一種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，所述方法是根據(jù)整車駐車時間判斷動力電池靜置時間，當達到足夠靜置時間后，判斷電池當前電壓為電池真實狀態(tài)，且根據(jù)此時壓差判斷是否需要均衡；同時根據(jù)壓差的范圍選取適當電阻進行放電，控制均衡時間。此方法優(yōu)勢在于均衡過程發(fā)生在整車運行過程中，即判斷需要開啟均衡后，控制方法執(zhí)行均衡命令的同時還響應(yīng)整車命令對電池進行充放電控制，并且本方法的優(yōu)勢還在于根據(jù)單體間壓差大小，可適當選取均衡電阻，控制均衡時間。
【專利說明】一種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，屬于新能源汽車的鋰電池系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]實踐表明電池單體壽命遠長于電池總成壽命，這是由于電池總成是由電池單體串聯(lián)而成，且電池總成的使用常處于不均衡狀態(tài)，而蓄電池的不均衡狀態(tài)會隨著充放電循環(huán)不斷加劇，受損最嚴重的電池單體壽命減損引起所在的電池組壽命減損，從而減損整個電池系統(tǒng)的壽命，雖然電池組由同樣規(guī)格的單體電池組成，但由于單體電池制造的工藝和使用過程中電池組內(nèi)部環(huán)境的不均勻性等原因，隨著使用實踐的增加，單體電池之間的性能差異將逐漸拉大，若不采取措施將造成某些單體電池過充過放，而過充和過放不僅影響電池壽命，對于電池容量也是一個威脅。
[0003]目前已有許多電池管理系統(tǒng)對均衡管理進行研究，例如專利文獻號為CN101917044A的一種鋰電池管理系統(tǒng)均衡控制方法，該專利根據(jù)電池動態(tài)過程中單體壓差判斷是否需要均衡，并未考慮動態(tài)過程中該壓差是否能夠真實反映電池狀態(tài)；專利文獻號為CN 102064586A的一種新型電池均衡器控制系統(tǒng)及其控制方法，該專利根據(jù)電池壓差判斷是否對電池放電或充電，但并未考慮根據(jù)壓差范圍選取充放電電流，用以控制均衡時間。
[0004]因此，現(xiàn)有的電池均衡控制方法還存在進一步改進的必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，以有效地減小電池組間單體電壓差異。本發(fā)明提出根據(jù)整車駐車時間判斷動力電池靜置時間，當達到足夠靜置時間后，判斷電池當前電壓為電池真實狀態(tài)，且根據(jù)此時壓差判斷是否需要均衡；本發(fā)明還提出根據(jù)壓差的范圍選取適當電阻進行放電，控制均衡時間。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其采用由以下模塊組成的系統(tǒng)完成:均衡判斷模塊、系統(tǒng)判斷模塊、均衡參數(shù)配置模塊、均衡及過程診斷模塊。
[0008]所述控制方法包括以下步驟:
[0009]步驟1:由均衡判斷模塊根據(jù)整車駐車時間及采集的所有單體電壓判斷是否需要進行均衡。
[0010]步驟2:由系統(tǒng)判斷模塊判斷整車系統(tǒng)是否存在安全故障或處于特殊工況無法響應(yīng)均衡。
[0011]步驟3:由均衡參數(shù)配置模塊根據(jù)檢查到當前單體壓差范圍，選擇適當?shù)木怆娮?對單體電壓過高電池進行放電。
[0012]步驟4:由均衡及過程診斷模塊執(zhí)行均衡操作，并實時檢測均衡過程中是否出現(xiàn)
安全故障。[0013]所述步驟I中，均衡判斷模塊根據(jù)鋰離子電池充分靜置后端電壓為開路電壓特性，判斷電池均衡狀況，具體內(nèi)容包括:
[0014]步驟1.1:判斷整車駐車時間是否大于X(根據(jù)電池實際情況確定，通常設(shè)置為0.5小時)小時，如未大于則禁止均衡。
[0015]步驟1.2:判斷所有電池單體間壓差是否在Ul≤Δ U ≤ U2，如果Δ U≤U2時，單體間差壓過大，無法通過均衡方式對其補償，此時放棄均衡。
[0016]步驟1.3:將步驟2判斷需要均衡的電池單體將其均衡標志位置1，發(fā)送給系統(tǒng)判斷模塊。
[0017]本發(fā)明的步驟2中的系統(tǒng)判斷模塊是用于判斷整車系統(tǒng)狀態(tài)。具體內(nèi)容包括:
[0018]步驟2.1:判斷整車是否存在致命故障，即整車當前是否可以響應(yīng)電池均衡動作。
[0019]步驟2.2:判斷整車是否在運行特殊工況，如爬坡助力時，需動力電池大功率輸出，此時禁止對電池進行均衡操作。
[0020]步驟2.3:根據(jù)步驟2.1,2.2判斷結(jié)果進入均衡參數(shù)配置模塊。
[0021]本發(fā)明的步驟3中，均衡參數(shù)配置模塊根據(jù)單體電池間壓差配置均衡電阻，選取均衡電流，具體包括:
[0022]步驟3.1:判斷單體壓差大小，選取不同均衡電阻，配置均衡電流。
[0023]步驟3.2:根據(jù)選取的均衡電阻，設(shè)定均衡時間Y分鐘，并進入到均衡及過程診斷模塊。
[0024]本發(fā)明的步驟4，均衡及過程診斷模塊用于判斷均衡過程中是否出現(xiàn)故障及均衡是否結(jié)束，具體包括:
[0025]步驟4.1:執(zhí)行均衡并計算均衡時間。
[0026]步驟4.2:判斷均衡時間是否大于步驟3.2中設(shè)定的時間，如超時則均衡結(jié)束。
[0027]步驟4.3:判斷均衡過程中是否出現(xiàn)安全故障，如出現(xiàn)電池總成絕緣等問題，則均
衡結(jié)束。
[0028]由以上控制步驟可見，本控制方法是通過對整車動力電池靜置時間及鋰電池單體電壓的采集，將電壓偏高的電池進行放電的方法來達到電池的一致性，此方法優(yōu)勢在于均衡過程發(fā)生在整車運行過程中，即判斷需要開啟均衡后，控制方法執(zhí)行均衡命令的同時還響應(yīng)整車命令對電池進行充放電控制，且本方法的優(yōu)勢還在于根據(jù)單體間壓差大小，可適當選取均衡電阻，控制均衡時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0030]圖1為鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的總流程圖；
[0031]圖2為鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的均衡判斷模塊的工作流程圖；
[0032]圖3為鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的系統(tǒng)判斷模塊的工作流程圖；
[0033]圖4為鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的均衡參數(shù)配置模塊的工作流程圖；
[0034]圖5為鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的均衡及過程診斷模塊的工作流程圖?！揪唧w實施方式】
[0035]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細說明。
[0036]本發(fā)明公開的一種鋰離子電池均衡控制方法，該控制方法是通過對整車動力電池靜置時間及鋰電池單體電壓的采集，將電壓偏高的電池進行放電的方法來達到電池的一致性，此方法大大增加了鋰電池的使用壽命，并對鋰電池的安全性提供了保障。
[0037]圖1鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的總流程圖，本控制方法采用以下模塊實現(xiàn)，包括:均衡判斷模塊S101、系統(tǒng)判斷模塊S102、均衡參數(shù)配置模塊S103、均衡及過程診斷模塊 S104。
[0038]整車上電后，均衡判斷模塊SlOl根據(jù)整車駐車時間及采集單體電壓判斷是否需要進行均衡，并根據(jù)判斷結(jié)果進入到不同的處理模塊，且均衡過程中同時響應(yīng)整車對電池充放電管理。
[0039]圖2鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的均衡判斷模塊SlOl的工作流程圖:
[0040]步驟SlOll:根據(jù)整車上電后，判斷整車駐車時間是否大于X(根據(jù)電池實際情況確定，鋰電池通常設(shè)置為0.5小時)，用于判斷采集到的電池組單體電壓是否可真實反映電池狀態(tài)；
[0041]步驟S1012:根據(jù)采集到的單體電壓，判斷單體壓差是否滿足Ul U < U2 (其中U1、U2根據(jù)試驗數(shù)據(jù)獲取，5Ah鋰電池Ul為0.2V，U2為0.5V)，如果滿足，則單體電池需要均衡；如果Λ U^U2時，單體間差壓過大，無法通過均衡方式對其補償，此時放棄均衡。
[0042]步驟S1013:將步驟S1012判斷需要均衡的單體均衡標準位置I發(fā)送給系統(tǒng)判斷模塊S102。
`[0043]圖3鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的系統(tǒng)判斷模塊S102的工作流程圖:
[0044]步驟S1021:判斷整車系統(tǒng)是否存在安全故障，是否可以響應(yīng)均衡操作，用以確保均衡開啟階段不存在安全隱患。
[0045]步驟S1022:判斷整車是否正在進行特殊工況無法響應(yīng)均衡操作，如爬坡助力時，需動力電池大功率輸出，此時禁止對電池進行均衡操作。
[0046]圖4鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法均衡參數(shù)配置模塊S103的工作流程圖:
[0047]步驟S1031:根據(jù)步驟S1012計算的單體壓差，選取均衡電流，本專利所提供的方法是基于均衡電路設(shè)計中包含可選的均衡電阻，即根據(jù)壓差范圍選取不同的均衡電阻(即不同的放電電流)進行均衡；
[0048]步驟S1032:根據(jù)均衡電流設(shè)定均衡時間(30mA均衡2小時，IOOmA均衡0.6小時，避免放電均衡過程中造成能量過多損失)，保證電池單體能夠在規(guī)定時間內(nèi)經(jīng)過幾次均衡后達到一致。
[0049]圖5鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法的均衡及過程診斷模塊S104的工作流程圖:
[0050]步驟S1041:計算均衡時間；
[0051]步驟S1042:判斷均衡時間是否達到設(shè)定時間(由步驟S1032設(shè)定的)，如超時則均
衡結(jié)束。
[0052]步驟S1043:判斷均衡過程中是否出現(xiàn)安全隱患，如出現(xiàn)故障則均衡結(jié)束，均衡完成后清除均衡標志位，并繼續(xù)執(zhí)行整車命令。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其包括以下步驟: 步驟1:由均衡判斷模塊根據(jù)整車駐車時間及采集的所有單體電壓判斷是否需要進行均衡； 步驟2:由系統(tǒng)判斷模塊判斷整車系統(tǒng)是否存在安全故障或處于特殊工況無法響應(yīng)均衡； 步驟3:由均衡參數(shù)配置模塊根據(jù)檢查到當前單體電池壓差范圍，選擇適當?shù)木怆娮?對單體電壓過高電池進行放電； 步驟4:由均衡及過程診斷模塊執(zhí)行均衡操作，并實時檢測均衡過程中是否出現(xiàn)安全故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其特征在于:所述步驟I中，均衡判斷模塊是根據(jù)鋰離子電池充分靜置后端電壓為開路電壓特性，判斷電池均衡狀況，具體為: 步驟1.1:判斷整車駐車時間是否大于X小時，如未大于則禁止均衡；如大于則進入步驟 1.2 ; 步驟1.2:判斷所有電池單體間壓差是否在Ul U ( U2，如果Λ U≥U2時，單體間差壓過大，無法通過均衡方式對其補償，此時放棄均衡；如是在上述范圍，則判斷需要均衡，進入步驟1.3 ; 步驟1.3:將步驟1.2判斷需要均衡的電池單體將其均衡標志位置1，發(fā)送給系統(tǒng)判斷模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其特征在于:Χ通常設(shè)置為0.5小時。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其特征在于所述步驟2的具體過程如下: 步驟2.1:判斷整車是否存在致命故障，即整車當前是否可以響應(yīng)電池均衡動作，如是，則進行下一步； 步驟2.2:判斷整車是否在運行特殊工況，如爬坡助力時，需動力電池大功率輸出，此時禁止對電池進行均衡操作；如不是，則進行下一步； 步驟2.3:根據(jù)步2.1,2.2判斷結(jié)果進入均衡參數(shù)配置模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其特征在于所述步驟3的均衡參數(shù)配置模塊是根據(jù)單體電池間壓差配置均衡電阻，選取均衡電流，具體過程如下: 步驟3.1:判斷單體壓差大小，選取不同均衡電阻，配置均衡電流； 步驟3.2:根據(jù)選取的均衡電阻，設(shè)定均衡時間Y分鐘，并進入到均衡及過程診斷模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池動態(tài)均衡控制方法，其特征在于所述步驟4中的均衡及過程診斷模塊用于判斷均衡過程中是否出現(xiàn)故障及均衡是否結(jié)束，具體過程如下: 步驟4.1:執(zhí)行均衡并計算均衡時間； 步驟4.2:判斷均衡時間是否大于步驟3.2中設(shè)定的時間，如超時則均衡結(jié)束。 步驟4.3:判斷均衡過程中是否出現(xiàn)安全故障，如出現(xiàn)電池總成絕緣等問題，則均衡結(jié)束 。
【文檔編號】H02J7/00GK103475063SQ201310441889
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】趙立波, 鄧柯軍, 楊輝前, 蘇嶺, 姚振輝, 陜亮亮, 郭曉甜 申請人:重慶長安汽車股份有限公司, 重慶長安新能源汽車有限公司