[发明专利]一种电池静态、动态均衡控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于动力电池管理技术领域，更具体的说，是涉及一种电池静态、动态均衡控制方法及系统。

背景技术

近些年来，由于环境污染及能源危机，出现了以清洁环保、节约能源为优势的新型电动汽车，其主要能量由动力电池提供。然而，动力电池储能及使用寿命有限，且单体电池电压较低，故一般采用串并联的方式使用，但是单体电池的性能差异，会引起电池组内单体间电量不均衡，如此会影响动力电池的利用率和使用寿命。

在申请号为201611104627.7中国专利中公开了一种基于电池安全电压的电池功率限制保护方法，解决的是纯电动或混合动力汽车因电池功率受限导致电池电压过高或过低造成的报故障及车辆无法运行的问题。

上述公开的方法主要是根据电池实时电压、电流等参数，计算电池实际充放电功率，并保护电池电压等工作状态参数正常，不受BMS提供的参考值，实时保护电池状态，减少的是电池极端工作状态，考虑的是整体电池组的工作状况，对于单个单体电池的性能差异以及串并联方式组成的所有单体之间的差异引起的电池组内单体间电量不均衡，从而影响动力电池的利用率和使用寿命的问题没有考虑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电池静态、动态均衡控制方法及系统，以解决由于动力电池串并联单体电池间的性能差异，引起的电池组内单体间电量不均衡，从而影响动力电池的利用率和使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池静态、动态均衡控制方法，包括：

确定电池的实时运行状态，根据实时获取的电池运行参数以及BMS电池管理系统提供的参考值，判断电池工作处于静态还是动态；

根据电池工作处于静态还是动态来确定电池安全电压、电流控制方式；

根据所选择的电池安全电压、电流控制方式控制所述电池组内单体间电量均衡，保证电池组处于均衡状态。

其中，所述根据电池工作处于静态还是动态来确定电池安全电压、电流控制方式，包括：

获取实时获取的电池运行参数以及BMS电池管理系统提供的参考值，计算上一个周期电池组系统电压变化量，确定电池工作处于静态还是动态；

当电池处于静态工作时，电池组采用偏差控制法来进行均衡控制；

当电池处于动态工作时，采用周期性的滞后补偿控制方法。

其中，当电池处于静态工作时，电池组采用偏差控制法来进行均衡控制所述电池组内单体间电量均衡，包括：将电池实际运行电压反馈参数和BMS电池管理系统给定的电压参考值进行对比确定电压偏差，根据确定的偏差来判断单体电池是否需要进行均衡充电，根据偏差的大小确定该电池是否充电完成，判定充电器是否需要连通。

需要特别说明的是，上述所述的偏差控制法，主要是根据单体电池在能量密度大小不同的电压区间会影响电池组内的单体电池的充电情况这一思路来调节电池充电。

在能量密度比较小的电压区间内，当电池接通充电器后，电压会很快升高，可能在一瞬间就可以达到充电终止电压，但是事实上电池可能几乎就没有充电，当均衡模块进行充电器断开操作后，电池的电压又会回到充电之前的值，这样只会增加电池的充电次数，而没有达到快速均衡的目的。 因此，在本发明中，引入最短充电时间。当充电电池满足其他充电终止条件后，也必须满足最短充电时间才能进行终止充电。

在能量密度比较大的电压区间内，当充电时间增长时，单体电池的电压升高会变得比较慢，但是当充电器断开后，单体电池的电压会比设定值小，若继续按照设定的值作为充电终止判断条件，则会出现过充的现象，这样会使原本电压比较低的单体电池变为电压较高的电池。为了防止这种过充现象，系统也加入了一个充电时间上限，当充电时间达到设定的充电时间限值，即使单体电池电压没有达到整定值，充电器也会强行断开。待电压回落后，若还需要进行均衡充电操作，那么就重新接通充电器，重新整定终止电压，继续均衡充电。

上述引入的最短充电时间、充电时间上限均依据电池实际运行电压反馈参数和BMS电池管理系统给定的电压参考值进行对比确定电压偏差的大小来判定，是一个相对值。具体所述偏差控制法包括以下步骤和参考偏差电压：

（1）首先，判断第i节电池是否正在均衡充电；

（2）若当前单体电池没有均衡充电，则判断压差是否大于2.5mV，进入步骤（3）；若当前单体电池已经在均衡充电，进入步骤（4）；

（3）若压差小于2.5mV，则进入终止充电；若压差大于2.5mV，则判断第i节电池是否需要充电，进入步骤（5）；