CN113794258A - 一种锂电池组的全程均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池充放电技术领域,公开了一种锂电池组的全程均衡方法，在整个锂电池组的充放电过程中，本发明通过获取所有单体电池的电压，根据所有单体电池的电压判断是否需要进行均衡，当需要进行均衡时，将电压最高的M节单体电池进行均衡，以此将所有单体电池的电压的最大值和最小值的差值限制在合理范围之内，实现锂电池组在充放电过程中的全程均衡，进而确保所有单体电池的电压的一致性、使锂电池组不会出现过充或者过放等情况。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池充放电技术领域，具体涉及一种锂电池组的全程均衡方法。
背景技术
近年来，由于锂离子电池具有体积小，能量密度高，无记忆效应，循环寿命高，自放电率低等优点，越来越多的产品采用锂离子电池做为主要电源；但同时锂离子电池对充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，锂离子电池压力与热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸，因此在一组锂离子电池充放电时都会采取均衡措施对锂离子电池进行过充和过放保护，进确保各个单体电池电压的一致性。
目前市场上在锂离子上应用最多的均衡方式属于被动均衡，而被动均衡主要在充电末端才开始启动，相对均衡时间短，对锂离子电池的均衡效果较差。
发明内容
鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种锂电池组的全程均衡方法，能够对锂离子电池进行全程均衡，确保锂离子电池在使用过程中每个单体电池的电压差异始终在要求范围内。
为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种锂电池组的全程均衡方法，包括如下步骤：
S1：获取锂电池组的所有单体电池的电压；
S2：根据所有单体电池的电压判断锂电池组是否需要均衡，如果需要均衡则执行步骤S3，反之则结束步骤S2；
S3：当锂电池组在放电状态，如果所有单体电池的电压中的最小值大于等于第一电压阈值，则执行步骤S4，反之则结束步骤S3；当锂电池组在充电状态，如果所有单体电池的电压中的最大值小于等于第二电压阈值，则执行步骤S4，反之则结束步骤S3；
S4：在锂电池组中选取M节电压最高的单体电池，然后在时间T1内对选取的M节单体电池进行均衡；
S5：M节单体电池均衡完成后，采集所有单体电池的电压，然后返回执行步骤S3。
在某种实施方式中，步骤S2中根据所有单体电池的电压判断锂电池组是否需要均衡的过程如下：将所有单体电池的电压中的最大值减去最小值得到一个差值，如果差值大于第三电压阈值，则锂电池组需要均衡，如果差值小于等于第三电压阈值，则锂电池组不需要均衡。
在某种实施方式中，步骤S1中在获取锂电池组的所有单体电池的电压时对每节单体电池进行标号；
步骤S4中在锂电池组进行均衡时，记录下进行均衡的单体电池的标号以及当前锂电池组的均衡状态，如果锂电池组在均衡过程中的均衡状态为有效状态，当锂电池组的BMS管理系统出现重启，如果重启间隔小于第一时间阈值，按照所述均衡的单体电池的标号对相应的单体电池进行均衡，如果重启间隔大于第一时间阈值时，重新执行步骤S1；
如果锂电池组在均衡过程中的均衡状态为无效状态，当锂电池组的BMS管理系统出现重启时，重新执行步骤S1。
在某种实施方式中，锂电池组在均衡过程中，如果锂电池组的总电流在时间T2内始终小于第一电流阈值，则锂电池组的当前均衡状态为有效状态，反之锂电池组的当前均衡状态为无效状态。
在某种实施方式中，在步骤S4中，采集进行均衡的M节单体电池的电压，当均衡中的单体电池的电压小于第四电压阈值，停止该单体电池的均衡。
在某种实施方式中，第四电压阈值的计算过程如下：将步骤S1中获得的所有单体电池的电压中的N个最高电压和N个最低电压去掉，然后求取剩下的单体电池的电压平均值，将该平均值加上第一阈值为第四电压阈值。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在整个锂电池组的充放电过程中，通过获取所有单体电池的电压，当需要进行均衡时，将电压最高的M节单体电池进行均衡，以此将所有单体电池的电压的最大值和最小值的差值限制在合理范围之内，实现锂电池组在充放电过程中的全程均衡，进而确保所有单体电池的电压的一致性、使锂电池组不会出现过充或者过放等情况。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1，一种锂电池组的全程均衡方法，包括如下步骤：
S1：获取锂电池组的所有单体电池的电压；
S2：根据所有单体电池的电压判断锂电池组是否需要均衡，如果需要均衡则执行步骤S3，反之则结束步骤S2；
S3：当锂电池组在放电状态，如果所有单体电池的电压中的最小值大于等于第一电压阈值，则执行步骤S4，反之则结束步骤S3；当锂电池组在充电状态，如果所有单体电池的电压中的最大值小于等于第二电压阈值，则执行步骤S4，反之则结束步骤S3；
S4：在锂电池组中选取M节电压最高的单体电池，然后在时间T1内对选取的M节单体电池进行均衡，M为正整数，本实施例中M为5；
S5：M节单体电池均衡完成后，采集所有单体电池的电压，然后返回执行步骤S3。
现有锂电池组的BMS管理系统大多集成了MCU、电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元和功率变换单元，其中功率变换单元受MCU控制，对锂电池组中的单体电池进行充电或者放电。在锂电池组的均衡过程中，通过对需要进行均衡的单体电池进行充电或者放电来实现单体电池的均衡。
在实际使用时，步骤S1中MCU通过电压采集单元采集每个单体电池的电压。其中，MCU可以周期性的通过电压采集单元来采集每个单体电池的电压，周期时间可以设置，也可以在接收到电压采集指令时通过电压采集单元采集每个单体电池的电压。
本实施例中，步骤S2中根据所有单体电池的电压判断锂电池组是否需要均衡的过程如下：将所有单体电池的电压中的最大值减去最小值得到一个差值，如果差值大于第三电压阈值，则锂电池组需要均衡，如果差值小于等于第三电压阈值，则锂电池组不需要均衡。本实施例中，第三电压阈值为10mV。在实际使用时，第三电压阈值的大小可以根据实际均衡需求设置。
本实施例中，步骤S1中在获取锂电池组的所有单体电池的电压时对每节单体电池进行标号；
在步骤S3中，当锂电池组是铁锂锂电池时，第一电压阈值是3.1，第二电压阈值是3.55，当锂电池组是三元锂电池时，第一电压阈值是3.4。
步骤S4中在锂电池组进行均衡时，记录下进行均衡的单体电池的标号以及当前锂电池组的均衡状态，如果锂电池组在均衡过程中的均衡状态为有效状态，当锂电池组的BMS管理系统出现重启，如果重启间隔小于第一时间阈值，按照所述均衡的单体电池的标号对相应的单体电池进行均衡，如果重启间隔大于第一时间阈值时，重新执行步骤S1；其中，第一时间阈值是30min，在实际使用时，第一时间阈值也可以根据均衡需要进行调整；
如果锂电池组在均衡过程中的均衡状态为无效状态，当锂电池组的BMS管理系统出现重启时，重新执行步骤S1。
在实际使用时，通过上述步骤可以针对锂电池组的BMS管理系统在重启时实现相对应的均衡处理。
其中，电池组在均衡过程中，如果锂电池组的总电流在时间T2内始终小于第一电流阈值，则锂电池组的当前均衡状态为有效状态，反之锂电池组的当前均衡状态为无效状态。本实施例中，时间T2为60分钟，第一电流阈值为5A。在实际使用时，时间T2的长短和第一电流阈值的大小可以根据实际均衡需要进行调整。
在锂电池组的均衡过程中，步骤S4中，采集进行均衡的M节单体电池的电压，当均衡中的单体电池的电压小于第四电压阈值，停止该单体电池的均衡。
第四电压阈值的计算过程如下：将步骤S1中获得的所有单体电池的电压中的N个最高电压和N个最低电压去掉，N为正整数，然后求取剩下的单体电池的电压平均值，将该平均值加上第一阈值为第四电压阈值。
假设锂电池组共有十节单体电池，获取的十节单体电池的电压分别为3.0V、3.1V、3.2V、3.3V、3.4V、3.5V、3.6V、3.7V、3.8V和3.9V。当N为2是，在计算第四电压阈值时先将电压为3.0V、3.1V、3.8V和3.9V的单体电池从这些电池中去掉，然后求取剩余六节单体电池的电压的平均值，将求出的平均值加上第一阈值得到第四电压阈值。本实施例中，第一阈值为5，第一阈值的单位是mV。在实际使用时，第一阈值的大小可以根据实际均衡需求进行调整。
综上，本发明的整体均衡流程如下：采集完所有单体电池的电压，根据所有单体电池的电压判断是否需要均衡，需要均衡时选取M节单体电池进行均衡，使所有单体电池的差异在合理范围内，确保所有单体电池的电压的一致性，在均衡过程中，通过采集进行均衡的单体电池的电压来判断该单体电池是否要提前结束均衡。
在实际使用时，在整个锂电池组的充放电过程中，通过获取所有单体电池的电压，当需要进行均衡时，将电压最高的M节单体电池进行均衡，以此将所有单体电池的电压的最大值和最小值的差值限制在合理范围之内，实现锂电池组在充放电过程中的全程均衡，进而确保所有单体电池的电压的一致性、使锂电池组不会出现过充或者过放等情况。
上述依据本发明为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种锂电池组的全程均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：获取锂电池组的所有单体电池的电压；
S2：根据所有单体电池的电压判断锂电池组是否需要均衡，如果需要均衡则执行步骤S3，反之则结束步骤S2；
S3：当锂电池组在放电状态，如果所有单体电池的电压中的最小值大于等于第一电压阈值，则执行步骤S4，反之则结束步骤S3；当锂电池组在充电状态，如果所有单体电池的电压中的最大值小于等于第二电压阈值，则执行步骤S4，反之则结束步骤S3；
S4：在锂电池组中选取M节电压最高的单体电池，然后在时间T1内对选取的M节单体电池进行均衡；
S5：M节单体电池均衡完成后，采集所有单体电池的电压，然后返回执行步骤S3。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组的全程均衡方法，其特征在于，步骤S2中根据所有单体电池的电压判断锂电池组是否需要均衡的过程如下：将所有单体电池的电压中的最大值减去最小值得到一个差值，如果差值大于第三电压阈值，则锂电池组需要均衡，如果差值小于等于第三电压阈值，则锂电池组不需要均衡。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池组的全程均衡方法，其特征在于，步骤S1中在获取锂电池组的所有单体电池的电压时对每节单体电池进行标号；
步骤S4中在锂电池组进行均衡时，记录下进行均衡的单体电池的标号以及当前锂电池组的均衡状态，如果锂电池组在均衡过程中的均衡状态为有效状态，当锂电池组的BMS管理系统出现重启，如果重启间隔小于第一时间阈值，按照所述均衡的单体电池的标号对相应的单体电池进行均衡，如果重启间隔大于第一时间阈值时，重新执行步骤S1；
如果锂电池组在均衡过程中的均衡状态为无效状态，当锂电池组的BMS管理系统出现重启时，重新执行步骤S1。
4.根据权利要求4所述的一种锂电池组的全程均衡方法，其特征在于，锂电池组在均衡过程中，如果锂电池组的总电流在时间T2内始终小于第一电流阈值，则锂电池组的当前均衡状态为有效状态，反之锂电池组的当前均衡状态为无效状态。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池组的全程均衡方法，其特征在于，在步骤S4中，采集进行均衡的M节单体电池的电压，当均衡中的单体电池的电压小于第四电压阈值，停止该单体电池的均衡。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池组的全程均衡方法，其特征在于，第四电压阈值的计算过程如下：将步骤S1中获得的所有单体电池的电压中的N个最高电压和N个最低电压去掉，然后求取剩下的单体电池的电压平均值，将该平均值加上第一阈值为第四电压阈值。
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