一种电池不一致性控制方法及系统技术方案

本发明专利技术的一种电池不一致性控制方法及系统，属于电路设计技术领域。方法为计算电池系统中单体电芯的数量N以及每颗单体电芯的剩余电量；判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压不满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点或判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳回到串联触点通过主动旁路掉串联电池系统中不一致的电芯，让串联回路中剩下的电芯还能继续充电或放电，能充分发挥电池系统中每个单体电芯的潜能以保证电池系统在充电状态下能充进去尽可能多的电能或电池系统在放电状态下能释放出尽可能多的电能，保证电池系统成组后的可用能量最大可能地逼近于总能量。逼近于总能量。逼近于总能量。

【技术实现步骤摘要】
一种电池不一致性控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电路设计
，具体来说是一种电池不一致性控制方法及系统。

技术介绍

[0002]现有的电动车辆电池均是采用若干个电池组件进行串联成组，电池之间由于容量不一致、内阻不一致、温度场不一致等不一致性会导致电池成组后电池系统性能下降，严重制约了电池系统的能量/容量利用率，且会随着电池系统的逐步使用性能会进一步衰退。当前电池管理系统为了保证整个电池系统在充电时能充进去尽量多的电能且放电时也能放出尽量多的电能，通常使用均衡控制策略及装置以保证不同电芯、模组之间荷电状态达到一致。如果不对电池系统进行均衡管理，电池系统在充电时当某颗单体电芯达到充电截止条件后整个串联电池系统就会截止充电，同样，电池系统在放电时当某颗单体电芯达到放电截止条件后整个串联电池系统就会截止放电。
[0003]均衡控制策略通常分为主动均衡和被动均衡两种。主动均衡通常使用变压器或DC/DC等装置将高剩余电量/高端电压的电芯的电量转移到低剩余电量/低端电压的电芯里去，最终使电芯趋向于中间剩余电量/中间端电压的中间状态；被动均衡通常使用电阻将高剩余电量/高端电压的电芯的电量消耗掉，最终使电芯趋向于低剩余电量/低端电压的底部状态。可见，无论是主动均衡还是被动均衡，均衡策略的缺点都非常明显，会使得电池系统的能量耗散或加速电池系统中断板电芯的衰减。
[0004]经过检索，中国专利技术专利：一种电池串联充放电电路及充放电控制方法(公开号为CN112737041A，公开日为2021.04.30)，该申请案包括：整流逆变电源和N个电池单元；每个电池单元包括单体电池、单刀双掷继电器和续流单元；单刀双掷继电器的常闭端与电池正极相连，常开端与电池负极相连；续流单元并联旁路于单刀双掷继电器的公共端与常开端；通过单刀双掷继电器的公共端使N个电池单元串联连接，并与整流逆变电源连接，形成串联充放电电路。电池充放电时，可通过单刀双掷继电器常闭端和常开端间的切换实现退出或投入某一电池。在退出或投入某一电池的过程中，由于续流单元的续流作用，主电路的电流不会中断，使得单体电池在充放电过程中退出或投入不影响其它电池的正常充放电工作。该申请案虽然解决了单一电池故障会影响整体系统的问题，但是难以有效保证整体充放电效率。

技术实现思路

[0005]1.专利技术要解决的技术问题
[0006]本专利技术的目的在于解决现有的电池系统难以有效保证整体充放电效率的问题。
[0007]2.技术方案
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0009]本专利技术的一种电池不一致性控制方法，计算电池系统中单体电芯的数量N以及每颗单体电芯的剩余电量；
[0010]判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压不满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点
[0011]或
[0012]判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳回到串联触点。
[0013]优选的，所述方法包括如下步骤：
[0014]S100、获取数据并计算电池系统中单体电芯的数量N以及每颗单体电芯的剩余电量；
[0015]S200、基于步骤S100的计算数据确定基于不同电芯间剩余电量/端电压差异的旁弃策略开启和关闭规则；
[0016]S300、判断不同电芯间剩余电量差异是否达到旁弃策略开启条件，并控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点或控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳回到串联触点。
[0017]优选的，所述步骤S100中获取数据并计算的具体过程为：S110、数据采集：利用采样芯片实时采集串联电池系统所有电芯单体的电压、电流和温度；
[0018]S120、在线估计剩余电量：将实时采集到的电流电压数据作为输入，基于EKF卡尔曼滤波算法计算所有电芯单体的剩余电量；
[0019]S130、特征电池单体筛选：结合估计电芯单体的剩余电量，进而以电芯单体的剩余充电电量或剩余放电电量为标准，筛选出在充电过程中剩余充电电量最大的电芯单体或在放电过程中剩余放电电量最小的电芯单体。
[0020]优选的，所述步骤S200中，旁弃策略的确定具体为
[0021]基于剩余充电电量的旁弃控制开启和关闭条件受电芯间剩余充电电量差值、电芯最大剩余充电电量、最高单体电压等多个因素影响；具体为电芯间剩余充电电量差值大于某阈值或电芯最大剩余充电电量大于某阈值时开启旁弃，当电芯间剩余充电电量差值小于某阈值或电芯最大剩余充电电量小于某阈值时关闭旁弃；
[0022]基于剩余放电电量的旁弃控制开启和关闭条件受电芯间剩余放电电量差异阈值、电芯最小剩余放电电量、最低单体电压等多个因素影响，具体为电芯间剩余放电电量差值大于某阈值或电芯最小剩余放电电量小于某阈值时开启，当电芯间剩余放电电量差值小于某阈值或电芯最小剩余放电电量大于某阈值时关闭旁弃。
[0023]优选的，所述方法还包括
[0024]电池系统处于正常充电阶段，当不同电芯间剩余电量差异达到旁弃策略开启条件时，电池管理系统控制该剩余电量/端电压最高的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点；当不同电芯间剩余电量差异达到旁弃策略关闭条件时，电池管理系统控制该旁路的单体电芯对应的单刀双掷开关跳回到串联触点；
[0025]电池系统处于正常放电阶段，当不同电芯间剩余电量/端电压差异达到旁弃策略开启条件时，电池管理系统控制该剩余电量/端电压最低的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点；当不同电芯间剩余电量/端电压差异达到旁弃策略关闭条件时，电池管理系统控制该旁路的单体电芯对应的单刀双掷开关跳回到串联触点。
[0026]优选的，所述方法采用如下电路进行：包括由N个电芯组成的电池系统，每个电芯
均配套设有一单刀双掷开关，切换所述单刀双掷开关以使得相应的电芯串联或旁路于电池系统。
[0027]3.有益效果
[0028]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0029]本专利技术的一种电池不一致性控制方法，方法为计算电池系统中单体电芯的数量N以及每颗单体电芯的剩余电量；判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压不满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点或判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳回到串联触点通过主动旁路掉串联电池系统中不一致的电芯，让串联回路中剩下的电芯还能继续充电或放电，能充分发挥电池系统中每个单体电芯的潜能以保证电池系统在充电状态下能充进去尽可能多的电能或电池系统在放电状态下能释放出尽可能多的电能，保证电池系统成组后的可用能量最大可能地逼近于总能量。相对于让电池系统向低剩余电量/低端电压的电芯看齐或向中间剩余电量/中间端电压的电芯看齐，可以最大程度发挥电池系统的成组效率。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的电路的结构示意图；
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池不一致性控制方法，其特征在于：计算电池系统中单体电芯的数量N以及每颗单体电芯的剩余电量；判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压不满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点或判断不同电芯间剩余电量差异并控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳回到串联触点。2.根据权利要求1所述的一种电池不一致性控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S100、获取数据并计算电池系统中单体电芯的数量N以及每颗单体电芯的剩余电量；S200、基于步骤S100的计算数据确定基于不同电芯间剩余电量/端电压差异的旁弃策略开启和关闭规则；S300、判断不同电芯间剩余电量差异是否达到旁弃策略开启条件，并控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳变到旁路触点或控制剩余电量/端电压满足需求的单体对应的单刀双掷开关跳回到串联触点。3.根据权利要求2所述的一种电池不一致性控制方法，其特征在于，所述步骤S100中获取数据并计算的具体过程为：S110、数据采集：利用采样芯片实时采集串联电池系统所有电芯单体的电压、电流和温度；S120、在线估计剩余电量：将实时采集到的电流电压数据作为输入，基于EKF卡尔曼滤波算法计算所有电芯单体的剩余电量；S130、特征电池单体筛选：结合估计电芯单体的剩余电量，进而以电芯单体的剩余充电电量或剩余放电电量为标准，筛选出在充电过程中剩余充电电量最大的电芯单体或在放电过程中剩余放电电量最小的电芯单体。4.根据权利要求2所述的一种电池不一致性控制方法，其特征在于，所述步骤S200中，旁弃策略的确定具体为基于剩余充电电量的旁弃控制开启和关闭条件受电芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，代为彬，邱德波，陈方明，
申请(专利权)人：博雷顿科技股份公司，
类型：发明
国别省市：