[发明专利]一种对电池系统进行全生命周期内的稳态管理和控制方法

说明书

本发明属于电池管理技术领域，具体为一种对电池系统进行全生命周期内的稳态管理和控制方法，包括步骤1：建立电压微分函数模型，完成电池有效寿命3000次的循环测试，得到3000组电压的微分值dV1……dV3000，对改数集按照3000次顺序进行分布排列，形成电压微分函数曲线；步骤2：通过对电芯的多次循环，实现步骤1中的数据采集和数据分析；可获得电芯的全身命周期(举例：3000次寿命)下的VL值，根据电芯的自身衰减，VL值会逐步减小；其结构合理，确保系统中所有电芯在全生命周期的任意过程中，始终处于最佳的稳态的工作状态，进而绝对的防止电芯的过充过放过温等问题的发生，实现电芯寿民的延长，实现电池组的利用率最大化。

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体为一种对电池系统进行全生命周期内的稳态管理和控制方法。

背景技术

不一致的电芯串并在一起使用，会出现如下问题。

1)容量损失，电芯单体组成电池组，容量符合“木桶原理”，最差的那颗电芯的容量决定整个电池组的能力。

为了防止电池过充过放，电池管理系统的逻辑如此设置：放电时，当最低的单体电压达到放电截止电压时，整个电池组停止放电；充电时，当最高单体电压触及充电截止电压时，停止充电。

拿两只电池串联举例。一只电池容量1C，另外一只容量只有0.9C。串联关系，两只电池通过同样大小的电流。

充电时，容量小的电池必然先充满，达到充电截止条件，系统不再继续充电。放电时，容量小的电池也必然先放光全部可用能量，系统即刻停止放电。

这样，容量小的电芯始终在满充满放，容量大的电芯却一直使用部分容量。整个电池组的容量总有一部分处于闲置状态

2)寿命损失，类似的，电池组的寿命，由寿命最短的那颗电芯决定。很大可能性，寿命最短的电芯，就是那颗容量小的电芯。小容量电芯，每次都是满充满放，出力过猛，很大可能最先到达寿命的重点。一直电芯寿命终结，一组焊接在一起的电芯，也就跟着寿终正寝。

3)内阻增大，不同的内阻，流过相同的电流，内阻大的电芯发热量相对比较多。电池温度过高，造成劣化速度加快，内阻又会进一步升高。内阻和温升，形成一对负反馈，使高内阻电芯加速劣化。

上面三个参数，并不完全独立，老化程度深的电芯内阻比较大，容量衰减也更多。分开说明，只是想表述清楚它们各自的影响方向。

如何应对不一致性

电芯性能的不一致，都是在生产过程中形成，在使用过程中加深。同一个电池组内的电芯，弱者恒弱，且加速变弱。单体电芯之间参数的离散程度，随着老化程度的加深而加大。

当前，工程师应对单体电芯不一致，主要从三个方面考虑。单体电池分选，成组后热管理，出现少量不一致时电池管理系统提供均衡功能。

1)分选

不同批次的电芯，理论上不放在一起使用。即使相同批次的电芯，也需要经过筛选，把参数相对集中的电芯放在一个电池组里，同一个电池包里。

分选的目的，是把参数相近的电芯挑选出来。分选方法，被研究了很多年，主要分静态分选和动态分选两大类。

静态分选，针对电芯的开路电压，内阻，容量等特性参数进行筛选，选取目标参数，引入统计算法，设定筛选标准，最后将同一批次的电芯区分成若干组。

动态筛选，是针对电芯在充放电过程中表现出来的特性进行筛选，有的选择恒流恒压充电过程，有的选取脉冲冲击充放电过程，有的对比自身的充电和放电曲线之间的关系。

动静结合分选，用静态筛选做初步分组，在此基础上进行动态筛选，这样划分出来的组别更多，筛选准确性更高，但成本也会相应上升。