本發(fā)明涉及電動汽車動力電池均衡領(lǐng)域，特別是涉及一種動力電池主動均衡方法。

背景技術(shù)：

采用鋰離子電池作為電源的電動汽車越來越多。為了滿足高壓大電容的需求，一般將電池組串聯(lián)使用。但在使用過程中，不同單體存在的差異使電池單元使用過程中充放電速率不同。尤其是經(jīng)過大電流充放電后，組間差異無限放大，各單體間的容量不匹配，造成部分單體過充過放。長期不均衡將嚴(yán)重影響整個電池組的容量和壽命，這就需要均衡技術(shù)。

目前的主動均衡技術(shù)多采用電容、電感、變壓器、DC/DC轉(zhuǎn)換器等方式。電容式均衡結(jié)構(gòu)簡單，但能量轉(zhuǎn)移總是發(fā)生在兩節(jié)單體之間，若只有某一節(jié)單體能量過高或者過低，無法設(shè)定控制策略，且均衡電流較小。電感式均衡能量在相鄰單體間傳輸，需要均衡的單體電池相隔較遠(yuǎn)時需多次中間傳輸，均衡速度底下，增加能量損失。變壓器式均衡和Buck-Boost轉(zhuǎn)換器均衡策略控制復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大，成本過高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種動力電池主動均衡方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種動力電池主動均衡方法，包括以下步驟，

S01：讀取電池組中各單體電池的電壓；

S02：計(jì)算電池組的平均電壓V_avg＝(V₁+......+V_N)/N、第一壓差值V_m＝V_max-V_avg、第二壓差值V_n＝V_avg-V_min、電池組方差S，其中，N為電池組單體電池個數(shù)，V_max為電池組中最高的單體電池電壓，V_min為電池組中最低的單體電池電壓；

S03：若電池組方差S大于預(yù)設(shè)值K、第一壓差值V_m大于臨界值A(chǔ)、第二壓差值V_n大于臨界值A(chǔ)中任意一個滿足時，執(zhí)行步驟S04；否則返回步驟S01；

S04：對最高電壓V_max對應(yīng)的單體電池和/或最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池進(jìn)行均衡后返回步驟S01。

在其中一個實(shí)施例中，所述步驟S04具體為：

S041：若第一壓差值V_m大于或者等于臨界值B，執(zhí)行步驟S042；否則執(zhí)行步驟S043，其中臨界值B不大于臨界值A(chǔ)；

S042：將最高電壓V_max對應(yīng)的單體電池放電均衡至平均電壓V_avg后執(zhí)行步驟S043；

S043：若第二壓差值V_n大于或者等于臨界值B，則執(zhí)行步驟S044；否則返回步驟S01；

S044：將最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池充電均衡至平均電壓V_avg后返回步驟S01。

在其中一個實(shí)施例中，所述步驟S041之前還包括：

S0411：若第一壓差值V_m大于等于第二壓差值V_n，則執(zhí)行步驟S041；否則，執(zhí)行步驟S0412；

S0412：通過電池組或備用電源給均衡電容C充電后，執(zhí)行步驟S041。

在其中一個實(shí)施例中，所述步驟S0412中給均衡電容C充電的能量為最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池均衡至平均電壓V_avg所需的能量。

在其中一個實(shí)施例中，所述臨界值B等于所述臨界值A(chǔ)的二分之一。

在其中一個實(shí)施例中，所述臨界值B等于所述臨界值A(chǔ)的三分之二。

在其中一個實(shí)施例中，所述臨界值B等于所述臨界值A(chǔ)的四分之三。

在其中一個實(shí)施例中，在執(zhí)行所述步驟S03后返回步驟S01之前需經(jīng)預(yù)設(shè)時間T。

在其中一個實(shí)施例中，所述時間T在[10ms，20ms]之間。

本次技術(shù)方案相比于現(xiàn)有技術(shù)有以下有益效果：

1.本次技術(shù)方案通過最高壓差值V_m、最低壓差值V_n、電池組方差S來判斷是否需要對單體電池均衡，比傳統(tǒng)采用最大差值法更加合理?？杀苊饽承┬枰鈺r，采用最大差值法均衡不到，進(jìn)而造成對單體電池均衡不合理的情況。

2.通過電池組方差S實(shí)現(xiàn)電池組中各單體電池一致性較差時，啟用均衡，進(jìn)一步提高本次技術(shù)方案的合理性和可靠性。

3.本次技術(shù)方案還可以判定當(dāng)電池組中某個能量較高的單體電池的電壓達(dá)到臨界值A(chǔ)，而另一個能量很低的單體電池與平均值的差值雖未達(dá)到臨界值A(chǔ)，但已超過臨界值B時，將能量較高的單體電池的能量轉(zhuǎn)移到能量較低的單體電池中，實(shí)現(xiàn)預(yù)均衡，節(jié)約能量的同時也提高了均衡的效果，進(jìn)一步提升本次技術(shù)方案的合理性。

4.本方案可將電壓過高的單體電池對電壓過低的單體電池進(jìn)行放電均衡，實(shí)現(xiàn)成對均衡，均衡效率高。

5.在電池組非均衡狀態(tài)下以設(shè)定時間T周期性對電池組中的單體電池進(jìn)行電壓檢測及均衡判斷，進(jìn)一步提高本技術(shù)方案的合理性和安全性，同時節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行程序的資源。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例中的動力電池主動均衡方法流程示意圖；

圖2為本實(shí)施例的動力電池主動均衡電路。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施方式。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。

需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

如圖1所示為動力電池主動均衡方法流程圖，包括以下步驟，

S01：讀取電池組中各單體電池的電壓；

S02：計(jì)算電池組的平均電壓V_avg＝(V₁+......+V_N)/N、第一壓差值V_m＝V_max-V_avg、第二壓差值V_n＝V_avg-V_min、電池組方差S，其中，N為電池組單體電池個數(shù)，V_max為電池組中最高的單體電池電壓，V_min為電池組中最低的單體電池電壓；

S03：若電池組方差S大于預(yù)設(shè)值K、第一壓差值V_m大于臨界值A(chǔ)、第二壓差值V_n大于臨界值A(chǔ)中任意一個滿足時，執(zhí)行步驟S04；否則返回步驟S01；

S04：對最高電壓V_max對應(yīng)的單體電池和/或最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池進(jìn)行均衡后返回步驟S01。

進(jìn)一步地，所述步驟S04具體為：

S041：若第一壓差值V_m大于或者等于臨界值B，執(zhí)行步驟S042；否則執(zhí)行步驟S043，其中臨界值B不大于臨界值A(chǔ)；

S042：將最高電壓V_max對應(yīng)的單體電池放電均衡至平均電壓V_avg后執(zhí)行步驟S043；

S043：若第二壓差值V_n大于或者等于臨界值B，則執(zhí)行步驟S044；否則返回步驟S01；

S044：將最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池充電均衡至平均電壓V_avg后返回步驟S01。

進(jìn)一步地，所述步驟S041之前還包括：

S0411：若第一壓差值V_m大于等于第二壓差值V_n，則執(zhí)行步驟S041；否則，執(zhí)行步驟S0412；

S0412：通過電池組或備用電源給均衡電容C充電后，執(zhí)行步驟S041。

進(jìn)一步地，所述步驟S0412中給均衡電容C充電的能量為最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池均衡至平均電壓V_avg所需的能量。

在本實(shí)施例中，所述臨界值B等于所述臨界值A(chǔ)的二分之一。

根據(jù)實(shí)際具體情況，所述臨界值B等于所述臨界值A(chǔ)的三分之二。

根據(jù)實(shí)際具體情況，所述臨界值B等于所述臨界值A(chǔ)的四分之三。

進(jìn)一步地，在執(zhí)行所述步驟S03后返回步驟S01之前需經(jīng)預(yù)設(shè)時間T。

在本實(shí)施例中，所述時間T在[10ms，20ms]之間。

如圖2所示為動力電池主動均衡電路，本實(shí)施例電路的具體均衡方法為，根據(jù)預(yù)設(shè)設(shè)定的規(guī)則選出需要進(jìn)行放電和充電的電池，將具有最高電壓V_max的單體電池兩邊對應(yīng)的開關(guān)閉合，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器，即圖2中的Buck-Boost轉(zhuǎn)換器和單刀雙擲開關(guān)，對均衡電容C進(jìn)行充電，充電完成后，具有最高電壓V_max的單體電池中的過多的能量轉(zhuǎn)移至均衡電容C，此時斷開對應(yīng)開關(guān)完成對具有最高電壓V_max的單體電池的均衡；閉合具有最低電壓V_min的單體電池對應(yīng)的開關(guān)，均衡電容C通過DC/DC轉(zhuǎn)換器對電池進(jìn)行放電，將具有最低電壓V_min的單體電池完成均衡后斷開對應(yīng)開關(guān)，此時均衡過程完成。

還需要說明的是，當(dāng)電池組的方差方差S大于預(yù)設(shè)值K時，開啟強(qiáng)制均衡，此設(shè)置是為了防止各單體電池不到均衡條件時但各單體電池的不一致性過高采取的特殊機(jī)制。方差S較大但最高最高壓差值V_m和最低壓差值V_n都沒有超出臨界值A(chǔ)時，啟用強(qiáng)制均衡，進(jìn)一步提高本次技術(shù)方案的合理性和可靠性。

還需要說明的是，在電池組非均衡狀態(tài)下以設(shè)定時間T周期性對電池組中的單體電池進(jìn)行電壓檢測及均衡判斷，進(jìn)一步提高本技術(shù)方案的合理性和安全性，同時節(jié)約系統(tǒng)運(yùn)行程序的資源。本次發(fā)明公開了一種動力電池主動均衡方法，包括以下步驟，S01：讀取電池組中各單體電池的電壓；S02：計(jì)算電池組的平均電壓V_avg＝(V₁+......+V_N)/N、第一壓差值V_m＝V_max-V_avg、第二壓差值V_n＝V_avg-V_min、電池組方差S,，其中，N為電池組單體電池個數(shù)，V_max為電池組中最高的單體電池電壓，V_min為電池組中最低的單體電池電壓；S03：若電池組方差S大于預(yù)設(shè)值K、第一壓差值V_m大于臨界值A(chǔ)、第二壓差值V_n大于臨界值A(chǔ)中任意一個滿足時，執(zhí)行步驟S04；否則執(zhí)行步驟S01；S04：對最高電壓V_max對應(yīng)的單體電池和/或最低電壓V_min對應(yīng)的單體電池進(jìn)行均衡后執(zhí)行步驟S01。本次技術(shù)方案通過實(shí)時對電池組中的各單體電池的電壓進(jìn)行監(jiān)控，若電池組方差S大于預(yù)設(shè)值K、第一壓差值V_m大于臨界值A(chǔ)、第二壓差值V_n大于臨界值A(chǔ)中任意一個滿足時，打開對應(yīng)單體電池的開關(guān)，利用電容的充放電原理對單體電池電壓能量進(jìn)行轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)對單體電池的電壓均衡，使得電池組中的單體電池不會因?yàn)槟芰窟^高或者過低影響整車性能。

以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。