[发明专利]一种锂离子电池组均衡控制方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池组均衡控制方法。通过电池组单体电池的内部参数和SOC值的精确估计，作为电池组均衡控制算法的参考量；通过均衡控制方案解决电池组过充过放可能带来的安全问题，提高电池组的寿命和性能。本发明可对锂动力电池组的工作状态、性能进行均衡控制，建立基于SOC估计值的主动均衡控制方法，采用电子技术和计算机控制技术设计智能锂动力电池组均衡控制方法。发明成果的实施对于促进锂动力电池的推广、提高锂动力电池组的能量储存能力、利用率和循环寿命有着重要的现实意义，同时克服锂动力电池组均衡控制系统的缺点，推动基于锂动力电池的新能源电动车技术的应用和推广。

主权项

1.一种锂离子电池组均衡控制方法，其特征在于： 步骤1，数据处理与单体SOC计算值；结合Ah法计算剩余容量的方法，定义锂离子电池单体SOC计算表达式如下： 式中，SOC(t)为实时单体电池SOC值，SOC(t₀)为初始SOC值，h为充放电系数，I(t)为电池充放电电流； 步骤1-1，结合锂离子电池二阶电路等效模型，建立数学模型方程为： 式中，R_f、C_f和R_s、C_s分别表示极化参数和浓差参数，V_f和V_s表示极化电压和浓差电压； 步骤1-2，通过锂离子电池测试仪得到准确的内阻参数值，由表达式(2)和(3)得出极化内阻和浓差内阻上的动态电压计算值； 步骤1-3，通过电池参数测试模块得到的电池电压、电流和温度值，由表达式(3)得到单体电池SOC动态计算表达式： 式中，V_SOC为电池等效电路总电压，其表示电池SOC值的函数关系； 步骤1-4，由表达式(4)，结合步骤1-2测量的单体电池电压/电流参数值，计算实时单体电池SOC值； 步骤2，利用步骤1得到的单体电池实时SOC值进行单体电池充放电均衡； 步骤2-1，根据步骤1得到的SOC值进行单体电池排序，设置SOC最低门限值为0.4进行判断； 步骤2-2，检测SOC值大于0.4的单体电池数量n，若n≤6，实行均衡控制初始化程序； 步骤2-3，根据步骤2-2初始化后，计算每个单体电池间SOC值差值；单体电池SOC值小于1(SOC≤1)，且差值大于0.2(ΔSOC≥0.2)，开启均衡控制电路的相应继电器；以放电均衡为例，设单体电池SOC值分别为SOC(Bi),i＝1,2,...,6； (1)计算相邻单体电池SOC差值： ΔSOC(1,2)＝SOC(B1)-SOC(B2) ΔSOC(2,3)＝SOC(B2)-SOC(B3) ...... (2)利用抗差滤波器对计算得到的差值ΔSOC(k,k+1)进行判断，消除伪误差值；设量测差值为ΔSOC(i)，i＝1,2,...5差值的权系数为{P_i}，则根据最小二乘法得到门限计算公式：ΣP_iΔSOC²(i)＝min (3)引入抗差计算方法中的M估计准则，门限计算公式为：Σρ(ΔSOC(i))＝min 令权因子计算公式为：(4)重新计算单体电池SOC值差值权系数，可得当满足最小二乘估计门限公式如下，可判断误差值为有效误差：(5)剔除伪误差值，若ΔSOC(i)≥0.2的差值数大于2个，即需要均衡放电的单体电池多于3个，则对ΔSOC(·)进行从大到小的排序，差值较大的2个单体电池首先进行均衡策略控制；(6)对需要进行均衡策略控制的2个单体电池进行再次SOC值大小判断，若SOC(Bi)较大，开启相应继电器开关； (7)实时监测其它单体电池SOC值和相对应的ΔSOC(·)，循环进行判断直到SOC≤0.4，进行单体电池放电或充电补充，完成均衡充放电的目的； 步骤2-4，判断循环次数i是否超过电池串联最大值，若是等待，若不是，继续计算单体电池SOC值和SOC差值，进行下一个均衡控制开关的控制步骤。