[发明专利]一种用于高电压锂离子电池组的电量均衡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池组的电量均衡方法，尤其涉及一种用于高电压锂离子电池组的电量均衡方法。

背景技术

    电量均衡是锂离子电池组管理系统（BMS）的主要功能，尤其对大容量、高电压的应用，如电动大巴、大容量储能系统等，更是要求锂离子电池组管理系统结构简单、性能可靠。但是大容量、高电压的锂离子电池组的单体电池数量较多，除单体电池本身性能的差异，由于在空间上存在较大的分布区域，容易造成单体锂离子电池环境温度分布的不均匀，特别是在低温情况下，温度的不均匀会进一步加剧单体电池性能的差异，极易产生电池剩余电量的不均衡，使电池组储电能力和寿命下降。因受元器件耐压限制，难以从电池组总电压输出端取电，对电池作电量均衡。目前一般采用效果不理想的直接对电池耗散型电量均衡，或从独立低压电源取电，对电池作电量均衡，降低了电量均衡效果和电池组管理系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可靠易行的用于高电压锂离子电池组的电量均衡方法。

本发明的用于高电压锂离子电池组的电量均衡方法，包括如下步骤：

1）将若干个单体锂离子电池并联作为一个单串锂离子电池，再将多个单串锂离子电池串联并分成若干个单元，在充放电过程中，当单元内单串锂离子电池的端电压特征曲线出现离散时，求出该单元内各个单串锂离子电池的剩余电量Qi，i=1，2，3，??????，n，其中n为相应单元内单串锂离子电池数；

2) 计算出各个单串锂离子电池的剩余电量Qi与相应单元内单串锂离子电池剩余电量的最大值Qmax 之差ΔQi ，ΔQi＝Qmax-Qi ，设定单串的剩余电量容许差值Qr；

3）计算各个单元的平均剩余电量Qpk＝(Q1+Q2+…+Qn)/n ，k=1,2,3??????,m，m为电池组中的单元数，并计算各单元的平均剩余电量与所有单元中平均剩余电量最小值Qpmin之差ΔQpk，ΔQpk ＝Qpk-Qpmin，设定单元的平均剩余电量容许差值Qpr；

4） 利用非耗散型电量均衡方法中的DC/DC转换电路，从单元两端取电，对各单元内除剩余电量最大的单串锂离子电池外的其它单串锂离子电池进行充电，直到各个单串锂离子电池的剩余电量Qi 与步骤2）中相应单元内单串锂离子电池的剩余电量最大值Qmax 之间的差值不超过剩余电量容许差值Qr，即│ΔQi│≤Qr；

5）利用耗散型电量均衡方法对除平均剩余电量最小的单元外的其它单元进行放电，直到各单元的平均剩余电量Qpk 与步骤3）中的平均剩余电量最小值Qpmin 之间的差值不超过平均剩余电量容许差值Qpr，即│ΔQpk│≤Qpr。

本发明的有益效果在于：

本发明与传统锂离子电池组电量均衡方法相比，将锂离子电池组按串联形式分为若干个单元，在单元内采用非耗散型电量均衡方法，在单元间采用耗散型电量均衡方法，大幅提高了BMS的可靠性。本发明解决了传统非耗散型均衡方法应用于高压锂离子电池组需独立电源或元器件必须耐高压的缺点，可靠易行。

附图说明

图1是实施例中电量均衡管理的示意图；

图2是均衡处理前串联单元1的8节磷酸铁锂电池充电U-t曲线；

图3是均衡处理前串联单元1和串联单元2的充电U-t曲线；

图4是均衡处理后串联单元1的8节磷酸铁锂电池充电U-t曲线；

图5是均衡处理后串联单元1和串联单元2的充电U-t曲线。

具体实施方式

以下结合附图进一步详细说明本发明的电量均衡方法。

在本实施例中，以8节20Ah磷酸铁锂电池串联组成一个串联单元（即n=8，且每个单串锂离子电池中的并联数为1），电池组由这样的两个串联单元串联构成(即m=2)，电池管理系统（BMS）控制DC/DC转换电路和耗散元件R1、R2对单元内的电池之间及串联单元1和串联单元2之间进行电量均衡管理，如图1所示，电池组电池电量均衡的具体步骤如下：