一種多電池單體均衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于新能源汽車的電池管理系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及電池管理系統(tǒng)均衡控制方面。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向。鋰電池具有比能量和比體積大、工作電壓等級(jí)高、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，鋰電池逐漸成為電動(dòng)汽車的首選動(dòng)力源。為了增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，保持電動(dòng)汽車鋰電池性能良好，并優(yōu)化鋰電池的電性能，對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行有效全面的監(jiān)控和管理是非常有必要的，電動(dòng)汽車使用的BMS(BatteryManagement System)主要有以下幾個(gè)功能:電池均衡，電池參數(shù)檢測(cè)，電池狀態(tài)估計(jì)，在線故障診斷，電池安全控制與報(bào)警，充電控制等。
[0003]電池組均衡技術(shù)是鋰電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵任務(wù)之一，如何準(zhǔn)確的檢測(cè)出電池組中需均衡的電池是電池組均衡技術(shù)所面臨的難題。在已有的專利中也曾有對(duì)鋰電池管理系統(tǒng)均衡控制的描述，如名為一種鋰電池管理系統(tǒng)均衡控制方法的專利號(hào)(專利號(hào)為201010267200.5)，該專利將過(guò)充(電壓偏高)的電池進(jìn)行識(shí)別并放電的方法來(lái)達(dá)到電池的一致性。該專利通過(guò)電池組中電池間的電壓差值決定是否對(duì)電池進(jìn)行均衡，此類方案判斷條件過(guò)于單一，均衡判斷過(guò)程中，由于電池的直流內(nèi)阻、極化電壓和容量等存在差異，均衡判斷的結(jié)果會(huì)隨著電池組工作狀況的變化而改變，出現(xiàn)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
[0004]為了能準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)的識(shí)別電池組中需均衡的電池單體，提高電池組的可用容量，本發(fā)明提出了一種多電池單體均衡方法。與已有的電池管理系統(tǒng)均衡控制方法相關(guān)專利比較，本發(fā)明鋰電池管理系統(tǒng)均衡控制方法將異常點(diǎn)檢測(cè)應(yīng)用于多個(gè)電池單體中的不均衡單體的識(shí)別中，通過(guò)信息特征分析，準(zhǔn)確檢測(cè)出電池組中需均衡的電池，并通過(guò)電阻放電方式進(jìn)行均衡，改善電池組的一致性問(wèn)題，提高電池組的可同容量，大幅提高動(dòng)力電池組的整體性能，有效的延長(zhǎng)電池組的使用壽命，大大降低整車的使用和維護(hù)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出的一種多電池單體均衡方法:
[0006](I)采用單體電池的特征參數(shù)(電壓，SOC等)作為判斷電池是否需要均衡的依據(jù)；對(duì)電池組中電池單體的屬性值運(yùn)用ζ-score標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行預(yù)處理；求取電池單體的異常度，每一節(jié)單體的異常度為該單體與電池組中其他所有單體的歐式距離之和。
[0007](2)若電池組中電池單體異常度的極差小于設(shè)定閥值，則電池單體都屬于正常類。
[0008](3)若電池組中電池單體都屬于正常類，則該正常類不需放電均衡。
[0009](4)若電池組中電池單體異常度的極差大于設(shè)定閥值，則將電池組中的電池單體進(jìn)行歸類，電池組分為正常類和異常類。獲取正常類和異常類:根據(jù)每一節(jié)電池單體的異常度對(duì)所有單體進(jìn)行排序，并求取相鄰單體之間的異常度差值，將具有最大差值的兩節(jié)單體作為初始聚類中心；然后根據(jù)誤差平方和準(zhǔn)則，對(duì)電池組中所有單體進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類，待所有單體歸類完畢，統(tǒng)計(jì)各類中單體的數(shù)目，把數(shù)量小的類歸為異常類，數(shù)量大的類歸為正常類。
[0010](5)若電池組分為正常類和異常類，判斷異常類是否分為異常類I和異常類2。在正常類中選取一個(gè)電池單體，異常類中選取一個(gè)電池單體，該電池單體屬于異常類2。計(jì)算異常類中剩余電池單體與選取的電池單體之間的距離，若異常類中某一節(jié)電池單體與異常類中選取的電池單體之間的距離大于該電池單體與正常類中選取的電池單體之間的距離，則該電池單體屬于異常類1，否則該電池單體屬于異常類2。分別統(tǒng)計(jì)異常類1、異常類2中電池單體的個(gè)數(shù)。若異常類1、異常類2中電池單體個(gè)數(shù)都小于異常類中電池單體總數(shù)，則異常類分為異常類I和異常類2，否則異常類不分為異常類I和異常類2。
[0011](6)若電池組分為正常類和異常類，并且異常類分為異常類I和異常類2，異常類I中最大異常度的電池單體所有屬性值均大于0，則異常類I為需均衡類，異常類2和正常類不需放電均衡，否則異常類2為需均衡類，異常類I和正常類不需放電均衡。
[0012](7)若電池組分為正常類和異常類，并且異常類不分為異常類I和異常類2，異常類中最大異常度的電池單體所有屬性值均大于0，則異常類為需均衡類，正常類不需放電均衡，否則正常類為需均衡類，異常類不需放電均衡。
[0013](8)對(duì)需均衡類中的所有電池單體通過(guò)電阻放電的方式進(jìn)行均衡。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明提出的一種多電池單體均衡方法總體設(shè)計(jì)框圖；
[0015]圖2為本發(fā)明中電池組分為正常類和異常類的流程圖；
[0016]圖3為本發(fā)明中獲取需放電均衡類的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1為一種多電池單體均衡方法總體設(shè)計(jì)框圖，采集動(dòng)力電池系統(tǒng)中各電池特征參數(shù)(電壓，SOC等)，不均衡電池單體識(shí)別模塊對(duì)多個(gè)電池進(jìn)行信息特征分析，識(shí)別出需均衡的電池單體，均衡控制對(duì)需均衡的電池單體通過(guò)電阻放電的方式進(jìn)行均衡。
[0018]圖2為電池組分為正常類和異常類的流程圖:首先，采集電池組中所有電池的特征數(shù)據(jù)；其次，對(duì)電池組中電池單體的屬性值運(yùn)用Ζ-score標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行預(yù)處理；再次，求取電池單體的異常度，每一節(jié)單體的異常度為該單體與電池組中其他所有單體的歐式距離之和；然后，根據(jù)每一節(jié)電池單體的異常度對(duì)所有單體進(jìn)行排序，并求取相鄰單體之間的異常度差值，將具有最大差值的兩節(jié)單體作為初始聚類中心；最后，根據(jù)誤差平方和準(zhǔn)則，對(duì)電池組中所有單體進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類，待所有單體歸類完畢，統(tǒng)計(jì)各類中單體的數(shù)目，把數(shù)量小的類歸為異常類，數(shù)量大的類歸為正常類。
[0019]圖3為電池組分為異常類和正常類后，獲取需放電均衡類的流程圖。
[0020](I)判斷異常類是否分為異常類I和異常類2:在正常類與異常類中各選取一個(gè)電池單體，計(jì)算異常類中剩余電池單體與選取的電池單體之間的距離，若異常類中某一節(jié)電池單體與異常類中選取的電池單體之間的距離大于該電池單體與正常類中選取的電池單體之間的距離，則該電池單體屬于異常類1，否則該電池單體屬于異常類2。分別統(tǒng)計(jì)異常類1、異常類2中電池單體的個(gè)數(shù)。若異常類1，異常類2中電池單體個(gè)數(shù)都小于異常類中電池單體個(gè)數(shù)，則異常類分為異常類I和異常類2，否則異常類不分為異常類I和異常類2。
[0021](2)若異常類分為異常類I和異常類2，并且異常類I中最大異常度的電池單體所有屬性值均大于0，則異常類I為需放電均衡類，異常類2和正常類為不需放電均衡類，否則異常類2為需放電均衡類，異常類I和正常類為不需放電均衡類。
[0022](3)若異常類不分為異常類I和異常類2，并且異常類中最大異常度的電池單體所有屬性值均大于0，則異常類為需放電均衡類，正常類為不需放電均衡類，否則正常類為需放電均衡類，異常類為不需放電均衡類。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多電池單體均衡方法，其特征在于: (1)采用單體電池的特征參數(shù)(電壓，SOC等)作為判斷電池是否需要均衡的依據(jù)；對(duì)電池組中電池單體的屬性值運(yùn)用Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行預(yù)處理；求取電池單體的異常度，每一節(jié)單體的異常度為該單體與電池組中其他所有單體的歐式距離之和。 (2)若電池組中電池單體異常度的極差小于設(shè)定閥值，則電池單體都屬于正常類。 (3)若電池組中電池單體都屬于正常類，則該正常類不需放電均衡。 (4)若電池組中電池單體異常度的極差大于設(shè)定閥值，則將電池組中的電池單體進(jìn)行歸類，電池組分為正常類和異常類。獲取正常類和異常類:根據(jù)每一節(jié)電池單體的異常度對(duì)所有單體進(jìn)行排序，并求取相鄰單體之間的異常度差值，將具有最大差值的兩節(jié)單體作為初始聚類中心；然后根據(jù)誤差平方和準(zhǔn)則，對(duì)電池組中所有單體進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類，待所有單體歸類完畢，統(tǒng)計(jì)各類中單體的數(shù)目，把數(shù)量小的類歸為異常類，數(shù)量大的類歸為正常類。 (5)若電池組分為正常類和異常類，判斷異常類是否分為異常類I和異常類2。在正常類中選取一個(gè)電池單體，異常類中選取一個(gè)電池單體，該電池單體屬于異常類2。計(jì)算異常類中剩余電池單體與選取的電池單體之間的距離，若異常類中某一節(jié)電池單體與異常類中選取的電池單體之間的距離大于該電池單體與正常類中選取的電池單體之間的距離，則該電池單體屬于異常類1，否則該電池單體屬于異常類2。分別統(tǒng)計(jì)異常類1、異常類2中電池單體的個(gè)數(shù)。若異常類1、異常類2中電池單體個(gè)數(shù)都小于異常類中電池單體總數(shù)，則異常類分為異常類I和異常類2，否則異常類不分為異常類I和異常類2。 (6)若電池組分為正常類和異常類，并且異常類分為異常類I和異常類2，異常類I中最大異常度的電池單體所有屬性值均大于0，則異常類I為需均衡類，異常類2和正常類不需放電均衡，否則異常類2為需均衡類，異常類I和正常類不需放電均衡。 (7)若電池組分為正常類和異常類，并且異常類不分為異常類I和異常類2，異常類中最大異常度的電池單體所有屬性值均大于0，則異常類為需均衡類，正常類不需放電均衡，否則正常類為需均衡類，異常類不需放電均衡。 (8)對(duì)需均衡類中的所有電池單體通過(guò)電阻放電方式進(jìn)行均衡。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種多電池單體均衡方法。采用單體電池的特征參數(shù)(電壓，SOC等)作為判斷電池是否需要均衡的依據(jù)；對(duì)電池組中電池單體的屬性值運(yùn)用z-score標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行預(yù)處理；求取電池單體的異常度，每一節(jié)單體的異常度為該單體與電池組中其他所有單體的歐式距離之和；根據(jù)每一節(jié)電池單體的異常度對(duì)所有單體進(jìn)行排序，并求取相鄰單體之間的異常度差值，將具有最大差值的兩節(jié)單體作為初始聚類中心；然后根據(jù)誤差平方和準(zhǔn)則，對(duì)電池組中所有單體進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類，待所有單體歸類完畢，統(tǒng)計(jì)各類中單體的數(shù)目，把具有最少單體個(gè)數(shù)的類歸為異常，數(shù)量較大的類歸為正常；對(duì)異常類和正常類進(jìn)行再次判斷，輸出需均衡的單體，并對(duì)需均衡的單體通過(guò)電阻進(jìn)行放電。
【IPC分類】H02J7/00
【公開號(hào)】CN104882914
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410069602
【發(fā)明人】樸昌浩, 曹菊, 張艷, 蘇嶺
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2014年2月28日