[发明专利]以电荷量差值为均衡判据的锂电池组均衡控制方法

说明书

以电荷量差值为均衡判据的锂电池组均衡控制方法，该方法首先将相邻各单体电池包差值和各单体电池包中各单体电池差值降序排序，针对不同的组合状态，系统发出不同的控制信号控制均衡电路中对应场效应晶体管(Mosfet)的通断，从而实现各电池荷电荷量的再分配，当各相邻单体电池包差值在阈值允许范围内，则表示第β层均衡实施完成，当各单体电池包内相邻单体电池间的差值在阈值允许范围内时，则表示整个串联锂电池组荷电荷量均衡完成。本专利提出的均衡控制技术能够更迅速准确地缩小各电池间荷电荷量的不一致性，可有效预防串联锂电池组的过充或过放从而有效延长串联锂电池组的使用寿命。

技术领域

本发明属于电池组储能技术领域，涉及以电荷量差值为均衡判据的锂电池组均衡控制方法。

背景技术

由于制造工艺及操作环境的不均匀，串联锂离子电池组存在容量及内阻、温度的不一致性。这不仅导致锂电池组容量利用率低进而影响用电装置的使用时间，而且会造成锂电池组过充或过放从而导致锂电池组使用寿命下降进而导致用电装置使用成本增加，甚至会引起电池组起火等一些安全问题从而威胁使用人员的生命安全。因此对锂电池组均衡技术的研究以充分利用电池组的容量及改善电池组的操作安全性是很有必要的。

目前，大多数串联电池组均衡控制策略以基于电池组荷电荷量均值或者基于电池组荷电荷量极值实现电池组中各单体电池间均衡。基于荷电荷量均值的均衡控制策略首先计算电池组中各单体电池荷电荷量的均值，然后将各单体电池荷电荷量值和求得的荷电荷量均值作比较，该控制策略在一定程度上亦能实现电池组荷电荷量值的均衡；基于电池组荷电荷量极值的均衡控制策略计算电池组中单体电池荷电荷量最大值与荷电荷量最小值之差，最终实现其差值在设定的阈值之内。

为了更快、更好地实现电池组荷电荷量值的均衡，本发明提出一种以串联锂电池组中各相邻电池包值差值和各电池包中各相邻单体电池值差值作为均衡判据的主动均衡控制策略，采用分层均衡控制模式，结合所构建的以电感作为储能元件的双向能量流动拓扑电路实现整个电池组的均衡，均衡效率较高，均衡损失小。

发明内容

为了提高电池组荷电荷量值的均衡效率并减小均衡过程中的能量损失，提出一种以电荷量差值为均衡判据的锂电池组均衡控制方法，以串联锂电池组中相邻荷电荷量值差值作为均衡判据的主动均衡控制策略，采用两层均衡控制模式，以电池组各局部的均衡最终实现整个电池组的均衡。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：以电荷量差值为均衡判据的锂电池组均衡控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、构建均衡拓扑电路

以电感作为储能元件的双向能量流拓扑电路，该电路包括β电池单元组，β1，各层电池单元组之间以串联的方式连接，每层电池单元组包括n个单体电池包，每层内的单体电池包以串联的方式连接，各层的各单体电池包表示为每层内单体电池包包括i节单体电池，一个电感和至多16个Mosfet管，该电感正负极通过至多16个Mosfet管分别与i节单体电池的正负极相串联，该电路以电感实现能量的转移，通过控制Mosfet管的通断以及通断时间来控制均衡电流的大小和方向，将能量从较高的单体电池包转移至较低的单体电池包，同时，将能量从较高的单体电池转移至较低的单体电池，其中，表示第β层第n个单体电池包的荷电荷量均值，表示第i节单体电池荷电荷量值；

步骤二、主动均衡控制策略