一种动力电池组快速均衡控制方法和控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种动力电池组快速均衡控制方法，通过检测单体电池和电池组的SoC，根据每个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量，根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从中选出一个需要能量转入的单体电池，进行能量均衡；根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一对单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡。本发明还公开了一种动力电池组快速均衡控制装置用于均衡单体电池的能量。
【专利说明】
一种动力电池组快速均衡控制方法和控制装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种动力电池组快速均衡控制方法，以及动力电池组快速均衡控制装置。
【背景技术】
[0002]新能源汽车动力电池组由多个单体电池串联组成，其状态的好坏和寿命长短直接影响整车性能。电池由于生产工艺不稳定、使用环境不一致等因素的影响，电池组内的各个单体电池总存在一定程度的不一致性。加入均衡管理的电池组，整体性能将得到一定程度的高，电池均衡控制管理有助于提高电池组整体容量和电池的充放电深度，电池组进行均衡管理是很必要的。
[0003]目前电池均衡控制主要有分流电阻法、DC/DC变流器法、开关电容法、飞渡电容法等，这些方法能量损耗比较大，耗时比较长，寻找更合理、更高效、更方便的电动汽车电池均衡控制管理的方法，这一直是本
【申请人】致力研究的内容之一。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种有效提高动力电池组性能的动力电池组快速均衡控制方法和能够快速均衡电池的动力电池组快速均衡控制装置。
[0005]为实现上述目的，本发明动力电池组快速均衡控制方法采用的技术方案是:
[0006]—种动力电池组快速均衡控制方法，先对由多个单体电池串联组成的动力电池组进行分组，分成若干个电池组，根据监测到的电压、电流、温度等条件分别估算单体电池、电池组和整个动力电池组的SoC，根据每个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量，根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从中选出一个需要能量转入的单体电池，进行能量均衡;根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一对单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡。
[0007]—种动力电池组快速均衡控制装置，包括:用于检测各个单体电池和电池组SoC的电池检测模块、组间均衡控制模块、组内均衡控制模块、组内能量转移模块和组间能量转移模块，组内能量转移模块通过组内母线与各个单体电池连接，组内母线与各个单体电池之间设置有组内开关，组内均衡控制模块控制各个组内开关的断开和闭合，组间能量转移模块通过组间母线与各个电池组的组内母线连接，各个组内母线与组间母线之间设置有组间开关，组间均衡控制模块控制各个组间开关的断开和闭合；
[0008]组间均衡控制模块，根据每一个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量；组间均衡控制模块根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从该电池组中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从该电池组中选出一个需要能量转入的单体电池，两个单体电池之间进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池的组内开关和该单体电池所在的电池组的组间开关，把能量转移存储到组间能量转移模块，完成能量转移后断开所述的组内开关和所述的组间开关，闭合能量转入的单体电池的组间开关和组内开关，将组间能量转移模块的能量转移完成后断开所述的组内开关和所述的组间开关，完成组间能量均衡；
[0009]组内均衡控制模块，根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，判断组内哪些电池需要能量转出，需要转出多少能量，组内哪些电池需要能量转入，需要转入多少能量;组内均衡控制模块根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一个能量转出的单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，和一个能量转入的单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池的组内开关，把能量转移存储到、组内能量转移模块，完成能量转移后断开所述的组内开关，闭合能量转入的单体电池的组内开关，将组内能量转移模块的能量转移完成后断开所述的组内开关，完成组内能量均衡。
[0010]所述的组内能量转移模块和组间能量转移模块采用电感。利用电感作为能量转移模块，能量转移不受电压影响。
[0011 ]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0012]组间均衡和组内均衡同时进行，互不干扰，组内单体电池和组外单体电池可以任意配对均衡，组内均衡和组间均衡都是通过单体电池均衡实现的，均衡时间几乎相同，不需要大功率元器件。现有的电池均衡方法能量损耗比较大，耗时比较长，本发明针对现有技术的不足，公开了一种更高效、更合理的电池快速均衡方法，本发明在于不显著增加硬件成本和人力成本的条件下，利用组间均衡控制模块和组内均衡控制模块进行电池均衡管理，电池均衡时间大大缩短，电池均衡效率极大提高，电池均衡质量得到保证，稳定性好。
【附图说明】
[0013]图1为动力电池组快速均衡控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0015]一种动力电池组快速均衡控制方法，先对由多个单体电池串联组成的动力电池组进行分组，分成若干个电池组，根据监测到的电压、电流、温度等条件分别估算单体电池、电池组和整个动力电池组的SoC(SOC，全称是State of Charge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值)，根据每个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量，根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从中选出一个需要能量转入的单体电池，进行能量均衡;根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一对单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡。
[0016]如图1所示，一种动力电池组快速均衡控制装置，包括:用于检测各个单体电池和电池组SoC的电池检测模块1、组间均衡控制模块2、组内均衡控制模块3、组内能量转移模块4和组间能量转移模块5，组内能量转移模块4通过组内母线6与各个单体电池7连接，组内母线6与各个单体电池7之间设置有组内开关8，组内均衡控制模块3控制各个组内开关8的断开和闭合，组间能量转移模块5通过组间母线9与各个电池组的组内母线连接6，各个组内母线6与组间母线之间设置有组间开关10，组间均衡控制模块2控制各个组间开关10的断开和闭合；
[0017]组间均衡控制模块，根据每一个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量；组间均衡控制模块根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从该电池组中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从该电池组中选出一个需要能量转入的单体电池，两个单体电池之间进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池的组内开关和该单体电池所在的电池组的组间开关，把能量转移存储到组间能量转移模块，完成能量转移后断开所述的组内开关和所述的组间开关，闭合能量转入的单体电池的组间开关和组内开关，将组间能量转移模块的能量转移完成后断开所述的组内开关和所述的组间开关，完成组间能量均衡；
[0018]组内均衡控制模块，根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，判断组内哪些电池需要能量转出，需要转出多少能量，组内哪些电池需要能量转入，需要转入多少能量;组内均衡控制模块根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一个能量转出的单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，和一个能量转入的单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池的组内开关，把能量转移存储到、组内能量转移模块，完成能量转移后断开所述的组内开关，闭合能量转入的单体电池的组内开关，将组内能量转移模块的能量转移完成后断开所述的组内开关，完成组内能量均衡。
[0019]所述的组内能量转移模块和组间能量转移模块采用电感。利用电感作为能量转移模块，能量转移不受电压影响。
[0020]本发明针对现有技术的不足，公开了一种更高效、更合理的快速均衡方法，本发明提出的均衡方法采用组间均衡控制模块和组内均衡控制模块两个模块，组间均衡控制模块控制能量在各个电池组之间转移，组内均衡控制模块控制同组内各个单体电池之间能量转移。先对由多个单体电池串联组成的动力电池组进行分组，不妨设每组10个单体电池串联，电池检测模块根据监测到的电压、电流、温度等条件分别估算单体电池、电池分组和整个动力电池组的SoC，组间均衡控制模块根据每个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量，组间均衡控制模块根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从中选出一个需要能量转入的单体电池，进行能量均衡;组内均衡控制模块根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一对单体电池(已经选出参加组间均衡的除夕卜)进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池连接母线的开关，把能量转移存储到能量转移模块，完成能量转移后断开开关，闭合能量转移模块到能量转入的单体电池之间的开关，完成能量转移后断开开关，完成能量均衡。组间均衡和组内均衡同时进行，互不干扰。组内单体电池和组外单体电池可以任意配对均衡，组内均衡和组间均衡都是通过单体电池均衡实现的，均衡时间几乎相同，不需要大功率元器件，利用电感作为能量转移模块，能量转移不受电压影响。
[0021]现有的电池均衡方法能量损耗比较大，耗时比较长，本发明针对现有技术的不足，公开了一种更高效、更合理的电池快速均衡方法。本发明在于不显著增加硬件成本和人力成本的条件下，利用组间均衡控制模块和组内均衡控制模块进行电池均衡管理，同一款120单体电池串联的电池包，利用电感作为能量转移模块，电池均衡时间大大缩短。
[0022]如图1所示:
[0023]1、组间均衡控制模块:组间均衡控制模块根据每一个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量；
[0024]2、组内均衡控制模块:组内均衡控制模块根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，判断组内哪些电池需要能量转出，需要转出多少能量，组内哪些电池需要能量转入，需要转入多少能量；
[0025]3、组间均衡控制:组间均衡控制模块根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从中选出一个需要能量转入的单体电池，两个单体电池之间进行能量均衡；
[0026]4、组内均衡控制:组内均衡控制模块根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一个能量转出的单体电池(已经选出参加组间均衡的除外)和一个能量转入的单体电池(已经选出参加组间均衡的除外)进行能量均衡；
[0027]5、能量均衡:闭合能量输出的单体电池连接汇流母线的开关，把能量转移存储到能量转移模块，完成能量转移后断开开关，闭合能量转移模块到能量转入的单体电池之间的开关，完成能量转移后断开开关，完成能量均衡；
[0028]6、均衡控制策略:首先对电池状态进行检测，依据采集的数据分析电池组的状态，判断是否需要均衡，如果满足组间均衡的条件，开启组间均衡，如果满足组内均衡的条件，开启组内均衡，组间均衡和组内均衡同时进行，互不干扰，组内均衡和组间均衡都是通过单体电池均衡实现的，均衡时间几乎相同，不需要大功率元器件，利用电感作为能量转移模块，能量转移不受电压影响，一个均衡周期结束后进入下一个周期，如此循环。
【主权项】
1.一种动力电池组快速均衡控制方法，其特征在于:先对由多个单体电池串联组成的动力电池组进行分组，分成若干个电池组，根据监测到的电压、电流、温度等条件分别估算单体电池、电池组和整个动力电池组的SoC，根据每个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量，根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从中选出一个需要能量转入的单体电池，进行能量均衡;根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一对单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡。2.—种动力电池组快速均衡控制装置，其特征在于，包括:用于检测各个单体电池和电池组SoC的电池检测模块、组间均衡控制模块、组内均衡控制模块、组内能量转移模块和组间能量转移模块，组内能量转移模块通过组内母线与各个单体电池连接，组内母线与各个单体电池之间设置有组内开关，组内均衡控制模块控制各个组内开关的断开和闭合，组间能量转移模块通过组间母线与各个电池组的组内母线连接，各个组内母线与组间母线之间设置有组间开关，组间均衡控制模块控制各个组间开关的断开和闭合； 组间均衡控制模块，根据每一个电池组的SoC判断每一组的不均衡状态，判断哪些电池组需要能量转出，需要转出多少能量，哪些电池组需要能量转入，需要转入多少能量;组间均衡控制模块根据每一个电池组的SoC选择一个需要能量转出的电池组，从该电池组中选出一个需要能量转出的单体电池，选择一个需要能量转入的电池组，从该电池组中选出一个需要能量转入的单体电池，两个单体电池之间进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池的组内开关和该单体电池所在的电池组的组间开关，把能量转移存储到组间能量转移模块，完成能量转移后断开所述的组内开关和所述的组间开关，闭合能量转入的单体电池的组间开关和组内开关，将组间能量转移模块的能量转移完成后断开所述的组内开关和所述的组间开关，完成组间能量均衡； 组内均衡控制模块，根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，判断组内哪些电池需要能量转出，需要转出多少能量，组内哪些电池需要能量转入，需要转入多少能量;组内均衡控制模块根据组内单体电池的SoC判断组内单体电池的不均衡状态，根据能量均衡的需要选出一个能量转出的单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，和一个能量转入的单体电池，已经选出参加组间均衡的除外，进行能量均衡；闭合能量输出的单体电池的组内开关，把能量转移存储到、组内能量转移模块，完成能量转移后断开所述的组内开关，闭合能量转入的单体电池的组内开关，将组内能量转移模块的能量转移完成后断开所述的组内开关，完成组内能量均衡。3.根据权利要求2所述的动力电池组快速均衡控制装置，其特征在于:所述的组内能量转移模块和组间能量转移模块采用电感。
【文档编号】H02J7/00GK105871033SQ201610366973
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】张东方, 陶如飞
【申请人】江苏罗思韦尔电气有限公司