[发明专利]电池组的单体电池平衡控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种电池组的单体电池平衡控制方法及系统。

背景技术

在由多个单体电池串联组成的动力电池组中，单体电池在制造过程中难免存在差异，同时在电池组的使用过程中，各单体电池的散热以及充放电等也存在差异，这就导致了各单体电池间的端电压不同，即所谓的单体电池不平衡现象。如果不对失衡的电池组及时进行电量平衡，会导致单体电池间的端电压差异越来越大，从而造成电池组性能的恶化和使用寿命的降低，因此对单体电池的电量平衡显得尤为重要。

目前的单体电池的电量平衡技术中，通常选用单体电池的SOC（State of Charge，荷电状态）或端电压作为电量平衡的依据。锂电池的单体电池的荷电状态与端电压存在如图1所示的非线性映射关系曲线。

当某个单体电池的荷电状态或端电压与电池组中其它单体电池的差异较大时，即出现了不平衡现象，必须对该单体电池进行电量平衡，其包括两种情况，当某单体电池的荷电状态或端电压明显高于其它单体电池时，此时需要对该单体电池进行放电以达到新的电量平衡；当某单体电池的荷电状态或端电压明显低于其它单体电池时，此时需要对该单体电池进行充电以达到新的电量平衡。

单体电池的荷电状态直接反映了单体电池当前剩余电量的多少，是作为单体电池电量平衡依据的首选要素。但是，对单体电池荷电状态的估算非常复杂，且现阶段荷电状态的估算误差一般在5%以上。在荷电状态估算精度不够高的情况下，如果仍然选用单体电池荷电状态作为电量平衡的依据，就会做出错误的电量平衡决定，从而适得其反，导致单体电池间的差异越来越大。

因此，实际应用更多的是选用单体电池的端电压作为单体电池电量平衡的依据。以端电压为依据的电量平衡控制一般采用如下两种方式：1）当任意两个单体电池间的端电压差值超过设定阈值时；2）当任意一个单体电池的端电压与平均端电压的差值超过设定阈值时。

上述的电量平衡方式没有考虑到单体电池荷电状态与端电压之间存在的非线性关系。如图1所示的锂电池的荷电状态与端电压的非线性映射关系曲线可知，当单体电池荷电状态较高或较低时，曲线斜率较大，而当单体电池荷电状态在50%附近时，曲线斜率明显变小。因此，可以利用固定阈值来选择需要电量平衡的单体电池，例如差异为0.1V时开启电量平衡，但是会存在如下问题：当电池组平均端电压较高时，如4.1V，如果某一单体电池与平均端电压的差值为0.1V时，由于此时曲线斜率大，即该单体电池的荷电状态与电池组的荷电状态差异的并不大，无需开启电量平衡；当电池组平均电压在3.7V附近时，如果某一单体电池的端电压与平均端电压的差值为0.1V时，由于此时曲线斜率较小，也即该单体电池的荷电状态与电池组的荷电状态差异较大，需要开启电量平衡。由此可见，选用固定阈值来决定是否开启电量平衡存在一定的局限性。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电池组的单体电池平衡控制方法，该方法可以针对不同的电池组平均端电压选定不同的电量平衡的平衡开启阈值，有效的避免了由于单体电池荷电状态与端电压的非线性关系带来的干扰，做出正确的电量平衡决定。

本发明的第二个目的在于提出一种电池组的单体电池平衡控制系统。

为了实现上述目的，本发明第一个方面的实施例提出了一种电池组的单体电池平衡控制方法，所述电池组包括串联的多个单体电池，所述方法包括以下步骤：采集所述电池组中多个单体电池的端电压；根据多个所述单体电池的端电压得到所述电池组的平均端电压；从多个连续的预设电压区间中获取所述平均端电压所在的预设电压区间对应的第一平衡开启阈值，其中，所述多个连续的预设电压区间的两侧的预设电压区间对应的平衡开启阈值大于所述多个连续的预设电压区间的中间的预设电压区间对应的平衡开启阈值；根据所述多个单体电池的端电压和所述电池组的平均端电压判断是否存在需要进行电量平衡的单体电池；如果存在，则根据所述第一平衡开启阈值对所述需要进行电量平衡的单体电池进行电量平衡。

根据本发明的电池组的单体电池平衡控制方法，选取单体电池端电压作为电量平衡的依据，通过端电压和平均端电压判断是否存在需要进行电量平衡的单体电池，针对不同的电池组平均端电压选定不同的电量平衡的平衡开启阈值，有效的避免了由于单体电池荷电状态与端电压的非线性关系带来的干扰，做出正确的电量平衡决定。