一种锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法与流程

1.本发明属于电池管理技术领域，尤其涉及一种锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法。


背景技术：

2.新能源领域如电动汽车、储能电站的快速发展，使大量的锂离子动力电池或铅酸蓄电池等电化学电池被应用。电动汽车、储能电站等环境均需要采用大量的电池组成高压。为适应电池组安全运行，给储能电站配备相应的电池管理系统是必不可少的。由于电动汽车、储能电站设计、使用环境等原因，电池数量多，必然会采用大量的电池管理模块。在大容量储能电站使用过程中，首先由大量电池先并联后串联，或仅串联形成电池簇，再由多个电池簇并联形成电池堆，多个电池堆形成储能电池系统。
3.由于大量锂电池被串联使用，必然会导致电池的不一致性，肯定存在电池能量有高有低的情况。故目前锂电池的应用中，均衡功能必不可少。现有的均衡功能包括对高电压或高容量的电池进行电阻消耗的方式、通过向外供电的方式，或者将高电压或高容量的电池的能量转移到低电压或低容量的电池等等。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法。
5.这种锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法，包括以下步骤：
6.步骤1、根据现场需求设置均衡判断区间，均衡判断区间输入模块将设置的均衡判断区间输入均衡平衡点查找模块；通过数据采集模块采集电池电压数据，将得到的电池电压数据输入均衡平衡点查找模块和最大均衡容量计算模块；
7.步骤2、均衡平衡点查找模块对输入的均衡判断区间与电池电压数据进行处理，从当前时刻起对电池电压数据进行从大到小排序，对均衡判断区间的区间下限值和区间上限值同时叠加最小电压步长，保持均衡判断区间的宽度不变，将均衡判断区间从电池电压数据的最小值向最大值移动；
8.步骤3、当均衡判断区间移动至任一区间下限值和区间上限值对应的区间时，若落在均衡判断区间内的电池电压数据数量最大，取该区间的中值作为此时的均衡平衡电压，将均衡平衡电压记为均衡平衡点；
9.步骤4、计算步骤2和步骤3得到的未落在均衡判断区间内的电池电压数据、均衡平衡电压、电池电压数据与均衡平衡电压之间的偏离值，按偏离值大小从大到小顺序，对未落在均衡判断区间内的电池电压数据进行排序；根据均衡电路的均衡通道数量，按与均衡平衡电压的偏离值大小从大到小顺序，均衡控制模块按照均衡通道数量对未落在均衡判断区间内的电池依次进行均衡；
10.步骤5、最大均衡容量计算模块根据本次充电状态的单体电池剩余充电容量或放
电状态的单体电池剩余放电容量，计算下一状态的单体电池最大均衡容量数据；最大均衡容量计算模块将下一状态的单体电池最大均衡容量数据输入均衡控制模块；
11.步骤6、若锂电池管理系统内的单体电池均衡容量累计超过其自身的单体电池最大均衡容量数据，则当前状态均衡结束，本次状态不再启动均衡。
12.作为优选，步骤2中最小电压步长为0.001v。
13.作为优选，步骤4中均衡电路的均衡通道数量由硬件决定，若硬件设备只能提供一个均衡通道，则仅对与均衡平衡电压的偏离值最大的那个未落在均衡判断区间内的电池电压数据进行均衡。
14.作为优选，步骤5具体包括如下步骤：
15.步骤5.1、本次充电结束后，由默认充电电压与容量关系对应表得到单体电池剩余充电容量，计算单体电池剩余充电容量平均值，则充电结束后下一状态下的单体电池最大均衡容量为：单体电池剩余充电容量与单体电池剩余充电容量平均值的绝对差值；
16.步骤5.2、本次放电结束后，由默认放电电压与容量关系对应表得到单体电池剩余放电容量，计算单体电池剩余放电容量平均值，则放电结束后下一状态下单体电池最大均衡容量为：单体电池剩余放电容量与单体电池剩余放电容量平均值的绝对差值。
17.本发明的有益效果是：由于动态采用均衡平衡点，并通过最大均衡容量可是控制均衡时间，可以起到更好的均衡效果，以及更快的达到电池组的平衡。
附图说明
18.图1为本发明的锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法流程图；
19.图2为采用本发明的方法进行均衡平衡点查找的示意图。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
21.实施例一
22.本技术实施例一提供了一种如图1所示锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法：
23.步骤1、根据现场需求设置均衡判断区间，均衡判断区间输入模块将设置的均衡判断区间输入均衡平衡点查找模块；通过数据采集模块采集电池电压数据，将得到的电池电压数据输入均衡平衡点查找模块和最大均衡容量计算模块；
24.步骤2、均衡平衡点查找模块对输入的均衡判断区间与电池电压数据进行处理，从当前时刻起对电池电压数据进行从大到小排序；如图2所示，均衡平衡点查找模块按照排序顺序，对均衡判断区间的区间下限值和区间上限值同时叠加最小电压步长，保持均衡判断区间的宽度不变，将均衡判断区间从电池电压数据的从最小值向最大值移动，均衡平衡点查找模块统计落在均衡判断区间内的电池电压数据个数；
25.步骤3、当均衡判断区间移动至任一区间下限值和区间上限值对应的区间时，若落在均衡判断区间内的电池电压数据数量最大，取该区间的中值作为此时的均衡平衡电压，
将均衡平衡电压记为均衡平衡点；
26.步骤4、计算步骤2和步骤3得到的未落在均衡判断区间内的电池电压数据、均衡平衡电压、电池电压数据与均衡平衡电压之间的偏离值，按偏离值大小从大到小顺序，对未落在均衡判断区间内的电池电压数据进行排序；根据均衡电路的均衡通道数量，按与均衡平衡电压的偏离值大小从大到小顺序，均衡控制模块按照均衡通道数量对未落在均衡判断区间内的电池依次进行均衡；
27.步骤5、最大均衡容量计算模块根据本次充电状态的单体电池剩余充电容量或放电状态的单体电池剩余放电容量，计算下一状态的单体电池最大均衡容量数据；最大均衡容量计算模块将下一状态的单体电池最大均衡容量数据输入均衡控制模块；
28.步骤5.1、本次充电结束后，由默认充电电压与容量关系对应表得到单体电池剩余充电容量，计算单体电池剩余充电容量平均值，则充电结束后下一状态下的单体电池最大均衡容量为：单体电池剩余充电容量与单体电池剩余充电容量平均值的绝对差值；
29.步骤5.2、本次放电结束后，由默认放电电压与容量关系对应表得到单体电池剩余放电容量，计算单体电池剩余放电容量平均值，则放电结束后下一状态下单体电池最大均衡容量为：单体电池剩余放电容量与单体电池剩余放电容量平均值的绝对差值；
30.步骤6、若锂电池管理系统内的单体电池均衡容量累计超过其自身的单体电池最大均衡容量数据，则当前状态均衡结束，本次状态不再启动均衡。
31.实施例二
32.在实施例一的基础上，本技术实施例二提供了实施例一中锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法在实际中的应用：
33.如图1所示，锂电池管理系统均衡启动与均衡结束系统，包括数据采集模块、均衡平衡点查找模块、均衡优先排序模块、均衡控制模块、最大均衡容量计算模块、均衡判断区间输入模块和数据采集模块；
34.其中，数据采集模块将所采集的电池电压数据输入均衡平衡点查找模块；均衡判断区间输入模块将均衡判断区间输入均衡平衡点查找模块；数据采集模块将所采集的电池电压数据输入最大均衡容量计算模块；均衡平衡点查找模块将均衡平衡点输入均衡优先排序模块后，均衡优先排序模块对电池进行均衡优先顺序(从大到小)进行排序；最大均衡容量计算模块将电池最大均衡容量、均衡优先排序模块将电池均衡优先顺序分别输入均衡控制模块。
35.一种锂电池管理系统均衡启动与均衡结束方法，步骤如下：
36.1)设置均衡判断区间，例如30mv区间。
37.2)从当前时刻单体电池电压进行排序，均衡判断区间开始从最小值向最大值以最小电压步长开始移动，统计落在均衡判断区间内的电压个数。
38.如图2所示，例如某电池组有100节单体电池串联，其中最小电压为3.000v，最大电压为3.200v。均衡判断区间30mv从3.000v开始向3.200v移动，如[3.000,3.030]、[3.001,3.031]、[3.002,3.032]、...[3.170,3.200]的方式。
[0039]
3)当均衡判断区间移动到某个区间的情况下，落在此内的电压个数数量最大，此时均衡平衡电压为该区间的中值。
[0040]
如图2所示，通过均衡判断区间的移动后，如在[3.105,3.135]时，落在此内的电压
个数数量最大，此时均衡平衡电压为该区间的中值为3.120；
[0041]
4)对落在区间外的电池，对偏离均衡平衡电压的电池由大到小的进行排序，根据均衡电路的均衡通道数量启动均衡越大的电池进行均衡。
[0042]
5)单体电池最大均衡容量数据进行判断：
[0043]
5.1)本次充电结束时刻，通过默认充电电压与容量关系对应表获得单体电池剩余充电容量，计算单体电池剩余充电容量平均值，即充电结束后下一状态下单体电池最大均衡容量为单体电池剩余充电容量与平均剩余充电容量的绝对差值。
[0044]
5.2)本次放电结束时刻，通过默认放电电压与容量关系对应表获得单体电池剩余放电容量，计算单体电池剩余放电容量平均值，即放电结束后下一状态下单体电池最大均衡容量为单体电池剩余放电容量与平均剩余放电容量的绝对差值。
[0045]
6)当单体电池均衡容量累计超过单体电池最大均衡容量时，本次状态下不再启动均衡。