[发明专利]一种基于锂离子电池单体SOC和单体容量的均衡方法

说明书

本发明公开一种基于锂离子电池单体SOC和单体容量的均衡方法，通过设定目标SOC，可以灵活地设定电池系统中每个电池单体单元的工作的SOC窗口，并且通过从电池参数的角度考虑均衡判断，提高均衡效率同时避免误均衡。而目标电量差则用于具体判断每一个电池单体或者电池组串与目标电池单体的电量差是否在允许范围之内，如果超过这个范围则可以考虑开启均衡；这样就使电池系统中的每个电池单体单元工作在最合适的SOC窗口，实现电池单体单元更长的使用寿命和更高的均衡效率，可以提高电池系统的经济性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种基于锂离子电池单体SOC和单体容量的均衡方法。

背景技术

锂离子电池作为能量储存系统被广泛的应用于新能源汽车和储能系统中,由于局限于单体锂电池的电压和容量，必须将电池单体串联、并联、或者通过一定的串并联组合形成电池系统，给电动汽车提供足够的功率和能量以满足其动力和续航里程的要求；如果电池单体间在实际应用中不存在差异，那么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；但是在实际应用中，由于制造工艺和使用过程环境的不一致，电池单体间总是存在不一致性，并且由于实际使用中的老化程度和状态也不一样，电池单体的差异性往往会越来越大；这些电池单体的差异性往往表现为在同一电池系统中，每个电池组串的电压不同，并且电压差异性的现象在实际使用中会经常改变并且无法预测。

在电池系统中锂电池单体必须被安全的使用，这意味着每个电池单体的电压在使用时必须保持在安全电压范围之内，即充电时低于高安全电压门限值，放电时高于低安全电压门限值。但是，在多于一个电池组串的实际应用中，由于需要保证每一个电池单体或者电池组串工作在安全电压范围之内，不同电池单体或者电池组串的差异性及电压差异性会限制真个电池系统的使用电压范围；这意味着随着电池差异性的扩大，电池系统的容量会快速减少；对于新能源汽车，这意味着电力驱动的行驶里程会快速减少，在极限情况下，这意味着这个电池系统需要维护甚至报废。

而现有技术中对电池均衡的算法主要是基于电池单体电压的均衡；此方法中由于电池单体电压可以直接测量得到，因此基于电压的均衡是最易于实现的，所以也为普遍采用；这种方法往往在电池系统处于充电或者静置状态时，通过使用均衡电阻和一个开关，对具有较高电压的电池单体或者电池组串进行放电；这种方法往往把同一电池系统中的每个电池单体或者电池组串的电压趋向相同作为均衡目标，所以使用电池单体或者电池组串的电压作为主要判断依据，对是否需要对这个电池单体进行均衡进行判断。

在均衡时间足够状况下，基于电池单体电压的均衡能够把电池系统中的电池单体均衡到同一电压等级；并且这些电池单体在静置时表现为电压处于同一等级，看起来似乎是均衡过的结果；但是，这种方法并没有从根本上考虑过在实际使用中电池单体差异性产生的原因，并从电池单体差异性的角度来设计均衡方法；在同一电池系统中，不同电池单体的初始容量和初始内阻是不同的；同时每个电池单体的自放电率也是不同的；并且在实际使用中，每个电池单体的工作环境也是不同的，这意味着在实际使用中电池单体的容量和内阻会在老化过程中不断改变；这些因素和其他一些因素，造成了同一电池系统中不同电池单体差异性，包含电池单体容量、内阻和自放电率等的不同。