一种电池包维护系统和电池包维护方法与流程

本发明涉及电动车技术领域，特别是涉及一种电池包维护系统和电池包维护方法。

背景技术：

电动车在运营使用过程中，随着使用时间的增加，电动车的续驶里程会出现下降，而且下降的速度会逐渐加快。出现这一现象的主要原因是电动车的动力源-锂离子电池系统的性能出现衰减。随着使用时间的增加，电池管理系统原始设定的电池包性能基准参数与电池包的实际性能参数的偏差变大，比如电池管理系统原始设定的充电状态(soc，stateofcharge)、健康状态(soh，state-of-health)等技术参数与电池包实际的soc、soh偏差逐渐加大。另外，电池系统内部的一致性差异逐渐累积也会导致电池系统的性能下降。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种电动车电池维护方案，来改善由于电池性能衰减对电动车的续驶里程和使用寿命造成的影响。

为实现上述目的，本发明提供一种电池包维护系统，所述电池包维护系统包括：充放电控制模块，用于对电池包进行充放电；监测模块，用于在充放电过程中对所述电池包的单体电池的性能或整体性能进行监测；诊断模块，用于判断所述电池包的单体电池的性能是否正常，或者判断所述电池包的整体性能是否正常；以及维护模块，用于在监测到所述单体电池的性能异常的情况下，对所述电池包提供均衡服务，或者在监测到所述电池包的整体性能下降的情况下，对所述电池包提供性能重新标定服务。

在一个实施例中，所述监测模块包括：单体电池的性能检测单元，用于在充放电过程中对所述电池包中的各个单体电池的参数进行监测；所述诊断模 块包括：单体电池的性能诊断单元，用于判断所述电池包中的各个单体电池的参数是否正常；所述维护模块包括：均衡单元，用于在所述电池中的各个单体电池的参数异常的情况下，对所述电池进行均衡处理使所述电池中的各个单体电池的参数正常。

其中，所述单体电池的参数包括电压、内阻或容量。

在一个实施例中，所述诊断模块还包括：单体电池的性能输出单元，用于在所述单体电池的性能诊断单元判定正常时输出电池正常指示信号，在所述单体电池的性能诊断单元判定异常时输出电池异常告警信号。

在一个实施例中，所述均衡单元，用于采用主动均衡方式或者被动均衡方式对所述电池包进行均衡处理使所述电池包中的各个单体电池的参数正常。

在一个实施例中，所述监测模块包括：性能参数检测单元，用于在充放电过程中对所述电池包的实际性能参数进行监测；所述诊断模块包括：整体性能诊断单元，用于判断所述电池包被监测到的实际性能参数与电池管理系统记录的基准性能参数是否相符；所述维护模块包括：性能参数标定单元，用于在所述电池包被监测到的实际性能参数与电池管理系统记录的基准性能参数不相符的情况下，重新标定电池管理系统记录的所述电池的基准性能参数。

其中，所述实际性能参数和所述基准性能参数包括充电状态soc、健康状态soh。

在一个实施例中，所述诊断模块还包括：整体性能输出单元，用于在所述整体性能诊断单元判定相符时输出电池正常指示信号，在所述整体性能诊断单元判定不相符时输出电池异常告警信号。

为实现上述目的，本发明还提供一种电池包维护方法，所述电池包维护方法包括：对电动车的电池包进行充放电；在充放电过程中对所述电池包的单体电池的性能或整体性能进行监测；判断所述电池包的单体电池的性能是否正常，或者判断所述电池包的整体性能是否正常；在监测到所述单体电池的性能异常的情况下，对所述电池包提供均衡服务，或者在监测到所述电池包的整体性能异常的情况下，对所述电池包提供性能重新标定服务。

在一个实施例中，所述方法包括：在充放电过程中对所述电池包中的各个单体电池的参数进行监测；判断所述电池中的各个单体电池的参数是否正常；在所述电池中的各个单体电池的参数异常的情况下，对所述电池进行均衡处理使所述电池中的各个单体电池的参数正常。

在一个实施例中，所述方法还包括：在判定正常时输出电池正常指示信号，在判定异常时输出电池异常告警信号；在接收到电池异常告警信号时，对所述电池包进行均衡处理使所述电池包中的各个单体电池的参数正常。

在一个实施例中，采用主动均衡方式或者被动均衡方式对所述电池包进行均衡处理使所述电池包中的各个单体电池的参数正常。

在一个实施例中，所述方法包括：在充放电过程中对所述电池包的实际性能参数进行监测；判断所述电池包被监测到的实际性能参数与电池管理系统记录的基准性能参数是否相符；在所述电池包被监测到的实际性能参数与电池管理系统记录的基准性能参数不相符的情况下，重新标定电池管理系统记录的所述电池的基准性能参数。

在一个实施例中，所述方法还包括：在判定正常时输出电池正常指示信号，在判定不相符时输出电池异常告警信号；在接收到电池异常告警信号时，重新标定电池管理系统记录的所述电池的基准性能参数。

本发明通过对电动车的电池包进行充放电；在充放电过程中对电池包的单体电池的性能或整体性能进行监测，在监测到单体电池的性能异常的情况下，对电池包提供均衡服务，在监测到电池包的整体性能异常的情况下，对电池包提供性能重新标定服务，从而改善由于电池包中单体电池性能的一致性差异造成电池包整体性能下降，或电池包的整体性能衰减对电动车的续驶里程和使用寿命造成的影响。

附图说明

图1是本发明电池包维护方法一个实施例的流程示意图。

图2是本发明电池包维护方法一个应用例的流程示意图。

图3是本发明电池包维护系统一个实施例的结构示意图。

图4是本发明电池包维护系统另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

在附图中，使用正常或类似的标号表示正常或类似的元件或具有正常或类似功能的元件。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

图1是本发明电池包维护方法一个实施例的流程示意图。

如图1所示，本实施例提供的电池包维护方法包括以下步骤：

s102，对电动车的电池包进行充放电。为了方便监测，可以充电至电动车初始设定的基准soc值，例如80c％，然后进行放电。

s104，在充放电过程中对电池包的单体电池的性能或整体性能进行监测。例如，可以对电池包中各单体电池的一致性或者电池包的soc、soh等整体性能参数等进行监测。

s106，判断电池包的单体电池的性能是否正常，或者判断电池包的整体性能是否正常。该步骤中，电池包的单体电池的性能异常通常包括电池包的单体电池的性能不一致等。电池包的整体性能异常通常指的是电池包的整体性能下降等。

s108，在监测到电池包的单体电池的性能异常的情况下，对电池包提供均衡服务，或者在监测到电池包的整体性能下降的情况下，对电池包提供性能重新标定服务。

下面列举一些示例性的电池维护服务。

(一)重新标定电池性能参数

在充放电过程中对电池包的实际性能参数进行监测；判断电池包被监测到的实际性能参数与电池管理系统记录的基准性能参数是否相符，在判定正常时输出电池正常指示信号，在判定异常时输出电池异常告警信号；在接收到电池异常告警信号时，重新标定电池管理系统记录的电池的基准性能参数。其中，电池管理系统既可以是电池包中自带的配套部分，也可以是电动车辆上的。上述的“相符”可以理解为实际性能参数在电池管理系统记录的基准性能参数给出的范围内即视为相符。

其中，实际性能参数和基准性能参数例如包括充电状态soc、健康状态soh等，但不限于所举示例。下面以soc、soh为例说明电池包当前实际性能参数的确定方法。

soc表示充电状态，通常以百分数的形式表示。完全充电的电池包soc为100％，完全放电的电池包soc为0％。soc值随电池包的充电和放电改变，可以通过公式(1)计算，其中cr代表电池包的剩余(可放电)电量，ca代表电池包的可用总电量：

本发明提供两种计算soc的方法，库仑计数算法(也称电流集成或安培- 小时平衡算法)以及开路电压(ocv)测量方法。

库仑计数算法是跟踪soc快速变化的算法。它基于流进和流出电池包集成电流并根据实际情况采纳经过计算的soc，其可采用公式(2)计算soc，其中q(t0)表示电池包的初始电量，α表示效能因子，i(t)表示电流(正向或负向)，cn表示电池包的标称容量。

上述公式表述了在异常放电率的情况下电池的电量。当放电率提高时，电池包的可用电量将降低。另外一个影响可用电量的参数是温度。温度越高，可用电量也就越高。两种效都能使用α描述，因此α值可以采用一个2维数组(温度和放电率)。根据测量到的温度和放电率，相应的值分别用于每一个集成步骤。α值在很大程度上取决于电池的设计和化学组成，通常情况下即使是同一家制造商的不同型号的电池该值也会有所不同。他们通常已经在实验室里通过充电和放电测试。

开路电压(ocv)测量方法，其中，ocv是当没有电气元件时从电池中获取电流时电池两极之间的电压。ocv和soc之间有良好的线性关系。因此，通过线性关系以及测量的ocv，soc可以直接计算出来。

soh表示健康状态，其可以通过公式(3)来估计，其中caged代表老化的电池包容量，cn代表在每个soc计算中引用的标称容量。

因为cn是已知的，因此计算soh的关键任务是找到caged。一种可能的方法是在电池的整个使用寿命内跟踪可以到达的最大电量(或soc)。如果在随后进行的若干次完全充电后，电池的最大电量水平低于以前计算的老化容量，则表示老化容量变小。相应的，caged和soh必须根据库仑计数和ocv方法确定的容量进行调整。完全充电状态在充电电流降低至特定门限值以下时监测。

确定soh的另外一个方法是跟踪充电和放电周期，以电池制造商提供的周期稳定点取其额定值。通常，制造商会确保在指定温度和深度下的充电/放 电周期总量，例如，在27摄氏度、25％放电深度时500个周期。通过将所有周期额定为上述数量，并应用温度和充电状态校正因子，可支持跟踪上面提到的caged值。

(二)电池的一致性管理

上面已经述及，电池包的单体电池的性能是否正常主要依据电池包的单体电池的性能是否一致，通常电池包的单体电池的性能不一致可视为单体电池的性能异常，下面以判断单体电池的性能一致性为例，来说明电池包的单体电池的性能异常的判断方法及对异常性能的单体电池的处理方法。

在充放电过程中对电池包中的各个单体电池的参数进行监测；判断电池中的各个单体电池的参数是否一致，在判定一致时输出电池正常指示信号，在判定不一致时输出电池异常告警信号；在接收到电池异常告警信号时，对电池包进行均衡处理使电池包中的各个单体电池的参数一致。例如，可以采用主动均衡方式或者被动均衡方式对电池包进行均衡处理使电池包中的各个单体电池的参数一致。“单体电池的参数”包括单体电池的的电压、内阻或容量等。

被动均衡，也称有损均衡，通过电阻耗能方式实现，在一个单体电池并联一个电阻进行分流，通过耗能均衡，将容量多的电池中的多余能量消耗掉，实现整租电池电压的均衡。

主动均衡，也称无损均衡，通过能量转移方式实现，将单体能量高的转移到单体能量低的，或者，用整体能量补充到单体最低电池。例如可以采用集中式或分散式实现主动均衡。集中式均衡方法从整租电池获取能量，然后通过电能转换装置向能量少的电池补充电量。分散式均衡方法在相邻电池之间增加一个储能部件(如电容或电感)，能量多的单体电池就可以多余能量传递到能量少的单体电池。

本发明通过对电动车的电池包进行充放电，在充放电过程中对电池包的整体性能或单体电池的性能进行监测，在监测到电池包的整体性能下降的情况下，对电池包提供性能重新标定服务，在监测到单体电池的性能不一致的情况下，对电池包提供均衡服务，从而改善由于电池性能衰减对电动车的续驶里程和使用寿命造成的影响。并且，维护过程简单容易操作，不需要把电池从电动车上拆卸下来。

图2是本发明电池包维护方法一个应用例的流程示意图。

如图2所示，该应用例的电池包维护方法包括以下步骤：

s201，待维护电动车准备。

s202，充电至初始设定的基准soc值，例如soc80％。

s203，监测电池包的性能，如果监测到整体性能参数soc/soh与标定值存在差异，执行s204，如果监测到各单体电池一致性不好，执行s206，如果电池性能正常，执行s208。

s204，使用维护设备对电池包循环充放电，例如，循环充放电3圈；

s205，在循环充放电过程中测试电池包的例如soc/soh等当前实际性能参数，并更新到电池管理系统记录的电池包的基准性能参数，完成重新标定soc/soh。然后执行s207。

s206，采用主动均衡方式或者被动均衡方式对电池包进行均衡处理使电池包中的各个单体电池的参数一致。然后执行s207。

s207，对电池包充放电，并确认电池包性能。然后执行s208。

s208，将电池包充电至soc100％。

s209，结束维护。

在上述应用例中，充放电指令例如通过电池包的充放电接口指令电池包，性能监测等其他指令通过电池包的通信接口指令电池包。

通过对电动车的电池包进行充放电，在充放电过程中对电池包的soc/soh等整体性能或单体电池的性能进行监测，在监测到电池包的整体性能下降的情况下，对电池包提供性能重新标定服务，在监测到单体电池的性能不一致的情况下，对电池包提供均衡服务，从而改善由于电池性能衰减对电动车的续驶里程和使用寿命造成的影响。并且，维护过程简单容易操作，不需要把电池从电动车上拆卸下来。

图3是本发明电池包维护系统一个实施例的结构示意图。

如图3所示，电池包维护系统包括以下功能模块：

充放电控制模块302，用于对电动车的电池包进行充放电；

监测模块304，用于在充放电过程中对电池包的单体电池的性能或整体性能进行监测；

诊断模块306，用于者判断电池包的单体电池的性能是否正常，或判断电池包的整体性能是否正常；

以及

维护模块308，在监测到单体电池的性能异常的情况下，对电池包提供均衡服务，用于在监测到电池包的整体性能异常的情况下，对电池包提供性能重新标定服务。

图4是本发明电池包维护系统另一个实施例的结构示意图。

如图4所示，在对电池包的整体性能进行维护的一个实施例中，监测模块304包括：性能参数检测单元4042，用于在充放电过程中对电池包的实际性能参数进行监测；诊断模块306包括：整体性能诊断单元4062，用于判断电池包被监测到的实际性能参数与电池管理系统记录的基准性能参数是否相符；以及，整体性能输出单元4063，用于在整体性能诊断单元4062判定相符时输出电池正常指示信号，在整体性能诊断单元4062判定不相符时输出电池异常告警信号；维护模块308包括：性能参数标定单元4082，用于在接收到整体性能输出单元4063输出的电池异常告警信号时，重新标定电池管理系统记录的电池的基准性能参数。

其中，实际性能参数和基准性能参数例如包括充电状态soc、健康状态soh等。

如图4所示，在对电池包的单体电池的性能进行维护的一个实施例中，

监测模块304包括：单体电池的性能检测单元4044，用于在充放电过程中对电池包中的各个单体电池的参数进行监测；诊断模块306包括：单体电池的性能诊断单元4064，用于判断电池包中的各个单体电池的参数是否一致；以及，单体电池的性能输出单元4065，用于在单体电池的性能诊断单元判定一致时输出电池正常指示信号，在单体电池的性能诊断单元判定不一致时输出电池异常告警信号；维护模块308包括：均衡单元4084，用于在接收到单体电池的性能输出单元4065输出的电池异常告警信号时，对电池包进行均衡处理使电池包中的各个单体电池的参数一致。

其中，均衡单元4084，用于采用主动均衡方式或者被动均衡方式对电池包进行均衡处理使电池包中的各个单体电池的参数一致。

电池维护系统可以应用在电动车辆自身的维护，也可以应用在例如4s店等的保养中心。

本发明通过对电动车的电池包进行充放电，在充放电过程中对电池包的soc/soh等整体性能或单体电池的性能进行监测，在监测到电池包的整体性能下降的情况下，对电池包提供性能重新标定服务，在监测到单体电池的性能异 常的情况下，对电池包提供均衡服务，从而改善由于电池性能衰减对电动车的续驶里程和使用寿命造成的影响。并且，维护过程简单容易操作，不需要把电池从电动车上拆卸下来。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。