一种锂电池容量加强均衡维护方法技术

本发明专利技术属于电池管理技术领域。一种锂电池容量加强均衡维护方法，通过以下步骤：获得锂电池的基本采集物理量，计算获得SOC和SOH；通过SOC和SOH计算并输出基本均衡策略和加强均衡策略；根据S2和S3的均衡电池序号信息进行均衡，根据所设置均衡时间以及均衡截止条件开启或停止；或根据输出保护信息时停止均衡；温度、电压均衡保护以及充放电均衡过度保护，当触发均衡保护时停止均衡操作。本发明专利技术采用结合电压与计算结果共同参与，更准确的使用容量均衡进行加强，更好地解决电池均衡效果，使电池一致性更好、更快速的恢复。更快速的恢复。更快速的恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池容量加强均衡维护方法


[0001]本专利技术属于电池管理
，尤其涉及一种对使用锂电池系统的在使用过程中对锂电池的均衡更精准的维护。

技术介绍

[0002]新能源领域如电动汽车、储能电站的快速发展，使大量的锂离子动力电池或铅酸蓄电池等电化学电池被应用在电动汽车、储能电站等环境中。作为具有代表性的锂电，更加备受人们的重视，并在很多领域得到了应用，在储能领域已经得到规模化应用，为电网调频调峰和削峰填谷提供了有效工具，提高了电网的稳定性和可靠性。随着新能源汽车的快速发展，锂电在交通领域也是有着非常好的前景。
[0003]电动汽车、储能电站等环境均需要采用大量的电池组成高压，为适应电池组安全运行，配备相应的电池管理系统是必不可少的。由于单体电池由于生产工艺等原因、后期长期运行导致各电池容量与性能的初始差异与差异扩大，比如在对电池组充电时，容量小性能差的电池会出现过充现象，导致其他部分电池欠充情况；放电时，容量小性能差的电池又会有过放现象；电池组容量利用率会越来越低，长此以往，这种恶性循环过程将加速电池的损坏。所以，目前在锂电池的使用电池管理系统一般都带有均衡维护功能，比如电阻被动消耗均衡、主动补充能量均衡、能量转移均衡等。
[0004]但是，目前大部分电池管理系统主要针对电池的电压进行均衡维护，也存在使用SOC进行均衡的情况，但由于计算精度不一，当精度出现问题时可能会导致均衡存在判断失误。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述电池管理系统均衡存在的问题，提供一种结合电压与计算结果共同参与，以及更准确的使用容量进行均衡进行加强的方法。
[0006]为本专利技术之目的，采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种锂电池容量加强均衡维护方法，依次通过以下步骤：
[0008]S1：数据输入模块将获得的电压、电流、温度等锂电池基本采集物理量、以及电池管理系统计算获得SOC、SOH分别输入到基本均衡判断模块与加强均衡判断模块中；
[0009]S2：基本均衡判断模块计算并输出基本均衡策略，包含所需均衡电池序号信息、均衡截止条件，并输入到均衡通道控制模块；
[0010]S21：对单体电池电压、SOC、SOH因素进行综合分析，计算单体电池电压与预期均衡点之间的归一化数据后乘与权值，计算单体电池SOC和SOH乘积与预期均衡点之间的归一化数据后乘与权值，确定各均衡通道中需要均衡充电及均衡放电的电池及需要均衡的程度EQ1
i
，采用以下公式计算：
[0011][0012]其中：α
i
代表当V
i
‑
V'为正数时等于1，负数时等于
‑
1；
[0013]V
i
代表第i节电池的电压，V'代表预期电压均衡点；
[0014]S
i
代表第i节电池的SOC
i
·
SOH
i
乘积，S
’
代表预期SOC
·
SOH乘积均衡点
[0015]λ1+λ2＝1；
[0016]SOC为0％～100％之间的数据，也可用0～1进行表示；
[0017]SOH为0％～100％之间的数据，也可用0～1进行表示；
[0018]优选的，中间区间λ1＝0.4、λ2＝0.6，两端区间λ1＝0.6、λ2＝0.4；
[0019]优选的，中间区间指SOC20％～80％之间，或为SOC20％～80％所对应电压数据；
[0020]优选的，V'为同一时刻所有单体电池电压V
i
平均值；S
’
为同一时刻所有单体电池SOC
i
·
SOH
i
乘积平均值；
[0021]S22：最终根据需要均衡充电不同程度EQ1
i
对每个均衡模块中的单体电池进行排序；根据需要均衡放电不同程度EQ1
i
对每个均衡模块中的单体电池进行排序；当EQ1
i
相等时，按单体电池序号排序；
[0022]S23：根据均衡模块允许进行充电与放电均衡配比，在每个均衡模块通道内对上述排序后的电池挑选需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，需要均衡充电的单体电池电压要符合下阈值DT的条件,需要均衡放电的单体电池电压要符合上阈值UT的条件；
[0023]即：
[0024]EQ1
i
为负数，且V'
‑
V
i
>DT，EQ1
i
为正数，且V
i
‑
V'>UT；
[0025]优选的，上下阈值根据预期电压均衡点查询不同充放电状态下均衡阈值表，该均衡阈值表按照锂电池SOC越接近50％时阈值最小，越偏离50％阈值越大的原则设置。
[0026]优选的，均衡模块允许进行充电与放电均衡配比为a:b，当均衡模块所连接的充电均衡通道数为N，均衡模块所连接的放电均衡通道数为M时；且当a≥b，所控制的进行充电均衡的电池数最大为N，所控制的进行放电均衡的电池数最大为小于等于与M两者比较更小的整数；且当a<b，所控制的进行放电均衡的电池数最大为M，所控制的进行充电均衡的电池数最大为小于等于与N两者比较更小的整数；
[0027]当均衡模块所连接的均衡通道数为N，此均衡模块具备充电均衡或放电均衡的功能，所控制的进行充电均衡的电池数最大为小于等于的整数，所控制的进行放电均衡的电池数最大为小于等于的整数。
[0028]S3：加强均衡判断模块计算并输出加强均衡策略，包含所需均衡电池序号信息、均衡截止条件，并输入到均衡通道控制模块；
[0029]S31：在放电后期且电流波动较小以及开路过程进行单体电池容量差估算，即根据放电状态结合放电电流或开路状态查询电压与SOC对照表进行单体电池SOC
i
估算，确定各均衡通道中需要均衡充电及均衡放电的电池及需要均衡的程度EQ2
i
，且对其采用容错机制，采用以下公式计算：
[0030]EQ2
i
＝β
·
Q
·
(SOC
i
‑
SOC')
·
SOH
i
[0031]其中：SOC
i
代表第i节电池的SOC，SOC'代表预期容量均衡点；Q代表电池的额定容量，SOH
i
代表第i节电池的SOH；β代表均衡差异值执行率
[0032]优选的，放电后期为放电过程中当电压估算平均SOC小于15％时启动；开路过程当电压估算平均SOC小于20％时启动；电流波动较小为满足电流不超过0.8C；当|SOC
i
‑
SOC'|>3％时，才计算EQ2
i
，均衡差异值执行率β为50％；对EQ2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池容量加强均衡维护方法，其特征在于，通过以下步骤：S1：获得锂电池的基本采集物理量，锂电池基本采集物理量包括锂电池的电压、电流、温度信息，计算获得SOC和SOH；S2：通过SOC和SOH计算并输出基本均衡策略，包含所需均衡电池序号信息、均衡截止条件；S3：通过SOC和SOH计算并输出加强均衡策略，包含所需均衡电池序号信息、均衡截止条件；S4：根据S2和S3的基本均衡策略和加强均衡策略进行均衡，根据所设置均衡时间以及均衡截止条件开启或停止；或根据输出保护信息时停止均衡；S5：温度、电压均衡保护以及充放电均衡过度保护，当触发均衡保护时停止均衡操作。2.根据权利要求1所述的锂电池容量加强均衡维护方法，其特征在于，S2包括：S21：对单体电池电压、SOC、SOH因素进行综合分析，计算单体电池电压与预期均衡点之间的归一化数据后乘与权值，计算单体电池SOC和SOH乘积与预期均衡点之间的归一化数据后乘与权值，确定各均衡通道中需要均衡充电及均衡放电的电池及需要均衡的程度EQ1
i
；S22：最终根据需要均衡充电不同程度EQ1
i
对每个均衡模块中的单体电池进行排序；根据需要均衡放电不同程度EQ1
i
对每个均衡模块中的单体电池进行排序；当EQ1
i
相等时，按单体电池序号排序；S23：根据均衡模块允许进行充电与放电均衡配比，在每个均衡模块通道内对上述排序后的电池挑选需要进行均衡充电及均衡放电的单体电池，需要均衡充电的单体电池电压要符合下阈值DT的条件,需要均衡放电的单体电池电压要符合上阈值UT的条件；即：EQ1
i
为负数，且V'
‑
V
i
>DT，EQ1
i
为正数，且V
i
‑
V'>UT。3.根据权利要求2所述的锂电池容量加强均衡维护方法，其特征在于，EQ1
i
采用以下公式计算：其中：α
i
代表当V
i
‑
V'为正数时等于1，负数时等于
‑
1；V
i
代表第i节电池的电压，V'代表预期电压均衡点；S
i
代表第i节电池的SOC
i
·
SOH
i
乘积，S
’
代表预期SOC
·
SOH乘积均衡点λ1+λ2＝1；SOC为0％～100％之间的数据，也可用0～1进行表示；SOH为0％～100％之间的数据，也可用0～1进行表示；中间区间λ1＝0.4、λ2＝0.6，两端区间λ1＝0.6、λ2＝0.4；中间区间指SOC20％～80％之间，或为SOC20％～80％所对应电压数据；V'为同一时刻所有单体电池电压V
i
平均值；S
’
为同一时刻所有单体电池SOC
i
·
SOH
i
乘积平均值。4.根据权利要求2所述的锂电池容量加强均衡维护方法，其特征在于，上下阈值根据预期电压均衡点查询不同充放电状态下均衡阈值表，该均衡阈值表按照锂电池SOC越接近50％时阈值最小，越偏离50％阈值越大的原则设置；均衡模块允许进行充电与放电均衡配比为a:b，当均衡模块所连接的充电均衡通道数
为N，均衡模块所连接的放电均衡通道数为M时；且当a≥b，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，郑益，潘红民，夏晨强，
申请(专利权)人：杭州高特电子设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：