双登集团股份有限公司;江苏双登富朗特新能源有限公司王琪获国家专利权
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龙图腾网获悉双登集团股份有限公司;江苏双登富朗特新能源有限公司申请的专利锂离子电池电压与电芯的一体化均衡控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117394491B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311379410.7,技术领域涉及:H02J7/00;该发明授权锂离子电池电压与电芯的一体化均衡控制方法是由王琪;葛蓝田;杨宝峰;尹必峰设计研发完成,并于2023-10-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本锂离子电池电压与电芯的一体化均衡控制方法在说明书摘要公布了:本发明涉及锂离子电池技术领域,尤其是一种锂离子电池电压与电芯的一体化均衡控制方法,首先,设计锂离子电池电压与电芯一体化均衡的电路结构;其次,将电池单体电压最大值与最小值的差值、电池单体SOC最大值与最小值的差值作为2个输入变量,输入模糊逻辑控制器进行运算,输出均衡电流和场效应管的占空比2个输出变量,设计模糊逻辑控制规则;最后,根据2个输出变量控制电路的电流和场效应管的导通时间,使得电路中不同锂离子电池单体拥有相同的电压和相似的SOC,从而实现电压和电芯双重均衡。该方法可有效调节各电池单体之间均衡电流的大小与均衡时间的长短,兼顾电压均衡和电芯均衡,最大化延长电池的循环寿命,充分减少过冲和过放导致的电芯损坏等故障。
本发明授权锂离子电池电压与电芯的一体化均衡控制方法在权利要求书中公布了:1.一种锂离子电池电压与电芯的一体化均衡控制方法,其特征在于,包括如下步骤: S1、构建锂离子电池电压与电芯的一体化均衡电路结构; S2、测量步骤S1中待均衡电池的电压,得到电压最大值Umax和电压最小值Umin,计算两者的电压差值△U=Umax-Umin;依次测量步骤S1中待均衡电池的荷电状态,得到荷电状态最大值SOCmax和荷电状态最小值SOCmin,计算两者的荷电状态差值△SOC=SOCmax-SOCmin;将电压差值△U与荷电状态差值△SOC作为两个输入变量输入模糊逻辑控制器,经模糊逻辑控制器的模糊逻辑算法得到均衡电流Id和MOS管的占空比D这两个输出变量; S3、电池管理系统根据步骤S2中的两个输出变量,调整步骤S1中电路的电流和MOS管的导通时间,以使各待均衡电池的电压相同,且荷电状态相似,实现电压和电芯的双重均衡; 所述S1中的电路包括待均衡电池一BT1、待均衡电池二BT2、待均衡电池三BT3、MOS管一Q1、MOS管二Q2、MOS管三Q3、MOS管四Q4、MOS管五Q5、MOS管六Q6和均衡电容C,均衡电容C、MOS管一Q1、待均衡电池一BT1、待均衡电池二BT2、待均衡电池三BT3和MOS管六Q6串联形成一回路,MOS管二Q2的一端连接在均衡电容C与MOS管六Q6之间,其另一端连接在待均衡电池一BT1与待均衡电池二BT2之间,MOS管三Q3的一端连接在均衡电容C与MOS管一Q1之间,其另一端连接在待均衡电池一BT1与待均衡电池二BT2之间,MOS管四Q4的一端连接在均衡电容C与MOS管六Q6之间,其另一端连接在待均衡电池二BT2与待均衡电池三BT3之间,MOS管五Q5的一端连接在均衡电容C与MOS管一Q1之间,其另一端连接在待均衡电池二BT2与待均衡电池三BT3之间; 所述步骤S3中各待均衡电池的电压相同,需要根据待均衡电池一BT1、待均衡电池二BT2、待均衡电池三BT3的电压值进行充放电,分为12种状态,具体为: 状态1:当UBT1UBT2=UBT3时,先导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,充电结束后,再导通Q1和Q2,BT1再次向C充电,C充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,经过数次循环,直至电压均衡; 状态2:当UBT2UBT1=UBT3时,先导通Q3和Q4,BT2向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,充电结束后,再导通Q3和Q4,BT2再次向C充电,C充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,经过数次循环,直至电压均衡; 状态3:当UBT3UBT1=UBT2时,先导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,充电结束后,再导通Q5和Q6,BT3再次向C充电,C充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,经过数次循环,直至电压均衡; 状态4:当UBT3=UBT2UBT1时,先导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,充电结束后,再导通Q3和Q4,BT2向C充电,C充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,经过数次循环,直至电压均衡; 状态5:当UBT1=UBT3UBT2时,先导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,充电结束后,再导通Q5和Q6,BT3向C充电,C充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,经过数次循环,直至电压均衡; 状态6:当UBT1=UBT2UBT3时,先导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,充电结束后,再导通Q3和Q4,BT2向C充电,C充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,经过数次循环,直至电压均衡; 状态7:当UBT1UBT2UBT3时,导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,此时可跳转至状态1或者状态6或者电压直接均衡; 状态8:当UBT1UBT3UBT2时,导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,此时可跳转至状态1或者状态5或者电压直接均衡; 状态9:当UBT2UBT1UBT3时,导通Q3和Q4,BT2向C充电,充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,此时可跳转至状态2或者状态6或者电压直接均衡; 状态10:当UBT2UBT3UBT1时,导通Q3和Q4,BT2向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,此时可跳转至状态2或者状态4或者电压直接均衡; 状态11:当UBT3UBT2UBT1时,导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,此时可跳转至状态3或者状态4或者电压直接均衡; 状态12:当UBT3UBT1UBT2时,导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT1充电,此时可跳转至状态3或者状态5或者电压直接均衡; 所述步骤S3中各待均衡电池的荷电状态相似,根据待均衡电池一BT1、待均衡电池二BT2、待均衡电池三BT3的荷电状态值进行充放电,分为12种状态,具体为: 状态1:当SOCBT1SOCBT2=SOCBT3时,先导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,充电结束后,再导通Q1和Q2,BT1再次向C充电,C充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,经过数次循环,直至电芯均衡; 状态2:当SOCBT2SOCBT1=SOCBT3时,先导通Q3和Q4,BT2向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,充电结束后,再导通Q3和Q4,BT2再次向C充电,C充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,经过数次循环,直至电芯均衡; 状态3:当SOCBT3SOCBT1=SOCBT2时,先导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,充电结束后,再导通Q5和Q6,BT3再次向C充电,C充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,经过数次循环,直至电芯均衡; 状态4:当SOCBT3=SOCBT2SOCBT1时,先导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,充电结束后,再导通Q3和Q4,BT2向C充电,C充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,经过数次循环,直至电芯均衡; 状态5:当SOCBT1=SOCBT3SOCBT2时,先导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,充电结束后,再导通Q5和Q6,BT3向C充电,C充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,经过数次循环,直至电芯均衡; 状态6:当SOCBT1=SOCBT2SOCBT3时,先导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,充电结束后,再导通Q3和Q4,BT2向C充电,C充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,经过数次循环,直至电芯均衡; 状态7:当SOCBT1SOCBT2SOCBT3时,导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,此时可跳转至状态1或者状态6或者电芯直接均衡; 状态8:当SOCBT1SOCBT3SOCBT2时,导通Q1和Q2,BT1向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT2充电,此时可跳转至状态1或者状态5或者电芯直接均衡; 状态9:当SOCBT2SOCBT1SOCBT3时,导通Q3和Q4,BT2向C充电,充电结束后,导通Q5和Q6,C向BT3充电,此时可跳转至状态2或者状态6或者电芯直接均衡; 状态10:当SOCBT2SOCBT3SOCBT1时,导通Q3和Q4,BT2向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,此时可跳转至状态2或者状态4或者电芯直接均衡; 状态11:当SOCBT3SOCBT2SOCBT1时,导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q1和Q2,C向BT1充电,此时可跳转至状态3或者状态4或者电芯直接均衡; 状态12:当SOCBT3SOCBT1SOCBT2时,导通Q5和Q6,BT3向C充电,充电结束后,导通Q3和Q4,C向BT1充电,此时可跳转至状态3或者状态5或者电芯直接均衡。
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