[发明专利]一种动力电池系统能量优化装置和方法

说明书

本发明涉及一种动力电池系统能量优化装置及方法，属于电动汽车动力电池系统能量优化技术领域，包括由n个动力电池串联，以及和动力电池系统连接的充电设备，每个动力电池的正极输出均串联有控制开关，每个动力电池并联有备用回路，所述备用回路上设有备用开关；所述动力电池充电设备正极通过充电开关Kg与动力电池系统正极连接，动力电池充电设备负极通过充电开关Kn与动力电池系统负极连接；还包括与动力电池系统连接的整车驱动系统及负载，还包括电池管理和控制装置，用于采集所有动力电池的电压值和容量值，并对控制开关、备用开关进行控制。本发明延长系统使用寿命和整车续驶里程，避免动力电池过充电和过放电风险，保障系统安全。

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池系统能量优化技术领域，涉及一种动力电池系统能量优化装置和方法。

背景技术

当前道路交通排放已经占到全球碳排放总量的18％，是温室气体排放的重要组成部分。加快推广节能与新能源汽车，将有效推进实现汽车领域低碳化和绿色发展，扭转温室气体排放快速增长的局面。电动化是汽车行业发展的大趋势，动力电池是新能源汽车行业链条中的重要一环。

目前，为提高新能源汽车电池系统电量，行业内普遍采用电池串联的方式进行集成。新能源汽车的电池系统由多个电池包串联组成，一个电池包又有多个电池单体串联组成，所以一辆新能源汽车由上百个电池串联组成，由于电池系统的“木桶短板”效应，整个系统的充电时有效电量取决于系统中电压最大单体，而放电有效电量取决于系统中电压最小单体。在充电过程中，只要有一个单体达到电压上限值，就要立即停止充电，以防止出现电池过压，引起安全事故；在行车放电过程中，只要有一个单体达到电压下限值，就要立即停车，以防止出现电池欠压，引起安全事故。在实际应用中，由于电芯制造工艺、使用环境、自放电等多方面因素的影响，电芯的一致性差异是客观存在的，而整个系统的充电和放电的有效电量会因电池一致性影响而大打折扣，一致性越差，有效电量就会越低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种动力电池系统能量优化装置和方法，实现电动汽车能量最优化和最大化配置，避免电池过充电和过放电风险。消除动力电池系统一致性影响，实现能量重组配置，增加整车有效电量，延长系统使用寿命和整车续驶里程，同时避免动力电池过充电和过放电风险，保障系统安全。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种动力电池系统能量优化装置，包括由n个动力电池和动力电池充电设备串联成的回路，每个动力电池的正极输出均串联有控制开关，每个动力电池并联有备用回路，所述备用回路上设有备用开关；所述动力电池充电设备正极通过充电开关Kg与动力电池正极连接，动力电池充电设备负极通过充电开关Kn与动力电池负极连接；还包括与动力电池充电设备并联的整车驱动系统及负载，还包括电池管理和控制装置，用于采集所有动力电池的单体电压值和容量值，计算总电容量，并对控制开关、备用开关进行控制。

进一步，所述整车驱动系统及负载包含电机、高压用电设备和低压用电设备。

进一步，所述动力电池为单体电池或多个电池串联而成的电池包。

另一方面，本发明提供一种动力电池系统能量优化方法，包括以下步骤：

S1：当动力电池系统需要充电时，电池管理和控制装置闭合充电开关Kn和Kg，闭合所有动力电池的控制开关，保持所有备用开关断开；

S2：充电过程中，电池管理和控制装置采集所有动力电池单体的电压值和容量值；

S3：当动力电池系统中出现某个动力电池B-M1的电压值达到预设上限电压值时，计算所有动力电池的电压值与容量值乘积的总和E1，同时断开动力电池B-M1的控制开关，闭合动力电池B-M1的备用开关；

S4：充电过程中，当出现某个动力电池B-M2的电压值达到预设上限电压值时，计算除B-M1以外的所有动力电池的电压值与容量值乘积的总和E2；