本發(fā)明涉及電池，具體涉及一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法及系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電池串聯(lián)均衡是指在電池管理系統(tǒng)(bms)中，確保多個(gè)串聯(lián)連接的電池單元之間的荷電狀態(tài)(soc)、電壓和容量保持一致的過(guò)程。由于制造差異和使用環(huán)境的不同，電池組中的各個(gè)電池單元在容量、內(nèi)阻和自放電率等方面可能存在不一致性，這種不一致性會(huì)影響電池組的整體性能和壽命。因此，有效的均衡策略對(duì)于最大化電池組的可用容量和延長(zhǎng)其循環(huán)壽命至關(guān)重要。

2、電池均衡方法主要分為兩大類(lèi)：被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。

3、被動(dòng)均衡通過(guò)電阻消耗高電量電池的多余能量，使電池單元之間的荷電狀態(tài)趨于一致。具體做法是給每個(gè)電池單元并聯(lián)一個(gè)帶開(kāi)關(guān)的電阻，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)電池單元的電壓超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，就閉合該電池單元對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，讓電池通過(guò)電阻放電，直至與其他電池單元的荷電狀態(tài)一致。

4、主動(dòng)均衡則是將高電量電池的多余能量轉(zhuǎn)移給低電量電池，實(shí)現(xiàn)電池單元之間的能量再分配。常用的技術(shù)手段包括基于電容器、電感器和變壓器的主動(dòng)均衡電路。

5、當(dāng)前市面上的電池，內(nèi)部以多個(gè)電芯+bms的形式組成，以12v系統(tǒng)電池為例，是由4個(gè)電芯+bms組成，電池均衡分為電池內(nèi)部均衡和電池組內(nèi)個(gè)體間均衡，bms可以通過(guò)被動(dòng)/主動(dòng)均衡對(duì)這4個(gè)電芯進(jìn)行均衡，這是電池內(nèi)部均衡。由多個(gè)12v系統(tǒng)電池通過(guò)串并聯(lián)形成電池組，電池與電池之間可以通過(guò)被動(dòng)/主動(dòng)均衡進(jìn)行均衡，這是電池組內(nèi)個(gè)體間均衡。當(dāng)前電池內(nèi)部由多個(gè)電芯組成，電池組間均衡一般需要外接均衡設(shè)備進(jìn)行均衡動(dòng)作，且內(nèi)部bms只有電池管理功能，并不具備雙向升降壓功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題為提供一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法及系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)，無(wú)需外接均衡設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)均衡效果，并且具備多級(jí)控制，使得均衡效果更加顯著。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，所述鋰電池為可調(diào)整自身電壓的鋰電池；所述鋰電池組內(nèi)的多個(gè)鋰電池之間建立一主多從的通訊網(wǎng)絡(luò)，并計(jì)算整個(gè)鋰電池組的平均電流和平均soc，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡控制；

3、所述均衡控制的方法包括定時(shí)調(diào)控和逐級(jí)調(diào)控，在所述逐級(jí)調(diào)控中，設(shè)定m個(gè)定時(shí)時(shí)間和與定時(shí)時(shí)間一一對(duì)應(yīng)的設(shè)定閾值，m≥1；且定時(shí)時(shí)間和設(shè)定閾值的大小分別隨著m的增加而減??；

4、所述逐級(jí)調(diào)控包括以下步驟：

5、步驟1：判斷逐級(jí)控制標(biāo)志位是否有效，若否則進(jìn)入步驟2；若是則進(jìn)入定時(shí)時(shí)間更新子步驟；

6、步驟2：判斷當(dāng)前定時(shí)時(shí)間n中n是否等于1，若是則進(jìn)入步驟3；

7、步驟3：判斷是否開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制，若是則進(jìn)入定時(shí)調(diào)控，若否則逐級(jí)調(diào)控結(jié)束；

8、所述定時(shí)調(diào)控中包括以下步驟：

9、步驟1：判斷是否到達(dá)定時(shí)時(shí)間n，其中1≤n≤m；若到達(dá)定時(shí)時(shí)間n，主機(jī)獲取從機(jī)數(shù)據(jù)并計(jì)算整個(gè)鋰電池組的平均電流和平均soc；

10、步驟2：判斷平均電流是否大于定時(shí)調(diào)控開(kāi)啟閾值，若是則進(jìn)入步驟3，若否則控制所有鋰電池恢復(fù)正常電壓，并將逐級(jí)調(diào)控重置；

11、步驟3：判斷鋰電池的充放電狀態(tài)，并根據(jù)充放電狀態(tài)進(jìn)行步驟4；

12、步驟4：鋰電池處于充電狀態(tài)時(shí)，判斷是否有(soc＞平均soc+設(shè)定閾值n)的鋰電池存在；鋰電池處于放電狀態(tài)時(shí)，判斷是否有(soc＞平均soc-設(shè)定閾值n)的鋰電池存在；若存在，則改變各個(gè)鋰電池的電壓進(jìn)行均衡控制，并將逐級(jí)控制標(biāo)志位置于有效，以使得所述逐級(jí)調(diào)控進(jìn)入定時(shí)時(shí)間更新子步驟；

13、所述定時(shí)時(shí)間更新子步驟判斷n是否等于m，若是關(guān)閉鋰電池組內(nèi)均衡控制，并將n重置為1，且逐級(jí)控制標(biāo)志位置于無(wú)效；若否則將定時(shí)時(shí)間n更新為定時(shí)時(shí)間n+1，設(shè)定閾值更新為設(shè)定閾值n+1，并重新執(zhí)行定時(shí)調(diào)控。

14、在其中一些實(shí)施例中，所述逐級(jí)調(diào)控的步驟2中，若n不等于1，則逐級(jí)調(diào)控重置。

15、在其中一些實(shí)施例中，所述逐級(jí)調(diào)控的步驟3中，通過(guò)判斷平均電流是否大于定時(shí)調(diào)控開(kāi)啟閾值來(lái)決定否開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制，若是則開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制；若否則不開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制。

16、在其中一些實(shí)施例中，所述判斷鋰電池的充放電狀態(tài)是通過(guò)判斷平均電流的正負(fù)，若平均電流為正表示鋰電池為充電狀態(tài)，若平均電流為負(fù)表示鋰電池為放電狀態(tài)。

17、在其中一些實(shí)施例中，當(dāng)鋰電池處于充電狀態(tài)，并且存在有(soc＞平均soc+設(shè)定閾值n)的鋰電池時(shí)，所述電壓的具體改變方法為：

18、控制(soc＞平均soc+設(shè)定閾值n)的鋰電池將自身的電壓降低為對(duì)應(yīng)電壓系統(tǒng)臨近欠壓保護(hù)點(diǎn)的電壓；控制(soc≤平均soc+設(shè)定閾值n)的鋰電池將自身的電壓提升為對(duì)應(yīng)電壓系統(tǒng)臨近過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)的電壓。

19、在其中一些實(shí)施例中，當(dāng)鋰電池處于放電狀態(tài)，并且存在有(soc＞平均soc-設(shè)定閾值n)的鋰電池時(shí)，所述電壓的具體改變方法為：

20、控制(soc＞平均soc-設(shè)定閾值n)的鋰電池則將自身的電壓提高為對(duì)應(yīng)電壓系統(tǒng)臨近過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)的電壓；控制(soc≤平均soc-設(shè)定閾值n)的鋰電池將自身的電壓降低為對(duì)應(yīng)電壓系統(tǒng)臨近欠壓保護(hù)點(diǎn)的電壓。

21、在其中一些實(shí)施例中，所述均衡控制方法還包括通訊檢測(cè)，各鋰電池判斷自身是否斷開(kāi)通訊，若斷開(kāi)通訊則控制所有鋰電池恢復(fù)正常電壓，并將逐級(jí)調(diào)控重置后結(jié)束通訊檢測(cè)。

22、在其中一些實(shí)施例中，所述鋰電池內(nèi)部至少使用一個(gè)電芯，并安裝帶有雙向升降壓、mppt功能的bms。

23、在其中一些實(shí)施例中，所述逐級(jí)調(diào)控重置的具體步驟為：關(guān)閉電池組內(nèi)均衡，將n重置為n＝1，并將逐級(jí)控制標(biāo)志位置于無(wú)效后結(jié)束逐級(jí)調(diào)控重置。

24、本發(fā)明還提供了一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡系統(tǒng)，使用了上述的均衡方法。

25、本發(fā)明還提供了一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡系統(tǒng)，保存了上述的均衡方法所對(duì)應(yīng)的軟件程序。

26、本發(fā)明還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，保存了上述的均衡方法所對(duì)應(yīng)的軟件程序。

27、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所具備的有益效果為通過(guò)在多個(gè)串聯(lián)的可以調(diào)整自身電壓的電池間建立一主多從的通訊網(wǎng)絡(luò)，由主機(jī)獲取從機(jī)電池的數(shù)據(jù)，并計(jì)算整個(gè)鋰電池組的平均電流和平均soc，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐級(jí)調(diào)控和定時(shí)調(diào)控，通過(guò)改變自身的電壓進(jìn)行各個(gè)電池間的均衡控制，無(wú)需外接均衡設(shè)備，以非均衡的方式實(shí)現(xiàn)均衡效果，在充電時(shí)通過(guò)使能量多的電池在單位時(shí)間內(nèi)獲得較少的能量，使能量少的電池在單位時(shí)間內(nèi)獲得較多的能量，最終使得各個(gè)電池的能量趨于一致。在放電時(shí)通過(guò)使能量多的電池在單位時(shí)間內(nèi)釋放更多的能量，使能量少的電池在單位時(shí)間內(nèi)釋放更少的能量，最終使得各個(gè)電池的能量趨于一致；并且通過(guò)逐級(jí)調(diào)控實(shí)現(xiàn)多級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)更精密的控制，使均衡效果更為顯著。

技術(shù)特征：

1.一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述鋰電池為可調(diào)整自身電壓的鋰電池；所述鋰電池組內(nèi)的多個(gè)鋰電池之間建立一主多從的通訊網(wǎng)絡(luò)，并計(jì)算整個(gè)鋰電池組的平均電流和平均soc，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡控制；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述逐級(jí)調(diào)控的步驟2中，若n不等于1，則逐級(jí)調(diào)控重置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述逐級(jí)調(diào)控的步驟3中，通過(guò)判斷平均電流是否大于定時(shí)調(diào)控開(kāi)啟閾值來(lái)決定否開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制，若是則開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制；若否則不開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述判斷鋰電池的充放電狀態(tài)是通過(guò)判斷平均電流的正負(fù)，若平均電流為正表示鋰電池為充電狀態(tài)，若平均電流為負(fù)表示鋰電池為放電狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，當(dāng)鋰電池處于充電狀態(tài)，并且存在有(soc＞平均soc+設(shè)定閾值n)的鋰電池時(shí)，所述電壓的具體改變方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，當(dāng)鋰電池處于放電狀態(tài)，并且存在有(soc＞平均soc-設(shè)定閾值n)的鋰電池時(shí)，所述電壓的具體改變方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述均衡控制方法還包括通訊檢測(cè)，各鋰電池判斷自身是否斷開(kāi)通訊，若斷開(kāi)通訊則控制所有鋰電池恢復(fù)正常電壓，并將逐級(jí)調(diào)控重置后結(jié)束通訊檢測(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述鋰電池內(nèi)部至少使用一個(gè)電芯，并安裝帶有雙向升降壓、mppt功能的bms。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，其特征在于，所述逐級(jí)調(diào)控重置的具體步驟為：關(guān)閉電池組內(nèi)均衡，將n重置為n＝1，并將逐級(jí)控制標(biāo)志位置于無(wú)效后結(jié)束逐級(jí)調(diào)控重置。

10.一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡系統(tǒng)，其特征在于，使用了權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的均衡方法。

11.一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡系統(tǒng)，其特征在于，保存了對(duì)應(yīng)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的均衡方法所對(duì)應(yīng)的軟件程序。

12.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，保存了對(duì)應(yīng)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的均衡方法所對(duì)應(yīng)的軟件程序。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種串聯(lián)鋰電池組充放電過(guò)程均衡方法，鋰電池為可調(diào)整自身電壓的鋰電池；鋰電池組內(nèi)的多個(gè)鋰電池之間建立一主多從的通訊網(wǎng)絡(luò)，并計(jì)算整個(gè)鋰電池組的平均電流和平均SOC，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡控制；均衡控制的方法包括定時(shí)調(diào)控和逐級(jí)調(diào)控，在逐級(jí)調(diào)控中，設(shè)定M個(gè)定時(shí)時(shí)間和與定時(shí)時(shí)間一一對(duì)應(yīng)的設(shè)定閾值，M≥1；且定時(shí)時(shí)間和設(shè)定閾值的大小分別隨著M的增加而減??；逐級(jí)調(diào)控包括是否開(kāi)啟鋰電池組內(nèi)均衡控制判斷及定時(shí)時(shí)間及設(shè)定閾值更新子步驟；定時(shí)調(diào)控中進(jìn)行均衡動(dòng)作，在均衡動(dòng)作中通過(guò)改變各個(gè)鋰電池的電壓進(jìn)行均衡控制，同時(shí)讓逐級(jí)調(diào)控進(jìn)入定時(shí)時(shí)間更新子步驟，并重新執(zhí)行定時(shí)調(diào)控。還提供均衡系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，保存上述均衡方法。

技術(shù)研發(fā)人員：洪浩軍,洪晨欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門(mén)篤正電子技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8