，按照均衡时间对标记的电池进行均衡。
进一步的，所述A步骤所述的OCV曲线的斜率变化是指OCV曲线的斜率变化值大于预设值R1。该预设值R1可以根据不同类型的功率型电池种类设置。
进一步的，判断当前电压是在平台区还是线性区，通过当前电压与OCV曲线采用查表法进行比对。
进一步的，为了保证单体电池电压测量的准确性，所述C1步骤的测量单体电池的电压前经过静置。
进一步的，所述C4步骤中根据ΔSOC与预设荷电状态门限的比对判断是否需要均衡，根据ΔSOC与电池额定容量、电池健康度的匹配关系判断需要均衡的时间。
进一步的，所述SOC1优选值为70，所述U1优选值为3.335。
附图说明
图1为本发明的功率型电池的OCV曲线图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
由于HEV混动汽车频繁的充放电工况，所以HEV选用的是功率型电池。本发明以功率型磷酸铁锂电池为例，其OCV曲线图如附图1所示。HEV功率型电池通常的工作区间在SOC为30%～80%之间，在这段工作区间，从图1可以看出，OCV曲线由平台区和线性区两部分组成。
将当前单体电池与OCV曲线采用查表法进行比对，根据比对结果分别采用不同的均衡策略：
所有单体电池电压全部在平台区采用电压法进行均衡，均衡策略为： 测量各个单体电池的开路电压，计算所有单体电池的平均电压，以平均电压为基准， U - U平均= ΔU，根据ΔU判断是否需要均衡和需要均衡的时间，对需要均衡电池进行标记。按照均衡时间对标记的电池进行均衡；
所有单体电池电压全部在线性区采用单体SOC均衡法，均衡策略为：
步骤一，车辆停车电池经过充分静置后，开机上电立即测量各单体电池的电压U；由单体电压U得到其对应的单体SOC；
步骤二，计算所有单体电池的平均SOC平均，按照以下公式计算基准SOC：
SOC基准 =（SOC平均 + SOCmin）/ 2；
步骤三，计算各个单体电池SOC与基准SOC差值：
ΔSOC = SOC - SOC基准；
步骤四，根据ΔSOC标记出需要均衡的单体电池和均衡时间；
步骤五，按照均衡标记对电池进行均衡；
大部分单体电池电压在平台区，只有少部分单体电池电压在线性区，即当前电压在线性区的单体电池数量占所有单体电池数量的占比小于预设值A1%，需要均衡的电池由线性区和平台区两部分组成，均衡策略如下：
标记出线性区需要均衡的单体电池；由ΔSOC计算出需要均衡的时间t1：
ΔSOC = SOC –70；
该标记均衡的电池在平台区需要均衡的时间t2：
ΔU = 3.335 - U平均，
根据ΔU计算需要均衡的时间t2。该电池需要均衡的时间T = t1 + t2。
如果大部分单体电池电压在线性区，只有少部分单体电池电压在平台区，即当前电压在平台区的单体电池数量占所有单体电池数量的占比小于预设值A2%，由于是被动均衡，在平台区的电池不需要均衡。
本发明被应用在功率型电池包的电池管理系统BMS中，该电池管理系统由一个主控制单板BCU和一个从控制单板BMU组成。BCU主要是根据电池状态，判断是否要发启动均衡、停止均衡等命令。BMU主要是根据BCU的控制命令和电池电压的当前状态具体执行电芯的均衡过程。其均衡过程为：
BCU发送开启均衡命令：条件1：电池管理系统无硬件故障，且最低单体电压大于允许开启均衡阀值电压； 条件2：充分静置后开机，判断是否需要均衡，如果需要均衡，则发均衡命令给MCU。
BCU发送停止均衡命令：条件1：电池管理系统无硬件故障，且最低单体电压小于等于停止开启均衡电压阀值电压； 条件2：均衡时间T=0。这两个条件有一个条件满足BCU即可向BMU发送停止均衡命令。
BMU命令执行策略：收到开启均衡命令时，BMU立即开启需要开启均衡的电池进行放电均衡，标志正在均衡标志。收到停止均衡命令时，BMU立即停止所有正在开启均衡的电池，清除正在均衡标志位。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体设计并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种功率型电池均衡方法，其特征在于包括以下步骤：
A、获取功率型电池的所有单体电池的OCV曲线，根据OCV曲线的斜率变化划分出平台区和线性区；
B、若当前所有单体电池的电压全部在平台区，则采用电压法进行均衡；
C、若当前所有单体电池的电压全部在线性区，则采用单体SOC均衡法，所述单体SOC均衡法包括步骤：C1、测量单体电池的单体电压，由单体电压得到对应的单体SOC；C2、计算所有单体电池的平均SOC平均，按照公式SOC基准 =（SOC平均 + SOCmin）/ 2计算出基准SOC；C3、按照公式ΔSOC = SOC - SOC基准计算各个单体电池SOC与基准SOC之的差值；C4、根据ΔSOC标记出需要均衡的单体电池和均衡时间；C5、按照均衡标记对需要均衡的单体电池进行均衡；
D、若当前电压在线性区的单体电池数量占所有单体电池数量的占比小于预设值A1%，则采用的均衡策略为：标记出线性区需要均衡的单体电池；按照公式ΔSOC = SOC –SOC1计算出需要均衡的时间t1，其中，SOC1是指所述平台区和线性区斜率变化点对应的SOC值；按照公式ΔU = U1 - U平均计算该标记均衡的单体电池在平台区需要均衡的时间t2，其中，U1是指所述平台区和线性区斜率变化点对应的电压值；该标记均衡的单体电池需要均衡的时间T = t1 + t2；
E、若当前电压在平台区的单体电池数量占所有单体电池数量的占比小于预设值A2%，则对线性区的单体电池采用步骤C所述的单体SOC均衡法进行均衡，对电压在平台区的单体电池不进行均衡。
2.根据权利要求1所述的功率型电池均衡方法，其特征在于所述B步骤的电压法为：测量各个单体电池的开路电压，计算所有单体电池的平均电压，以平均电压为基准，U - U平均 = ΔU，根据ΔU判断是否需要均衡和需要均衡的时间，对需要均衡电池进行标记，按照均衡时间对标记的电池进行均衡。
3.根据权利要求1所述的功率型电池均衡方法，其特征在于所述A步骤所述的OCV曲线的斜率变化是指OCV曲线的斜率变化值大于预设值R1。
4.根据权利要求1所述的功率型电池均衡方法，其特征在于判断当前电压是在平台区还是线性区，通过当前电压与OCV曲线采用查表法进行比对。
5.根据权利要求1所述的功率型电池均衡方法，其特征在于所述C1步骤的测量单体电池的电压前经过静置。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的功率型电池均衡方法，其特征在于所述C4步骤中根据ΔSOC与预设荷电状态门限的比对判断是否需要均衡，根据ΔSOC与电池额定容量、电池健康度的匹配关系判断需要均衡的时间。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的功率型电池均衡方法，其特征在于所述SOC1为70，所述U1为3.335。
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