一种磷酸铁锂电池的均衡方法及系统与流程

本发明属于新能源汽车，具体涉及一种磷酸铁锂电池的均衡方法及系统。

背景技术：

1、随着电动车的大范围应用，在长时间的使用过程中，电池系统中电池的一致性会随着使用时间和里程的增加逐渐变差，从而影响电池系统的放电能力，导致电池容量不能得到有效利用，对电池系统中一致性差异大的电池进行被动均衡，缩小与其它电池的放电容量差异，从而提升系统一致性水平，释放更多能量。

2、现有主流的电池均衡策略主要依靠判断电池系统内电池的单体压差，判断需要均衡的电池，启动均衡之后直到电池压差小于均衡开启的阈值。

3、现有的均衡策略判断受到单体电压的影响较大，当出现某几串单体电池健康度下降之后，进行均衡达不到预期效果。依靠单体电池的压差的判断是否进入或者退出的均衡策略，无法准确地满足实际的均衡需求；同时对于单体电池需要均衡的电量无法准确估算，直接降低了均衡的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种磷酸铁锂电池的均衡方法及系统，精确计算需要均衡电池的均衡电量和均衡时间。

2、本发明采用的技术方案是：一种磷酸铁锂电池的均衡方法，包括以下步骤：获取在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的单体电池，作为待均衡的单体电池；

3、获取每串待均衡的单体电池电压在到达均衡判定电压值的时刻至电池系统充电结束时刻的时间段内充入的电量，并记为各串待均衡的单体电池相应的充入电量；

4、根据磷酸铁锂电池内所有单体电池的可用量值判断是否需要对单体电池执行均衡以及需要均衡的单体电池数量；

5、选取部分或者全部的待均衡的单体电池执行均衡操作，所需均衡的容量值根据被均衡单体电池的充入电量的差值确定。

6、上述具体方案中，还包括以下步骤：根据设定的均衡电路电流值，以及被均衡的单体电池数量和相应的所需的均衡的容量值计算得到每个单体电池的均衡时间。

7、上述具体方案中，确定被均衡的单体电池及其相应的所需均衡的容量值后，首先进行保存；再确定未触发不允许均衡的故障后，执行单体电池的均衡流程。

8、上述具体方案中，获取待均衡的单体电池相应的充入电量的过程包括：获取电池系统以最小的涓流值进行充电过程中，每串待均衡的单体电池电压在到达均衡判定电压值的时刻以及电池系统充电结束时刻；求取每串待均衡的单体电池电压在到达均衡判定电压值的时刻与电池系统充电结束时刻的时间差，分别利用所求得的时间差与最小的涓流值进行积分计算，得到每串待均衡的单体电池相应的充入电量。

9、上述具体方案中，判断是否需要对单体电池执行均衡的过程包括：在充电结束时刻记录磷酸铁锂电池内所有单体电池的可用电量值，并计算其标准差；如果标准差小于第一阈值则不需要启动均衡流程；如果标准差大于第二阈值则需要提示人工介入；如果标准差大于等于第一阈值且小于等于第二阈值，则判定需要对单体电池执行均衡的过程。

10、上述技术方案中，确定需要均衡的单体电池数量的过程包括；根据电池系统的电池串数，按照设定比例确定均衡单体电池的基本数量，记为n；统计在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的单体电池数量，记为m；如果m大于n，则选取n个单体电池进行均衡；如果m小于等于n，则选取m个单体电池进行均衡。

11、上述技术方案中，针对在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的所有单体电池，按照其对应的充入电量由大致小进行排序和编号：所述编号记为sn1、sn2……snm，相应的充入电量记为qc1，qc2……qcm。

12、上述技术方案中，如果m大于n，挑选编号为sn1、sn2……snn的n只单体电池进行均衡；以编号为sn(n+1)的单体电池的充入电量qc(n+1)为基准，计算待均衡的n只单体电池需要均衡的容量值qb1，qb2，…，qbn：

13、qb1＝qc1–qc(n+1)，qb2＝qc2–qc(n+1)……qbn＝qcn–qc(n+1)。

14、上述技术方案中，如果m≤n，以编号为snm的单体电池充入容量qcm为基准，计算待均衡的m只单体电池需要均衡的容量值qb1，qb2，…，qbm：

15、qb1＝qc1–qcm，qb2＝qc2–qcm，…qbm＝0。

16、本发明还提供了一种磷酸铁锂电池的均衡系统，该系统用于上述技术方案所述的磷酸铁锂电池的均衡方法。

17、本发明的有益效果是：本发明采用与现有技术完全不同的单体电池均衡策略：设置单体电池的均衡判定电压值(可标定值)，在充电末端，当电池系统的充电电流降至最小的涓流值，记录单体电池电压大于均衡判定电压值的时刻以及电池系统充电结束时刻，根据充电电流和时间的积分，计算这段时间的每一串超过均衡判定电压值的电池充入的电量。根据整个系统需要均衡的电池数量，在超过均衡判定电压值的电池中选取部分充入电量较高或者全部的电池进行均衡，缩小与其它电池在充电末端的电压差，提升电池在电量高端的一致性。本发明所采用的均衡电池的选取原则和均衡电量计算方法，能够精确计算每一串电池需要均衡的电量、均衡时间都可以准确量化，完成均衡功能的同时减少能量的损耗。本发明对对硬件条件不做硬性要求，可根据具体应用场景，带入本发明提出的方法，自行适配。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：获取在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的单体电池，作为待均衡的单体电池；

2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：还包括以下步骤：根据设定的均衡电路电流值，以及被均衡的单体电池数量和相应的所需的均衡的容量值计算得到每个单体电池的均衡时间。

3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：确定被均衡的单体电池及其相应的所需均衡的容量值后，首先进行保存；再确定未触发不允许均衡的故障后，执行单体电池的均衡流程。

4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：获取待均衡的单体电池相应的充入电量的过程包括：获取电池系统以最小的涓流值进行充电过程中，每串待均衡的单体电池电压在到达均衡判定电压值的时刻以及电池系统充电结束时刻；求取每串待均衡的单体电池电压在到达均衡判定电压值的时刻与电池系统充电结束时刻的时间差，分别利用所求得的时间差与最小的涓流值进行积分计算，得到每串待均衡的单体电池相应的充入电量。

5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：判断是否需要对单体电池执行均衡的过程包括：在充电结束时刻记录磷酸铁锂电池内所有单体电池的可用电量值，并计算其标准差；如果标准差小于第一阈值则不需要启动均衡流程；如果标准差大于第二阈值则需要提示人工介入；如果标准差大于等于第一阈值且小于等于第二阈值，则判定需要对单体电池执行均衡的过程。

6.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：确定需要均衡的单体电池数量的过程包括；根据电池系统的电池串数，按照设定比例确定均衡单体电池的基本数量，记为n；统计在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的单体电池数量，记为m；如果m大于n，则选取n个单体电池进行均衡；如果m小于等于n，则选取m个单体电池进行均衡。

7.根据权利要求6所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：针对在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的所有单体电池，按照其对应的充入电量由大致小进行排序和编号：所述编号记为sn1、sn2……snm，相应的充入电量记为qc1，qc2……qcm。

8.根据权利要求7所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：如果m大于n，挑选编号为sn1、sn2……snn的n只单体电池进行均衡；以编号为sn(n+1)的单体电池的充入电量qc(n+1)为基准，计算待均衡的n只单体电池需要均衡的容量值qb1，qb2，…，qbn：

9.根据权利要求7所述的一种磷酸铁锂电池的均衡方法，其特征在于：如果m≤n，以编号为snm的单体电池充入容量qcm为基准，计算待均衡的m只单体电池需要均衡的容量值qb1，qb2，…，qbm：

10.一种磷酸铁锂电池的均衡系统，其特征在于：该系统用于实现权利要求1-9任一项所述的磷酸铁锂电池的均衡方法。

技术总结
本发明采用的技术方案是：一种磷酸铁锂电池的均衡方法及系统，包括以下步骤：获取在电池系统以最小的涓流值进行充电过程中任一时刻电压超过均衡判定电压值的单体电池，作为待均衡的单体电池；获取每串待均衡的单体电池电压在到达均衡判定电压值的时刻至电池系统充电结束时刻的时间段内充入的电量，并记为各串待均衡的单体电池相应的充入电量；根据磷酸铁锂电池内所有单体电池的可用量值判断是否需要对单体电池执行均衡以及需要均衡的单体电池数量；选取部分或者全部的待均衡的单体电池执行均衡操作，所需均衡的容量值根据被均衡单体电池的充入电量的差值确定。本发明可以精确计算需要均衡电池的均衡电量和均衡时间。

技术研发人员：王吉阳,宋宏贵,张丽,柯炯,严雨朦,王雄,李林昉
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16