一种电池组能量均衡控制装置及能量均衡控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池组均衡控制领域，特别是一种电池组均衡控制装置及均衡控制方法，所述装置用于控制对由多于一个电池串联组成的电池组进行均衡，所述装置包括：用于判断电池组是否需要进行均衡的判断模块；用于对电池组进行均衡的均衡模块；电池组和判断模块分别与均衡模块连接；判断模块与均衡模块连接，用于控制均衡模块是否进行电池均衡，所述判断模块根据监测电池组的能量利用率，控制均衡模块是否对电池进行均衡。本发明专利技术采用电池组能量利用率作为判断电池组一致性的量化评价标准，通过对电池组能量利用率进行监测，实时监测电池组的一致性，能精确的对电池组进行电池均衡，从而提高能量利用率，延长电池寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池组均衡控制领域，特别是一种电池组均衡控制装置及均衡控制方法。
技术介绍
为了达到一定的电压、功率和能量等级，电池需要串联成组使用，如电动汽车、储 能系统、直流系统等。然而，由于生产和使用过程中不可能做到完全一致，所以电池之间的 一致性是相对的，不一致是绝对的。由于容量小、内阻大、自放电率高的电池在充放电过程 中更容易发生过充电、过放电和过热，导致电池性能下降速度加快，呈现“正反馈”，这导致 电池组一致性问题被加速放大。由于电池的应用技术涉及电化学、电学和热学相关知识，对 电池性能的评价和维护方法难度较大。在实际使用时，为了给电池的均衡和维护提供数据 支持，需要对电池组一致性进行量化评价，从而确定是否需要对电池组进行电池均衡。现有 技术对于如何判断是否需要对电池组进行电池均衡的方法不够精确，从而导致在不适当的 条件下对电池组进行电池均衡，效率低下同时也减少了电池的寿命。
技术实现思路
本专利技术提供一种电池组均衡控制装置以解决现有技术中对电池组进行电池均衡 不精确的技术问题。本专利技术的另外一个专利技术目的在于提出一种应用该控制装置的控制方法。本专利技术的第一个专利技术目的采用的技术方案如下一种电池组均衡控制装置，所述装置用于控制对由多于一个电池串联组成的电池 组进行均衡，所述装置包括用于判断电池组是否需要进行均衡的判断模块；用于对电池组进行均衡的均衡模块；电池组与判断模块，均衡模块分别连接；判断模块与均衡模块连接，用于控制均衡模块是否进行电池均衡，所述判断模块 根据监测电池组的能量利用率，控制均衡模块是否对电池进行均衡。本专利技术的第二个专利技术目的采用的技术方案如下一种电池组均衡控制方法，所述方法包括(21)通过所述判断模块监测电池组的能量利用率，当电池组的能量利用率低于预先设定的阈值则执行步骤(22)，否则执行步骤(21)；(22)均衡模块对电池组进行电池均衡，执行步骤(21)。作为一种优选方案，所述步骤(21)的判断模块的具体步骤为(31)监测电池组的充放电过程，测量单只电池的最大可用容量和SOC ；(32)记录当前状态下电池组最大可用能量和均衡状态下的电池组最大可用能 量；(33)记录电池组的能量利用率=当前状态下的电池组最大可用能量/均衡状态 下的电池组最大可用能量；(34)如果电池组的能量利用率低于预先设定的阈值则执行步骤(22)均衡模块对 电池组进行电池均衡，否则执行步骤(31)。其中步骤(31)仅需要在电池组工作前测量一次即可。作为一种优选方案，所述步骤(21)的判断模块监测由η个电池串联而成的电池组 的能量利用率的方法为(41)计算电池组的最大放电容量、最大充电容量α ^和最大可用容量Qmax ,(42)计算在电池组全充全放的过程中，单只电池的SOC工作区间[S0Cd。h md，S0C。hend]；(43)计算电池组在当前状态下的最大可用能量El1和均衡后的最大可用能量KqJmy,(44)计算电池组的能量利用率￥ ；(45)当《低于预先设定的阈值则执行步骤(22)调用均衡模块对电池组进行电池 均衡，否则执行步骤(41)。本专利技术采用电池组能量利用率作为判断电池组一致性的量化评价标准，通过对电 池组能量利用率进行监测，实时监测电池组的一致性，能精确的对电池组进行电池均衡，从 而提高电池组能量利用率，延长电池寿命。附图说明图1为本专利技术的工作流程。 具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细的说明。1电池组的最大可用能量η只最大可用容量分别为Qmax，... , Qmax ，荷电状态分别为SOCtl ，..., SOC0的电池串联成组后，电池组的主要参数如下(1)最大放电容量= QL =,其中 i = 1，· · ·，η ;(2)最大充电容量el· smiMo^mxa-socm)},其中 j = L···，n;(3)最大可用容量β: = Qdch^max +Qch_max ·ηη(4)最大可用能量￡: = I^mI -^^Ι&^ο ^^Μ, ο ^Μ]其中 m = 1，. · ·，m=lm=l，η。0BQbSOCdch end = SOC0 ^SOCch end = SOC0 +-QmJ^]U 叫。可见，串联成组后，电池组的最大可用能量与组内个单只电池的最大可用容量以及所处SOC有关。为了实现电池组能量利用的最大化，一方面需要电池组的容量充分利用； 另一方面，每只电池都处于更高的SOC对于提高电池组的存储能量同样具有重要的意义。 也就是说，为了实现存储能量达到最大化，电池组的均衡不仅需要实现容量最小电池的充 满电和放完电(即电池的容量达到充分利用)，还要使得电池组中所有电池的荷电状态达 到尽可能高，即在充电结束时保证所有电池都充满电，这是从能量的角度而言电池组是否 需要进行均衡的判断依据。2电池组的能量利用率假设电池ρ为η只电池串联组成的电池组中容量最小的电池，则电池组充满电时， 组内所有单只电池都被充满电，即所有单只电池的SOC都达到100%。当对电池组进行放电 时，电池组的最大放电容量就是其均衡后的最大可用容量(QZb )，等于电池P的最大可用 容量(Q-W)，即 QZe=QmJp]....................................................................... (!)所以放电结束时，电池组中任意电池m的剩余容量(QTc^enA^])为QZr-end = QmaA^] ~ QmM..................................................... ( 2 )此时，该电池的荷电状态(SOCZ^M )为SOCeq \mλ = Hm]-^-χ 100% =。一-。一 χ 100%一QmJm]Qmax……(3)所以在充放电过程中，电池m的最大可用能量(E2Am])为Ee:jm\ = Q:-B ^Usoc^soc2h ^mVQm]..................................... ( 4 )电池组的最大可用能量(Ee:J )为:ηEe^B = Qe^s x Usoc^isocz ,,ioo%] k = 1, . . . , η.....................(5)所以电池的能量利用率乂为ηpB Qmax X ^ ^SOC =,SOCch end ] __ mBmax _m=l__Ve = T^fT-- tjMOX OeI-B X Vf/Vm似 Zj SOC=[SOCZ emt [4100%η2 USOC=ISOCi1c1i ^-^ USOC=,100%]( 6 )由于均衡后，对于任意一只电池，都有QmaJi xU SOC=ISOCfh e ,,100%] S Qmax X U SOC ^,SOCch end ]/ η \—···· · ■>■ V ‘ /所以￥总是小于等于1，这样在使用的过程中，电池组的一致性越差，乂就越小，因 此电池组的能量利用率是电池组一致性的量化评价指标和是否需要均衡的判断依据。如图1所示，本专利技术的具体工作流程如下(Si)计算电池组的最大放电容量、最大充电容量Glmi 和最大可用容量Ob ·^max ’(S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于能量利用最大化的电池组均衡控制装置，所述装置用于对多于一个电池串联的电池组进行均衡，所述装置包括：用于判断电池组是否需要进行均衡的判断模块；用于对电池组进行均衡的均衡模块；电池组和判断模块分别与均衡模块连接；判断模块与均衡模块连接，用于控制均衡模块是否进行电池均衡，其特征在于：所述判断模块根据监测电池组的能量利用率，控制均衡模块是否对电池进行均衡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大明，刘飞，阮旭松，张维戈，王占国，文锋，
申请(专利权)人：惠州市亿能电子有限公司，北京交通大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]