一种改进的动力电池组维护方法

摘要

本发明提出了一种改进的动力电池组维护方法，能够在电池组运行过程中，可以实时的对电池各种特征数据进行分析，挑选出电池组中需要进行维护充电及维护放电的单体电池，同时控制需要充电维护电池数与放电维护电池数的配比，达到总线平衡，通过融合维护方法的维护系统对需要进行维护的单体电池进行维护，该方法有效的保证电池组的一致性，进一步延长电池组的使用寿命，同时通过内部充放电的维护控制有效地减少外部电源的消耗，弱化对外部电源的依赖性，在一定条件下不需要开启外部电源对电池维护系统供电。

主权项

一种改进的动力电池组维护方法，所述电池组由若干单体电池串联组成，其特征在于：包括下述步骤：(1)、对电池组Bat＝{Bat₁,Bat₂...Bat_n}进行分析，n为电池组单体电池个数，n≥3,且n为整数；(2)、数据预处理；测量并选取单体电池的连续m个采集电压vol、采集电流cur、采集温度temp，m为大于等于3的整数，得到原始数据矩阵Z；$Z=\left[\begin{array}{ccc}{\mathrm{vol}}_{11}& ...& {\mathrm{vol}}_{1m}\\ ...& ...& ...\\ {\mathrm{vol}}_{n1}& ...& {\mathrm{vol}}_{nm}\\ {\mathrm{cur}}_1& ...& {\mathrm{cur}}_m\\ {\mathrm{temp}}_1& ...& {\mathrm{temp}}_m\end{array}\right]$对电压、电流、温度数据进行去峰值取平均操作，最后得到所需的电压、电流、温度数据，为volavg_i、curavg、tempavg，0≤i≤n；${\mathrm{volavg}}_i=\frac{1}{n-2}(\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\mathrm{vol}}_{ij}-\underset{1\le j\le m}{min}\{{\mathrm{vol}}_{ij}\}-\underset{1\le j\le m}{\max }\{{\mathrm{vol}}_{ij}\left\}\right)$$curavg=\frac{1}{n-2}(\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\mathrm{cur}}_j-\underset{1\le j\le m}{min}\{{\mathrm{cur}}_j\}-\underset{1\le j\le m}{max}\{{\mathrm{cur}}_j\left\}\right)$$tempavg=\frac{1}{n-2}(\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\mathrm{temp}}_j-\underset{1\le j\le m}{min}\{{\mathrm{temp}}_j\}-\underset{1\le j\le m}{max}\{{\mathrm{temp}}_j\left\}\right)$(3)、对(2)中得到的电压数据volavg_i以及计算得到的电池单体荷电状态SOC_i、健康状态SOH_i数据分别进行归一化处理，处理如下：${\overline{volavg}}_i=\frac{{\mathrm{volavg}}_i-\underset{1\le i\le n}{min}\left\{{\mathrm{volavg}}_i\right\}}{\underset{1\le i\le n}{\max }\left\{{\mathrm{volavg}}_i\right\}\underset{1\le i\le n}{min}\left\{{\mathrm{volavg}}_i\right\}}$${\overline{SOCSOH}}_i=\frac{{\mathrm{SOC}}_i\times {\mathrm{SOH}}_i-\underset{1\le i\le n}{min}\{{\mathrm{SOC}}_i\times {\mathrm{SOH}}_i\}}{\underset{1\le i\le n}{\max }\{{\mathrm{SOC}}_i\times {\mathrm{SOH}}_i\}-\underset{1\le i\le n}{min}\{{\mathrm{SOC}}_i\times {\mathrm{SOH}}_i\}}$为第i个单体电池归一化后对应的电压数值，为第i个单体电池归一化后对应的SOC、SOH的乘积，0≤i≤n，i为整数；(4)单体电池需要进行维护的充电程度与放电程度计算，并确定需要维护充电的电池集合及需要维护放电的电池集合；下面计算每节电池的需要进行维护充电的程度和维护放电的程度，计算方式如下：${\mathrm{dCha}}_i=w_1\times 10\times (\frac{1}{n}\underset{j=0}{\overset{n}{\Sigma }}{\overline{volavg}}_j-{\overline{volavg}}_i)+w_2(\frac{1}{n}\underset{j=0}{\overset{n}{\Sigma }}{\overline{SOCSOH}}_j-{\overline{SOCSOH}}_j)$${\mathrm{dDis}}_i=w_1\times 10\times ({\overline{volavg}}_i-\frac{1}{n}\underset{j=0}{\overset{n}{\Sigma }}{\overline{volavg}}_j)+w_2({\overline{SOCSOH}}_j-\frac{1}{n}\underset{j=0}{\overset{n}{\Sigma }}{\overline{SOCSOH}}_j)$其中w₁、w₂分别为电压因素、剩余电量因素的权重值，且w₁+w₂＝1；遍历所有单体电池，当dCha_i>d_cha时，认为第i个单体电池需要进行充电维护，d_cha为设定的充电维护阈值，0<d_cha<1；当dDis_i>d_dis时，认为第i个单体电池需要进行放电维护，d_dis为设定的放电维护阈值，0<d_dis<1；进而得到需要进行充电维护的电池集合为Bat1＝{Bat1₁,Bat1₂...Bat1_x}，需要进行放电维护的电池集合为Bat2＝{Bat2₁,Bat2₂...Bat2_y}，且x＜n，y＜n；(5)设定充电维护电流为定值Cur_cha，放电维护电流为定值Cur_dis，为了维护的平衡，得到需要进行维护充电的电池数与进行维护放电的电池数的比值为对该比值进行处理，得到对应的最简分数为当Cur_dis'≥Cur_cha'，且Cur_dis'>d时，d为最大维护充电节数，n/4≤d≤n/2，则即为d与向上取整的比值；当Cur_dis'≥Cur_cha'，且Cur_dis'≤d时，则当Cur_dis'＜Cur_cha'，且Cur_cha'>d时，则即为向下取整与d的比值；当Cur_dis'＜Cur_cha'，且Cur_cha'≤d时，则h_cha为最大维护充电节数d下需要进行维护充电的电池数与进行维护放电的电池数两者最优比值的分子，为整数；h_dis为最大维护充电节数d下需要进行维护充电的电池数与进行维护放电的电池数两者最优比值的分母，为整数；当时，则可以得到需要维护放电的电池数量为即向下取整后与h_dis的乘积，需要维护充电的电池数量为即向下取整后与h_cha的乘积；当时，则可以得到需要维护放电的电池数量为即向下取整后与h_dis的乘积，需要维护充电的电池数量为即向下取整后与h_cha的乘积；当时，则可以得到需要维护充电的电池数量为Num_cha＝x，需要维护放电的电池数量为Num_dis＝y；(6)根据各电池的需要进行维护充电与维护放电的程度对电池集合Bat1、Bat2进行降序排序；得到需要维护充电的有序集合Bat3＝{Bat3₁,Bat3₂...Bat3_x}，且Bat3₁≥Bat3₂≥...≥Bat3_x，得到需要维护放电的有序集合Bat4＝{Bat4₁,Bat4₂...Bat4_y}，且Bat4₁≥Bat4₂≥...≥Bat4_y；(7)根据(5)得到的需要维护充电及需要维护放电的电池数，从(6)得到的Bat3、Bat4中选取；进而得到最终需要进行维护充电的电池集合与进行维护放电的电池集合；需要进行维护充电的电池集合为需要进行维护放电的电池集合为(8)电池维护系统对电池集合BatCha中的单体电池进行充电维护，对电池集合BatDis中的单体电池进行放电维护。