磷酸铁锂电池组的被动均衡系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及锂离子电池领域，特别涉及一种磷酸铁锂电池组的被动均衡系统。
【背景技术】
[0002]磷酸铁锂(Lithium 1n phosphate，LFP)电池是一款绿色环保电池。与一般锂电池相比，磷酸铁锂电池具有安全性高、电池循环寿命长、可快速充放电、同等能量密度下重量小、耐高温等优点，因而拥有良好的应用前景。例如，磷酸铁锂电池组可以应用于EV(electric vehicle,电动汽车)、ESS(Energy Storage System，储能系统)等。常见的应用有电动自行车、电动公交车等。
[0003]磷酸铁锂电池组是由多个单节的电芯串联而成的。由于工艺水平的限制，电芯之间存在一定的偏差，同时电芯在使用过程中随着充放电循环次数增加及存储时间、温度等影响，电芯容量衰减也会不一致，从而导致同一电池组内电芯的荷电状态(State ofCharge, SoC)出现不一致，造成了同一电池组内电芯的不均衡。SoC也称为“剩余电量”，表示电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，用百分数表示。SoC的其取值范围为O?1，当SoC = O时表示电池放电完全，当SoC = I时表示电池完全充满。
[0004]磷酸铁锂电池组的这种不均衡会降低磷酸铁锂电池组的性能，减少磷酸铁锂电池组的寿命。因此，需要对磷酸铁锂电池组进行均衡，以使磷酸铁锂电池组内各电芯的剩余电量SoC差值在一定的误差范围内。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种磷酸铁锂电池组的被动均衡系统，提高磷酸铁锂电池组的性能，延长磷酸铁锂电池组的寿命。
[0006]本实用新型是这样实现的，提供一种磷酸铁锂电池组的被动均衡系统，其中包括:用于存储可精确查询剩余电量的电压与剩余电量对应关系的存储模块，以及用于采集静止状态下所述磷酸铁锂电池组中各个电芯的开路电压的采集模块；
[0007]还包括与所述采集模块连接的判断模块，所述判断模块，用于判断所述磷酸铁锂电池组是否处于静止状态，并判断所述开路电压是否处于所述可精确查询剩余电量的电压范围内；
[0008]还包括分别与所述判断模块、所述存储模块和所述采集模块连接的获取模块；所述获取模块，用于根据所述判断模块的判断结果，当所述开路电压处于所述可精确查询剩余电量的电压范围内时，根据所述开路电压及所述存储模块存储的所述可精确查询剩余电量的电压与剩余电量对应关系，获得所述开路电压对应所述电芯的剩余电量，并根据各个所述电芯的剩余电量确定各个所述电芯的均衡容量；并根据被动均衡原理，计算各个所述电芯的均衡放电电流，并根据各个所述电芯的均衡容量和均衡放电电流，计算各个所述电芯的均衡放电时间；
[0009]以及与所述获取模块连接的均衡模块，所述均衡模块用于基于所述获取模块获取的各个所述电芯的均衡放电时间对所述磷酸铁锂电池组进行被动均衡处理。
[0010]进一步地，所述系统还包括与每个所述电芯连接的耗能电路；所述耗能电路包括放电均衡电阻和在所述均衡模块控制下连通或断开的开关器件。
[0011]进一步地，所述开关器件包括场效应三极管；所述放电均衡电阻的一端与对应电芯的正极电性连接；所述放电均衡电阻的另一端电性连接所述场效应三极管的漏极；所述场效应三极管的源极电性连接至所述对应电芯的负极；所述场效应三极管的栅极电性连接至所述均衡模块。
[0012]本实用新型一实施例中的磷酸铁锂电池组的被动均衡系统中，使用精确的剩余电量差异作为均衡的依据，并在LFP电池组处于电压高端时进行被动均衡，使均衡判断和执行时机不一定在同时判断执行。并且，本实用新型实施例的磷酸铁锂电池组的被动均衡系统，分离了判断依据的筛选和均衡动作的执行，这样提高了判断依据的可靠性，也在任何时机下都可以执行均衡。本实用新型实施例的磷酸铁锂电池组的被动均衡系统，能够提高LFP电池组的性能，延长LFP电池组的寿命。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一实施例中磷酸铁锂电池组的被动均衡方法的流程图。
[0014]图2为一种磷酸铁锂电芯的特性曲线图。
[0015]图3为在电压采样精度为±5mV、剩余电量误差阈值为3%时由电芯特性曲线分析得到的用于确定可精确查询剩余电量的电压范围的曲线图。
[0016]图4为本实用新型另一实施例中磷酸铁锂电池组的被动均衡方法的流程图。
[0017]图5为本实用新型另一实施例中磷酸铁锂电池组的被动均衡方法的流程图。
[0018]图6为本实用新型一实施例中磷酸铁锂电池组的被动均衡系统的结构示意图。
[0019]图7为本实用新型另一实施例中磷酸铁锂电池组的被动均衡系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型的主要构思是:使用精确的剩余电量SoC差异作为均衡的依据，并在LFP电池组处于电压高端时进行被动均衡动作，分离均衡判断依据的筛选和均衡动作的执行，使均衡判断和执行时机不一定在同时判断执行。
[0021]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]图1为本实用新型一实施例中磷酸铁锂电池组的被动均衡方法的流程图。如图1所示，本实施例中，磷酸铁锂电池组的被动均衡方法可以包括如下步骤:
[0023]步骤S101，确定磷酸铁锂电池组中各个电芯的可精确查询剩余电量SoC的电压范围并确定可精确查询剩余电量的电压与剩余电量对应关系。
[0024]在一实施例中，可精确查询剩余电量SoC的电压范围可由电芯特性曲线、电压采样精度和剩余电量SoC误差阈值三者决定。下面以图2和图3为例简要说明确定可精确查询剩余电量SoC的电压范围的方式。
[0025]图2为一种磷酸铁锂电芯的特性曲线图。图3为在电压采样精度为±5mV、剩余电量误差阈值为3%时由图2中的电芯特性曲线分析得到的用于确定可精确查询剩余电量SoC的电压范围的曲线图。在图3中，“line”表示期望的误差阈值。参考图2和图3，可知，在271mV(毫伏)至3283mV的电压区间和3299mV至3317mV的电压区间，可以通过开路电压与剩余电量对应关系依据开路电压精确查询剩余电量SoC的值。因此，271mV至3283mV的电压区间和3299mV至3317mV的电压区间的并集，是可精确查询剩余电量SoC的电压范围。上述可精确查询剩余电量的电压范围可由电芯特性曲线、电压采样精度和剩余电量误差阈值三者共同决定，并可采用可精确查询剩余电量的开路电压与剩余电量关系表记录可精确查询剩余电量的电压与剩余电量之间的对应关系。
[0026]需要说明的是，磷酸铁锂电池的特性曲线是相似的，不同的磷酸铁锂电池电芯配方，将会改变电芯特性曲线，也会导致参数的改变，因此，上述参数主要用于示例性说明。
[0027]此外，当各个电芯的材料、工艺等相同时，各个电芯的特性曲线也相同，由此，各个电芯具有相同的可精确查询剩余电量的电压范围，即磷酸铁锂电池组中所有电芯可具有相同的可精确查询剩余电量的开路电压与剩余电量关系表。在一实施例中，可精确查询剩余电量的电压与剩余电量对应关系也可以采用图2中的非平台区域230表示。
[0028]步骤S103，采集静止状态下磷酸铁锂电池组中各个电芯的开路电压；
[0029]在一实施例中，步骤S103具体包括:判断磷酸铁锂电池组是否处于静止状态；若磷酸铁锂电池组处于静止状态，则采集磷酸铁锂电池组中各个电芯的开路电压。
[0030]在一实施例中，判断磷酸铁锂电池组是否处于静止状态可包括:判断磷酸铁锂电池组的电流是否小于0.03C (库伦)或小于3A (安培)并且持续30min (分钟)以上；若是，则确认磷酸铁锂电池组处于静止状态。
[0031]步骤S105，判断采集的开路电压是否处于可精确查询剩余电量的电压范围内；若采集的开路电压处于可精确查询剩余电量的电压范围内，则执行步骤S107，否则结束；
[0032]步骤S107，根据采集的开路电压及可精确查询剩余电量的电压与剩余电量对应关系，获得采集的开路电压对应电芯的剩余电量，并根据各个电芯的剩余电量确定各个电芯的均衡容量；各个电芯的均衡容量等于各个电芯的容量与磷酸铁锂电池组中所有电芯的容量中最小值的差值；电芯的容量等于电芯的额定容量与电芯的剩余电量值的乘积；
[0033]在一实施例中，步骤S107中的根据各个电芯的剩余电量确定各个电芯的均衡容量可包括下述步骤:
[0034]获取电池组中各个电芯的剩余电量差值，其中，剩余电量差值等于电芯的剩余电量与剩余电量最小值的差值，剩余电量最小值指磷酸铁锂电池组中所有电芯的剩余电量中的最