[发明专利]一种动态修正SOC的锂电池组均衡控制方法和系统

说明书

本发明提供了一种动态修正SOC的锂电池组均衡控制方法和系统，包括：获得锂电池组中各单体锂电池的SOC；计算电池组的极差r_soc；比较所述极差r_soc与预设极差阈值的大小；选择所有单体锂电池的SOC的均值作为均衡的目标SOC，对SOC低于的单体锂电池进行充电均衡，对SOC高于的单体锂电池进行放电均衡，其中，dSOC为均衡控制带。本发明具有模块化程度高，均衡速度快，提高电池使用效率以及延长电池使用寿命的优点。

技术领域

本发明属于新能源汽车电池领域，尤其涉及一种动态修正SOC的锂电池组均衡控制方法和系统。

背景技术

受环境污染问题和政策法规的影响，以混动和纯电动汽车为代表的新能源汽车受到的关注越来越大。锂电池因其能量密度高、低自放电率、寿命长和无污染的优点在电动汽车领域逐渐取代了铅酸电池成为主要的动力电池能源。

在电动汽车上使用锂电池时，为了满足对于负载能力和续航要求的需求，锂电池组必须满足一定的容量和电压要求。为此，常将单体的锂电池并联成电池单元，以解决单个电池容量不足的问题；同时通过串联单个锂电池单元成电池组的方式获得更高的电压。在串联成组使用的锂电池组中，常常会受各单体电池或者电池单元之间不一致性的影响。锂电池的不一致性可以定义为相同规格，相同型号的单体锂电池之间，在电压、容量、内阻以及自放电率等重要参数特性上的不一致。电池组中不一致性问题的存在会对其可用功率造成限制，尤其在大电流放电的末期，内阻较大的电池电压下降过快，会对电池组造成损伤，因此需要对电池组的放电电流进行限制，从而限制了其输出功率，导致可用功率下降。于此同时，当随着电池充放电次数的增加，长时间大电流放电，各单体电池老化程度不同，致使各电池的不一致程度加剧。

为了应对锂电池组中的不一致问题，通常会在电池管理系统BMS中集成均衡技术，均衡技术一般指为避免或减小电池组不一致性问题导致的电池组容量利用率、输出功率以及使用寿命等方面的不利影响而引入的专门技术手段。当前均衡技术已经成为了电池管理系统BMS中关键技术，高效的均衡措施可以提升整个电池的有效使用容量，延长电池的使用寿命。当前对均衡技术的研究主要从均衡控制策略和均衡电路拓扑结构设计两个方面展开。对于电池组均衡策略的研究集中于建立电池组内个单体电池不一致性的评价指标，并以此为依据提出有效的均衡控制方法；而均衡电路拓扑设计在聚焦在效率高，控制结构简单，成本相对较低的均衡电路结构的设计和改进。

在均衡策略方面，现有技术中对于采用电压作为均衡变量已经有了比较深入的研究，而对于采用电池荷电状态(State of Charge，SOC)作为均衡变量仍是一个研究热点，以SOC作为均衡变量可以取得更好的均衡效果，系统也易于控制，更好反应电池组的真实状态。但是，现有技术中存在SOC估计的精度不高、不实时准确的技术问题。

在均衡电路拓扑方面，被动均衡技术由于技术成熟，结构简单等原因已经在实际产品中得到应用，但在追求能量利用率的纯电动汽车领域来时，被动均衡是不合适的。而对于主动均衡技术方面，现在还存在着如下的问题：

(1)均衡时间长，这是现有的均衡系统中普遍存在的问题，多数均衡系统的均衡时间都在一小时以上，有些甚至达到数小时之久。

(2)现有的常用均衡技术中基于外电压的均衡已有了广泛的研究，但是由于单体电池容量差异性的存在使得各单体电池充放电电压外特性的不一致，尤其在单体电池充电后期单体电池电压上升较快，使得利用电池外电压作为电池组一致性的判据存在均衡判据不稳定的问题。同时研究也发现该方法对均衡前后电池组可用容量的增加效果并不明显。

(3)实用性尚待提高，电路设计设计较为复杂集成性不够，不能随电池组串联电池节数的增加方便的进行模块化扩展等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种动态修正SOC的锂电池组均衡控制方法和系统，实现了对串联锂离子电池组的均衡控制，模块化程度高，均衡速度快，提高电池使用效率以及延长电池使用寿命。