专利名称：一种基于电池组容量利用的电池组均衡装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及电池组均衡控制领域，特别是一种电池组均衡控制装置及均衡控制方法。
背景技术：
为了达到一定的电压、功率和能量等级，电池需要串联成组使用，如电动汽车、储能系统、直流系统等。然而，由于生产和使用过程中不可能做到完全一致，所以电池之间的 一致性是相对的，不一致是绝对的。由于容量小、内阻大、自放电率高的电池在充放电过程 中更容易发生过充电、过放电和过热，导致电池性能下降速度加快，呈现“正反馈”，这导致 电池组一致性问题被加速放大。由于电池的应用技术涉及电化学、电学和热学相关知识，对 电池性能的评价和维护方法难度较大。在实际使用时，为了给电池的均衡和维护提供数据 支持，需要对电池组一致性进行量化评价。现有技术对于如何判断是否需要对电池组进行 电池均衡的方法不够精确，从而导致在不适当的条件下对电池组进行电池均衡，效率低下 同时也减少了电池的寿命。
发明内容
本发明提供一种电池组均衡控制装置以解决现有技术中对电池组进行电池均衡 不精确的技术问题。本发明的另外一个发明目的在于提出一种应用该控制装置的控制方法。本发明的第一个发明目的采用的技术方案如下一种基于容量利用最大化的电池组均衡控制装置，所述装置用于对多于一个电池 串联的电池组进行均衡，所述装置包括用于判断电池组是否需要进行均衡的判断模块；用于对电池组进行均衡的均衡模块；电池组和判断模块分别与均衡模块连接；判断模块与均衡模块连接，用于控制均衡模块是否进行电池均衡，其特征在于所 述判断模块根据监测电池组的容量利用率，控制均衡模块是否对电池进行均衡。本发明的第二个发明目的采用的技术方案如下一种基于容量利用最大化的电池组均衡控制方法，采用权利要求1所述装置，其 特征在于，所述方法包括(21)通过所述判断模块监测电池组的容量利用率，当电池组的容量利用率低于预 先设定的阈值则执行步骤(22)，否则执行步骤(21)；(22)均衡模块对电池组进行电池均衡，执行步骤(21)。作为一种优选方案，所述步骤(21)的判断模块的具体步骤为(31)监测电池组的充放电过程，测量单只电池的最大可用容量和SOC ；(32)测量当前状态下电池组最大可用容量和均衡状态下的电池组最大可用容量；(33)记录电池组的容量利用率=当前状态下的电池组最大可用容量/均衡状态 下的电池组最大可用容量；(34)如果电池组的容量利用率低于预先设定的阈值则执行步骤(22)均衡模块对 电池组进行电池均衡，否则执行步骤(31)。其中步骤(31)仅需要在电池组工作前测量一次即可。本发明采用电池组容量利用率作为判断电池组一致性的量化评价标准，通过对电 池组容量利用率进行监测，实时监测电池组的一致性，能精确的对电池组进行电池均衡，从 而提高电池容量利用率，延长电池寿命。
图1为本发明的工作流程。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。1电池组在当前状态下的最大可用容量η只最大可用容量分别为Qmax[l]，. . .，Qfflax[η]，当前的荷电状态分别为 S0C[1],. . .，SOC[η]的电池串联成组后，电池组的基本参数如下(1)最大放电容量= mm{Qmax[i]xSOC[i]},其中 i = L · · ·，n ;(2)最大充电容量=min{<3_[；]x(l-50C[;])}，其中 j = L · · ·，n。⑶最大可用容量_+al__=min{!2mj/]x>soqri} + min{Qmca[jMl-SOC[j])} ’ i，j = 1，· · ·，η。可见，当i = j时，Glr等于电池组中最大可用容量最小的电池i的最大可用容量， 所以该电池组并不需要均衡，因为这并不能增加电池组的最大可用容量；当i兴j时,Qlx 比组内容量最小的电池的最大可用容量还要小通过均衡可以增加电池组的容量，电池组的 均衡也才有意义。因此，从容量利用的角度而言，电池组是否需要均衡的判断依据就是在充放电过 程中，容量最小的电池能否首先达到充满电和放完电，是否实现了容量的充分利用。2电池组的容量利用率电池串联成组后，经过有效的均衡，电池组的容量可达到组内容量最小的单只电 池的容量。于是定义η只电池串联形成的电池组的容量利用率乂为电池组的最大可用容 量(QL )与组内容量最小的电池的最大可用容量(min{Qmax[k]})之比，由于均衡后电池组 的最大可用容量(为了便于区分，均衡后的参数均使用w上标进行标识，下同)就是 min{Qmax[k]}，艮口
ObOb W=^fcM 会(其中 k=1，···』...........................
.............(1) 假设电池m为电池组中容量最小的电池，即k = m，则有-.Qem =QmJm],此时
nBC=QBmax/qmax[m]........................................................................ (2)电池m 的放电容量为 Qdch max [m] = Qmax [m] X SOC[m]彡 min {Qmax[i] X S0C[i]}，其中
ι 1，···，η.充电容量为Qchmax [m] =Qmax[m] X (l_S0C[m])彡 min{Qmax[j] X (1_S0C[ j])}，其中
j lj...jrio所以-mir^jrixSOCK^+ min^JjKUOCmnsa^M。即￥-1。且当i = j = m时，电池组的容量利用率为1，否则小于1，且电池一致性越差，电 池的容量利用率越小，因此电池组的容量利用率是电池组一致性的量化评价指标和是否需 要均衡的判断依据。本发明的具体工作流程为(Si)监测电池组的充放电过程，测量单体电池的最大可用容量和SOC ；(S2)计算当前状态下电池组最大可用容量和均衡状态下的电池组最大可用容 量；(S3)记录电池组的容量利用率=当前状态下的电池组最大可用容量/均衡状态 下的电池组最大可用容量；(S4)如果电池组的容量利用率低于预先设定的阈值则执行步骤(S4)均衡模块对 电池组进行电池均衡，否则执行步骤(31)。(S5)调用均衡模块对电池组进行电池均衡。
权利要求
一种基于容量利用最大化的电池组均衡控制装置，所述装置用于对多于一个电池串联的电池组进行均衡，所述装置包括用于判断电池组是否需要进行均衡的判断模块；用于对电池组进行均衡的均衡模块；电池组和判断模块分别与均衡模块连接；判断模块与均衡模块连接，用于控制均衡模块是否进行电池均衡，其特征在于所述判断模块根据监测电池组的容量利用率，控制均衡模块是否对电池进行均衡。
2.一种基于容量利用最大化的电池组均衡控制方法，采用权利要求1所述装置，其特 征在于，所述方法包括(21)通过所述判断模块监测电池组的容量利用率，当电池组的容量利用率低于预先设 定的阈值则执行步骤(22)，否则执行步骤(21)；(22)均衡模块对电池组进行电池均衡，执行步骤(21)。
3.根据权利要求2所述的基于容量利用最大化的电池组均衡控制方法，其特征在于， 所述步骤(21)的判断模块的具体步骤为(31)监测电池组的充放电过程，测量单只电池的最大可用容量和SOC；(32)测量当前状态下电池组最大可用容量和均衡状态下的电池组最大可用容量；(33)记录电池组的容量利用率=当前状态下的电池组最大可用容量/均衡状态下的 电池组最大可用容量；(34)如果电池组的容量利用率低于预先设定的阈值则执行步骤(22)均衡模块对电池 组进行电池均衡，否则执行步骤(31)。
全文摘要
本发明涉及电池组均衡控制领域，特别是一种电池组均衡控制装置及均衡控制方法。所述装置用于控制对由多于一个电池串联组成的电池组进行均衡，所述装置包括用于判断电池组是否需要进行均衡的判断模块；用于对电池组进行均衡的均衡模块；电池组和判断模块分别与均衡模块连接；判断模块与均衡模块连接，用于控制均衡模块是否进行电池均衡，所述判断模块根据监测电池组的容量利用率，控制均衡模块是否对电池进行均衡。本发明采用电池组容量利用率作为判断电池组一致性的量化评价标准，通过对电池组容量利用率进行监测，实时监测电池组的一致性，能精确的对电池组进行电池均衡，从而提高电池组容量利用率，延长电池寿命。
文档编号H01M10/42GK101814636SQ20101016771
公开日2010年8月25日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者冯大明, 刘飞, 张维戈, 文锋, 王占国, 阮旭松 申请人:惠州市亿能电子有限公司;北京交通大学