一種簡(jiǎn)易的電池組電池均衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池領(lǐng)域，具體設(shè)及一種簡(jiǎn)易的電池組電池均衡方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池具有電壓高、比能量高和環(huán)保，廣泛應(yīng)用于便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品，其組 成的電池組逐漸應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能等系統(tǒng)。
[0003] 用作電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能等系統(tǒng)的裡離子電池組必須高電壓，甚至高達(dá)600多伏，需 要約200只電池串聯(lián)，同時(shí)需要長(zhǎng)達(dá)10年W上的使用壽命。裡離子電池的電池組的循環(huán) 能力表示為經(jīng)過(guò)N次循環(huán)后，電池組放電容量C。降為初始放電容量C。的D%值％通常為 70-80% )。某次電池組放電容量取決于該次電池充電容量，而充電容量取決于該次充電時(shí) 電池組中最大剩余電池容量（最小可充容量）電池A。電池組中電池A的剩余容量Ca和最 小剩余容量（最大可充電容量）電池B的剩余容量Cb之差A(yù)C( =CA-Cb)(電池A、B此時(shí) 容量不是此時(shí)其真正的本征容量），反映電池組電池的一致性。AC愈大，表明電池組中一 致性愈差，充、放電容量愈小。通過(guò)電池組均衡可W減少AC。通常均衡方法是基于電壓反 映電池剩余容量態(tài)S0C(StateOf化arge)，在電池高電壓區(qū)，如憐酸鐵裡電池在3. 5-3. 6V 處設(shè)立某個(gè)電壓，電池組其中一個(gè)電壓最高的電池被認(rèn)定是電池A，電壓最低的被認(rèn)定是電 池B，把電池A的電量用電阻放電或轉(zhuǎn)移到電池B。但各個(gè)電池個(gè)體由于電池工藝差異（盡 管電池配組是挑選相近的電池，但經(jīng)過(guò)循環(huán)，電池極化仍然會(huì)不一樣）、組配電連接差異和 電池個(gè)體所在電池組周?chē)鷾囟炔町惖榷紩?huì)導(dǎo)致電池個(gè)體曲線(xiàn)不能重合，使電池剩余容量態(tài) SOC與電池電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系失真，特別是在電池充電或放電曲線(xiàn)的高電壓和平臺(tái)區(qū)。使得管理 系統(tǒng)依照測(cè)得的電池電壓值確認(rèn)電池A和電池B不正確，甚至，測(cè)得電壓最高那個(gè)電池可能 是電池B，電壓低的可能是電池A，使本應(yīng)該補(bǔ)電的電池B反而被放電，導(dǎo)致電池放電容量減 少；本應(yīng)該放電的電池A被均衡電路補(bǔ)電，實(shí)際無(wú)法補(bǔ)入電，電壓瞬間達(dá)到電池截止電壓而 關(guān)斷，測(cè)得的電壓仍然是低壓，管理系統(tǒng)又要求均衡電路補(bǔ)電，均衡電路反復(fù)動(dòng)作，不僅沒(méi) 有均衡電池組電池，而且很快損壞均衡系統(tǒng)或電壓采集系統(tǒng)。
[0004] 電池組AC主要來(lái)自電池個(gè)體自放電不同和電池管理系統(tǒng)電壓采集系統(tǒng)的導(dǎo)通 電流差異。電池組AC會(huì)隨著電池組的使用而增大，從而減少電池組放電容量，表現(xiàn)為電池 組使用壽命差，因此，為保證電池組的使用壽命，有效的電池組電池均衡是必不可少。
[0005] 通常電池組均衡時(shí)，需要管理系統(tǒng)估算電池S0C，比較電池SOC或者電壓，確定均 衡測(cè)策略，對(duì)管理系統(tǒng)要求較高，均衡方法復(fù)雜，均衡時(shí)間長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)憐酸鐵裡及其他裡離子電池電池組均衡效果差和均衡方法復(fù)雜的問(wèn)題，在本 發(fā)明，希望提供一種簡(jiǎn)易的電池組電池均衡方法，對(duì)電池組電池進(jìn)行有效的均衡，延長(zhǎng)電池 組的循環(huán)壽命。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，定期均衡，均衡時(shí)，電池組放電至最低電壓?jiǎn)误w電池達(dá) 到低電壓區(qū)的電壓Vs，電池管理系統(tǒng)對(duì)組成電池組的所有電池，間隔次序地啟動(dòng)放電均衡 模塊，W均衡電流I若合電池放電至電池組均衡截止電壓Ve。使所有電池電壓都在Ve。
[0006] 進(jìn)一步地，上述均衡方法可W應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)電池組、電力儲(chǔ)能系統(tǒng)和UPS。
[0007] 進(jìn)一步地，上述均衡方法為定期限進(jìn)行，在管理系統(tǒng)中設(shè)定均衡定期限指令。
[0008] 進(jìn)一步地，上述均衡方法在均衡放電啟動(dòng)前把電池組放電至最低電壓?jiǎn)误w電池達(dá) 到低電壓區(qū)的電壓Vs。Vs設(shè)定為電池組正常工作時(shí)單體電池最低控制電壓。只要電池組放 電完畢，就可開(kāi)始電池組均衡動(dòng)作，運(yùn)樣簡(jiǎn)化了均衡操作，均衡時(shí)間短。
[0008] 進(jìn)一步地，上述均衡方法的管理系統(tǒng)對(duì)所有電池有序均衡，可W是電池間隔次序 均衡。為減少均衡放電導(dǎo)出的熱量聚集，也可W分分所有單數(shù)序數(shù)電池1次或多次和所有 偶數(shù)序數(shù)電池1次多次均衡。
[0009] 進(jìn)一步地，上述均衡方法要對(duì)均衡方法要設(shè)定合理的均衡電流Ij, 0.02CA(1CA為電池1小時(shí)放電率電流）。I進(jìn)小，可能小于電池自放電電流，無(wú)法給 電池放電，導(dǎo)致均衡方法失效，或均衡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。均衡電流Ipl小值，由均衡模塊的耗電電 阻R確定。耗電電阻R= (Vs-Ve)/Ij。
[0010] 進(jìn)一步地，上述均衡方法均衡截止電壓Ve應(yīng)當(dāng)盡可能低，W達(dá)到各電池空電態(tài)，使 電池組電池AC= 0,為避免電池過(guò)放電，其值不低于電池組單體最小允許放電電壓；由于 低電壓區(qū)電池放電曲線(xiàn)較睹，單體電池容量對(duì)電壓的變化率小，V池可W比電池組單體電 池的最小允許放電電壓高lOOmV，對(duì)均衡效果影響不大。因此，Ve值設(shè)定與電池組單體最小 允許放電電壓相同，或比電池組單體電池的最小允許放電電壓高lOOmV。 W11] 進(jìn)一步地，低電壓區(qū)電池放電曲線(xiàn)較睹，單體電池容量對(duì)電壓的變化率小，即使Vs和Ve測(cè)量有誤差，反映的電池容量誤差很小，均衡后電池組電池間AC仍然接近于0,也不 影響電池均衡效果。因而，對(duì)管理系統(tǒng)和電壓采集系統(tǒng)所用的電池電壓采集器件精度要求 低，管理系統(tǒng)和電壓采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單。
[0012] 進(jìn)一步地，上述均衡方法在電池的Ve-Vs低電壓區(qū)進(jìn)行，同樣大小的均衡電流，與 高電壓區(qū)放電均衡相比，在低電壓區(qū)放電均衡其放電功率小，散熱量少，電池組均衡模塊散 熱設(shè)施簡(jiǎn)單。
[0013] 因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案中包括定期、低電壓區(qū)、大均衡電流放電、電池間隔次 序均衡、管理系統(tǒng)和均衡策略簡(jiǎn)單的一種簡(jiǎn)易的電池組電池均衡方法使電池組均衡有效、 能耗低、均衡時(shí)間短、電池組循環(huán)壽命提高。
[0014] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)在下述描述中更為充分呈現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1描述本發(fā)明均衡方法的基本原理和其中兩只電池的均衡過(guò)程
[0016] 圖2描述本發(fā)明電池組電池均衡方法的流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的實(shí)例在附圖中標(biāo)出。流程圖中或在 此W其他方式描述的任何過(guò)程或方法可W被理解為，表示包括一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定的 邏輯功能或過(guò)程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可W不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所設(shè)及的功能 按基本同時(shí)的方式或相反的順序，來(lái)執(zhí)行功能，也應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人 員所理解。
[001引圖1描述本發(fā)明均衡方法的基本原理和其中兩只電池的均衡過(guò)程。在電池組需要 均衡時(shí)，存在最大剩余容量電池A和最少剩余電池B。電池組放電結(jié)束，實(shí)際上只是電池B 放電至Vs(即放電曲線(xiàn)Q點(diǎn)），電池B電放完，而電池A仍然有AC容量沒(méi)有放完（在曲線(xiàn) P點(diǎn)處）。如不均衡繼續(xù)下一步充電，電池A充滿(mǎn)電，電池B卻沒(méi)有滿(mǎn)電。假如此時(shí)電池A 和電池B本征容量為C，電池組充電受電池A控制，只能充電C-Ca和放電C-CA，而不是充電 C-Ce和放電C-Ce。正如圖1看到，要使電池A和電池B均衡，必須使Ca等于或約等于Ce;要 使電池組均衡，電池組其它所有電池剩余容量必須接近句。
[0019] 本發(fā)明均衡基本原理是，把電池組所有電池電放空或接近放空，使所有電池的剩 余容量等于零或接近零，實(shí)現(xiàn)電池間均衡。其均衡過(guò)程正如電池A和電池B，把兩者都W電 流I成義電到電壓Ve(電池A和電池B都在放電曲線(xiàn)R處），電都放完，Ca=Ce= 0或接近 0,實(shí)現(xiàn)電池A與電池B的均衡。其中Ve值設(shè)定為與電池組單體最小允許放電電壓相同；如 果AV( =Vs-VE)>0.30V，VE可設(shè)為電池組單體電池最小允許放電電壓W上100mV。Vs設(shè) 定與電池組正常工作時(shí)單體電池最低控制電壓相等，運(yùn)樣電池組放電后就可W開(kāi)始電池均 衡操作，不需要其他復(fù)雜的準(zhǔn)備操作。本發(fā)明均衡方法簡(jiǎn)單，不需要管