一种电池恒流均衡电路控制算法的制作方法

本发明涉及电池技术领域，尤其是一种电池恒流均衡电路控制算法。

背景技术：

随着新能源技术的发展，电池广泛应用于电动汽车、电力储能等领域。大规模的电池应用就涉及到电池的管理，单体电池越多则管理难度越大。由于电池的不一致性，电池在应用过程中表现出能量差异，电池组需要均衡管理。目前均衡设计主要有主动均衡和被动均衡两种形式，被动均衡由于结构简单、稳定性好、性价比高等特点使其成为电池管理的首选方式。

被动均衡的原理是欧姆定律，均衡电流i=u/r，其中均衡电阻r是定值，在充放电过程中电池电压u是变化量，均衡电流i随u变化。均衡电流是变化量，对均衡策略的制定、均衡效果的定量分析带来了巨大挑战，被动均衡电流不恒定这一缺陷也影响到了被动均衡解决方案的进一步推广应用。从设计及应用角度，希望均衡电流是一个恒定值，便于策略算法制定、均衡效果定量评估。

因此，对于上述问题有必要提出一种电池恒流均衡电路控制算法。

技术实现要素：

本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种电池恒流均衡电路控制算法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种电池恒流均衡电路控制算法，包含均衡电阻r、开关k、核心控制单元m和电池b，其中均衡电阻r、开关k依次与电池b串接形成回路，电池正极b+、电池负极b-以及开关控制端口s分别连接核心控制单元m的mb+端口、mb-端口、ms端口，核心控制单元m计算电池电压u，设定均衡电流为恒定值i，以均衡电阻r、电池电压u、均衡电流i为输入并依据控制算法计算d参数，d=i*r/u，通过d参数控制ms输出，进而控制开关k，实现恒流均衡。

优选地，其中均衡电流i和均衡电阻r是设定值，d参数的大小随电池电压u变化以保持衡电流i恒定，0≤d≤1。

优选地，其中i<imax且imax=dmax*umax/r，其中dmax=1、umax为特定值，则imax=umax/r。

优选地，r<rmax且rmax=dmax*umax/i，其中dmax=1、umax为特定值，则rmax=umax/i。

优选地，核心控制单元m通过d参数控制ms输出，ms输出为pwm信号，d参数等效于pwm的占空比。

本发明有益效果：本发明均衡电流恒定，均衡电流不随电池电压的变化而变化，能够精确制定均衡控制策略，量化均衡过程及效果，有助于均衡条件下的热平衡，避免热失控风险，结构简单、性价比高、便于实现、优势明显。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的控制框图；

图2是本发明的ms输出控制信号示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2所示，一种电池恒流均衡电路控制算法，包含均衡电阻r、开关k、核心控制单元m和电池b，其中均衡电阻r、开关k依次与电池b串接形成回路，电池正极b+、电池负极b-以及开关控制端口s分别连接核心控制单元m的mb+端口、mb-端口、ms端口，核心控制单元m计算电池电压u，设定均衡电流为恒定值i，以均衡电阻r、电池电压u、均衡电流i为输入并依据控制算法计算d参数，d=i*r/u，通过d参数控制ms输出，进而控制开关k，实现恒流均衡。

其中均衡电流i和均衡电阻r是设定值，d参数的大小随电池电压u变化以保持衡电流i恒定，0≤d≤1。

其中i<imax且imax=dmax*umax/r，其中dmax=1、umax为特定值，则imax=umax/r。

r<rmax且rmax=dmax*umax/i，其中dmax=1、umax为特定值，则rmax=umax/i，核心控制单元m通过d参数控制ms输出，ms输出为pwm信号，d参数等效于pwm的占空比。

在一定电压范围内实现恒流均衡。对于三元电池，均衡电压u范围为3.6v-4.2v，设计均衡电流为60ma。r<rmax=umax/i=4.2v/0.06a=70ohm，因此在确保r小于70ohm的情况下选用不同的r均可以达到60ma均衡电流。

实施例1：设计均衡电阻为42欧姆，d=i*r/u=0.06*42/u；d随u变化，dmax=i*r/umin，dmax=0.06*42/3.6=0.7；dmin=i*r/umax=0.06*42/4.2=0.6。当u从3.6v到4.2v之间变化，为了保证60ma恒流均衡，要求d在0.7到0.6之间跟随变化。

实施例2：设计均衡电阻为21欧姆，d=i*r/u=0.06*21/u；d随u变化，dmax=i*r/umi，dmax=0.06*21/3.6=0.35；dmin=i*r/umax=0.06*21/4.2=0.3。当u从3.6v到4.2v之间变化，为了保证60ma恒流均衡，要求d在0.35到0.3之间跟随变化。

在特定电压条件下实现恒流均衡。设定电池电压u=4.2v，i=0.06a，r=42ohm，根据算法可知d参数计算如下：d=i*r/u=0.06*42/4.2=0.6。即当电池电压为4.2v，均衡电阻为42ohm，且设计均衡电流为60ma的情况下，只需要控制d参数为0.6即可保持均衡电流恒定，均衡电流i=60ma。d参数为0.6的情况下，核心控制单元m控制ms端口输出pwm信号的占空比为0.6，开关k在任一周期内有60%的时间闭合，40%的时间断开。见图2所示。

恒流均衡条件下的定量均衡控制策略。假设电池电量出现不一致，需要均衡1ah电量。则以60ma均衡电流为例，恒流均衡控制方式，无论电池电压u如何变化，i恒定为60ma。所需均衡时间t=960mah/60ma=16.6h，即需要开启均衡16.6小时可达到均衡目的。恒流均衡使得定量均衡控制策略成为现实，均衡准确度极大提升。

本发明电池恒流均衡电路控制算法在参数选择或计算时需要折中，d、u、r都有一个选择范围，r在选择时要考虑均衡电流值，避免进入参数死区。

本发明通过设计核心控制单元对电池电压采集，同时输入均衡电阻、均衡电流以及d参数进行控制算法计算，对于不同的电压实时调整d参数，进而通过控制开关k通断达到控制均衡过程的目的，实现恒流被动均衡。本发明对硬件依存度较低，通过一套严密的控制算法实现恒流均衡。该均衡方式是被动均衡，无论是充电过程或是放电过程又或是静止状态均可以实现恒流均衡，均衡电流不受电池电压的影响。

本发明均衡电流恒定，均衡电流不随电池电压的变化而变化，能够精确制定均衡控制策略，量化均衡过程及效果，有助于均衡条件下的热平衡，避免热失控风险，结构简单、性价比高、便于实现、优势明显。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。