电池均衡时间的控制方法及电池组主动均衡系统与流程

1.本发明涉及一种电池管理技术领域，尤其涉及到一种电池均衡时间的控制方法及电池组主动均衡系统。


背景技术：

2.电池在生产时，由于制造材质、生产工艺等不一致，导致单体电池的内阻、容量等参数有一定的差异，在使用过程中安装位置、散热条件、泄漏电流也存在一定的差异，当性能不一致的单体电池串联成电池组后，各单体电池的浮充电压会有较大的差异，长期浮充后，浮充电压比较高的单体电池会因长时间过充导致失水和极板腐蚀，而浮充电压低的单体电池会因长时间的欠充导致容量损失和极板硫化，最终导致整个电池组容量不能充分利用。因此，电池组一般配备有主动均衡系统，通过均衡系统内的均衡方法来控制电池组中单体电池的充放电时间。
3.目前常见的主动均衡方法就是采集电池组所有电池电压，根据电池组的单体电池电压数据，确定需要主动均衡的单体电池及相应的充电时间，然后对需要均衡的单体电池进行充电直到所有需要均衡的单体电池都充电完毕，但由于每节单体电池的充电时间或放电时间是相同统一的，容易在充放电末期，导致容量较高的单体电池会过充，或容量较低的单体电池过放，造成电池的损坏。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种电池均衡时间的控制方法，精确控制每节电池的均衡时间，避免电池过充或过放。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种电池均衡时间的控制方法，应用于电池组主动均衡系统，所述电池组具有n节单体电池，包括步骤：预设均衡停止电压和均衡开启时间；获取每节单体电池的电压，得到每节单体电池的压差累加值和电池组极差，所述压差累加值为从第1节至第i节电池中，各节单体电池电压和平均电压的压差之和，其中，1≤i≤n，所述极差为最高电压的单体电池和最低电压的单体电池之间的压差；若所述极差小于所述均衡停止电压，则停止均衡；若所述极差大于所述均衡停止电压，则开启均衡，并计算每节单体电池的压差累加值与最大压差累加值之间的比例，基于所述均衡开启时间，得到每节单体电池所需的均衡时间。
6.可选的，包括步骤：预设电压值从大到小的第一开启电压、第二开启电压和第三开启电压；将所述均衡开启时间设为时间值从大到小的第一开启时间、第二开启时间和第三开启时间；若所述极差大于所述第一开启电压，则执行所述第一开启时间；若所述极差小于所述第一开启电压且大于所述第二开启电压，则执行所述第二开启时间；若所述极差小于所述第二开启电压且大于第三开启电压，则执行所述第三开启时间。
7.可选的，包括步骤：预设时间值从大到小的第一停止时间、第二停止时间和第三停止时间，并分别与所述第一开启时间、第二开启时间和第三开启时间对应执行。
8.可选的，若第i节单体电池的压差累加值小于0，则控制该节电池进入均衡充电状态；若第i节单体电池的压差累加值大于0，则控制该节电池进入均衡放电状态。
9.可选的，包括步骤：将在充电状态和放电状态的单体电池与其上一次的均衡状态进行对比，统计均衡状态不一致的单体电池个数m；若m大于或等于单体电池总数n的30％，则减小均衡电流，反之，则增加均衡电流。
10.可选的，所述电池组主动均衡系统内设有均衡模块，所述均衡电流不大于所述均衡模块的额定电流，且所述均衡电流不小于所述额定电流的10％。
11.本发明还提供一种电池组主动均衡系统，包括相互连接的主控单元和从控单元，所述从控单元包括n个子从控单元，所述子从控单元与所述电池组内的n节单体电池一一对应连接，所述主控单元执行上述的电池均衡时间的控制方法。
12.与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：通过计算得出每节单体电池的所需的不同的均衡时间，将电池组中能量高的电池内部的能量转移到能量低的电池中，并控制均衡电流大小。本发明能精准控制每节单体电池充电或放电时间，防止过充或过放，使电池组中的电池能够同时充满或放空，而且能量损耗小，均衡效率高。
附图说明
13.图1为本发明电池组主动均衡系统的结构示意图；
14.图2为本发明电池均衡时间的控制方法的流程图。
具体实施方式
15.以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
16.为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
17.在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
18.参考图1，示意了本发明电池组主动均衡系统的结构示意图，一种电池组1主动均衡系统，包括相互连接的主控单元2和从控单元3，所述从控单元包括n个子从控单元31，所述子从控单元31与所述电池组1内的n节单体电池一一对应连接，子从控单元31内设置有均衡模块311，所述主控单元2执行本发明所述的电池均衡时间的控制方法。
19.参考图2，示意了本发明的一种电池均衡时间的控制方法的流程图，包括以下步骤：
20.s1:预设均衡停止电压vb和均衡开启时间ta。本实施例中均衡停止电压vb和均衡开启时间ta的设置，可依据进行多次均衡实验中的数据或实际应用中的数据进行设置。
21.s2:获取每节单体电池的电压vi，得到每节单体电池的压差累加值和电池组极差v
′
。其中，得到每节单体电池的压差累加值具体步骤为：采集每节单体电
池的电压vi；采用公式计算所述电池组1的平均电压采用公式计算每节单体电池的电压vi与平均电压之间的压差δvi，所述压差累加值为从第1节至第i节电池中，各节单体电池的电压vi和平均电压的压差之和δvi，如第1节电池的压差累加值第3节电池的压差累加值为第8节单体电池的压差累加值为1≤i≤n。所述极差v
′
为最高电压的单体电池vmax和最低电压的单体电池vmin之间的压差，计算公式为：v
′
＝v
max-v
min
。
22.s3:判断极差v
′
是否大于均衡停止电压vb，若小于均衡停止电压vb则停止均衡；若大于均衡停止电压vb则开启均衡，并计算每节单体电池的压差累加值与其中最大的压差累加值之间的比例，基于所述均衡开启时间ta，得到每节单体电池所需的均衡时间ti，计算公式为其中，tmax为预设均衡开启时间ta。
23.通过上述方法，得出每节电池的均衡时间，从而精确控制每节电池进入均衡状态的时长，每节电池依据所需的均衡时间，先后依次进行均衡充电或放电，到达该时间则停止均衡，避免过充或过放。参考表1，是根据上述方法计算出的每节电池需要的均衡时间的一实施例，表1中第7节电池需要30s的均衡时间，则先进行均衡，5s后，第6节电池进行均衡，再2s后，第8节电池进行均衡，以此类推，直到最后3s第11节电池进行均衡，完成后，所有电池同时到达均衡时间，停止均衡。
[0024][0025]
表1
[0026]
具体的，在步骤s1中，还预设第一开启电压va1、第二开启电压va2和第三开启电压va3，且v
a1
》v
a2
》v
a3
；将均衡开启时间ta设为第一开启时间ta1、第二开启时间ta2和第三开启时间ta3，且t
a1
》t
a2
》t
a3
。在步骤s3中，开启均衡后，还判断：若v
′
≥v
a1
，则开启均衡的时间执行第一开启时间ta1，在计算每节单体电池所需的均衡时间ti时，公式中的tmax＝ta1；若v
a1
》v
′
≥v
a2
，则均衡开启时间执行第二开启时间ta2，在计算每节单体电池所需的均衡时间ti时，公式中的tmax＝ta2；若v
a2
》v
′
≥v
a3
，则均衡开启时间执行第三开启时间ta3，均衡开启时间执行第三开启时间ta3，则在计算每节单体电池所需的均衡时间ti时，公式中的tmax＝ta3。根据极差v
′
来选定均衡开启时间来计算均衡时间ti,提高计算的准确性。
[0027]
具体的，步骤s1中还预设第一停止时间tb1、第二停止时间tb2和第三停止时间tb3，且t
b1
》t
b2
》t
b3
，分别与第一开启时间ta1、第二开启时间ta2和第三开启时间ta3对应执行，如在上述步骤中，判断出v
′
≥v
a1
，均衡开启时间达到第一开启时间ta1后，所有单体电池停止均衡，达到第一停止时间tb1后，再依据上述步骤计算新一轮的均衡时间，继续开启均衡。单体电池在进行均衡充电或放电时，电压容量会迅速上升或下降一定的幅度，需要停止均衡一段时间，使电压容量到达一个稳定状态，才进入新一轮的均衡，从而使各单体电池的压差越来越接近，实现各单体电池同时充满或放空，减少能量的损耗。
[0028]
具体的，若第i节单体电池的压差累加值则控制该节电池进入均衡充电状态；若第i节单体电池的压差累加值则控制该节电池进入均衡放电状态。均衡开启后，再根据压差累加值来确定每节单体电池需要充电还是放电，如果压差累加值为0，则不需要进入任何均衡状态。
[0029]
具体的，将在充电状态和放电状态的单体电池与其上一次的均衡状态进行对比，统计均衡状态不一致的单体电池个数m；若m大于或等于单体电池总数n的30％，则减小均衡电流，反之，则增加均衡电流。如正在均衡充电状态的单体电池，在上一次的均衡状态是放电，则均衡状态不一致。如表2所示，2#、3#、4#、7#、12#共5节电池的均衡状态不一致，大于单体电池总数的30％，则减小均衡电流，减少能量损耗；若均衡状态不一致的单体电池数量，小于单体电池总数的30％，，则增加均衡电流。通过均衡状态的对比，控制均衡电流的大小来提高主动均衡的效率。
[0030][0031][0032]
表2
[0033]
具体的，电池组主动均衡系统内设有均衡模块311，所述均衡电流不大于所述均衡模块311的额定电流，且所述均衡电流不小于所述均衡模块311额定电流的10％，从而对均衡模块311进行保护。
[0034]
虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。
[0035]
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。