一种电动汽车动力电池均衡系统与方法与流程

1.本发明属于电动汽车动力电池均衡控制技术领域，具体属于一种电动汽车动力电池均衡系统与方法。


背景技术：

2.动力电池作为电动汽车上的主要能量来源，由成千上百的电芯串并联组成。虽然现在电池制造厂商的制造水平和工艺日益精进，但各单体会存在细微的差别，即不一致性。这些不一致性在动力电池单体上主要会在容量、自放电、本身内阻以及充放电效率等方面造成影响，锂动力电池单体的不一致必然的带来了动力电池组容量的损失，进而造成寿命的下降。电动汽车实际使用过程中，电流变化浮动剧烈，工作环境温度经常变化，充放电次数比较频繁，这些均会进一步拉大单体的不一致。有研究表明，锂动力电池单体20％的容量差异，会带来理动力电池组40％的容量损失。因此，对电动汽车进行均衡非常有必要。
3.现有技术中的动力电池组静态均衡控制方法，仅在静态动力电池组充满电后开启均衡，控制逻辑简单，但存在执行均衡的操作时间太长，效率低的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种电动汽车动力电池均衡系统与方法，用于解决现有技术中操作时间太长，效率低的问题，
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种电动汽车动力电池均衡系统，包括均衡电阻；
7.所述均衡电阻并联连接动力电池中的每串电池组；每个均衡电阻通过控制开关单独控制；所述均衡电阻与电池组的数量相等。
8.一种电动汽车动力电池均衡方法，包括以下过程，
9.上电时不断检测动力电池的状态，读取所有串数电芯的电压，查soc-ocv表得到同一时刻动力电池状态下各串电芯的soc，并计算同一时刻的soc极差，再将soc极差与预设的
△
soc阈值进行比较，超过预设的
△
soc阈值，则计算均衡时间，同时开启均衡；没有超过预设的
△
soc阈值，则停止均衡。
10.优选的，不断检测动力电池的状态具体包括系统上电过程中、放电模式下的静止状态、慢充充满电以及快充充满电工况下，检测当前车辆状态的均衡条件，并更新均衡条件。
11.进一步的，均衡更新条件中系统上电过程中，指当电动汽车上电时，当前环境动力电池中最小单体电压vmin＜vmin v，总线电流＜0.5～5a；系统下电持续时间≥5～60分钟。
12.进一步的，放电模式下，当更新均衡信息条件时，最小的单体电压vmin＜vmin v，均衡时总线电流＜1～5a；持续静置时间≥1～6分钟。
13.进一步的，慢充充满电后，总线电流限值＜1～5a，持续静止时间≥0～10分钟。
14.进一步的，快充电满电后，总线电流限制＜1～5a，持续静止时间≥0～5分钟。
15.优选的，所述均衡时间计算公式如下：
16.t
bal
＝(
△
soc
‑△
soc
thred
+0.5％)*c
25℃
*soh*60/i
bal
17.其中，t
bal
单位为分钟；
△
soc＝需开启的单体soc-最低单体soc；单体soc以25℃的soc-ocv表查的；c
25℃
是指容量采用25℃时对应的可用容量；soh为电池健康度；计算t
bal
时，
△
soc
‑△
soc
thred
≤1％。
18.优选的，当整车高压回路断开，或单体欠压报警或soc＜4％时，均衡临时关闭。
19.优选的，每次均衡1％，每次达到新的判断条件后更新均衡时间。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
21.本发明提供一种电动汽车动力电池均衡系统，串联起来的每串电池并联一个均衡电阻，并可单独控制开关，形成均衡系统，多路均衡指可以同时开启多个均衡电路。可以同时开启电池进行均衡，利用均衡电阻将电压最高的单体能量消耗一部分，最大限度的抑制压差扩大，减小电池单体间的不一致性。均衡时间最大值限制为1％，降低了过均衡的风险。
22.本发明提供一种电动汽车动力电池均衡方法，通过不断检测动力电池的状态(包括电压、电流)，不断更新是否开启均衡的条件，根据当前状态下
△
soc阈值的大小判断是否启动均衡策略；均衡时间由公式算得到；当均衡条件达到时，均衡关闭。采用欠压报警或降低soc值，可增长均衡时间，提高均衡效率。本发明增加了更新条件的机会，及时切换均衡通道，能够提高系统均衡效率，提高系统的运行效率。
附图说明
23.图1为本发明一种电动汽车动力电池均衡方法流程示意图。
具体实施方式
24.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
25.本发明的一种电动汽车动力电池均衡系统，包括均衡电阻。
26.串联起来的每串电池并联一个均衡电阻，并可单独控制开关，形成均衡系统，多路均衡指可以同时开启多个均衡电路。
27.本发明的目的在于提出的均衡增加了更新条件的机会，及时切换均衡通道，能够提高系统均衡效率，提高系统的运行效率。
28.本发明的目的在于可以同时开启电池进行均衡，利用均衡电阻将电压最高的单体能量消耗一部分，最大限度的抑制压差扩大，减小电池单体间的不一致性。
29.本发明的目的在于均衡时间最大值限制为1％，降低了过均衡的风险。
30.本发明的目的还在于采用欠压报警或降低soc值，可增长均衡时间，提高均衡效率。动力电池的荷电状态(stateofcharge，soc)是表征电池状态的重要参数之一。
31.所述均衡通过上电时不断检测动力电池的状态(包括电压、电流)，读取所有串数电芯的电压，查soc-ocv表得到该状态下各串电芯的soc，并计算同一时刻的soc极差，再将极差与我们设计的
△
soc阈值进行比较，超过我们设定的阈值，则按公式计算均衡时间，同时开启均衡；如果小于阈值，则停止均衡。均衡时间由公式算得到；当均衡条件达到时，均衡关闭。
32.上述不断检测动力电池的状态，主要包含系统上电过程中、放电模式下的静止状态、慢充充满电以及快充充满电几种工况下，检测当前车辆状态的均衡条件，并更新均衡条件。
33.所述均衡更新条件中系统上电过程中，指当电动汽车上电时，当前环境动力电池中最小单体电压vmin＜vmin v，总线电流＜0.5～5a；系统下电持续时间≥5～60分钟。
34.温度(℃)≤-50≥5电压(v)3.2523.2643.273
35.所述放电模式下，当更新均衡信息条件时，最小的单体电压vmin＜vmin v，均衡时总线电流＜1～5a；持续静置时间≥1～6分钟。
36.温度(℃)≤-50≥5电压(v)3.2523.2643.273
37.所述慢充充满电后，总线电流限值＜1～5a，持续静止时间≥0～10分钟。
38.所述快充电满电后，总线电流限制＜1～5a，持续静止时间≥0～5分钟。
39.所述均衡开启条件，需要满足上述4种模式中任一个，更新均衡条件。各单体电芯与最小单体电芯之间的
△
soc阈值大小，判断是否需要均衡。
40.当整车soc＝100％时，
△
soc＞(0～1.5)％，该电芯需要均衡；
41.当整车soc＝0％时，
△
soc＞(0～4)％，该电芯需要均衡；
42.其他情况下，
△
soc的开启阈值
△
soc
thred
(thred为threshold的缩写)随soc线性变化；
43.在行车和充电过程中开启被动均衡，均衡时间计算公式如下：
44.t
bal
＝(
△
soc
‑△
soc
thred
+0.5％)*c
25℃
*soh*60/i
bal
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式(1)
45.其中，t
bal
(bal为balanced的缩写)单位为分钟；
△
soc＝需开启的单体soc-最低单体soc。
46.单体soc以25℃的soc-ocv表查的；c
25℃
是指容量采用25℃时对应的可用容量；
47.soh为state of health电池健康度的缩写；
48.计算t
bal
时，
△
soc
‑△
soc
thred
≤1％。
49.所述均衡临时关闭条件，当整车高压回路断开，或者单体欠压报警或soc＜(0～4)％时，均衡即可关闭。但为了避免出现误均衡，每次均衡1％，，每次达到新的判断条件后更新均衡时间。
50.待均衡的电池串数(vn)被记录在eep中后，bms在工作期间会持续均衡待均衡的单体电压直到满足以下任一条件：(临时关闭)1.整车高压回路断开；2.单体欠压报警；3.soc＜3％；4.单体电池采集温度＞65℃。
51.实施例
52.以某磷酸铁锂电池为例，
△
soc
thred
暂定为3％，均衡电阻136ω，均衡电流26.5ma，均衡流程如附图1。整车上电后，首先确认该车辆是否在充电，如果不在充电，且满足以下3个条件：整车can总线上的电流不大于3a，电池系统内的最高温度与最低温度之间的最大温差不大于10℃，且此种状态持续工作大于10min，都满说明该车辆在静态条件。根据附表1查的此时待均衡的电池单体对应的soc与电压最小电池单体对应的soc极差，如果此时极差不小于3％，则此时更新eep中的电池串数，可以开启均衡。另外，开启均衡后，需要确定均衡时
间，根据附表2中soh值以及公式(1)可计算出t
bal
，持续以23ma的电流进行均衡。当满足以下四个条件中的任一个时，系统停止均衡。四个条件为：整车高压回路断开，或单体欠压报警，或soc＜3％，或单体电池采集温度＞65℃。
53.均衡过程在bms系统中，有时钟记录上次均衡的条件和时间。如果本次均衡可以均衡完，就直接均衡到截止条件为止；如果没有均衡完，就断电了，或者发生异常情况，未达到截止条件前即临时关闭均衡，那么在下一次上电，再去判定是否可以均衡，并且结合上次还剩余的均衡时间，确定下次应该要均衡时间，两者时间取短，以免误均衡。
54.如果上电检测整车soc＝100％，把此时阈值设定为1％，满足其他条件是，开启均衡。
55.表1不同温度下soc-ocv曲线附表2容量保持率表
56.
技术特征：
1.一种电动汽车动力电池均衡系统，其特征在于，包括均衡电阻；所述均衡电阻并联连接动力电池中的每串电池组；每个均衡电阻通过控制开关单独控制；所述均衡电阻与电池组的数量相等。2.一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，包括以下过程，上电时不断检测动力电池的状态，读取所有串数电芯的电压，查soc-ocv表得到同一时刻动力电池状态下各串电芯的soc，并计算同一时刻的soc极差，再将soc极差与预设的
△
soc阈值进行比较，超过预设的
△
soc阈值，则计算均衡时间，同时开启均衡；没有超过预设的
△
soc阈值，则停止均衡。3.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，不断检测动力电池的状态具体包括系统上电过程中、放电模式下的静止状态、慢充充满电以及快充充满电工况下，检测当前车辆状态的均衡条件，并更新均衡条件。4.根据权利要求3所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，均衡更新条件中系统上电过程中，指当电动汽车上电时，当前环境动力电池中最小单体电压vmin＜vmin v，总线电流＜0.5～5a；系统下电持续时间≥5～60分钟。5.根据权利要求3所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，放电模式下，当更新均衡信息条件时，最小的单体电压vmin＜vmin v，均衡时总线电流＜1～5a；持续静置时间≥1～6分钟。6.根据权利要求3所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，慢充充满电后，总线电流限值＜1～5a，持续静止时间≥0～10分钟。7.根据权利要求3所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，快充电满电后，总线电流限制＜1～5a，持续静止时间≥0～5分钟。8.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，所述均衡时间计算公式如下：t
bal
＝(
△
soc
‑△
soc
thred
+0.5％)*c
25℃
*soh*60/i
bal
其中，t
bal
单位为分钟；
△
soc＝需开启的单体soc-最低单体soc；单体soc以25℃的soc-ocv表查的；c
25℃
是指容量采用25℃时对应的可用容量；soh为电池健康度；计算t
bal
时，
△
soc
‑△
soc
thred
≤1％。9.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，当整车高压回路断开，或单体欠压报警或soc＜4％时，均衡临时关闭。10.根据权利要求2所述的一种电动汽车动力电池均衡方法，其特征在于，每次均衡1％，每次达到新的判断条件后更新均衡时间。

技术总结
本发明公开了一种电动汽车动力电池均衡系统与方法，系统包括均衡电阻；所述均衡电阻并联连接动力电池中的每串电池组；每个均衡电阻通过控制开关单独控制；所述均衡电阻与电池组的数量相等。方法包括以下过程，上电时不断检测动力电池的状态，读取所有串数电芯的电压，查SOC-OCV表得到同一时刻动力电池状态下各串电芯的SOC，并计算同一时刻的SOC极差，再将SOC极差与预设的


技术研发人员：张伟 郝思越 张慧 张慧 姚朝华
受保护的技术使用者：奇瑞新能源汽车股份有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/6/28