专利名称：一种电动汽车动力源均衡方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车领域，尤其是电动汽车动カ源的ー种均衡方法。
背景技术：
长期以来，作为电动汽车动力源的充电电池是限制电动汽车发展的最主要因素，对此，国内外机构和相关企业都投入了大量的人力、物カ进行研究。电池能否满足电动汽车在各种运动情况下(例如起动、爬坡、加速、快速充电)的使用要求，则需要建立在对电池的充放电特性进行分析检测的基础上。蓄电池是电动汽车的能量来源，为确保电池组性能良好井延长电池使用寿命，需要对电池进行必要的管理和控制。因此，管理好蓄电池对于电动汽车来说是至关重要的。准确的获得电池的荷电状态(S0C)是蓄电池管理的ー个重要组成部分。 用可测得的电池參数对现存电池容量状态给出准确、可靠的估计，一直是电动汽车和电池研究人员关注并投入大量精力的研究课题。目前，国内外较为普遍的做法是，采用电池荷电状态来描述电池容量状态，井出现了多种SOC值估计方法。这些估计方法均具有自己的优点，但是，単独使用某一算法进行SOC估计时，均无法准确的估计SOC的误差，尤其是由于电池老化而带来的各种问题，对SOC估计构成的障碍。而基于不准确的SOC估值而进行的蓄电池均衡也是十分不准确的。现有技术中，几种常用的电池均衡方法包括
(1)电阻均衡法，在串联电池组中的每ー个单体电池上都并联ー个大电阻，电压较高的蓄电池会在并联的电阻上消耗较多的能量，此方法虽然简单易于实现，缺点是能量消耗大，只能对单体进行放电不能充电，而且其他蓄电池单体要以最低的単体为标准才能实现均衡，效率低；
(2)电压均衡法，以各个蓄电池的电压參数作为均衡对象，通过均衡充电，使得各个单体电池电压恢复一致,这种方法解决了电池电压不平衡问题,但蓄电池组中容量低的电池在充电时或充电后，其端电压可能比其他蓄电池高，如果采用这种均衡方法那么均衡的结果是容量低的电池给容量高的电池充电，加大了各个单体电池间的容量差异；
(3)蓄电池SOC平衡法，以各个蓄电池的荷电状态SOC參数为均衡対象，即当蓄电池中各个单体电池的SOC不一致时，通过均衡充电的方法使其达到平衡，此种均衡充电的方法来提高SOC的往往是蓄电池组中容量较大的电池，因此此方法只能解决电池组中容量较大的単体因长期充电不足而性能下降的问题，并不能減少和消除蓄电池组中各个单体的容量差距。
发明内容
为克服现有技术中均衡方法的缺点，提出一种基于准确较高的SOC估值基础的蓄电池主动均衡方案，以单体电池的SOC參数为均衡对象，对安时积分法进行了改进，并能够实时修正电池容量，以得到准确的SOC值，不仅能減少蓄电池组中单体电池间的容量差距，而且均衡效率尚，损耗小，大大提闻了电池组的使用寿命。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是
一种电动汽车动力源均衡方法，包括如下步骤
(1)估算每个单体电池的实际SOC值；
(2)根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡。上述技术方案还可以进ー步优化
作为优选的，所述的估算每个单体电池的实际SOC值，具体包括如下步骤
(1)读取每个单体电池的电压值；
(2)判断所述的单体电池电压值是否在设定范围之内，如果位于所述的设定范围内，则查表，获得该单体电池的SOC初始值，初始化单体电池的SOC初始值，否则，将该单体电池所在的电池组的SOC值设定为该单体电池的SOC初始值；
(3)初始化每个单体电池的SOC初始值；
(4)根据读入的单体电池电流i，得到单体电池的安时积分电量C，得到单体电池的实际SOC值，SOCi (t) =SOCi (O)-C，t取动カ源的累计放电时间X。作为优选的，所述的动力源的累计放电时间X是指电动汽车的停车时间与启动时间的差值。作为优选的，所述的根据读入的单体电池电流，得到单体电池的安时积分电量C，其计算公式为C=2i*A t。作为优选的，所述的Λ t为IOms。作为优选的，所述的查表是指查询OCV (开路电压)-SOC表。作为优选的，所述的根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的単体电池进行充放电均衡，具体包括
如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，则比较对应该最大差值的单体电池的电压和电池组的平均电压,对所述的单体电池进行充放电均衡。作为优选的，(I)如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的电压小于电池组的平均电压，那么对所述的单体电池进行充电，直到单体电池电压不高于第二预设值；
(2)如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的电压大于电池组的平均电压,那么对所述的单体电池进行放电均衡,直到单体电池电压不高于第二预设值。作为优选的，所述的根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的単体电池进行充放电均衡，具体包括
如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，则比较对应最大差值的单体电池的SOC和电池组的平均S0C，对所述的单体电池进行充放电均衡。作为优选的，(I)如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的SOC小于电池组的平均S0C，则对所述的单体电池进行充电均衡，直到所述的单体电池的充电容量不高于第三预设值，并且所述的单体电池的电压不高于所述的第二预设值；
(2)如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的SOC不小于电池组的平均S0C，则对所述的单体电池进行放电均衡，直到所述的单体电池放电容量不高于第三预设值，并且所述的单体电池的电压不低于所述的第二预设值。由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下优点
该均衡方法采用主动均衡方案，以单体电池的SOC參数为均衡对象，对安时积分法进行了改进，井能够实时修正电池容量，以得到准确的SOC值，不仅能减少蓄电池组中单体电池间的容量差距，而且均衡效率高，损耗小，大大提高了电池组的使用寿命。该方法是ー种动态均衡方法，无论电池处于静止、充电、放电的哪种状态，均衡系统均可工作，使蓄电池 组的SOC保持一致。该方法采用能量转移型，可靠性高，均衡效率高，损耗小。此外，该均衡方法采用模块化设计，方案简单易行，结构方便灵活。
图I为本发明的流程 图2为每个单体电池的实际SOC值估算流程 图3为本发明充放电均衡过程的流程图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
做进ー步解释说明。一种电动汽车动力源均衡方法，包括如下步骤
(1)估算每个单体电池的实际SOC值；
(2)根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡。在上述步骤中，估算每个单体电池的实际SOC值，具体包括如下步骤
Cl)读取每个单体电池的电压值；
(2)判断所述的单体电池电压值是否在设定范围之内，如果位于所述的设定范围内，则查表，获得该单体电池的SOC初始值，初始化单体电池的SOC初始值，否则，将该单体电池所在的电池组的SOC值设定为该单体电池的SOC初始值；
(3)初始化每个单体电池的SOC初始值；
(4)根据读入的单体电池电流i，得到单体电池的安时积分电量C，得到单体电池的实际SOC值，SOCi (t) =SOCi (O)-C, SOCi (t)代表的是第i个电池在t时刻的S0C，其中i取值是(Γ最大电池个数，对于处于停车状态的蓄电池，t取停车时的累计放电时间X。以磷酸铁锂电池为例，在上述步骤(2)中，设定范围可以设置为2. 9疒3. 12V或者3. 45 3.6v，可以推定的，对于不同类型的电池，该设定范围是不一样的，不同厂家的电池也不一样，具体的，需要根据试验数据确定。
在上述每个单体电池的实际SOC值的步骤中
计算动力源的放电时间X是指电动汽车的停车时间与启动时间(上电时间)的差值；
根据读入的単体电池电流，得到单体电池的安时积分电量c可以选用计算公式0=Σ * Δ t, Δ t可以选择为IOms ；
查表是指查询OCV (开路电压)-SOC表。上述根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡，具体区分为两种情况
情况I:如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，则比较对应该最大差 值的单体电池的电压和电池组的平均电压,对所述的单体电池进行充放电均衡；
情况2 :如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，则比较对应最大差值的单体电池的SOC和电池组的平均S0C，对所述的单体电池进行充放电均衡。第一预设值可以根据用户的电池类型、试验数据进行选择设置。对于磷酸铁锂电池，第一预设值可以选择设置为50mV。对于情况I，具体的
(1)如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的电压小于电池组的平均电压,那么对所述的单体电池进行充电均衡,直到单体电池电压不高于第二预设值；
(2)如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的电压大于电池组的平均电压,那么对所述的单体电池进行放电均衡,直到单体电池电压不高于第二预设值，第二预设值可以根据磷酸铁锂电池的厂家推荐值设定，可以选用 IOmV0对于情况2，具体的(I)如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的SOC小于电池组的平均S0C，则对所述的单体电池进行充电均衡，直到所述的单体电池的充电容量不高于第三预设值，并且所述的单体电池的电压差值不高于所述的第二预设值；
(2)如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的SOC不小于电池组的平均S0C，则对所述的单体电池进行放电均衡，直到所述的单体电池放电容量不高于第三预设值，并且所述的单体电池的电压不低于述的第二预设值。第三预设值可以根据单体电池的容量设置，可选择的，设置为不大于単体容量的5%，例如，100AH的电池，第三预设值最大可以设置为5AH。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是參照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每ー流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生ー个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图ー个流程或多个流程和/或方框图ー个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图ー个流程或多个流程和/或方框图ー个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图ー个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同。
权利要求
1.一种电动汽车动力源均衡方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)估算每个单体电池的实际SOC值； (2)根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡。
2.根据权利要求I所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的估算每个单体电池的实际SOC值，具体包括如下步骤 Cl)读取每个单体电池的电压值； (2)判断所述的单体电池电压值是否在设定范围之内，如果位于所述的设定范围内，则 查表，获得该单体电池的SOC初始值，初始化单体电池的SOC初始值，否则，将该单体电池所 在的电池组的SOC值设定为该单体电池的SOC初始值； (3)初始化每个单体电池的SOC初始值； (4)根据读入的单体电池电流i，得到单体电池的安时积分电量C，得到单体电池的实际SOC值，SOCi (t) =SOCi (O)-C，t取动カ源的累计放电时间X。
3.根据权利要求2所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的动力源的放电时间X是指电动汽车的停车时间与启动时间的差值。
4.根据权利要求2所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的根据读入的単体电池电流，得到单体电池的安时积分电量C，其计算公式为C=Si*At。
5.根据权利要求4所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的At为10ms。
6.根据权利要求2所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的查表是指查询OCV (开路电压)-SOC表。
7.根据权利要求I所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡，具体包括 如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，则比较对应该最大差值的单体电池的电压和电池组的平均电压,对所述的单体电池进行充放电均衡。
8.根据权利要求7所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在干， (1)如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的电压小于电池组的平均电压,那么对所述的单体电池进行充电均衡,直到单体电池电压不高于第二预设值； (2)如果得到的所有差值结果中的最大值大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的电压大于电池组的平均电压,那么对所述的单体电池进行放电均衡,直到单体电池电压不高于第二预设值。
9.根据权利要求I所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在于，所述的根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡，具体包括 如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，则比较对应最大差值的单体电池的SOC和电池组的平均S0C，对所述的单体电池进行充放电均衡。
10.根据权利要求9所述的电动汽车动カ源均衡方法，其特征在干，(1)如果得到的所有差值结果中的最大值不大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的SOC小于电池组的平均S0C，则对所述的单体电池进行充电均衡，直到所述的单体电池的充电容量不高于第三预设值，并且所述的单体电池的电压不高于所述的第二预设值； (2)如果得到的所有差值结果中的 最大值不大于第一预设值，并且对应该最大差值的单体电池的SOC不小于电池组的平均S0C，则对所述的单体电池进行放电均衡，直到所述的单体电池的放电容量不高于第三预设值，并且所述的单体电池的电压不低于所述的第二预设值。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车动力源均衡方法，包括如下步骤(1)估算每个单体电池的实际SOC值；(2)根据每个单体电池的所述的实际SOC值与其所在电池组的平均SOC值之间的差值、和每个单体电池的电压与电池组的平均电压之间的差值，对所述的单体电池进行充放电均衡。本发明是一种蓄电池主动均衡方案，以单体电池的SOC参数为均衡对象，对安时积分法进行了改进，并能够实时修正电池容量，以得到准确的SOC值，不仅能减少蓄电池组中单体电池间的容量差距，而且均衡效率高，损耗小，大大提高了电池组的使用寿命。
文档编号B60L11/18GK102868000SQ20121032410
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者董炜江, 张华 , 张晓 , 张皓, 李洪, 席守军 申请人:浙江众泰新能源汽车科技有限公司