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電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法、裝置以及純電動(dòng)汽車的制作方法

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電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法、裝置以及純電動(dòng)汽車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法,包括:1)對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓;2)選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池,依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡;3)再次對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓;4)根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則返回步驟2)。相應(yīng)地,提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置及純電動(dòng)汽車。本發(fā)明所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法及裝置能夠簡(jiǎn)單、有效地對(duì)磷酸鐵鋰電池進(jìn)行電池容量均衡。
【專利說(shuō)明】電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法、裝置以及純電動(dòng)汽車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法、裝置以及純電動(dòng)汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的純電動(dòng)汽車一般采用鋰離子電池作為驅(qū)動(dòng)力,鋰離子電池的正極材料有很多種,主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元聚合物、磷酸鐵鋰等,其中磷酸鐵鋰電池因具有安全性能高、壽命長(zhǎng)、高溫性能好、容量大、無(wú)記憶效應(yīng)、重量輕、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于純電動(dòng)汽車中。
[0003]由于鋰離子單體電池的額定電壓只有3.2V,而能滿足純電動(dòng)汽車使用的動(dòng)力電池的額定電壓一般在300V以上,所以動(dòng)力電池通常采用由多個(gè)鋰離子單體電池通過(guò)串并連組裝而成的電池包(即電池系統(tǒng)),故電池包內(nèi)的各個(gè)鋰離子單體電池之間的一致性差異會(huì)嚴(yán)重影響電池包的壽命等性能。
[0004]針對(duì)鋰離子電池本身的特性而言,電池包內(nèi)各個(gè)鋰離子單體電池的性能無(wú)法達(dá)到完全一致。首先,鋰離子電池的生產(chǎn)工藝本身就會(huì)造成各個(gè)鋰離子電池的容量不一致、電阻不一致和電壓不一致;其次,雖然在組裝電池包前都會(huì)對(duì)其中各個(gè)鋰離子單體電池進(jìn)行篩選,以篩除一致性差的單體電池,從而加強(qiáng)了匹配度,但是電池包運(yùn)行環(huán)境的不一致也會(huì)導(dǎo)致其中各個(gè)鋰離子單體電池之間的一致性差異增大;再次,電池包在使用過(guò)程中,由于其中各個(gè)鋰離子單體電池容量的衰減速度不同,各個(gè)鋰離子單體電池的內(nèi)阻不一致造成其工作溫度不同,因此導(dǎo)致各個(gè)鋰離子單體電池的放電深度不同,如此循環(huán)惡化,使得各個(gè)鋰離子單體電池初始性能參數(shù)的差異不斷累積并放大,導(dǎo)致電池包的性能不斷下降。
[0005]為了解決上述問(wèn)題,現(xiàn)有技術(shù)提出了采用車載均衡器實(shí)現(xiàn)電池容量均衡的方案,但是這種方案不太適用于磷酸鐵鋰電池。因?yàn)榱姿徼F鋰電池的放電特性為:放電曲線上具有良好的放電平臺(tái),且平臺(tái)段的電池容量約占總電池容量的80%,故電池容量與電池電壓或者其他易獲取的電池參數(shù)并無(wú)良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果采用現(xiàn)有的車載均衡器對(duì)磷酸鐵鋰電池進(jìn)行電池容量實(shí)時(shí)均衡,則在均衡策略及均衡算法方面都提出了嚴(yán)格的要求,并且實(shí)時(shí)均衡要求每次均衡的電池容量較小,這就要求均衡算法一定要非常精確,不利于推廣應(yīng)用,因此現(xiàn)有方案不太適用于磷酸鐵鋰電池。
[0006]綜上,目前亟需一種針對(duì)磷酸鐵鋰電池進(jìn)行電池容量均衡且簡(jiǎn)單、有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷,提供一種能夠?qū)α姿徼F鋰電池進(jìn)行電池容量均衡且簡(jiǎn)單、有效的均衡方法、均衡裝置以及純電動(dòng)汽車。
[0008]解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案:
[0009]所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法包括如下步驟:
[0010]I)對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓;
[0011]2)選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池,依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡;
[0012]3)再次對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓;
[0013]4)根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則返回步驟2)。
[0014]優(yōu)選地,在步驟I)和步驟3)中,采用恒流恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;
[0015]在步驟4)中,根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:
[0016]根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
[0017]優(yōu)選地,在步驟I)和步驟3)中,采用恒流充電法或者恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;
[0018]在步驟4)中,根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:
[0019]根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)
設(shè)的第一壓差。
[0020]優(yōu)選地,所述方法還包括對(duì)均衡結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證步驟,具體為:
[0021]5)在判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電直至放電截止,并記錄放電截止時(shí)所有單體電池的電壓;
[0022]6)根據(jù)放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差,如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,如否,則選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池并更換為新電池。
[0023]本發(fā)明還提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置,所述電池系統(tǒng)包括多個(gè)單體電池,所述裝置包括:充電單元、第一記錄單元、第一選出單元、均衡單元和第一判斷單元;
[0024]所述充電單元用于對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止;
[0025]所述第一記錄單元用于記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓,并輸出至第一選出單元;
[0026]所述第一選出單元用于根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池;
[0027]所述均衡單元用于依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡;
[0028]所述充電單元還用于在均衡單元完成放電均衡后,繼續(xù)對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止;
[0029]所述第一記錄單元還用于記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓,并分別輸出至第一選出單元和第一判斷單元;
[0030]所述第一判斷單元用于根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則第一選出單元、均衡單元、充電單元和第一記錄單元依次重復(fù)執(zhí)行各自工作,直至第一判斷單元判定均衡結(jié)束。
[0031]優(yōu)選地,所述充電單元采用恒流恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;
[0032]所述第一判斷單元根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
[0033]優(yōu)選地,所述充電單元采用恒流充電法或者恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;
[0034]所述第一判斷單元根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
[0035]優(yōu)選地,還包括:放電單元、第二記錄單元、第二判斷單元、第二選出單元和替換單元;
[0036]所述放電單元用于在第一判斷單元判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電,直至放電截止;
[0037]所述第二記錄單元用于記錄放電截止時(shí)所有單體電池的電壓,并輸出至第二判斷單元;
[0038]所述第二判斷單元用于根據(jù)第二記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷放電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差,如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,如否,則輸出信號(hào)至第二選出單元;
[0039]所述第二選出單元用于在接收到第二判斷單元輸出的信號(hào)后,選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池;
[0040]所述替換單元用于將第二選出單元選出的電壓偏低的各個(gè)單體電池更換為新電池。
[0041]優(yōu)選地,所述電池系統(tǒng)為磷酸鐵鋰體系的電池系統(tǒng)。
[0042]本發(fā)明還提供一種包括上述電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置的純電動(dòng)汽車。
[0043]有益效果:
[0044]本發(fā)明所述電池系統(tǒng)(即電池包)的電池容量均衡方法及裝置,先對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電,然后在電池系統(tǒng)滿電的狀態(tài)下(即電池系統(tǒng)處于充電截止?fàn)顟B(tài)時(shí))對(duì)其進(jìn)行放電均衡,如此循環(huán)多次直至電池系統(tǒng)滿足均衡截止條件,以改善電池系統(tǒng)中各單體電池之間的一致性,可見(jiàn)本發(fā)明不需要非常精確地算法就能實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)中各單體電池之間的容量均衡,操作簡(jiǎn)單、效果好,還能夠延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命,因而特別適用于磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法的流程圖;
[0046]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中采用恒流恒壓充電法對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電時(shí)的電壓波形和電流波形示意圖;[0047]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法的流程圖;
[0048]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電前、后各單體電池的電壓值示意圖;
[0049]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中對(duì)均衡結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),電池系統(tǒng)所含單體電池均滿足預(yù)設(shè)的第二壓差時(shí)的放電曲線示意圖;
[0050]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中對(duì)均衡結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),電池系統(tǒng)含有不滿足預(yù)設(shè)的第二壓差的單體電池時(shí)的放電曲線示意圖;
[0051]圖7為本發(fā)明實(shí)施例3所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0052]圖8為本發(fā)明實(shí)施例4所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法、裝置以及純電動(dòng)汽車作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0054]實(shí)施例1:
[0055]如圖1所示,本實(shí)施例提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法,所述電池系統(tǒng)包括多個(gè)單體電池,由于電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù),故其中的多個(gè)單體電池的連接方式也屬于現(xiàn)有技術(shù),可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求以串聯(lián),或者串并聯(lián)結(jié)合等方式進(jìn)行組裝,在此不再贅述。
[0056]所述方法包括如下步驟:
[0057]slOl.對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,以使得電池系統(tǒng)處于滿電狀態(tài),并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓。
[0058]由于所述電池系統(tǒng)可用于汽車中,故可采用外接220V電源對(duì)汽車進(jìn)行充電從而對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電,并可在電池系統(tǒng)充電過(guò)程(從充電開(kāi)始至充電截止)中采用汽車的電池管理系統(tǒng)(BMS )實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄電池系統(tǒng)的整體電壓以及電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓。
[0059]sl02.選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池,依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡。
[0060]所述步驟sl02中,選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池具體為:
[0061]預(yù)設(shè)電壓上限值,在充電截止時(shí),如果電池系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)單體電池的電壓大于預(yù)設(shè)的所述電壓上限值,則判定所述一個(gè)或多個(gè)單體電池為電壓偏高的單體電池,并選出電壓偏高的所述一個(gè)或多個(gè)單體電池的編號(hào)。其中,所述電壓上限值可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定。
[0062]所述步驟sl02中,依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡具體為:
[0063]S102-1.分別計(jì)算選出的各個(gè)單體電池所需放電的容量:
[0064]參照與選出的各個(gè)單體電池的型號(hào)相同的單體電池的初始充電曲線(所述初始充電曲線可由電池生產(chǎn)廠家提供,且根據(jù)初始充電曲線可知充電截止時(shí)單體電池的電壓與容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系),根據(jù)所述初始充電曲線分別計(jì)算充電截止時(shí)選出的各個(gè)單體電池的容量與未被選出的各個(gè)單體電池(即其他單體電池)的容量平均值之差,該差值即所需放電的容量;[0065]s 102-2.放電均衡:
[0066]根據(jù)計(jì)算得到的所述各個(gè)單體電池所需放電的容量,在電池系統(tǒng)充電截止時(shí)(SP電池系統(tǒng)處于滿電狀態(tài)時(shí))采用現(xiàn)有的均衡器或者負(fù)載依次或同時(shí)對(duì)所述各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡,以消除多余的容量,即,將所述各個(gè)單體電池所需放電的容量釋放掉,而不是轉(zhuǎn)移到未被選出的各個(gè)單體電池上。
[0067]sl03.再次對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓。
[0068]sl04.根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,結(jié)束維護(hù),如否,則返回步驟sl02。
[0069]優(yōu)選地,在步驟SlOl和步驟sl03中,采用恒流恒壓(CC/CV)充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。
[0070]采用恒流恒壓充電法對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電時(shí)的電壓波形和電流波形如圖2所示,所述恒流恒壓充電法包括兩個(gè)充電階段,第一階段為恒流充電階段,即圖2中位于虛線左側(cè)的充電階段,此階段充電電流保持不變,而充電電壓不斷增長(zhǎng),直至增長(zhǎng)到電壓上限值(所述電壓上限值可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定),然后進(jìn)入第二階段,第二階段為恒壓充電階段,即圖2中位于虛線右側(cè)的充電階段,此階段充電電壓保持為電壓上限值,而充電電流逐漸減小,直至下降到電流下限值(所述電流下限值可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定),此時(shí)電池系統(tǒng)已充滿,充電結(jié)束。采用恒流恒壓充電法的優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)恒流充電階段結(jié)束時(shí),電池系統(tǒng)內(nèi)部的電化學(xué)極化程度仍然保持在與恒流充電階段過(guò)程中相同的水平,故電池系統(tǒng)并未充滿就達(dá)到了電壓上限值,而恒壓充電階段使得電池系統(tǒng)內(nèi)部離子(例如鋰離子)的濃差極化逐漸消除,使電池系統(tǒng)充滿,其中離子的遷移數(shù)和速度表現(xiàn)為充電電流的逐漸減小。
[0071]優(yōu)選地,當(dāng)采用恒流恒壓充電法對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電時(shí),根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:
[0072]根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差(即充電截止時(shí)的壓差)。所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差指的是,電池系統(tǒng)中的每?jī)蓚€(gè)單體電池之間的電壓差均處于預(yù)設(shè)的第一壓差范圍內(nèi)。
[0073]其中,所述電池系統(tǒng)滿足電流截止條件指的是,充電截止時(shí)電池系統(tǒng)的電流降至
0.05C, C表示電池系統(tǒng)的額定容量;所述預(yù)設(shè)的第一壓差可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定。
[0074]優(yōu)選地,在步驟slOl和步驟sl03中,采用恒流充電法或者恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
[0075]優(yōu)選地,所述電池系統(tǒng)為磷酸鐵鋰體系的電池系統(tǒng)。
[0076]本實(shí)施例所述均衡方法能夠簡(jiǎn)單有效地實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)的均衡維護(hù),還不需要非常精確的均衡算法,因而適用于車載電池系統(tǒng),而且特別適用于磷酸鐵鋰體系的車載電池系統(tǒng)。采用本實(shí)施例所述均衡方法對(duì)車載電池系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查并維護(hù),例如一年進(jìn)行一次維護(hù)或者行駛一定的公里數(shù)進(jìn)行維護(hù),從而能夠及時(shí)恢復(fù)電池系統(tǒng)的性能,提高電池系統(tǒng)的使用壽命。
[0077]實(shí)施例2:
[0078]如圖3所示,本實(shí)施例提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法,包括如下步驟:
[0079]s201?s204與步驟slOl?sl04相同,不再贊述。
[0080]s205.在判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電直至放電截止,并記錄放電截止時(shí)所有單體電池的電壓。
[0081]同樣地,可在電池系統(tǒng)放電過(guò)程(從放電開(kāi)始至放電截止)中采用汽車的電池管理系統(tǒng)(BMS)實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄電池系統(tǒng)的整體電壓以及電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓。
[0082]s206.根據(jù)放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差(即放電截止時(shí)的壓差),如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,結(jié)束維護(hù),如否,則執(zhí)行步驟s207。
[0083]其中,所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差指的是,電池系統(tǒng)中的每?jī)蓚€(gè)單體電池之間的電壓差均處于預(yù)設(shè)的第二壓差范圍內(nèi);所述預(yù)設(shè)的第二壓差可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定。
[0084]s207.選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池并更換為新電池,結(jié)束維護(hù)。
[0085]所述步驟s207中,選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池具體為:
[0086]預(yù)設(shè)電壓下限值,在放電截止時(shí),如果電池系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)單體電池的電壓小于預(yù)設(shè)的所述電壓下限值,則判定所述一個(gè)或多個(gè)單體電池為電壓偏低的單體電池,并選出電壓偏低的所述一個(gè)或多個(gè)單體電池的編號(hào)。其中,所述電壓下限值可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需求自行設(shè)定。
[0087]所述步驟s207中,更換為新電池具體為:將選出的放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池分別更換為新的單體電池,或者,將選出的放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池所在電池模塊更換為新的電池模塊。
[0088]可見(jiàn),步驟s205和s206是對(duì)步驟s201?s204 (即步驟slOl?sl04)得出的電池系統(tǒng)的容量均衡結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證的步驟,以進(jìn)一步檢驗(yàn)均衡效果。
[0089]下面以奇瑞新能源公司的試驗(yàn)車搭載的電池系統(tǒng)為例詳述本實(shí)施例所述均衡方法。所述電池系統(tǒng)包括1560只單體電池,其中單體電池的連接關(guān)系為15并104串,所述電池系統(tǒng)的額定容量60Ah。
[0090]所述均衡方法具體為:
[0091]s301.采用外接220V電源以恒流恒壓充電法對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行充電,從而對(duì)純電動(dòng)汽車中的電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并采用純電動(dòng)汽車中的電池管理系統(tǒng)(BMS)記錄充電過(guò)程中電池系統(tǒng)的所有單體電池的電壓。所記錄的充電開(kāi)始前、充電截止后各個(gè)單體電池的電壓值如圖4所示。
[0092]s302.根據(jù)圖4選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池的編號(hào)(例如,與大多數(shù)單體電池相比,壓差超出150mV的那些單體電池的編號(hào)),以圖4為例,選出第38#,91#?96#單體電池,并根據(jù)指定程序排除第27#單體電池(第27#單體電池出現(xiàn)了異常,無(wú)法對(duì)其進(jìn)行放電均衡,需要直接將其更換為新電池,異常電池的選出及排除方法屬于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明不再詳述)依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡,以圖4為例,對(duì)第91#?96#單體電池依次放電2Ah,對(duì)第38#單體電池放電IAh (此處不需要精確計(jì)算
放電容量)。
[0093]s303.再次采用外接220V電源以恒流恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并采用純電動(dòng)汽車中的電池管理系統(tǒng)記錄充電過(guò)程中電池系統(tǒng)的所有單體電池的電壓。
[0094]s304.根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則執(zhí)行步驟s305。所述電池系統(tǒng)滿足電流截止條件指的是:充電截止時(shí)電池系統(tǒng)的電流降至0.05C,C表示電池系統(tǒng)的額定容量;所述電池系統(tǒng)滿足預(yù)設(shè)的第一壓差指的是:某只單體電池的電壓達(dá)到3.7V,且各單體電池的壓差不大于150mV。需要說(shuō)明的是,均衡是否結(jié)束的兩個(gè)判定條件,是否滿足電流截止條件和預(yù)設(shè)的第一壓差,以先達(dá)到的為準(zhǔn)。
[0095]s305.在判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電直至放電截止,并采用純電動(dòng)汽車中的電池管理系統(tǒng)記錄放電過(guò)程中電池系統(tǒng)的所有單體電池的電壓。
[0096]s306.根據(jù)放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差(即放電截止時(shí)的壓差),如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,電池系統(tǒng)所含單體電池均滿足預(yù)設(shè)的第二壓差時(shí)的放電曲線示意圖如圖5所示,如否,則選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池(即選出與大多數(shù)單體電池相比,壓差超出第二壓差范圍的那些單體電池)并更換為新電池,電池系統(tǒng)含有不滿足預(yù)設(shè)的第二壓差的單體電池時(shí)的放電曲線示意圖如圖6所示。所述預(yù)設(shè)的第二壓差為350mV ;電池系統(tǒng)滿足預(yù)設(shè)的第二壓差指的是:電池系統(tǒng)中的每?jī)蓚€(gè)單體電池之間的電壓差均處于350mV范圍內(nèi)。
[0097]本實(shí)施例中的其他方法及作用都與實(shí)施例1相同,這里不再贅述。
[0098]實(shí)施例3:
[0099]如圖7所示,本實(shí)施例提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置(所述均衡裝置與實(shí)施例1所述均衡方法相對(duì)應(yīng)),所述電池系統(tǒng)包括多個(gè)單體電池,所述均衡裝置包括:充電單元、第一記錄單元、第一選出單元、均衡單元和第一判斷單元;
[0100]所述充電單元用于對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止;
[0101]所述第一記錄單元用于記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓,并輸出至第一選出單元;
[0102]所述第一選出單元用于根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池;
[0103]所述均衡單元用于依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡;
[0104]所述充電單元還用于在均衡單元完成放電均衡后,繼續(xù)對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止;
[0105]所述第一記錄單元還用于記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓,并分別輸出至第一選出單元和第一判斷單元;
[0106]所述第一判斷單元用于根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則第一選出單元、均衡單元、充電單元和第一記錄單元依次重復(fù)執(zhí)行各自工作,直至第一判斷單元判定均衡結(jié)束。
[0107]優(yōu)選地,所述充電單元采用恒流恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;
[0108]所述第一判斷單元根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差(即充電截止時(shí)的壓差)。
[0109]或者,所述充電單元采用恒流充電法或者恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電;
[0110]所述第一判斷單元根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
[0111]優(yōu)選地,所述電池系統(tǒng)為磷酸鐵鋰體系的電池系統(tǒng)。
[0112]本實(shí)施例還提供一種包括上述電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置的純電動(dòng)汽車。
[0113]實(shí)施例4:
[0114]如圖8所示,本實(shí)施例提供一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置(所述均衡裝置與實(shí)施例2所述均衡方法相對(duì)應(yīng)),本實(shí)施例所述均衡裝置與實(shí)施例3所述均衡裝置的區(qū)別在于:
[0115]還包括放電單元、第二記錄單元、第二判斷單元、第二選出單元和替換單元;
[0116]所述放電單元用于在第一判斷單元判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電,直至放電截止;
[0117]所述第二記錄單元用于記錄放電截止時(shí)所有單體電池的電壓,并輸出至第二判斷單元;
[0118]所述第二判斷單元用于根據(jù)第二記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷放電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差(即放電截止時(shí)的壓差),如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,如否,則輸出信號(hào)至第二選出單元;
[0119]所述第二選出單元用于在接收到第二判斷單元輸出的信號(hào)后,選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池;
[0120]所述替換單元用于將第二選出單元選出的電壓偏低的各個(gè)單體電池更換為新電池。
[0121]本實(shí)施例還提供一種包括上述電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置的純電動(dòng)汽車。
[0122]本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)及作用都與實(shí)施例3相同,這里不再贅述。
[0123]可以理解的是,以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式,然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言,在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下,可以做出各種變型和改進(jìn),這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡方法,所述電池系統(tǒng)包括多個(gè)單體電池,其特征在于,所述方法包括如下步驟: 1)對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓; 2)選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池,依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡; 3)再次對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止,并記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓; 4)根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則返回步驟2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于, 在步驟I)和步驟3)中,采用恒流恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電; 在步驟4)中,根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為: 根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于, 在步驟I)和步驟3)中, 采用恒流充電法或者恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電; 在步驟4)中,根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為: 根據(jù)充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述方法還包括對(duì)均衡結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證步驟,具體為: 5)在判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電直至放電截止,并記錄放電截止時(shí)所有單體電池的電壓; 6)根據(jù)放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓判斷所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差,如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,如否,則選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池并更換為新電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,所述電池系統(tǒng)為磷酸鐵鋰體系的電池系統(tǒng)。
6.一種電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置,所述電池系統(tǒng)包括多個(gè)單體電池,其特征在于,所述裝置包括:充電單元、第一記錄單元、第一選出單元、均衡單元和第一判斷單元; 所述充電單元用于對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止; 所述第一記錄單元用于記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓,并輸出至第一選出單元; 所述第一選出單元用于根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓選出充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏高的各個(gè)單體電池;所述均衡單元用于依次或同時(shí)對(duì)選出的各個(gè)單體電池進(jìn)行放電均衡; 所述充電單元還用于在均衡單元完成放電均衡后,繼續(xù)對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電直至充電截止; 所述第一記錄單元還用于記錄充電截止時(shí)電池系統(tǒng)中所有單體電池的電壓,并分別輸出至第一選出單元和第一判斷單元; 所述第一判斷單元用于根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件,如是,則判定均衡結(jié)束,如否,則第一選出單元、均衡單元、充電單元和第一記錄單元依次重復(fù)執(zhí)行各自工作,直至第一判斷單元判定均衡結(jié)束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于, 所述充電單元采用恒流恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電; 所述第一判斷單元根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足電流截止條件,或者根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于, 所述充電單元采用恒流充電法或者恒壓充電法對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行充電; 所述第一判斷單元根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足均衡截止條件具體為:根據(jù)第一記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷充電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第一壓差。`
9.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項(xiàng)所述的裝置,其特征在于,還包括:放電單元、第二記錄單元、第二判斷單元、第二選出單元和替換單元; 所述放電單元用于在第一判斷單元判定均衡結(jié)束時(shí),對(duì)所述電池系統(tǒng)進(jìn)行放電,直至放電截止; 所述第二記錄單元用于記錄放電截止時(shí)所有單體電池的電壓,并輸出至第二判斷單元; 所述第二判斷單元用于根據(jù)第二記錄單元記錄的所有單體電池的電壓,判斷放電截止時(shí)所述電池系統(tǒng)是否滿足預(yù)設(shè)的第二壓差,如是,則判定驗(yàn)證結(jié)束,如否,則輸出信號(hào)至第二選出單元; 所述第二選出單元用于在接收到第二判斷單元輸出的信號(hào)后,選出放電截止時(shí)電池系統(tǒng)中電壓偏低的各個(gè)單體電池; 所述替換單元用于將第二選出單元選出的電壓偏低的各個(gè)單體電池更換為新電池。
10.根據(jù)權(quán)利要求6~8中任一項(xiàng)所述的裝置,其特征在于,所述電池系統(tǒng)為磷酸鐵鋰體系的電池系統(tǒng)。
11.一種純電動(dòng)汽車,包括如權(quán)利要求6~10中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)的電池容量均衡裝置。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103683403SQ201310648452
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】任海娟 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司
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