[发明专利]基于电池荷电状态的车载动力电池均衡方法

说明书

本发明公开了一种基于电池荷电状态的车载动力电池均衡方法，该车载动力电池均衡方法适用于车载动力电池的充放电动态过程，其具体包括：均衡功能的开启与关断取决于电池开路电压的变化趋势。当电池开路电压处于不平坦区间内，均衡关断；当电池开路电压处于平坦区间内，均衡开启。

技术领域

本发明属于车载动力电池能量管理领域，尤其涉及一种基于电池荷电状态的车载动力电池均衡方法。

背景技术

动力电池是影响纯电动汽车和混合动力汽车整车性能的关键因素。为保障锂离子电池工作的安全性与稳定性，成熟的电池管理系统(BMS)必不可缺。BMS是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，是监控动力电池安全性、可靠性和实时性能的保障，其主要功能包括监测和控制两个方面，其中监测是基础，控制是目的。BMS对电池的能量管理目前主要体现在均衡与热管理两个层面。国产车载动力电池与松下、三星等国外厂商的产品相比优势在于成本低廉，而劣势在于电池不一致性差，所以厂商倾向于在电池使用过程中采用均衡技术改善电池不一致性，而热管理技术受其成本限制很少被采用。

动力电池均衡控制管理的意义在于以下几个方面：

一是有助于提升电池组的整体有效容量；

二是有助于控制动力电池的充放电深度，有学者研究发现对电池进行均衡控制还是防止电池组内电池单体不一致性加剧的重要手段。

目前对动力电池均衡技术的研究只要体现在均衡拓扑和均衡控制方法两个层面。

均衡拓扑的方案众多，其中主动式均衡更适用于锂离子电池。众多的商品化的应用中常采用主动式能耗型均衡，这种方案通过开关器件和能耗电阻控制电池单体放电，具有结构简单易于模块化的特点，但由于散热问题均衡电流较小，一般控制在百毫安级别。非耗散型均衡拓扑通过电感、电容等储能元件可实现电池单体之间、电池组之间甚至单体与电池组之间的能量转移，均衡电流得到提升，效率较高，但是电路结构与控制方式更为复杂，面临电力电子技术复杂性与可靠性的矛盾，目前来看尚未有一种主动式非能量耗散型均衡拓扑得到普遍的认可。

均衡控制方法主要分为基于电池端电压和基于电池荷电状态(SOC)的均衡方式两种。与电池SOC相比，端电压更易于测量且精度更高，所以基于电压的均衡控制方法是目前使用最多的方案，但是该方案存在以下缺陷：

首先，均衡指的是电池能量均衡，而端电压不能完全反映电池的荷电状态，对磷酸铁锂等存在较长电压平台期特性的电池而言，该方法会存在电压平台期均衡无法开启的问题；

第二，电池在老化后以此种方式均衡会出现无均衡现象；

第三，许多均衡拓扑中均衡开关为高频开关器件，开关的频繁通断会导致电池端电压波动较大，以电压为依据的均衡会存在控制不稳定现象。

基于电池SOC的均衡方法虽然克服了以上问题，但是由于一些细节问题现有被采用，主要原因是准确的SOC估计较为困难，均衡开启后由于均衡电流的不可测性使得SOC估计精度下降，众多SOC估计算法投入实际应用后的精度和实时性那以满足作为均衡依据的要求。综上可见，亟需一种与SOC估计相结合均衡方法解决现有问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于电池荷电状态的车载动力电池均衡方法，其在电池充放电过程中应用该方法可实现真正意义上的电池电量均衡，从而降低电池单体间的不一致性，准确控制电池的充放电深度，提升电池组的整体有效容量。

本发明的一种基于电池荷电状态的车载动力电池均衡方法，该车载动力电池均衡方法适用于车载动力电池的充放电动态过程，其具体包括：

均衡功能的开启与关断取决于电池开路电压的变化趋势。当电池开路电压处于不平坦区间内，均衡关断；当电池开路电压处于平坦区间内，均衡开启。