專利名稱：一種電動汽車動力源均衡方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動汽車領域，尤其是電動汽車動カ源的ー種均衡方法。
背景技術：
長期以來，作為電動汽車動力源的充電電池是限制電動汽車發(fā)展的最主要因素，對此，國內(nèi)外機構和相關企業(yè)都投入了大量的人力、物カ進行研究。電池能否滿足電動汽車在各種運動情況下(例如起動、爬坡、加速、快速充電)的使用要求，則需要建立在對電池的充放電特性進行分析檢測的基礎上。蓄電池是電動汽車的能量來源，為確保電池組性能良好井延長電池使用壽命，需要對電池進行必要的管理和控制。因此，管理好蓄電池對于電動汽車來說是至關重要的。準確的獲得電池的荷電狀態(tài)(S0C)是蓄電池管理的ー個重要組成部分。 用可測得的電池參數(shù)對現(xiàn)存電池容量狀態(tài)給出準確、可靠的估計，一直是電動汽車和電池研究人員關注并投入大量精力的研究課題。目前，國內(nèi)外較為普遍的做法是，采用電池荷電狀態(tài)來描述電池容量狀態(tài)，井出現(xiàn)了多種SOC值估計方法。這些估計方法均具有自己的優(yōu)點，但是，単獨使用某一算法進行SOC估計時，均無法準確的估計SOC的誤差，尤其是由于電池老化而帶來的各種問題，對SOC估計構成的障礙。而基于不準確的SOC估值而進行的蓄電池均衡也是十分不準確的。現(xiàn)有技術中，幾種常用的電池均衡方法包括
(1)電阻均衡法，在串聯(lián)電池組中的每ー個單體電池上都并聯(lián)ー個大電阻，電壓較高的蓄電池會在并聯(lián)的電阻上消耗較多的能量，此方法雖然簡單易于實現(xiàn)，缺點是能量消耗大，只能對單體進行放電不能充電，而且其他蓄電池單體要以最低的単體為標準才能實現(xiàn)均衡，效率低；
(2)電壓均衡法，以各個蓄電池的電壓參數(shù)作為均衡對象，通過均衡充電，使得各個單體電池電壓恢復一致,這種方法解決了電池電壓不平衡問題,但蓄電池組中容量低的電池在充電時或充電后，其端電壓可能比其他蓄電池高，如果采用這種均衡方法那么均衡的結果是容量低的電池給容量高的電池充電，加大了各個單體電池間的容量差異；
(3)蓄電池SOC平衡法，以各個蓄電池的荷電狀態(tài)SOC參數(shù)為均衡対象，即當蓄電池中各個單體電池的SOC不一致時，通過均衡充電的方法使其達到平衡，此種均衡充電的方法來提高SOC的往往是蓄電池組中容量較大的電池，因此此方法只能解決電池組中容量較大的単體因長期充電不足而性能下降的問題，并不能減少和消除蓄電池組中各個單體的容量差距。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術中均衡方法的缺點，提出一種基于準確較高的SOC估值基礎的蓄電池主動均衡方案，以單體電池的SOC參數(shù)為均衡對象，對安時積分法進行了改進，并能夠實時修正電池容量，以得到準確的SOC值，不僅能減少蓄電池組中單體電池間的容量差距，而且均衡效率尚，損耗小，大大提聞了電池組的使用壽命。為達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是
一種電動汽車動力源均衡方法，包括如下步驟
(1)估算每個單體電池的實際SOC值；
(2)根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡。上述技術方案還可以進ー步優(yōu)化
作為優(yōu)選的，所述的估算每個單體電池的實際SOC值，具體包括如下步驟
(1)讀取每個單體電池的電壓值；
(2)判斷所述的單體電池電壓值是否在設定范圍之內(nèi)，如果位于所述的設定范圍內(nèi)，則查表，獲得該單體電池的SOC初始值，初始化單體電池的SOC初始值，否則，將該單體電池所在的電池組的SOC值設定為該單體電池的SOC初始值；
(3)初始化每個單體電池的SOC初始值；
(4)根據(jù)讀入的單體電池電流i，得到單體電池的安時積分電量C，得到單體電池的實際SOC值，SOCi (t) =SOCi (O)-C，t取動カ源的累計放電時間X。作為優(yōu)選的，所述的動力源的累計放電時間X是指電動汽車的停車時間與啟動時間的差值。作為優(yōu)選的，所述的根據(jù)讀入的單體電池電流，得到單體電池的安時積分電量C，其計算公式為C=2i*A t。作為優(yōu)選的，所述的Λ t為IOms。作為優(yōu)選的，所述的查表是指查詢OCV (開路電壓)-SOC表。作為優(yōu)選的，所述的根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的単體電池進行充放電均衡，具體包括
如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，則比較對應該最大差值的單體電池的電壓和電池組的平均電壓,對所述的單體電池進行充放電均衡。作為優(yōu)選的，(I)如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的電壓小于電池組的平均電壓，那么對所述的單體電池進行充電，直到單體電池電壓不高于第二預設值；
(2)如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的電壓大于電池組的平均電壓,那么對所述的單體電池進行放電均衡,直到單體電池電壓不高于第二預設值。作為優(yōu)選的，所述的根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的単體電池進行充放電均衡，具體包括
如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，則比較對應最大差值的單體電池的SOC和電池組的平均S0C，對所述的單體電池進行充放電均衡。作為優(yōu)選的，(I)如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的SOC小于電池組的平均S0C，則對所述的單體電池進行充電均衡，直到所述的單體電池的充電容量不高于第三預設值，并且所述的單體電池的電壓不高于所述的第二預設值；
(2)如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的SOC不小于電池組的平均S0C，則對所述的單體電池進行放電均衡，直到所述的單體電池放電容量不高于第三預設值，并且所述的單體電池的電壓不低于所述的第二預設值。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點
該均衡方法采用主動均衡方案，以單體電池的SOC參數(shù)為均衡對象，對安時積分法進行了改進，井能夠實時修正電池容量，以得到準確的SOC值，不僅能減少蓄電池組中單體電池間的容量差距，而且均衡效率高，損耗小，大大提高了電池組的使用壽命。該方法是ー種動態(tài)均衡方法，無論電池處于靜止、充電、放電的哪種狀態(tài)，均衡系統(tǒng)均可工作，使蓄電池 組的SOC保持一致。該方法采用能量轉移型，可靠性高，均衡效率高，損耗小。此外，該均衡方法采用模塊化設計，方案簡單易行，結構方便靈活。


圖I為本發(fā)明的流程 圖2為每個單體電池的實際SOC值估算流程 圖3為本發(fā)明充放電均衡過程的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
做進ー步解釋說明。一種電動汽車動力源均衡方法，包括如下步驟
(1)估算每個單體電池的實際SOC值；
(2)根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡。在上述步驟中，估算每個單體電池的實際SOC值，具體包括如下步驟
Cl)讀取每個單體電池的電壓值；
(2)判斷所述的單體電池電壓值是否在設定范圍之內(nèi)，如果位于所述的設定范圍內(nèi)，則查表，獲得該單體電池的SOC初始值，初始化單體電池的SOC初始值，否則，將該單體電池所在的電池組的SOC值設定為該單體電池的SOC初始值；
(3)初始化每個單體電池的SOC初始值；
(4)根據(jù)讀入的單體電池電流i，得到單體電池的安時積分電量C，得到單體電池的實際SOC值，SOCi (t) =SOCi (O)-C, SOCi (t)代表的是第i個電池在t時刻的S0C，其中i取值是(Γ最大電池個數(shù)，對于處于停車狀態(tài)的蓄電池，t取停車時的累計放電時間X。以磷酸鐵鋰電池為例，在上述步驟(2)中，設定范圍可以設置為2. 9疒3. 12V或者3. 45 3.6v，可以推定的，對于不同類型的電池，該設定范圍是不一樣的，不同廠家的電池也不一樣，具體的，需要根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定。
在上述每個單體電池的實際SOC值的步驟中
計算動力源的放電時間X是指電動汽車的停車時間與啟動時間(上電時間)的差值；
根據(jù)讀入的単體電池電流，得到單體電池的安時積分電量c可以選用計算公式0=Σ * Δ t, Δ t可以選擇為IOms ；
查表是指查詢OCV (開路電壓)-SOC表。上述根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡，具體區(qū)分為兩種情況
情況I:如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，則比較對應該最大差 值的單體電池的電壓和電池組的平均電壓,對所述的單體電池進行充放電均衡；
情況2 :如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，則比較對應最大差值的單體電池的SOC和電池組的平均S0C，對所述的單體電池進行充放電均衡。第一預設值可以根據(jù)用戶的電池類型、試驗數(shù)據(jù)進行選擇設置。對于磷酸鐵鋰電池，第一預設值可以選擇設置為50mV。對于情況I，具體的
(1)如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的電壓小于電池組的平均電壓,那么對所述的單體電池進行充電均衡,直到單體電池電壓不高于第二預設值；
(2)如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的電壓大于電池組的平均電壓,那么對所述的單體電池進行放電均衡,直到單體電池電壓不高于第二預設值，第二預設值可以根據(jù)磷酸鐵鋰電池的廠家推薦值設定，可以選用 IOmV0對于情況2，具體的(I)如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的SOC小于電池組的平均S0C，則對所述的單體電池進行充電均衡，直到所述的單體電池的充電容量不高于第三預設值，并且所述的單體電池的電壓差值不高于所述的第二預設值；
(2)如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的SOC不小于電池組的平均S0C，則對所述的單體電池進行放電均衡，直到所述的單體電池放電容量不高于第三預設值，并且所述的單體電池的電壓不低于述的第二預設值。第三預設值可以根據(jù)單體電池的容量設置，可選擇的，設置為不大于単體容量的5%，例如，100AH的電池，第三預設值最大可以設置為5AH。本領域內(nèi)的技術人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每ー流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產(chǎn)生ー個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖ー個流程或多個流程和/或方框圖ー個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖ー個流程或多個流程和/或方框圖ー個方框或多個方框中指定的功能。這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖ー個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同。
權利要求
1.一種電動汽車動力源均衡方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)估算每個單體電池的實際SOC值； (2)根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡。
2.根據(jù)權利要求I所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的估算每個單體電池的實際SOC值，具體包括如下步驟 Cl)讀取每個單體電池的電壓值； (2)判斷所述的單體電池電壓值是否在設定范圍之內(nèi)，如果位于所述的設定范圍內(nèi)，則 查表，獲得該單體電池的SOC初始值，初始化單體電池的SOC初始值，否則，將該單體電池所 在的電池組的SOC值設定為該單體電池的SOC初始值； (3)初始化每個單體電池的SOC初始值； (4)根據(jù)讀入的單體電池電流i，得到單體電池的安時積分電量C，得到單體電池的實際SOC值，SOCi (t) =SOCi (O)-C，t取動カ源的累計放電時間X。
3.根據(jù)權利要求2所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的動力源的放電時間X是指電動汽車的停車時間與啟動時間的差值。
4.根據(jù)權利要求2所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的根據(jù)讀入的単體電池電流，得到單體電池的安時積分電量C，其計算公式為C=Si*At。
5.根據(jù)權利要求4所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的At為10ms。
6.根據(jù)權利要求2所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的查表是指查詢OCV (開路電壓)-SOC表。
7.根據(jù)權利要求I所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡，具體包括 如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，則比較對應該最大差值的單體電池的電壓和電池組的平均電壓,對所述的單體電池進行充放電均衡。
8.根據(jù)權利要求7所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在干， (1)如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的電壓小于電池組的平均電壓,那么對所述的單體電池進行充電均衡,直到單體電池電壓不高于第二預設值； (2)如果得到的所有差值結果中的最大值大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的電壓大于電池組的平均電壓,那么對所述的單體電池進行放電均衡,直到單體電池電壓不高于第二預設值。
9.根據(jù)權利要求I所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在于，所述的根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡，具體包括 如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，則比較對應最大差值的單體電池的SOC和電池組的平均S0C，對所述的單體電池進行充放電均衡。
10.根據(jù)權利要求9所述的電動汽車動カ源均衡方法，其特征在干，(1)如果得到的所有差值結果中的最大值不大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的SOC小于電池組的平均S0C，則對所述的單體電池進行充電均衡，直到所述的單體電池的充電容量不高于第三預設值，并且所述的單體電池的電壓不高于所述的第二預設值； (2)如果得到的所有差值結果中的 最大值不大于第一預設值，并且對應該最大差值的單體電池的SOC不小于電池組的平均S0C，則對所述的單體電池進行放電均衡，直到所述的單體電池的放電容量不高于第三預設值，并且所述的單體電池的電壓不低于所述的第二預設值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車動力源均衡方法，包括如下步驟(1)估算每個單體電池的實際SOC值；(2)根據(jù)每個單體電池的所述的實際SOC值與其所在電池組的平均SOC值之間的差值、和每個單體電池的電壓與電池組的平均電壓之間的差值，對所述的單體電池進行充放電均衡。本發(fā)明是一種蓄電池主動均衡方案，以單體電池的SOC參數(shù)為均衡對象，對安時積分法進行了改進，并能夠實時修正電池容量，以得到準確的SOC值，不僅能減少蓄電池組中單體電池間的容量差距，而且均衡效率高，損耗小，大大提高了電池組的使用壽命。
文檔編號B60L11/18GK102868000SQ20121032410
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權日2012年9月5日
發(fā)明者董煒江, 張華 , 張曉 , 張皓, 李洪, 席守軍 申請人:浙江眾泰新能源汽車科技有限公司