[发明专利]电池组容量均衡方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于车用动力电池技术领域，具体涉及一种电池组容量均衡方法和装置。

背景技术

纯电动汽车的功能系统中，由于局限于单体锂电池的电压和容量，必须将成百节的电池单体串并联形成电池组，给纯电动汽车提供足够的功率和能量以满足其加速爬坡和续航里程的要求。如果电池单体间不存在差异，那么纯电动汽车的电池组和电池单体在使用寿命和安全性上是一致的。然而，由于制造工艺的不一致和使用过程环境的不一致，电池单体间总是存在不一致性。电池单体在电池成组后，其能量密度，耐久性和安全性等性能都会因为电池单体间的不一致性而下降。成组的电池单体间不一致性在使用过程中扩大会造成电池组容量和功率的下降，可能进一步导致安全问题。为了避免这一问题，除了在成组前对电池进行筛选以保证成组电池单体间有较好的一致性外，采用在线电池单体均衡技术是防止不一致性在使用过程中扩大的有效手段。

通常采用的均衡算法主要分为两类，即基于电压的均衡算法和基于荷电状态（State of Charge，SOC）的均衡算法。

基于电压的均衡算法，由于电池单体电压可以直接测量得到，基于电压的均衡是最易于实现的，因而也为普遍采用。

其中，基于荷电状态的均衡算法在各电池单体容量一致的前提下可以得到电池组容量的充分利用，但过程中需要得到电池单体的荷电状态，其实现难度上稍大。基于电压的均衡算法和基于荷电状态的均衡算法的缺点在于：以电压或荷电状态一致为目标，由于缺乏对电池单体容量信息的掌握，因而都可能导致电池组的过均衡问题。例如，一节5Ah的电池单体A和一节10Ah的电池单体B串联，假设其初始荷电状态都为1且电压相同，放电4Ah后，电池单体A的荷电状态为20%，小于电池单体B的荷电状态60%，同样电池单体A的电压小于电池单体B的电压，按以电压或荷电状态一致为目标的算法，需要对A进行充电均衡或对B进行放电均衡。电池单体B将2Ah分给电池单体A，B剩余4Ah，但是由于线路的损耗，电池单体A只得到1Ah，此时电池单体A剩余2Ah，当均衡后两者电压或荷电状态一致时，此时假设均为40%，电池组进行2Ah的充电，则此时电池单体A的荷电状态为80%，大于电池单体B的荷电状态60%，按以电压或荷电状态一致为目标的算法，需要对A进行放电均衡或对B进行充电均衡。如果采用能量转移效率为100%的理想非能耗式均衡，这种对电池单体时而放电时而充电的均衡算法尚可以接受，但事实上能量转移的损失是不可避免的，而对能耗式均衡而言，这样的均衡算法意味着容量的损失和散热负荷的加重，因此如何避免过均衡是需要解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池组容量均衡方法，所述电池组包括N节电池单体，包括以下步骤：S1：在充电开始前测试各个电池单体的初始电压，并与当前N节电池单体中的最低电压比较，得到各个电池单体的第一电压差异V_i,LV，其中i为正整数且i≤N；S2：在充电结束后测试各个电池单体的截止电压，并与当前N节电池单体中的最低电压比较，得到各个电池单体的第二电压差异V_i,HV；S3：对所述第一电压差异V_i,LV和第二电压差异V_i,HV进行模糊化处理，得到第一模糊结果μ_LV和第二模糊结果μ_HV；S4：对所述第一模糊结果μ_LV和第二模糊结果μ_HV进行模糊逻辑运算，得到模糊变量μ_i；以及S5：对所述池单体的模糊变量μ_i进行去模糊化操作，得到所述电池单体的均衡电流值I_i,E并进行均衡操作。

优选的，所述第一电压差异V_i,LV模糊化处理为所述第一模糊结果μ_LV的公式为：