[发明专利]一种高精度锂电池模组电压均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池模组的充放电技术，具体是一种高精度锂电池模组电压均衡方法。

背景技术

锂电池安全充电问题是锂电池应用领域的主要挑战之一，因为锂电池的特性决定其不能被过充，当电池两端电压超过一定的上限就会产生安全隐患，充电不足又会降低电池的实际容量。实际应用中人们常常需要把多节锂电池串联起来使用，以提高电池模组工作电压。在对锂电池模组充电时，会通过电源管理系统(BMS)监测每一个锂电池电压，当检测到任何一个锂电池电压达到满充条件时，BMS系统会立即切断充电电流。为了确保电池模组中全部锂电池在充电过程中能够同时达到满充电压状态，需要在充电过程中，对电池模组中锂电池电压进行均衡处理，使锂电池之间的充电状态保持一致。目前大部分锂电池模组采用的均衡的方法是比较电池模组中BMS系统测量到的各个锂电池之间的电压，当锂电池之间的电压差超过一个预定值的时候，BMS系统会发出指令，指示电压较高的锂电池将多余的电量通过旁路电阻以热的形式释放掉(被动式均衡)，或者将电压较高的锂电池的电量，转移到电池模组中其它电压比较低的锂电池中(主动均衡)。主动式均衡不仅可以在充电过程中实施，同样可以在放电过程中实施电压均衡动作。在放电过程中，同样可以通过锂电池之间的电量转移的方法，保持各锂电池之间的电压一致。这种全程均衡技术，有可能成为未来锂电池模组发展的主流技术。在上述锂电池电压均衡技术中，是否能够精确测量锂电池模组中每个锂电池的电压非常关键。

目前实际使用的BMS系统中，大部分采用N+1的方法测量锂电池电压，所谓N+1方法就是N个锂电池串接在一起的时候，连接N+1根测量线就可以测量全部锂电池的电压。图1为N个锂电池串接起来组成的锂电池模组，并采用N+1的电压测量方法进行电压测量信号线的连接，N个电池共使用N+1根信号测量线。用这种方法测量到的每个锂电池电压实际上是锂电池电压E与降落在串联电阻R上的电压IR的叠加效果，其中I为流经锂电池模组的电流。在锂电池模组的容量比较小的时候，电池之间的连接也比较简单，串联电阻R也因此比较小，充电电流也不高，串联电阻压降IR可以忽略不计。但随着锂电池模组在动力系统与储能系统的应用越来越多，电池模组的容量也在不断提高，电池之间的连接电阻也在改变，充放电电流也在快速增加，因此在锂电池模组电压均衡过程中，串联电阻对锂电池电压测量的影响必须加以考虑。在“锂电池组节拍测控型均衡充电方法”发明专利(专利号CN 10188799A)中，提出在对充电的电压均衡过程中每次测量锂电池电压时，用断开充电电流(I＝0)的方法来消除串联电阻的影响。上述这种电压测量方法，虽然可以消除串联电阻对电压测量的影响，但因为在每次测量时，都需要将通过锂电池的电流降为0，因此在放电过程无法实施，无法应用在全程主动式均衡技术上；而且在容量比较大的锂电池模组应用中，充电电流比较大，如果每次测量都需要切断充电电流，在具体实施上也比较困难。因此发明一种新的能够消除串联电阻影响的锂电池电压测量方法对实施锂电池的电压均衡至关重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高精度锂电池模组电压均衡方法，消除锂电池模组回路中串联电阻对均衡电压判断的影响。

按照本发明提供的技术方案，所述高精度锂电池模组电压均衡方法如下：首先在输入恒定电流为I₁时测量串联回路中每个锂电池的电压V_i1，i＝1～N，然后将输入的恒定电流改变为I₂，以同样的方法测量电流改变后每个锂电池的电压V_i2，测量到的第i个锂电池的电压V_i1和V_i2实际上是第i个锂电池电压E_i1和E_i2与串联电阻R_i上压降的叠加效果，即

V_i1＝E_i1+I₁R_i，V_i2＝E_i2+I₂R_i                    (1)

两次测量的电压差为：

V_i1-V_i2＝E_i1-E_i2+(I₁-I₂)R_i                      (2)