一種基于電池歷史數據的主動均衡方法技術

本發明專利技術涉及電池充放電技術，本發明專利技術提供了一種基于電池歷史數據的主動均衡方法，具體包括：步驟一、測量不同種類電池在規定條件下的電壓特性曲線；步驟二、充電開始時，查詢電池組中每個單體上次充電結束時的電壓對應的電量，并根據上一次放電過程中對每個單體的均衡電量，預測不進行均衡的情況下本次充電結束時各單體的電量；步驟三、計算所有單體預測電量的平均值，并將預測電量從大到小進行排序，找出其中m節預測電量最大和n節預測電量最小的單體，將這些單體的預測電量與所有單體預測電量的平均值之間的差值作為這些單體的均衡電量需求值；步驟四、根據均衡電量需求值進行均衡。通過主動均衡使得電池組的剩余電量水平趨于一致，和/或電池組容量高于電池組中容量最小串聯支路的容量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電池充放電技術，具體是一種基于電池歷史數據的主動均衡方法，可主動均衡電池模塊內電池單體的剩余電量水平，從而有效提高電池組的容量。
技術介紹
目前發展的主動均衡方法主要可分為兩大類，第一類(對比文件1，CN201110101124.5)是實時比較電池單體的端電壓與平均電壓，從而對電壓較高的單體進行放電均衡，和/或對電壓較低的單體進行充電均衡。第二類(對比文件2，CN201510060954.6)是根據開路電壓，判斷當開路電壓能夠較真實地反映剩余電量水平時，在充電/放電開始后進行均衡。其中，前一類均衡方法適用于電池電壓與剩余電量存在單調變化關系的情形，如對于無明顯電壓平臺的三元鋰離子電池體系，當均衡模塊內部各電池單體的溫度和電流條件一致性較好時，電池單體的電壓與剩余電量存在明顯的單調變化特性。第二類則主要針對存在明顯電壓平臺的磷酸鐵鋰電池體系，公開了一種在特定開路電壓范圍判斷剩余電量是否高于或低于模塊平均電量水平從而進行均衡控制的方法。在滿足相應的條件時，上述兩類方法均可以對電池模塊內部各單體容量水平相當而剩余電量水平不同的單體進行均衡處理，改善電池組整體的容量表現。其不足之處在于，沒有充分利用電池的歷史數據，因而不能針對電池組使用一段時間后單體容量水平出現差異的情況做出均衡處理。也就是說，采用這兩類均衡方法所能達成效果的極限是電池組的容量等于電池組中容量最小串聯之路的容量。
技術實現思路
針對現有技術中的均衡方法導致電池組容量小的技術問題，本發明公開了一種基于電池歷史數據的主動均衡方法。本專利技術的技術方案如下：本專利技術提供了一種基于電池歷史數據的主動均衡方法，具體包括以下步驟：步驟一、測量不同種類電池在規定條件下的電壓特性曲線，建立不同條件下充電/放電電壓或開路電壓與電池電量水平之間的對應關系；步驟二、充電開始時，查詢電池組中每個單體上次充電結束時的電壓對應的電量，并根據上一次放電過程中對每個單體的均衡電量，預測不進行均衡的情況下本次充電結束時各單體的電量；或放電開始時，查詢電池組中每個單體上次放電結束時的電壓對應的電量，并根據上一次充電過程中對每個單體的均衡電量，預測不進行均衡的情況下本次放電結束時各單體的電量；步驟三、計算所有單體預測電量的平均值，并將預測電量從大到小進行排序，找出其中m節預測電量最大和n節預測電量最小的單體，這些單體的預測電量與所有單體預測電量的平均值之間的差值作為這些單體的均衡電量需求值；步驟四、充電/放電過程中，根據步驟三計算得到的均衡電量需求值，對電量最大的m節單體進行放電均衡，對電量最小的n節單體進行充電均衡，并對本次充電/放電過程中的實際均衡電量進行記錄。通過電池的歷史數據，對電池組進行主動均衡，使得電池組的剩余電量水平趨于一致，和/或電池組容量高于電池組中容量最小串聯支路的容量。以歷史放電數據作為放電過程電量均衡的參考基準，可以迅速確定電池組中容量衰退較大的單體。通過本專利技術所公開的主動均衡方法進行均衡處理，不僅可以充分發揮電池的理論容量，還能實現電池組的整體容量大于容量最小的串聯支路。更進一步地，上述方法還包括步驟五、充電結束時，比較本次充電和上次充電結束時被放電均衡的電池單體的電壓所對應的電量與所有單體各自電壓所對應電量的平均值之差的變化，從而修正放電均衡系數；或放電結束時，比較本次放電和上次放電結束時被充電均衡的電池單體的電壓所對應的電量與所有單體各自電壓所對應電量的平均值之差的變化，從而修正充電均衡系數。修正后的放電均衡系數＝(上次放電過程的均衡電量+本次充電過程的均衡電量)/(被均衡單體本次充電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量得平均值之差-被均衡單體上次充電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量得平均值之差)，修正后的放電均衡系數作為新的放電均衡系數用于計算下次進行放電均衡時的放電均衡需求值，計算公式為：放電均衡需求值＝(需進行放電均衡單體的預測電量-所有單體預測電量的平均值)*放電均衡系數。修正后的充電均衡系數＝(上次充電過程的均衡電量+本次放電過程的均衡電量)/(被均衡單體本次放電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量的平均值之差-被均衡單體上次放電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量的平均值之差)，修正后的充電均衡系數作為新的充電均衡系數用于計算下次進行充電均衡時的充電均衡需求值，計算公式為：充電均衡需求值＝(需進行充電均衡單體的預測電量-所有單體預測電量的平均值)*充電均衡系數。作為優選，所述電壓特性曲線的規定條件為不同溫度和電流條件下的恒流充放電曲線。溫度范圍通常為-20至50℃，溫度間隔為5℃，實際操作中還可以根據實際情況適當調整溫度范圍和溫度間隔；電流大小根據電池容量和工作倍率條件具體確定，通常選取0.1C、0.2C、0.5C、1.0C、2.0C和5.0C，實際操作中根據電池組工作條件可適當壓縮和/或增加倍率區間范圍并縮小倍率變化間隔。測試規定條件下的電壓特性曲線，從而保證根據充放電截止時的電壓查詢所得電量值的準確性。作為優選，所述方法還包括，在電壓隨電量的變化關系不顯著的電壓區間，充電時以此電壓區間的電量上限作為電量值，放電時以此電壓區間的電量下限作為電量值。從而有效降低存在電壓平臺的電芯體系在電壓平臺區間電壓隨剩余電量變化不明顯而導致的查詢電量誤差對均衡電量需求值計算的影響。作為優選，充電過程的預測電量＝查詢所得到的上次充電結束時的電量+上次放電過程的均衡電量；放電過程的預測電量＝查詢所得到的上次放電結束時的電量+上次充電過程的均衡電量。作為優選，預測電量最大的m節單體的均衡電量需求值為負數，預測電量最小的n節單體的均衡電量需求值為正數，其他單體的均衡電量需求值為零。作為優選，預測電量最大與電量最小的單體m、n的取值滿足：若電池管理系統能同時對單個模塊中電池進行放電均衡處理的單體數目大于模塊中單體數目的三分之一，則m的大小取模塊單體數目的三分之一，否則m的大小為電池管理系統能同時給單個模塊進行放電均衡處理的單體數目；若電池管理系統能同時對單個模塊中電池進行充電均衡處理的單體數目大于模塊中單體數目的三分之一，則n的大小取模塊單體數目的三分之一，否則n的大小為電池管理系統能同時給單個模塊進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于電池歷史數據的主動均衡方法，其具體包括以下步驟：步驟一、測量不同種類電池在規定條件下的電壓特性曲線，建立不同條件下充電/放電電壓或開路電壓與電池電量水平之間的對應關系；步驟二、充電開始時，查詢電池組中每個單體上次充電結束時的電壓對應的電量，并根據上一次放電過程中對每個單體的均衡電量，預測不進行均衡的情況下本次充電結束時各單體的電量；或放電開始時，查詢電池組中每個單體上次放電結束時的電壓對應的電量，并根據上一次充電過程中對每個單體的均衡電量，預測不進行均衡的情況下本次放電結束時各單體的電量；步驟三、計算所有單體預測電量的平均值，并將預測電量從大到小進行排序，找出其中m節預測電量最大和n節預測電量最小的單體，這些單體的預測電量與所有單體預測電量的平均值之間的差值作為這些單體的均衡電量需求值；步驟四、充電/放電過程中，根據步驟三計算得到的均衡電量需求值，對電量最大的m節單體進行放電均衡，對電量最小的n節單體進行充電均衡，并對本次充電/放電過程中的實際均衡電量進行記錄。

【技術特征摘要】
1.一種基于電池歷史數據的主動均衡方法，其具體包括以下步驟：
步驟一、測量不同種類電池在規定條件下的電壓特性曲線，建立
不同條件下充電/放電電壓或開路電壓與電池電量水平之間的對應關
系；
步驟二、充電開始時，查詢電池組中每個單體上次充電結束時的
電壓對應的電量，并根據上一次放電過程中對每個單體的均衡電量，
預測不進行均衡的情況下本次充電結束時各單體的電量；或放電開始
時，查詢電池組中每個單體上次放電結束時的電壓對應的電量，并根
據上一次充電過程中對每個單體的均衡電量，預測不進行均衡的情況
下本次放電結束時各單體的電量；
步驟三、計算所有單體預測電量的平均值，并將預測電量從大到
小進行排序，找出其中m節預測電量最大和n節預測電量最小的單體，
這些單體的預測電量與所有單體預測電量的平均值之間的差值作為
這些單體的均衡電量需求值；
步驟四、充電/放電過程中，根據步驟三計算得到的均衡電量需
求值，對電量最大的m節單體進行放電均衡，對電量最小的n節單體
進行充電均衡，并對本次充電/放電過程中的實際均衡電量進行記錄。
2.如權利要求1所述的基于電池歷史數據的主動均衡方法，其特
征在于所述方法還包括步驟五、充電結束時，比較本次充電和上次充
電結束時被放電均衡的電池單體的電壓所對應的電量與所有單體各
自電壓所對應電量的平均值之差的變化，從而修正放電均衡系數；或
放電結束時，比較本次放電和上次放電結束時被充電均衡的電池單體

\t的電壓所對應的電量與所有單體各自電壓所對應電量的平均值之差
的變化，從而修正充電均衡系數；其中修正后的放電均衡系數＝(上次
放電過程的均衡電量+本次充電過程的均衡電量)/(被均衡單體本次充
電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量的平均值之
差-被均衡單體上次充電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓
對應電量的平均值之差)，修正后的放電均衡系數作為新的放電均衡
系數用于計算下次進行放電均衡時的放電均衡需求值，計算公式為：
放電均衡需求值＝(需進行放電均衡單體的預測電量-所有單體預測電
量的平均值)*放電均衡系數；修正后的充電均衡系數＝(上次充電過程
的均衡電量+本次放電過程的均衡電量)/(被均衡單體本次放電結束時
電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量的平均值之差-被均衡
單體上次放電結束時電壓對應的電量與模塊各個單體電壓對應電量
的平均值之差)，修正后...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬瑞軍，王淵，鄒瀧，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第二十九研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51