一種簡易的電池組電池均衡方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及裡離子電池領域，具體設及一種簡易的電池組電池均衡方法。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池具有電壓高、比能量高和環(huán)保，廣泛應用于便攜式消費電子產(chǎn)品，其組 成的電池組逐漸應用于電動汽車和儲能等系統(tǒng)。
[0003] 用作電動汽車和儲能等系統(tǒng)的裡離子電池組必須高電壓，甚至高達600多伏，需 要約200只電池串聯(lián)，同時需要長達10年W上的使用壽命。裡離子電池的電池組的循環(huán) 能力表示為經(jīng)過N次循環(huán)后，電池組放電容量C。降為初始放電容量C。的D%值％通常為 70-80% )。某次電池組放電容量取決于該次電池充電容量，而充電容量取決于該次充電時 電池組中最大剩余電池容量（最小可充容量）電池A。電池組中電池A的剩余容量Ca和最 小剩余容量（最大可充電容量）電池B的剩余容量Cb之差AC( =CA-Cb)(電池A、B此時 容量不是此時其真正的本征容量），反映電池組電池的一致性。AC愈大，表明電池組中一 致性愈差，充、放電容量愈小。通過電池組均衡可W減少AC。通常均衡方法是基于電壓反 映電池剩余容量態(tài)S0C(StateOf化arge)，在電池高電壓區(qū)，如憐酸鐵裡電池在3. 5-3. 6V 處設立某個電壓，電池組其中一個電壓最高的電池被認定是電池A，電壓最低的被認定是電 池B，把電池A的電量用電阻放電或轉(zhuǎn)移到電池B。但各個電池個體由于電池工藝差異（盡 管電池配組是挑選相近的電池，但經(jīng)過循環(huán)，電池極化仍然會不一樣）、組配電連接差異和 電池個體所在電池組周圍溫度差異等都會導致電池個體曲線不能重合，使電池剩余容量態(tài) SOC與電池電壓對應關系失真，特別是在電池充電或放電曲線的高電壓和平臺區(qū)。使得管理 系統(tǒng)依照測得的電池電壓值確認電池A和電池B不正確，甚至，測得電壓最高那個電池可能 是電池B，電壓低的可能是電池A，使本應該補電的電池B反而被放電，導致電池放電容量減 少；本應該放電的電池A被均衡電路補電，實際無法補入電，電壓瞬間達到電池截止電壓而 關斷，測得的電壓仍然是低壓，管理系統(tǒng)又要求均衡電路補電，均衡電路反復動作，不僅沒 有均衡電池組電池，而且很快損壞均衡系統(tǒng)或電壓采集系統(tǒng)。
[0004] 電池組AC主要來自電池個體自放電不同和電池管理系統(tǒng)電壓采集系統(tǒng)的導通 電流差異。電池組AC會隨著電池組的使用而增大，從而減少電池組放電容量，表現(xiàn)為電池 組使用壽命差，因此，為保證電池組的使用壽命，有效的電池組電池均衡是必不可少。
[0005] 通常電池組均衡時，需要管理系統(tǒng)估算電池S0C，比較電池SOC或者電壓，確定均 衡測策略，對管理系統(tǒng)要求較高，均衡方法復雜，均衡時間長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對憐酸鐵裡及其他裡離子電池電池組均衡效果差和均衡方法復雜的問題，在本 發(fā)明，希望提供一種簡易的電池組電池均衡方法，對電池組電池進行有效的均衡，延長電池 組的循環(huán)壽命。
[0006] 本發(fā)明技術是運樣實現(xiàn)的，定期均衡，均衡時，電池組放電至最低電壓單體電池達 到低電壓區(qū)的電壓Vs，電池管理系統(tǒng)對組成電池組的所有電池，間隔次序地啟動放電均衡 模塊，W均衡電流I若合電池放電至電池組均衡截止電壓Ve。使所有電池電壓都在Ve。
[0006] 進一步地，上述均衡方法可W應用于電動汽車電池組、電力儲能系統(tǒng)和UPS。
[0007] 進一步地，上述均衡方法為定期限進行，在管理系統(tǒng)中設定均衡定期限指令。
[0008] 進一步地，上述均衡方法在均衡放電啟動前把電池組放電至最低電壓單體電池達 到低電壓區(qū)的電壓Vs。Vs設定為電池組正常工作時單體電池最低控制電壓。只要電池組放 電完畢，就可開始電池組均衡動作，運樣簡化了均衡操作，均衡時間短。
[0008] 進一步地，上述均衡方法的管理系統(tǒng)對所有電池有序均衡，可W是電池間隔次序 均衡。為減少均衡放電導出的熱量聚集，也可W分分所有單數(shù)序數(shù)電池1次或多次和所有 偶數(shù)序數(shù)電池1次多次均衡。
[0009] 進一步地，上述均衡方法要對均衡方法要設定合理的均衡電流Ij, 0.02CA(1CA為電池1小時放電率電流）。I進小，可能小于電池自放電電流，無法給 電池放電，導致均衡方法失效，或均衡時間過長。均衡電流Ipl小值，由均衡模塊的耗電電 阻R確定。耗電電阻R= (Vs-Ve)/Ij。
[0010] 進一步地，上述均衡方法均衡截止電壓Ve應當盡可能低，W達到各電池空電態(tài)，使 電池組電池AC= 0,為避免電池過放電，其值不低于電池組單體最小允許放電電壓；由于 低電壓區(qū)電池放電曲線較睹，單體電池容量對電壓的變化率小，V池可W比電池組單體電 池的最小允許放電電壓高lOOmV，對均衡效果影響不大。因此，Ve值設定與電池組單體最小 允許放電電壓相同，或比電池組單體電池的最小允許放電電壓高lOOmV。 W11] 進一步地，低電壓區(qū)電池放電曲線較睹，單體電池容量對電壓的變化率小，即使Vs和Ve測量有誤差，反映的電池容量誤差很小，均衡后電池組電池間AC仍然接近于0,也不 影響電池均衡效果。因而，對管理系統(tǒng)和電壓采集系統(tǒng)所用的電池電壓采集器件精度要求 低，管理系統(tǒng)和電壓采集系統(tǒng)簡單。
[0012] 進一步地，上述均衡方法在電池的Ve-Vs低電壓區(qū)進行，同樣大小的均衡電流，與 高電壓區(qū)放電均衡相比，在低電壓區(qū)放電均衡其放電功率小，散熱量少，電池組均衡模塊散 熱設施簡單。
[0013] 因此，根據(jù)本發(fā)明實施方案中包括定期、低電壓區(qū)、大均衡電流放電、電池間隔次 序均衡、管理系統(tǒng)和均衡策略簡單的一種簡易的電池組電池均衡方法使電池組均衡有效、 能耗低、均衡時間短、電池組循環(huán)壽命提高。
[0014] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點在下述描述中更為充分呈現(xiàn)。
【附圖說明】
[0015] 圖1描述本發(fā)明均衡方法的基本原理和其中兩只電池的均衡過程
[0016] 圖2描述本發(fā)明電池組電池均衡方法的流程圖
【具體實施方式】
[0017] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的實例在附圖中標出。流程圖中或在 此W其他方式描述的任何過程或方法可W被理解為，表示包括一個或多個用于實現(xiàn)特定的 邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施 方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可W不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所設及的功能 按基本同時的方式或相反的順序，來執(zhí)行功能，也應被本發(fā)明的實施例技術領域的技術人 員所理解。
[001引圖1描述本發(fā)明均衡方法的基本原理和其中兩只電池的均衡過程。在電池組需要 均衡時，存在最大剩余容量電池A和最少剩余電池B。電池組放電結(jié)束，實際上只是電池B 放電至Vs(即放電曲線Q點），電池B電放完，而電池A仍然有AC容量沒有放完（在曲線 P點處）。如不均衡繼續(xù)下一步充電，電池A充滿電，電池B卻沒有滿電。假如此時電池A 和電池B本征容量為C，電池組充電受電池A控制，只能充電C-Ca和放電C-CA，而不是充電 C-Ce和放電C-Ce。正如圖1看到，要使電池A和電池B均衡，必須使Ca等于或約等于Ce;要 使電池組均衡，電池組其它所有電池剩余容量必須接近句。
[0019] 本發(fā)明均衡基本原理是，把電池組所有電池電放空或接近放空，使所有電池的剩 余容量等于零或接近零，實現(xiàn)電池間均衡。其均衡過程正如電池A和電池B，把兩者都W電 流I成義電到電壓Ve(電池A和電池B都在放電曲線R處），電都放完，Ca=Ce= 0或接近 0,實現(xiàn)電池A與電池B的均衡。其中Ve值設定為與電池組單體最小允許放電電壓相同；如 果AV( =Vs-VE)>0.30V，VE可設為電池組單體電池最小允許放電電壓W上100mV。Vs設 定與電池組正常工作時單體電池最低控制電壓相等，運樣電池組放電后就可W開始電池均 衡操作，不需要其他復雜的準備操作。本發(fā)明均衡方法簡單，不需要管