[发明专利]动力电池组均衡控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池组充电领域，具体涉及对动力电池组进行充电时的均衡控制策略。

背景技术

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，如电动自行车、储能系统、直流系统等。电池组一致性是电池串联成组应用技术的核心之一，直接影响到电池组使用的安全性和高效性。但实践证明，电池组一致性是相对的，不一致却是是绝对的。造成电池组不一致的原因主要有以下几点：(1)电池在出厂前由于制造和化成筛选工艺的原因，不能保证电池单体出厂时各项参数一致，特别是电池初始SOC的不一致会在电池组初始阶段就造成电池组的不一致；(2)电池单体在使用时位置不同，工作温度存在一定的差异，通风处电池单体温度低一些，而其它地方的电池单体温度会相对高一些，温度的差异导致电池的自放电率不一致，长时间的差异累积会引起电池SOC的不均衡；(3)库仑效率的不一致，串联电池组在充电和放电过程中单体流过的电流相等，但是由于每个单体所处环境的不一致导致其库仑效率的不一致，在这种情况下，电池不同单体实际充电容量和放电容量就会引起差异。

由于单体电池的不一致性，导致电池组在充电阶段，可能出现某节电池比其它电池提前过充现象，而在放电阶段，则出现某节电池比其它电池提前过放的现象。电池组内电池单体的不一致性，对电池组的效率和使用的安全性有很大的影响，因此有必要提供一种行之有效的均衡控制方法，以使电池组具有良好的一致性，提高电池组的使用效率和安全性。

发明内容

本发明需要解决的问题是提供一种电池组充电过程中的均衡控制方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：提供一种动力电池组均衡控制方法，其步骤为：

(1)对电池组进行充电，当某一单体达到设定的充满条件时，结束充电，进行均衡判断；

(2)采集各个电池单体电压，如有电池单体电压未处于设定的“充满区间”之内，则记录需要均衡的电池单体；

(3)再次对电池组充电时，对记录的电池单体进行均衡操作，对其它电池单体进行充电，重复上述步骤直至电池组内各电池单体同时达到充满条件。

所述步骤2中记录的需要均衡的电池单体为达到充满区间的电池。

具体的方案为：所述均衡操作采用电阻放电方式，即在电池组中各电池单体两端分别并联放电电阻，每个电阻串联一MOS管，所述MOS管受控制器控制导通或截止进而控制放电回路的通断；每次放电均衡的时间为一个充电周期。

磷酸亚铁锂电池的SOC-OCV曲线比较平缓，SOC在10％-90％区间范围内开路电压基本是不变的，因此无法采用实时电压检测方式判断出电池单体之间的容量差异，因此很难对其进行均衡操作。

本发明所述均衡控制方法适用于各种电池组，特别是磷酸亚铁锂电池组，其利用磷酸亚铁锂电池在SOC高端电压变化较快的特点，采集电池开路电压变化拐点以识别电池是否充满，作为下一次充电过程当中均衡的依据，最终达到使整组电池同时充满的目的，有效提高电池的整组能量利用率。

附图说明

图1为所述电阻放电均衡电路示意图；

图2为磷酸亚铁锂电池组恒流-恒压(CC-CV)充电时的外电压变化曲线图。

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明所述动力电池组均衡控制方法的步骤为：

(1)对电池组进行充电，当某一单体达到设定的充满条件时，结束充电，进行均衡判断；

(2)采集各个电池单体电压，如有电池单体电压未处于设定的“充满区间”之内，则记录需要均衡的电池单体；

(3)再次对电池组充电时，对记录的电池单体进行均衡操作，对其它电池单体进行充电，重复上述步骤直至电池组内各电池单体同时达到充满条件。

具体实施时，电池管理系统可采用典型的主从控制模式。由主板发送“均衡判断”命令和“均衡执行”命令；由从板完成电池外电压采样，响应主板命令并控制任意一只电池单体的放电回路的通断。

所述电阻放电均衡电路如图1所示。在电池组中各电池单体(celll-celln)两端分别并联放电电阻，每个电阻串联一MOS管(T1-Tn)，所述MOS管受从机控制器控制导通或截止进而控制各个电池单体放电回路的通断；每次放电均衡的时间为一个充电周期。

本发明方案中，仅且仅当全部电池单体在充电结束瞬间达到充满区间时，电池组不需要均衡，只要有一个电池没有进入充满区间，则需要对其它电池进行放电。