CN113346582A - 一种电池组电压均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电池组电压均衡方法，包括：测量电池组中单体电池的电压；当单体电池的电压高于第一阈值时，电池管理系统以第一调节方法对单体电池进行调节；当单体电池的电压低于第二阈值，且电池组平均电压高于第三阈值时，电池管理系统以第二调节方法单体电池进行调节；重复测量单体电池的电压，并对单体电池的电压以第一调节方法或第二调节方法进行调节；当电池组中所有的单体电池的电压均低于第一阈值，高于第二阈值时，电压均衡结束。本发明的有益效果是：通过设置调节方法对电池组内电压过高或过低的单体电池进行电压均衡，使电池组内的电池都工作在相近的电压上，提高了电池组整体的可靠性与安全性，延长了电池组整体的寿命。

Description

一种电池组电压均衡方法

技术领域

本发明涉及可充电电池组技术领域，具体涉及一种电池组电压均衡方法。

背景技术

可充电电池组在多个领域都具有广泛应用，在现有技术中，通过调节电池组中电池串数来调节电压以满足不同用电系统对电压的需求是极为常见的做法。

但是，由于电池组中各个电池的内阻、容量、自放电等存在差异，在实际使用中往往会导致各个电池的荷电态不均衡的的问题，进而使电池组性能受损甚至出现安全性问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种电池组电压均衡方法。

具体技术方案如下：

一种电池组电压均衡方法，包括：测量电池组中单体电池的电压；当单体电池的电压高于第一阈值时，电池管理系统以第一调节方法对所述电压高于第一阈值的单体电池进行调节；当单体电池的电压低于第二阈值，且电池组平均电压高于第三阈值时，电池管理系统以第二调节方法对所述电压低于第一阈值的单体电池进行调节；重复测量所述单体电池的电压，并对所述单体电池的电压以所述第一调节方法或第二调节方法进行调节；当所述电池组中所有的单体电池的电压均低于所述第一阈值，高于所述第二阈值时，电压均衡结束。

优选地，所述第一调节方法包括：通过放电电路对所述电压高于第一阈值的单体电池进行放电；所述电池管理系统在放电的过程中测量所述电压高于第一阈值的单体电池的温度和电压；所述放电的方法为方波电流放电，所述方波电流的最大输出电流为一恒定值，所述方波电流的占空比K为第一参数K1和第二参数K2的乘积；所述第一参数K1根据所述电压高于第一阈值的单体电池的温度设置；所述第二参数K2根据所述电压高于第一阈值的单体电池的电压设置。

优选地，所述第一参数K1与所述单体电池的电压正相关，所述第一参数K1的取值范围[0，0.9]。

优选地，所述第二参数K2与所述单体电池的温度负相关，所述第二参数K2的取值范围[1，0]。

优选地，所述第一调节方法在所述放电过程的时长达到一门限值后，或所述单体电池的电压小于第四阈值时停止。

优选地，所述第二调节方法包括：通过充电电路对所述电压低于第二阈值的单体电池以一恒定电流进行充电；所述电池管理系统在充电过程中测量所述电压低于第二阈值的单体电池的电压；所述充电过程中包括充电时长t1和停止充电的时长t2，t1和t2的总和t为一固定值。

优选地，所述充电时长t1的长度与所述单体电池中的电池串数正相关。

优选地，所述充电过程在时长的总和t达到所述固定值后停止，或所述电压低于第二阈值的单体电池的电压大于所述第四阈值后停止。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过设置调节方法对电池组内电压过高或过低的单体电池进行电压均衡，使电池组内的电池都工作在相近的电压上，提高了电池组整体的可靠性与安全性，延长了电池组整体的寿命。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的均衡方法流程图；

图2为本发明实施例的单体电池电压变化折线图；

图3为本发明实施例的电压均衡结果图。

具体实施方式

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种电池组电压均衡方法，如图1所示，包括：

S1：测量电池组中单体电池的电压；

S2：判断单体电池的电压，当判断为条件1：单体电池的电压高于第一阈值被触发时，电池管理系统以第一调节方法对电压高于第一阈值的单体电池进行调节；

当判断为条件2：单体电池的电压低于第二阈值，且电池组平均电压高于第三阈值时，电池管理系统以第二调节方法对电压低于第一阈值的单体电池进行调节；

S3：重复测量单体电池的电压，并对单体电池的电压以第一调节方法或第二调节方法进行调节；

S4：当电池组中所有的单体电池的电压均低于第一阈值，高于第二阈值时，电压均衡结束。

具体地，电压均衡方法中主要包括两部分：对电压过高的单体电池进行调节以及对电压过低的单体电池进行调节，并重复调节过程以控制电池组中的电压处于一个较为一致的电压范围内，即第一阈值和第二阈值之间。

在一种较优的实施例中，第一阈值为3.5V，第二阈值为3.35V，通过设置电池组整体工作电压位于3.35V至3.5V这一区间可使电池组取得较好的工作寿命以及较大的容量。

在一种较优的实施例中，第一调节方法包括：通过放电电路对电压高于第一阈值的单体电池进行放电；电池管理系统在放电的过程中测量电压高于第一阈值的单体电池的电压V，以及放电电路的温度T；放电的方法为方波电流放电，方波电流的最大输出电流为一恒定值40mA，方波电流的占空比K为第一参数K1和第二参数K2的乘积；第一参数K1根据电压高于第一阈值的单体电池的温度设置；第二参数K2根据电压高于第一阈值的单体电池的电压设置。

在一种较优的实施例中，第一参数K1与单体电池的电压V正相关，第一参数K1的取值范围[0，0.9]。

在一种较优的实施例中，第一参数K1的取值如下表1。

	V<3.5V	3.5≤V<3.6V	3.6≤V
				K1	0	0.5	0.9

表1

具体地，当测得的单体电池的电压V小于3.5V时，即单体电池电压小于第一阈值，该单体电池电压不需要放电，故第一参数K1的取值为0，占空比K也为0，第一调节过程结束；而当测得的单体电池的电压V大于等于3.5V，小于3.6V时，该单体电池需要放电，故第一参数K1的取值为0.5；而当测得的单体电池的电压V大于等于3.6V时，表明该单体电池的电压过高，需要以较大的放电量放电，故第一参数K1的取值为0.9，大于测得的单体电池的电压V大于等于3.5V，小于3.6V时第一参数K1的取值。根据不同的电压V设置不同的第一参数K1，可以有效地适应不同电压下对单体电池的放电需求。

在一种较优的实施例中，第二参数K2与放电电路的温度T负相关，第二参数K2的取值范围[1，0]。

在一种较优的实施例中，第二参数K2的取值如下表2。

	T<55℃	55≤T<70℃	70℃≤T
				K2	1	0.5	0

表2

具体地，电池管理系统通过测量放电电路的温度来设置第二参数K2的取值，当放电电路的温度T小于55℃时，放电电路可以承受较长的放电时间，故将第二参数K2设置为1；当放电电路的温度T大于等于55℃，小于70℃时，将第二参数K2设置为0.5，进而使占空比K减小为放电电路的温度小于55度时的一半，通过缩短单位时间内放电时间来使放电电路有时间散发出过高的热量。而当放电电路的温度达到70度时，此时因为放电电路的温度已经过高，继续用于释放电荷可能导致安全问题，故将第二参数K2设置为0，停止放电过程直至放电电路的温度回落到70度以下，即可以安全放电的范围中。根据放电电路的温度设置放电参数K2，可以有效地避免因放电时间过长导致放电电路中累积过多热量进而导致事故的发生，提高了电池组整体的安全性。

在一种较优的实施例中，第一调节方法在放电过程的时长达到一门限值后，或单体电池的电压小于第四阈值时停止。

在一种较优的实施例中，门限值为3小时，第四阈值为3.4V。

在一种较优的实施例中，第二调节方法包括：通过充电电路对电压低于第二阈值的单体电池以一恒定电流进行充电；电池管理系统在充电过程中测量电压低于第二阈值的单体电池的电压；充电过程中包括充电时长t1和停止充电的时长t2，t1和t2的总和t为一固定值。

在一种较优的实施例中，充电时长t1的长度与单体电池中的电池串数正相关。

具体地，充电时长t1与电池组中单体电池串数的关系如表3所示，总时长t为3小时，充电电流恒定为40mA：

电池串数	充电时长t1	停止充电时长t2
			12	3h	0h
10	2.5h	0.5h
			8	2h	1h
6	1.5h	1.5h
			4	1h	2h

表3

具体地，当电池组中电池串数较多时，因充电电流恒定为40mA，当需要对电压过低的单体电池进行调整时，需要较长的充电时间t1，以此来实现对电压过低的单体电池进行充电的过程，当电池串数为12时，充电时长t1达到最大值3小时；而当电池组中的电池串数减少时，充电时长也对应减小，当电池串数为4串，充电时长t1对应减少至1小时。

在一种较优的实施例中，充电过程在时长的总和t达到固定值后停止，或电压低于第二阈值的单体电池的电压大于第四阈值后停止。

在一种较优的实施例中，充电过程的时长总和t为3小时。

具体地，通过设置第一调节方法和第二调节方法的时长为一固定值，能够有效地预估电压均衡过程的总时长，便于维护工作的进行。

在一种实施例中，如图2所示，当2020年12月31日10时26分测量电池组中电池单体电压时，以3.5V作为第一阈值，以3.35V作为第二阈值。则电池12-7低于第二阈值3.35V，电池12-10接近第二阈值3.35V，因此充电机以第二调节方法对电池12-7的电压进行调节，当充电过程的时长总和达到3小时时停止。当测得电池12-10的电压低于3.35V时，充电机同样以第二调节方式自2021年1月2日0时左右对电池12-10进行充电，充电时长总和达到3小时后停止。

在一种较优的实施例中，如图2所示，在2021年1月3日4时09分左右测得电池12-4的电压高于第一阈值3.5V，因此充电机以第一调节方式对电池12-4的电压进行调节。通过放电电路快速放电，在2021年1月3日7时17分左右将电池12-4的电压调节至3.442V左右。

在一种较优的实施例中，如图3所示，以3.48V作为第一阈值，以3.35V作为第二阈值，在2020年9月28日测得的电池组中有多个单体电池电压超过第一阈值，且有多个单体电池电压低于第二阈值。在经过上述电池组均衡方法多次调节后，于2021年3月24日对电池组中的单体电池电压进行检测，该电池组中所有的单体电池电压都位于第一阈值和第二阈值之间，表面本发明公开的电池组均衡方法能够有效调节电池组中单体电池的电压，使之工作在较为一致的电压上。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电池组电压均衡方法，其特征在于，包括：

S1：测量电池组中单体电池的电压；

S2：当单体电池的电压高于第一阈值时，电池管理系统以第一调节方法对所述电压高于第一阈值的单体电池进行调节；

S3：当单体电池的电压低于第二阈值，且电池组平均电压高于第三阈值时，电池管理系统以第二调节方法对所述电压低于第一阈值的单体电池进行调节；

S4：重复S1至S3，测量所述单体电池的电压，并对所述单体电池的电压以所述第一调节方法或第二调节方法进行调节；

S5：当所述电池组中所有的单体电池的电压均低于所述第一阈值，高于所述第二阈值时，电压均衡结束。

2.根据权利要求1所述的电压均衡方法，其特征在于，所述第一调节方法包括：

通过放电电路对所述电压高于第一阈值的单体电池进行放电；

所述电池管理系统在放电的过程中测量所述电压高于第一阈值的单体电池的温度和电压；

所述放电的方法为方波电流放电，所述方波电流的最大输出电流为一恒定值，所述方波电流的占空比为第一参数和第二参数的乘积；

所述第一参数根据所述电压高于第一阈值的单体电池的温度设置；

所述第二参数根据所述电压高于第一阈值的单体电池的电压设置。

3.根据权利要求2所述的电压均衡方法，其特征在于，所述第一参数与所述单体电池的电压正相关，所述第一参数的取值范围[0，0.9]。

4.根据权利要求2所述的电压均衡方法，其特征在于，所述第二参数与所述单体电池的温度负相关，所述第二参数的取值范围[1，0]。

5.根据权利要求2所述的电压均衡方法，其特征在于，所述第一调节方法在所述放电过程的时长达到一门限值后，或所述单体电池的电压小于第四阈值时停止。

6.根据权利要求5所述的电压均衡方法，其特征在于，所述第二调节方法包括：

通过充电电路对所述电压低于第二阈值的单体电池以一恒定电流进行充电；所述电池管理系统在充电过程中测量所述电压低于第二阈值的单体电池的电压；

所述充电过程中包括充电时长和停止充电的时长，充电时长和停止充电的时长的总和为一固定值。

7.根据权利要求6所述的电压均衡方法，其特征在于，所述充电时长的长度与所述电池组中的电池串数正相关。

8.根据权利要求6所述的电压均衡方法，其特征在于，所述充电过程在时长的总和t达到所述固定值后停止，或所述电压低于第二阈值的单体电池的电压大于所述第四阈值后停止。

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