基于电池容量一致性分析的电池均衡方法技术

本发明专利技术公开了基于电池容量一致性分析的电池均衡方法，属于电池领域，所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法包括数据采集、数据预处理；对电池容量与温度和老化时间的关联性进行分析；对电池充放电过程进行均衡。本发明专利技术在对电池容量进行一致性分析时，考虑到了电池的使用寿命对电池的容量的影响，并且将电池的实际使用温度对电池容量的影响也考虑在内，从而得到了更为精确的电池容量，并进行电池容量一致性分析后，在对电池充放电过程进行均衡。提高了电池的容量判断准确率和均衡效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
基于电池容量一致性分析的电池均衡方法


[0001]本专利技术属于电池领域，更具体的说涉及基于电池容量一致性分析的电池均衡方法。

技术介绍

[0002]纯电动汽车的功能系统中，由于局限于单体锂电池的电压和容量，必须将成百节的电池单体串并联形成电池组，给纯电动汽车提供足够的功率和能量以满足其加速爬坡和续航里程的要求。如果电池单体间不存在差异，那么纯电动汽车的电池组和电池单体在使用寿命和安全性上是一致的。然而，由于制造工艺的不一致和使用过程环境的不一致，电池单体间总是存在不一致性。电池单体在电池成组后，其能量密度，耐久性和安全性等性能都会因为电池单体间的不一致性而下降。成组的电池单体间不一致性在使用过程中扩大会造成电池组容量和功率的下降，可能进一步导致安全问题。为了避免这一问题，除了在成组前对电池进行筛选以保证成组电池单体间有较好的一致性外，采用在线电池单体均衡技术是防止不一致性在使用过程中扩大的有效手段。
[0003]在对电池进行均衡时，由于电池的老化时间以及电池使用环境的温度影响，会对电池的容量造成衰减，现有的电池均衡方法，虽然有一部分考虑到了温度对电池容量造成的影响，但是都是凭借经验给出的一个衰减固定值，没有对电池的容量衰减与电池温度
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老化时间给出一个定量的关系。就会造成电池的均衡过程中始终会存在一定的误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过对电池容量与温度以及老化时间给出了一个定量的分析，从而能够精确的计算出电池实际容量的大小，在根据电池实际容量的大小进行电池均衡。从而使得电池的均衡过程能够更加准确，避免了以往均衡方法中对电池实际容量的估算误差，带来的均衡过程中的误差影响。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法包括：步骤1、数据采集、数据预处理；步骤2、对电池容量与温度和老化时间的关联性进行分析；步骤3、对电池充放电过程进行均衡。
[0006]进一步地，在所述步骤1中所述数据采集包括进行均衡动作前各单体电池的开路电压、均衡过程中各电池的工作电压、均衡过程中电池中流过的电流以及单体电池的型号及其对应的OCV
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SOC曲线。
[0007]所述的数据预处理包括1）数据字段标准化处理；2）缺失值处理；3）坏点处理；4）数据片段切割。
[0008]进一步地，所述步骤2包括1）对电池IC曲线求解以及对电池总电压
‑
总容量数据进行处理；2）计算温度以及老化时间对电池容量的影响，通过对1）和2）的计算，完成电池容量
与温度和老化时间的关联性分析。
[0009]进一步地，所述的对电池IC曲线求解以及对电池总电压
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总容量数据进行处理：首先是采用基于多项式滤波电池IC曲线求解；然后对电池总电压
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总容量数据进行处理；在平面直角坐标系中，通过使用k阶多项式曲线拟合一组实验数据，再基于最小二乘法求解拟合残差，计算得到第i阶拟合系数，实测数据n=2m+1个，为；即：（1）其中，为实际数据，为拟合系数矩阵，为拟合残差矩阵，m为被测电池数量，求取最小二乘残差为：（2）最后求解系数矩阵：（3）。
[0010]进一步地，所述的计算温度以及老化时间对电池容量的影响：引入温度
‑
老化时间补偿，具体判断方法如下公式（4）：（4）其中，是电池的实际容量,i表示单体电池的序号，为设定好的短时充电时间，为已知量，是充电过程SOC的变化量，根据充电起止时的开路电压来计算获得；为常数，为电池绝对温度，R为气体常数，为活化能，t为电池使用的天数，即电池老化时间，为寿命尺度；在工作过程中电池的当前电荷状态SOC值计算方法如下：（5）式中，表示电池在t时刻的SOC值，i表示单体电池的序号，表示t0时刻的电池SOC值，为初始SOC值，由开路电压法获取；表示电池的充放电的库伦效率，为电池工作过程中的电流。
[0011]进一步地，所述的步骤3、对电池充放电过程进行均衡，包括充电过程中的均衡方法以及放电过程中的均衡方法。
[0012]进一步地，所述的充电过程中的均衡方法，具体采用以下方法实现的：各电池当前电量的平均值：
（6）各电池平均剩余可充容量：（7）各电池均衡过程中各自转移的电量：（8）对于给定的充电时间t，电池i的充电均衡电流：（9）对各转移量的数值进行相加对总的转移电量的值进行衡量，因此均衡过程中总转移电量为：（10）最大理论充电均衡电流：（11）得到最终均衡电流计算极值：
[0013]工作电压，电池在t时刻的荷电状态，实际容量，i表示单体电池的序号，用于区分各量，N表示电池组数量；充电过程均衡截止系数为K1，放电过程均衡截止系数为K2，安全裕度系数K3。
[0014]进一步地，所述的放电过程中的均衡方法，具体采用以下方法实现的：各电池至放电截止可放出电量平均值：（12）电池i的放电转移电量：（13）电池i的放电均衡电流：（14）总转移电量：（15）放电均衡计算电流：
（16）最终放电均衡过程均衡电流极值：；工作电压，电池在t时刻的荷电状态，实际容量，i表示单体电池的序号，用于区分各量，N表示电池组数量；充电过程均衡截止系数为K1，放电过程均衡截止系数为K2，安全裕度系数K3。
[0015]本专利技术有益效果：本专利技术通过对电池容量与温度以及老化时间给出了一个定量的分析，从而能够精确的计算出电池实际容量的大小，在根据电池实际容量的大小进行电池均衡。从而使得电池的均衡过程能够更加准确，避免了以往均衡方法中对电池实际容量的估算误差，带来的均衡过程中的误差影响。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一个实施例的总的算法流程图；图2为本专利技术一个实施例的步骤3中的电池均衡算法流程图；图3为本专利技术一个实施例的电池老化机理图。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的典型实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本专利技术所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0018]除非另有定义，本专利技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本专利技术中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0019]实施例一：如图1
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图3所示，构建基于电池容量一致性分析的电池均衡方法包括：步骤1、数据采集、数据预处理；所述的步骤1、数据采集、数据预处理；所述的数据采集包括进行均衡动作前各单体电池的开路电压、均衡过程中各电池的工作电压、均衡过程中电池中流过的电流以及单体电池的型号及其对应的OCV
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SOC曲线。
[0020]1）数据字段标准化处理；根据实际数据分析需求，需要对初始数据字段进行初步筛选，舍弃“电池包编号”、“动力电池包个数”、“动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电池容量一致性分析的电池均衡方法，其特征在于：所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法包括：步骤1、数据采集、数据预处理；步骤2、对电池容量与温度和老化时间的关联性进行分析；步骤3、对电池充放电过程进行均衡。2.根据权利要求1所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法，其特征在于：在所述步骤1中所述数据采集包括进行均衡动作前各单体电池的开路电压、均衡过程中各电池的工作电压、均衡过程中电池中流过的电流以及单体电池的型号及其对应的OCV
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SOC曲线；所述的数据预处理包括1）数据字段标准化处理；2）缺失值处理；3）坏点处理；4）数据片段切割。3.根据权利要求1所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法，其特征在于：所述步骤2包括1）对电池IC曲线求解以及对电池总电压
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总容量数据进行处理；2）计算温度以及老化时间对电池容量的影响，通过对1）和2）的计算，完成电池容量与温度和老化时间的关联性分析。4.根据权利要求3所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法，其特征在于：所述1）对电池IC曲线求解以及对电池总电压
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总容量数据进行处理：首先是采用基于多项式滤波电池IC曲线求解；然后对电池总电压
‑
总容量数据进行处理；在平面直角坐标系中，通过使用k阶多项式曲线拟合一组实验数据，再基于最小二乘法求解拟合残差，计算得到第i阶拟合系数，实测数据n=2m+1个，为；即：（1）其中，为实际数据，为拟合系数矩阵，为拟合残差矩阵，m为被测电池数量，求取最小二乘残差为：（2）最后求解系数矩阵：（3）。5.根据权利要求3所述的基于电池容量一致性分析的电池均衡方法，其特征在于：所述2）计算温度以及老化时间对电池容量的影响：引入温度
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老化时间补偿，具体判断方法如下公式（4）：（4）其中，是电池的实际容量,i表示单体电池的序号，为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建军，刘爱华，王荣强，陈刚良，
申请(专利权)人：杭州科工电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：