《動力電池組充放電均衡控制方法》是惠州市億能電子有限公司於2010年6月28日申請的專利，該專利的申請號為2010102131945，公布號為CN101882699A，公布日為2010年11月10日，發明人是馮大明、劉飛、阮旭松、盛大雙。該發明涉及動力電池組充電領域，具體涉及一種針對蓄電池組的均衡控制方法。
《動力電池組充放電均衡控制方法》步驟為：對電池組充電，當某一電池單體達到充滿條件時結束充電；採集各電池單體電壓，若有電池單體電壓處於“充滿區間”之外，則計算電池組當前的平均電壓，並記錄電壓高於平均電壓的電池單體和低於平均電壓的電池單體作為均衡對象；再次對電池組充電時，對記錄的電壓高的電池單體採用放電均衡方式執行均衡，電壓低的電池單體採用充電均衡方式執行均衡。該發明所述均衡控制方法適用於各種電池組，特別是容量較大的蓄電池組，該控制方法結合了充電均衡與放電均衡的優勢，二者互相配合，可縮短均衡時間，提高了均衡效率，同時有效降低均衡電路的能量消耗。
2013年10月，《動力電池組充放電均衡控制方法》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《動力電池組充放電均衡控制方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：動力電池組充放電均衡控制方法
- 類別：發明專利
- 公布號：CN101882699A
- 公布日：2010年11月10日
- 申請號：2010102131945
- 申請日：2010年6月28日
- 申請人：惠州市億能電子有限公司
- 地址：廣東省惠州市仲愷高新技術產業開發區16號區
- 發明人：馮大明、劉飛、阮旭松、盛大雙
- 分類號：H01M10/44（2006.01）I
- 專利代理機構：廣州粵高專利商標代理有限公司
- 代理人：任海燕
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
為了達到一定的電壓、功率和能量等級，電池需要串聯成組使用，如電動腳踏車、儲能系統、直流系統等。電池組一致性是電池串聯成組套用技術的核心之一，直接影響到電池組使用的安全性和高效性。但實踐證明，電池組一致性是相對的，不一致卻是是絕對的。造成電池組不一致的原因主要有以下幾點：（1）電池在出廠前由於製造和化成篩選工藝的原因，不能保證電池單體出廠時各項參數一致，特別是電池初始SOC的不一致會在電池組初始階段就造成電池組的不一致；（2）電池單體在使用時位置不同，工作溫度存在一定的差異，通風處電池單體溫度低一些，而其它地方的電池單體溫度會相對高一些，溫度的差異導致電池的自放電率不一致，長時間的差異累積會引起電池SOC的不均衡；（3）庫侖效率的不一致，串聯電池組在充電和放電過程中單體流過的電流相等，但是由於每個單體所處環境的不一致導致其庫侖效率的不一致，在這種情況下，電池不同單體實際充電容量和放電容量就會引起差異。
由於單體電池的不一致性，導致電池組在充電階段，可能出現某節電池比其它電池提前過充現象，而在放電階段，則出現某節電池比其它電池提前過放的現象。電池組內電池單體的不一致性，對電池組的效率和使用的安全性有很大的影響，因此有必要提供一種行之有效的均衡控制方法，以使電池組具有良好的一致性，提高電池組的使用效率和安全性。
發明內容
專利目的
《動力電池組充放電均衡控制方法》需要解決的問題是提供一種動力電池組特別是蓄電池組的均衡的控制方法。
技術方案
《動力電池組充放電均衡控制方法》其步驟為：
（1）對電池組進行充電，當某一電池單體達到設定的充滿條件時，結束充電，進行均衡判斷；
（2）採集各個電池單體電壓，若有電池單體電壓處於“充滿區間”之外，則計算電池組當前的平均電壓，分別記錄電壓高於平均電壓的電池單體和低於平均電壓的電池單體作為均衡對象；
（3）再次對電池組充電時，對記錄的電壓高於平均電壓的電池單體採用放電均衡方式執行均衡，低於平均電壓的電池單體採用充電均衡方式執行均衡。
優選的，所述步驟（2）中還包括根據估算的電池容量差異計算每個均衡對象所需的均衡時間並記錄的步驟，則步驟（3）中按照步驟（2）記錄的時間對每個電池單體執行均衡。
所述放電均衡方式，即在電池組中各電池單體兩端分別並聯放電電阻，每個電阻串聯一MOS管，所述MOS管受控制器控制導通或截止進而控制放電迴路的通斷。所述充電均衡方式，即將各電池單體正極分別通過一可控開關接充電電源正極，將各電池單體負極也分別通過一可控開關接充電電源負極，可控開關均受控制器控制實現單體電池充電。
有益效果
《動力電池組充放電均衡控制方法》適用於各種電池組，特別是容量較大的蓄電池組，該控制方法結合了充電均衡與放電均衡的優勢，二者互相配合，縮短了均衡時間，提高了均衡效率，同時有效降低均衡電路的能量消耗，特別是當電池組的一致性較差時，可以更明顯發揮充放電結合均衡的優勢。
附圖說明
圖1為所述均衡控制方法充電和放電均衡電路示意圖。
圖1
權利要求
1.《動力電池組充放電均衡控制方法》其步驟為：
（1）對電池組進行充電，當某一電池單體達到設定的充滿條件時，結束充電，進行均衡判斷；
（2）採集各個電池單體電壓，若有電池單體電壓處於“充滿區間”之外，則計算電池組當前的平均電壓，分別記錄電壓高於平均電壓的電池單體和低於平均電壓的電池單體作為均衡對象；
（3）再次對電池組充電時，對記錄的電壓高於平均電壓的電池單體採用放電均衡方式執行均衡，低於平均電壓的電池單體採用充電均衡方式執行均衡；其中，放電均衡方式，即在電池組中各電池單體兩端分別並聯放電電阻，每個電阻串聯一MOS管，所述MOS管受控制器控制導通或截止進而控制放電迴路的通斷；其中，所述充電均衡方式，即將各電池單體正極分別通過一可控開關接充電電源正極，將各電池單體負極也分別通過一可控開關接充電電源負極，可控開關均受控制器控制實現單體電池充電。
2.根據權利要求1所述的動力電池組充放電均衡控制方法，其特徵在於：所述步驟（2）中還包括根據估算的電池容量差異計算每個均衡對象所需的均衡時間並記錄的步驟，則步驟（3）中按照步驟（2）記錄的時間對每個電池單體執行均衡。
3.根據權利要求2所述的動力電池組充放電均衡控制方法，其特徵在於：所述放電電阻取值至少為100歐姆。
實施方式
《動力電池組充放電均衡控制方法》步驟為：
（1）對電池組進行充電，當某一電池單體達到設定的充滿條件時，結束充電，進行均衡判斷；
（2）採集各個電池單體電壓，若有電池單體電壓處於“充滿區間”之外，則計算電池組當前的平均電壓，分別記錄電壓高於平均電壓的電池單體和低於平均電壓的電池單體作為均衡對象，並估算電池容量差異，計算每個均衡對象所需的均衡時間並記錄；
（3）再次對電池組充電時，對記錄的電壓高於平均電壓的電池單體採用放電均衡方式執行均衡，低於平均電壓的電池單體採用充電均衡方式執行均衡；執行均衡時，實時將均衡時間與計算所得均衡時間進行比較，時間到則斷開均衡迴路。
具體實施時，電池管理系統可採用典型的主從控制模式。由主機板傳送“均衡判斷”命令和“均衡執行”命令；由從板完成電池外電壓採樣，回響主機板命令並控制完成任意一隻電池單體的放電均衡和充電均衡操作。
所述充電、放電均衡電路如圖1所示。在電池組中各電池單體（cell1-celln）兩端分別並聯放電電阻，每個電阻串聯一MOS管（T1-Tn），所有MOS管均受從機控制器控制導通或截止進而控制各個電池單體放電迴路的通斷。
充電均衡電路採用並聯電源充電的方式，由MOS管（T1-Tn）來控制充電迴路的切入與斷開。充電迴路同一時間只允許給一個電池單體充電，而對於放電均衡電路則可實現多個電池在同一時刻放電，控制自由。
該發明所述方法通過均衡電阻對先充滿的電池單體進行放電，對最後充滿的電池單體進行充電，最終達到使電池組內所有電池單體快速一致的目的。
該發明方案中，僅且僅當全部電池單體在充電結束瞬間達到充滿區間時，電池組不需要均衡，只要有一個電池沒有進入充滿區間，則需要對其它電池進行均衡操作。
一個充電周期結束時，電池管理系統中均衡標記和均衡時間清零，重新進行下一次均衡判斷過程。
放電電阻的阻值一般根據管理系統的體積和散熱能力可以適當調整，以適應不同電池容量的需要。對於蓄電池組，每個放電均衡迴路選取的放電電阻不應小於100歐姆。該電阻決定了均衡電流的大小，均衡電流：Ib＝Ucell/Rb，Ucell為單體電池外電壓，Rb為均衡放電電阻。
該發明中，估算電池容量差異是通過測量充電結束時電池單體的外電壓，並與電池的SOC-OCV（電池的開路電壓Ucell隨電池剩餘電量SOCcell變化特性曲線）曲線進行對比，進而估算出電池單體之間的容量差異的，再通過容量差異與均衡電流Ib，就可以計算得到每個需要均衡的電池單體的均衡時間。
均衡時間的計算公式為：t＝ΔSOC·C/Ib，其中，SOCcell＝f（Ucell）ΔSOC＝1-SOCcell，C為電池單體的額定容量。
榮譽表彰
2013年10月，《動力電池組充放電均衡控制方法》獲得第十五屆中國專利優秀獎。
