CN106385062B - 电池组均衡方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组均衡方法及装置。该方法包括：在电池组的运行过程中，采集所述电池组的单体电池的电池信息；根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围；在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量；根据所述每个单体电池的突变容量中点与所述电池组的标准容量的容量差，确定所述每个单体电池的均衡时间；以及根据所述均衡时间对所述每个单体电池进行均衡处理。由此，可以提高电池组的有效容量，同时可以降低对均衡系统的存储能力和处理能力方面的要求，从而可以降低生产成本，提高方法及装置的适用性。

Description

电池组均衡方法及装置

技术领域

本发明涉及电池均衡领域，具体地，涉及一种电池组均衡方法及装置。

背景技术

电池组可以由多个单体电池串联而成。每节单体电池之间的电压可能存在差异，并且在对电池组进行多次充放电后，每节单体电池之间的电压差异越来越大，从而影响电池组的性能。因此，对电池组的单体电池进行均衡处理十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高电池组的有效容量的电池组均衡方法及装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池组均衡方法，该方法包括：在电池组的运行过程中，采集所述电池组的单体电池的电池信息；根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围；在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量；根据所述每个单体电池的突变容量中点与所述电池组的标准容量的容量差，确定所述每个单体电池的均衡时间；以及根据所述均衡时间对所述每个单体电池进行均衡处理。

本发明还提供一种电池组均衡装置，该装置包括：采集模块，用于在电池组的运行过程中，采集所述电池组的单体电池的电池信息；获取模块，用于根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围；第一确定模块，用于在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量；第二确定模块，用于根据所述每个单体电池的突变容量中点与所述电池组的标准容量的容量差，确定所述每个单体电池的均衡时间；以及均衡模块，用于根据所述均衡时间对所述每个单体电池进行均衡处理。

通过上述电池组均衡方法及装置对电池组进行均衡处理，可以提高电池组的有效容量，同时可以降低对均衡系统的存储能力和处理能力方面的要求，从而可以降低生产成本，提高电池组均衡方法及装置的适用性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施方式的电池组均衡方法的流程图；

图2示出了一示例单体电池的电压-容量曲线特性图；

图3示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡方法的流程图；

图4示出了通过对图2示出的电压-容量曲线进行求导得出的斜率曲线图；

图5示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡方法的流程图；

图6示出了根据本发明的实施方式的电池组均衡装置的框图；

图7示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图；

图8示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图；

图9示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图；

图10示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图；

图11示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图；

图12示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了根据本发明的实施方式的电池组均衡方法的流程图，该方法可以应用于电池均衡系统。如图1所示，该方法可以包括：

在步骤S101中，在电池组的运行过程中，采集该电池组的单体电池的电池信息。其中，电池信息可以包括单体电池的电压、电池组的电流、电池组的容量等等。此外，可以以预设的采样间隔来采集电池组的单体电池的电池信息。例如，该采样间隔可以被设定为100ms，或者是秒级。

在步骤S102中，根据电池信息，获取单体电池的突变容量范围。其中，突变容量范围可以包括高突容量和低突容量。所谓高突容量是指单体电池在其高突状态被触发时对应的容量。所谓低突容量是指单体电池在其低突状态被触发时对应的容量。高突状态和低突状态是根据单体电池的电压-容量曲线特性得出的单体电池的两种运行状态。图2示出了一示例单体电池的电压-容量曲线特性图。从图2可以看出，在曲线两端(例如，a段和c段)，电压具有较快的变化速率，在曲线中段(例如，b段)，电压具有平稳缓慢的变化速率。由此，a段可以称为低突状态，c段可以称为高突状态，而b段可以称为正常运行状态。

在步骤S103中，在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及电池组的标准容量。其中，突变容量中点是指突变容量范围中的低突容量与高突容量的平均值。

在步骤S104中，根据每个单体电池的突变容量中点与电池组的标准容量的容量差，确定每个单体电池的均衡时间。

例如，每个单体电池的突变容量中点可以表示为CAP(M,N)，电池组的标准容量可以表示为CAP(S)，这样，可以确定出每个单体电池的突变容量中点与电池组的标准容量的容量差CAP(B,N)，即

CAP(B,N)＝CAP(S)-CAP(M,N) (1)

之后，可以根据每个单体电池的突变容量中点与电池组的标准容量的容量差CAP(B,N)、以及均衡电流i(该均衡电流i为均衡系统的一固定参量)，确定出均衡时间T(B,N)，即

T(B,N)＝CAP(B,N)/i (2)

在步骤S105中，根据所述均衡时间对每个单体电池进行均衡处理。其中，在某个单体电池的均衡时间为正数的情况下，对该单体电池进行充电均衡，直到到达该均衡时间的绝对值|T(B,N)|。在某个单体电池的均衡时间为负数的情况下，对该单体电池进行放电均衡，直到到达该均衡时间的绝对值|T(B,N)|。

从步骤S103到步骤S105可以看出，在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围后(即，预定数量的单体电池到达过至少一次高突状态和至少一次低突状态)，可以触发均衡过程，即，可以根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定出均衡时间，并根据所述均衡时间对每个单体电池进行均衡处理。

在本发明中，所述预定数量可以被提前设定，例如，设定为大于电池组中包括的单体电池总数的一半的数值。优选情况下，所述预定数量被设定为与电池组中包括的单体电池总数相等。也就是说，在这一优选实施方式中，在获取到所有单体电池的突变容量范围后(即，全部单体电池到达过至少一次高突状态和至少一次低突状态)，才触发均衡过程，这样可以进一步提高单体电池的一致性，从而提高均衡效果。

通过上述电池组均衡方法对电池组进行均衡处理，可以提高电池组的有效容量，同时可以降低对均衡系统的存储能力和处理能力方面的要求(例如，不需要以非常短的采样间隔(例如，<1ms)来采集电池信息)，从而可以降低生产成本，提高电池组均衡方法的适用性。

图3示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡方法的流程图。如图3所示，所述根据电池信息，获取单体电池的突变容量范围(即，所述步骤S102)可以包括：

在步骤S301中，根据所述电池信息，确定所述单体电池的即时斜率信息，其中，该即时斜率信息用于表示在当前采样时刻与上一采样时刻期间，单体电池的电压变化量与容量变化量之比。

具体地，该步骤S301可以包括：根据单体电池在当前采样时刻的电压和在上一采样时刻的电压，确定单体电池在当前采样时刻与上一采样时刻期间的电压变化量；根据电池组在当前采样时刻与上一采样时刻期间的平均电流、和当前采样时刻与上一采样时刻之间的时间间隔，确定单体电池在当前采样时刻与上一采样时刻期间的容量变化量；根据所述电压变化量和所述容量变化量，确定单体电池的即时斜率信息。

例如，可以通过以下等式(3)确定单体电池的即时斜率信息：

其中，R(N)可以表示第N节单体电池的即时斜率信息；V(N)可以表示第N节单体电池在当前采样时刻的电压；V(N)'可以表示第N节单体电池在上一采样时刻的电压；I可以表示电池组在当前采样时刻与上一采样时刻期间的平均电流；T1可以表示当前采样时刻与上一采样时刻之间的时间间隔。

在步骤S302中，根据所述即时斜率信息，判断单体电池是否到达高突状态或低突状态。

图4示出了通过对图2示出的电压-容量曲线进行求导得出的斜率曲线图。对比图2和图4可以看出，图2中的曲线a段对应的斜率相对较高，曲线c段对应的斜率相对较高，而曲线b段对应的斜率相对较低。也就是说，在单体电池到达高突状态或低突状态的情况下，该单体电池具有较高的即时斜率。而在单体电池处于正常运行状态的情况下，该单体电池具有较低的即时斜率。可以预先设定与高突状态对应的第一斜率阈值，以及与低突状态对应的第二斜率阈值。当单体电池到达高突状态的情况下，其即时斜率大于或等于所述第一斜率阈值，当单体电池到达低突状态的情况下，其即时斜率大于或等于所述第二斜率阈值。当单体电池处于正常运行状态时，其即时斜率小于第一斜率阈值，并且小于第二斜率阈值。

在设定第一斜率阈值和第二斜率阈值时，优选地，所设定的第一斜率阈值和第二斜率阈值大于正常运行状态下单体电池所能达到的斜率最大值，例如，为正常运行状态下单体电池所能达到的斜率最大值的两倍。例如，如图4所示，空心横线表示正常运行状态下单体电池所能达到的斜率最大值，基于此最大值，可以设定第一斜率阈值为右侧圆圈所对应的斜率值，第二斜率阈值为左侧圆圈所对应的斜率值。

在本发明中，第一斜率阈值和第二斜率阈值可以相同，例如，如图4所示，第一斜率阈值和第二斜率阈值均为0.005。不过应当理解的是，在其他可能的实施方式中，第一斜率阈值和第二斜率阈值也可以不相同。

可以根据单体电池的即时斜率与第一斜率阈值和第二斜率阈值的比较结果，并结合其他电池信息，确定出单体电池是否到达高突状态或低突状态。

具体地，所述步骤S302可以包括：在即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定单体电池到达高突状态：单体电池在当前采样时刻的电压满足预设的高突电压范围；单体电池在当前采样时刻的电压大于在上一采样时刻的电压；电池组在当前采样时刻的电流大于在上一采样时刻的电流；电池组在当前采样时刻的容量大于在上一采样时刻的容量。

如图2所示，单体电池在高突状态下的电压较高。因此，可以提前设定与高突状态对应的高突电压范围(例如，根据图2所示的电压-容量曲线，可以将高突电压范围设定为3.5V±0.02V)。在单体电池到达高突状态的情况下，其电压满足(即，处于)所述高突电压范围。因此，在单体电池的即时斜率大于或等于第一斜率阈值、并且单体电池在当前采样时刻的电压满足预设的高突电压范围的情况下，可以确定单体电池到达高突状态。

可替换地或附加地，还可以结合单体电池的电压变化方向、电池组的电流变化方向、电池组的容量变化方向中的一者或多者来确定单体电池是否到达高突状态。

例如，在即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值，且单体电池在当前采样时刻的电压大于在上一采样时刻的电压的情况下，确定单体电池到达高突状态。可替换地或附加地，在即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值，且电池组在当前采样时刻的电流大于在上一采样时刻的电流的情况下，确定单体电池到达高突状态。可替换地或附加地，在即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值，且电池组在当前采样时刻的容量大于在上一采样时刻的容量的情况下，确定单体电池到达高突状态。

此外，所述步骤S302还可以包括：在即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定单体电池到达低突状态：单体电池在当前采样时刻的电压满足预设的低突电压范围；单体电池在当前采样时刻的电压小于在上一采样时刻的电压；电池组在当前采样时刻的电流小于在上一采样时刻的电流；电池组在当前采样时刻的容量小于在上一采样时刻的容量。

如图2所示，单体电池在低突状态下的电压较低。因此，可以提前设定与低突状态对应的低突电压范围(例如，根据图2所示的电压-容量曲线，可以将低突电压范围设定为3.1V±0.02V)。在单体电池到达低突状态的情况下，其电压满足(即，处于)所述低突电压范围。因此，在单体电池的即时斜率大于或等于第二斜率阈值、并且单体电池在当前采样时刻的电压满足预设的低突电压范围的情况下，可以确定单体电池到达低突状态。

可替换地或附加地，还可以结合单体电池的电压变化方向、电池组的电流变化方向、电池组的容量变化方向中的一者或多者来确定单体电池是否到达低突状态。

例如，在即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值，且单体电池在当前采样时刻的电压小于在上一采样时刻的电压的情况下，确定单体电池到达低突状态。可替换地或附加地，在即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值，且电池组在当前采样时刻的电流小于在上一采样时刻的电流的情况下，确定单体电池到达低突状态。可替换地或附加地，在即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值，且电池组在当前采样时刻的容量小于在上一采样时刻的容量的情况下，确定单体电池到达低突状态。

接下来，在步骤S303中，在单体电池到达高突状态的情况下，确定单体电池在本次到达高突状态时的高突容量。

具体地，该步骤S303可以包括：确定单体电池本次到达高突状态距上次到达高突状态的第一时间差；在该第一时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在单体电池本次到达高突状态时的电池组的容量确定为单体电池在本次到达高突状态时的高突容量。

例如，所述时间差阈值可以被设定为48小时。在单体电池本次到达高突状态距上次到达高突状态的第一时间差大于或等于48小时的情况下，将在单体电池本次到达高突状态时的电池组的容量CAP(H,N)'确定为单体电池在本次到达高突状态时的高突容量CAP(H,N)。

而在第一时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在单体电池本次到达高突状态时的电池组的容量CAP(H,N)'、单体电池在上次到达高突状态时的高突容量、所述时间差阈值、所述第一时间差、以及第一容量计算函数，确定单体电池在本次到达高突状态时的高突容量。

例如，第一容量计算函数可以包括以下等式(4)：

CAP(H,N)＝CAP(H,N)'*(1-C₁)+CAP(H,N)”*C₁

其中，CAP(H,N)表示第N个单体电池在本次到达高突状态时的高突容量；CAP(H,N)'表示在第N个单体电池本次到达高突状态时的电池组的容量；CAP(H,N)”表示第N个单体电池在上次到达高突状态时的高突容量；C₁表示第N个单体电池在本次到达所述高突状态时的可信系数；T₀表示时间差阈值(例如，为48小时)；T2表示第一时间差。

在步骤S304中，在单体电池到达低突状态的情况下，确定单体电池在本次到达低突状态时的低突容量。

具体地，该步骤S304可以包括：确定单体电池本次到达低突状态距上次到达低突状态的第二时间差；在该第二时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在单体电池本次到达低突状态时的电池组的容量确定为单体电池在本次到达低突状态时的低突容量。

例如，所述时间差阈值可以被设定为48小时。在单体电池本次到达低突状态距上次到达低突状态的第二时间差大于或等于48小时的情况下，将在单体电池本次到达低突状态时的电池组的容量CAP(L,N)'确定为单体电池在本次到达低突状态时的低突容量CAP(L,N)。

而在第二时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在单体电池本次到达低突状态时的电池组的容量、单体电池在上次到达低突状态时的低突容量、所述时间差阈值、所述第二时间差、以及第二容量计算函数，确定单体电池在本次到达低突状态时的低突容量。

例如，第二容量计算函数可以包括以下等式(5)：

CAP(L,N)＝CAP(L,N)'*(1-C₂)+CAP(L,N)”*C₂

其中，CAP(L,N)表示第N个单体电池在本次到达低突状态时的低突容量；CAP(L,N)'表示在第N个单体电池本次到达低突状态时的电池组的容量；CAP(L,N)”表示第N个单体电池在上次到达低突状态时的低突容量；C₂表示第N个单体电池在本次到达所述低突状态时的可信系数；T₀表示时间差阈值(例如，为48小时)；T3表示第二时间差。

接下来，在步骤S305中，根据所述高突容量和低突容量，确定单体电池的突变容量范围。

表1示出了获取到的一示例电池组的单体电池的突变容量范围。例如，该电池组包括6节单体电池，通过步骤S101到步骤S102，获取到了这6节单体电池的突变容量范围，如表1所示：

表1

	1	2	3	4	5	6
							高突容量CAP(H,N)(单位：AH)	39	43	40	45	43	46
低突容量CAP(L,N)(单位：AH)	1	3	2	5	1	4
							突变容量范围	1～39	3～43	2～40	5～45	1～43	4～46

此时，可以确定出电池组的有效容量为MIN(CAP(H,N))-MAX(CAP(L,N))＝39-5＝34AH。该有效容量为对电池组进行均衡处理之前，电池组的有效容量值。

图5示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡方法的流程图。如图5所示，所述在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量(即，所述步骤S103)可以包括：

在步骤S501中，在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述预定数量的单体电池的突变容量中点。

如上所述，突变容量中点是指突变容量范围中的低突容量与高突容量的平均值，即：

其中，CAP(M,N)表示第N节单体电池的突变容量中点。

表2示出了根据表1的6节单体电池的突变容量范围，确定出的这6节单体电池的突变容量中点。

表2

	1	2	3	4	5	6
							CAP(M,N)	20	23	21	25	22	25

在步骤S502中，根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点和均衡系统的类型，确定电池组的标准容量。

具体地，在均衡系统为充放电式均衡系统的情况下，根据预定数量的单体电池的突变容量中点，确定电池组的标准容量，其中，所确定的标准容量小于预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值，且大于预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值。

例如，在均衡系统为充放电式均衡系统的情况下，可以通过多种方式来确定电池组的标准容量。例如，在一种实施方式中，可以计算预定数量的单体电池的突变容量中点的平均值，之后，将该平均值作为电池组的标准容量CAP(S)。

在另一实施方式中，可以利用计范围数方法，来根据预定数量的单体电池的突变容量中点，确定电池组的标准容量CAP(S)。

计范围数方法的基本原理是，以每个突变容量中点为基准，对落入该基准的有效范围(可以被预先设定)的突变容量中点的个数进行统计。之后，选择统计结果中个数最多对应的基准所代表的突变容量中点为电池组的标准容量CAP(S)。

例如，假设有效范围被设定为基准±2，那么，根据表2示出的6节单体电池的突变容量中点进行统计，可以得出表3：

表3

20

23

21

25

22

25

20

√

χ

√

χ

√

χ

23

χ

√

√

√

√

χ

21

√

√

√

χ

√

χ

25

χ

√

χ

√

χ

√

22

√

√

√

χ

√

χ

25

χ

√

χ

√

χ

√

其中，“√”表示进行比对的两个突变容量中点之间的差处于有效范围内。“χ”表示进行比对的两个突变容量中点之间的差超出有效范围。

由此，可以得到统计结果，如表4所示：

表4

	20	23	21	25	22	25
							落入有效范围内的突变容量中点的个数	3	5	4	3	4	2

从表4中可以看出，统计结果中最大的个数为5，其所对应的突变容量中点为23AH，则确定出电池组的标准容量CAP(S)＝23。

此外，在均衡系统为充电式均衡系统的情况下，将预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值确定为电池组的标准容量。

例如，在这种情况下，根据表2示出的6节单体电池的突变容量中点，可以确定出电池组的标准容量CAP(S)＝25。

此外，在均衡系统为放电式均衡系统的情况下，将预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值确定为电池组的标准容量。

例如，在这种情况下，根据表2示出的6节单体电池的突变容量中点，可以确定出电池组的标准容量CAP(S)＝20。

在步骤S503中，在所述预定数量小于电池组中的单体电池的总数的情况下，根据预定数量的单体电池的突变容量范围，确定电池组中除所述预定数量的单体电池之外的其余单体电池的突变容量范围。

例如，首先可以根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围中的高突容量中的最大值，估计所述其余单体电池的高突容量，例如，该高突容量大于所述预定数量的单体电池的突变容量范围中的高突容量中的最大值(例如，大于该最大值0.01)。之后，可以根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围中的低突容量中的最小值，估计所述其余单体电池的低突容量，例如，该低突容量小于所述预定数量的单体电池的突变容量范围中的低突容量中的最小值(例如，小于该最小值0.01)。这样，就可以根据所估计的所述其余单体电池的低突容量和高突容量，确定出这些其余单体电池的突变容量范围。

接下来，在步骤S504中，根据所确定出的所述其余单体电池的突变容量范围，确定所述其余单体电池的突变容量中点。

之后，就可以得出每个单体电池的突变容量中点与电池组的标准容量的容量差。以前面表1为例，假设均衡系统为充放电式均衡系统，则CAP(S)＝23。以及，确定出的6节单体电池的突变容量中点与电池组的标准容量的容量差CAP(B,N)如表5所示：

表5

	20	23	21	25	22	25
							CAP(B,N)	3	0	2	-2	1	-2

之后，就可以根据所得到的容量差CAP(B,N)和均衡电流i，根据等式(2)确定出每节单体电池的均衡时间T(B,N)。

在一个优选实施方式中，在计算每节单体电池的均衡时间T(B,N)时，可以考虑容量差CAP(B,N)的可靠性。例如，可以预先设定一可靠系数k，其中k≤1。在一个示例实施方式中，可以设定k＝0.4。之后，可以根据以下等式(7)来确定每节单体电池的均衡时间T(B,N)：

T(B,N)＝CAP(B,N)*k/i (7)

通过考虑容量差CAP(B,N)的可靠性，可以减少均衡次数与时间，避免因为误差或其它情况过度均衡，造成充电或放电过量。所以k值可以通过反复实验来进行确定。

在根据确定出的每节单体电池的均衡时间T(B,N)对电池组的每节单体电池进行均衡后，理论上的每节单体电池的均衡后的突变容量范围如表6所示：

表6

	1	2	3	4	5	6
							均衡后的高突容量CAP(H,N)(单位：AH)	42	43	42	43	44	44
均衡后的低突容量CAP(L,N)(单位：AH)	4	3	4	3	2	2
							均衡后的突变容量范围	4～42	3～43	4～42	3～43	2～44	2～44

此时，可以确定出均衡后的电池组的理论有效容量为42-4＝38AH。对比均衡前的电池组的有效容量，该有效容量被提升。由此，可以表明，本发明提供的电池组均衡方法具有良好的均衡效果。

图6示出了根据本发明的实施方式的电池组均衡装置的框图，该装置可以配置于电池均衡系统。如图6所示，该装置可以包括：采集模块601，用于在电池组的运行过程中，采集所述电池组的单体电池的电池信息；获取模块602，用于根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围；第一确定模块603，用于在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量；第二确定模块604，用于根据所述每个单体电池的突变容量中点与所述电池组的标准容量的容量差，确定所述每个单体电池的均衡时间；以及均衡模块605，用于根据所述均衡时间对所述每个单体电池进行均衡处理。

图7示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。如图7所示，所述获取模块602可以包括：斜率确定子模块701，用于根据所述电池信息，确定所述单体电池的即时斜率信息，其中，所述即时斜率信息用于表示在当前采样时刻与上一采样时刻期间，所述单体电池的电压变化量与容量变化量之比；判断子模块702，用于根据所述即时斜率信息，判断所述单体电池是否到达高突状态或低突状态；高突容量确定子模块703，用于在所述单体电池到达所述高突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；低突容量确定子模块704，用于在所述单体电池到达所述低突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量；突变容量范围确定子模块705，用于根据所述高突容量和低突容量，确定所述单体电池的突变容量范围。

图8示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。如图8所示，所述斜率确定子模块701可以包括：电压变化确定单元801，用于根据所述单体电池在所述当前采样时刻的电压和在所述上一采样时刻的电压，确定所述单体电池在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的电压变化量；容量变化确定单元802，用于根据所述电池组在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的平均电流、和所述当前采样时刻与所述上一采样时刻之间的时间间隔，确定所述单体电池在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的容量变化量；以及斜率确定单元803，用于根据所述电压变化量和所述容量变化量，确定所述单体电池的即时斜率信息。

图9示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。如图9所示，所述判断子模块702可以包括：第一判断单元901，用于在所述即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定所述单体电池到达所述高突状态：所述单体电池在所述当前采样时刻的电压满足预设的高突电压范围；所述单体电池在所述当前采样时刻的电压大于在上一采样时刻的电压；所述电池组在所述当前采样时刻的电流大于在所述上一采样时刻的电流；所述电池组在所述当前采样时刻的容量大于在所述上一采样时刻的容量；以及第二判断单元902，用于在所述即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定所述单体电池到达所述低突状态：所述单体电池在所述当前采样时刻的电压满足预设的低突电压范围；所述单体电池在所述当前采样时刻的电压小于在所述上一采样时刻的电压；所述电池组在所述当前采样时刻的电流小于在所述上一采样时刻的电流；所述电池组在所述当前采样时刻的容量小于在所述上一采样时刻的容量。

图10示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。如图10所示，所述高突容量确定子模块703可以包括：第一时间差确定单元1001，用于确定所述单体电池本次到达所述高突状态距上次到达所述高突状态的第一时间差；第一高突容量确定单元1002，用于在所述第一时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在所述单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量确定为所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；第二高突容量确定单元1003，用于在所述第一时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在所述单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量、所述单体电池在上次到达所述高突状态时的高突容量、所述时间差阈值、所述第一时间差、以及第一容量计算函数，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量。

图11示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。如图11所示，所述低突容量确定子模块704可以包括：第二时间差确定单元1101，用于确定所述单体电池本次到达所述低突状态距上次到达所述低突状态的第二时间差；第一低突容量确定单元1102，用于在所述第二时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在所述单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量确定为所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量；第二低突容量确定单元1103，用于在所述第二时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在所述单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量、所述单体电池在上次到达所述低突状态时的低突容量、所述时间差阈值、所述第二时间差、以及第二容量计算函数，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量。

图12示出了根据本发明的另一实施方式的电池组均衡装置的框图。如图12所示，所述第一确定模块603可以包括：第一突变容量中点确定单元1201，用于在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述预定数量的单体电池的突变容量中点；标准容量确定单元1202，用于根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点和均衡系统的类型，确定所述电池组的标准容量；突变容量范围确定单元1203，用于在所述预定数量小于所述电池组中的单体电池的总数的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述电池组中除所述预定数量的单体电池之外的其余单体电池的突变容量范围；第二突变容量中点确定单元1204，用于根据所确定出的所述其余单体电池的突变容量范围，确定所述其余单体电池的突变容量中点。

可选地，所述标准容量确定单元1202可以用于：在所述均衡系统为充放电式均衡系统的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点，确定所述电池组的标准容量，其中，所确定的标准容量小于所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值，且大于所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值；在所述均衡系统为充电式均衡系统的情况下，将所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值确定为所述电池组的标准容量；在所述均衡系统为放电式均衡系统的情况下，将所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值确定为所述电池组的标准容量。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

综上所述，通过本发明提供的电池组均衡方法及装置对电池组进行均衡处理，可以提高电池组的有效容量，同时可以降低对均衡系统的存储能力和处理能力方面的要求，从而可以降低生产成本，提高电池组均衡方法及装置的适用性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (20)

1.一种电池组均衡方法，其特征在于，该方法包括：

在电池组的运行过程中，采集所述电池组的单体电池的电池信息；

根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围；

在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量；

根据所述每个单体电池的突变容量中点与所述电池组的标准容量的容量差，确定所述每个单体电池的均衡时间；以及

根据所述均衡时间对所述每个单体电池进行均衡处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围包括：

根据所述电池信息，确定所述单体电池的即时斜率信息，其中，所述即时斜率信息用于表示在当前采样时刻与上一采样时刻期间，所述单体电池的电压变化量与容量变化量之比；

根据所述即时斜率信息，判断所述单体电池是否到达高突状态或低突状态；

在所述单体电池到达所述高突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；

在所述单体电池到达所述低突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量；

根据所述高突容量和低突容量，确定所述单体电池的突变容量范围。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池信息，确定所述单体电池的即时斜率信息包括：

根据所述单体电池在所述当前采样时刻的电压和在所述上一采样时刻的电压，确定所述单体电池在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的电压变化量；

根据所述电池组在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的平均电流、和所述当前采样时刻与所述上一采样时刻之间的时间间隔，确定所述单体电池在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的容量变化量；以及根据所述电压变化量和所述容量变化量，确定所述单体电池的即时斜率信息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述即时斜率信息，判断所述单体电池是否到达高突状态或低突状态包括：

在所述即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定所述单体电池到达所述高突状态：所述单体电池在所述当前采样时刻的电压满足预设的高突电压范围；所述单体电池在所述当前采样时刻的电压大于在上一采样时刻的电压；所述电池组在所述当前采样时刻的电流大于在所述上一采样时刻的电流；所述电池组在所述当前采样时刻的容量大于在所述上一采样时刻的容量；以及

在所述即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定所述单体电池到达所述低突状态：所述单体电池在所述当前采样时刻的电压满足预设的低突电压范围；所述单体电池在所述当前采样时刻的电压小于在所述上一采样时刻的电压；所述电池组在所述当前采样时刻的电流小于在所述上一采样时刻的电流；所述电池组在所述当前采样时刻的容量小于在所述上一采样时刻的容量。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述单体电池到达所述高突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量包括：

确定所述单体电池本次到达所述高突状态距上次到达所述高突状态的第一时间差；

在所述第一时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在所述单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量确定为所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；

在所述第一时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在所述单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量、所述单体电池在上次到达所述高突状态时的高突容量、所述时间差阈值、所述第一时间差、以及第一容量计算函数，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一容量计算函数包括：

CAP(H,N)＝CAP(H,N)'*(1-C₁)+CAP(H,N)”*C₁

其中，CAP(H,N)表示第N个单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；CAP(H,N)'表示在第N个单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量；CAP(H,N)”表示第N个单体电池在上次到达所述高突状态时的高突容量；C₁表示第N个单体电池在本次到达所述高突状态时的可信系数；T₀表示所述时间差阈值；T2表示所述第一时间差。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述单体电池到达所述低突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量包括：

确定所述单体电池本次到达所述低突状态距上次到达所述低突状态的第二时间差；

在所述第二时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在所述单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量确定为所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量；

在所述第二时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在所述单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量、所述单体电池在上次到达所述低突状态时的低突容量、所述时间差阈值、所述第二时间差、以及第二容量计算函数，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二容量计算函数包括：

CAP(L,N)＝CAP(L,N)'*(1-C₂)+CAP(L,N)”*C₂

其中，CAP(L,N)表示第N个单体电池在本次到达低突状态时的低突容量；CAP(L,N)'表示在第N个单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量；CAP(L,N)”表示第N个单体电池在上次到达所述低突状态时的低突容量；C₂表示第N个单体电池在本次到达所述低突状态时的可信系数；T₀表示所述时间差阈值；T3表示所述第二时间差。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量包括：

在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述预定数量的单体电池的突变容量中点；

根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点和均衡系统的类型，确定所述电池组的标准容量；

在所述预定数量小于所述电池组中的单体电池的总数的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述电池组中除所述预定数量的单体电池之外的其余单体电池的突变容量范围；

根据所确定出的所述其余单体电池的突变容量范围，确定所述其余单体电池的突变容量中点。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点和均衡系统的类型，确定所述电池组的标准容量包括：

在所述均衡系统为充放电式均衡系统的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点，确定所述电池组的标准容量，其中，所确定的标准容量小于所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值，且大于所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值；

在所述均衡系统为充电式均衡系统的情况下，将所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值确定为所述电池组的标准容量；

在所述均衡系统为放电式均衡系统的情况下，将所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值确定为所述电池组的标准容量。

11.一种电池组均衡装置，其特征在于，该装置包括：

采集模块，用于在电池组的运行过程中，采集所述电池组的单体电池的电池信息；

获取模块，用于根据所述电池信息，获取所述单体电池的突变容量范围；

第一确定模块，用于在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定每个单体电池的突变容量中点，以及所述电池组的标准容量；

第二确定模块，用于根据所述每个单体电池的突变容量中点与所述电池组的标准容量的容量差，确定所述每个单体电池的均衡时间；以及

均衡模块，用于根据所述均衡时间对所述每个单体电池进行均衡处理。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：

斜率确定子模块，用于根据所述电池信息，确定所述单体电池的即时斜率信息，其中，所述即时斜率信息用于表示在当前采样时刻与上一采样时刻期间，所述单体电池的电压变化量与容量变化量之比；

判断子模块，用于根据所述即时斜率信息，判断所述单体电池是否到达高突状态或低突状态；

高突容量确定子模块，用于在所述单体电池到达所述高突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；

低突容量确定子模块，用于在所述单体电池到达所述低突状态的情况下，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量；

突变容量范围确定子模块，用于根据所述高突容量和低突容量，确定所述单体电池的突变容量范围。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述斜率确定子模块包括：

电压变化确定单元，用于根据所述单体电池在所述当前采样时刻的电压和在所述上一采样时刻的电压，确定所述单体电池在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的电压变化量；

容量变化确定单元，用于根据所述电池组在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的平均电流、和所述当前采样时刻与所述上一采样时刻之间的时间间隔，确定所述单体电池在所述当前采样时刻与所述上一采样时刻期间的容量变化量；以及

斜率确定单元，用于根据所述电压变化量和所述容量变化量，确定所述单体电池的即时斜率信息。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述判断子模块包括：

第一判断单元，用于在所述即时斜率信息大于或等于预设的第一斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定所述单体电池到达所述高突状态：所述单体电池在所述当前采样时刻的电压满足预设的高突电压范围；所述单体电池在所述当前采样时刻的电压大于在上一采样时刻的电压；所述电池组在所述当前采样时刻的电流大于在所述上一采样时刻的电流；所述电池组在所述当前采样时刻的容量大于在所述上一采样时刻的容量；以及第二判断单元，用于在所述即时斜率信息大于或等于预设的第二斜率阈值、并且满足以下条件中的至少一者的情况下，确定所述单体电池到达所述低突状态：所述单体电池在所述当前采样时刻的电压满足预设的低突电压范围；所述单体电池在所述当前采样时刻的电压小于在所述上一采样时刻的电压；所述电池组在所述当前采样时刻的电流小于在所述上一采样时刻的电流；所述电池组在所述当前采样时刻的容量小于在所述上一采样时刻的容量。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述高突容量确定子模块包括：

第一时间差确定单元，用于确定所述单体电池本次到达所述高突状态距上次到达所述高突状态的第一时间差；

第一高突容量确定单元，用于在所述第一时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在所述单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量确定为所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；

第二高突容量确定单元，用于在所述第一时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在所述单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量、所述单体电池在上次到达所述高突状态时的高突容量、所述时间差阈值、所述第一时间差、以及第一容量计算函数，确定所述单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一容量计算函数包括：

CAP(H,N)＝CAP(H,N)'*(1-C₁)+CAP(H,N)”*C₁

其中，CAP(H,N)表示第N个单体电池在本次到达所述高突状态时的高突容量；CAP(H,N)'表示在第N个单体电池本次到达所述高突状态时的所述电池组的容量；CAP(H,N)”表示第N个单体电池在上次到达所述高突状态时的高突容量；C₁表示第N个单体电池在本次到达所述高突状态时的可信系数；T₀表示所述时间差阈值；T2表示所述第一时间差。

17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述低突容量确定子模块包括：

第二时间差确定单元，用于确定所述单体电池本次到达所述低突状态距上次到达所述低突状态的第二时间差；

第一低突容量确定单元，用于在所述第二时间差大于或等于预设的时间差阈值的情况下，将在所述单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量确定为所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量；

第二低突容量确定单元，用于在所述第二时间差小于所述时间差阈值的情况下，根据在所述单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量、所述单体电池在上次到达所述低突状态时的低突容量、所述时间差阈值、所述第二时间差、以及第二容量计算函数，确定所述单体电池在本次到达所述低突状态时的低突容量。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第二容量计算函数包括：

CAP(L,N)＝CAP(L,N)'*(1-C₂)+CAP(L,N)”*C₂

其中，CAP(L,N)表示第N个单体电池在本次到达低突状态时的低突容量；CAP(L,N)'表示在第N个单体电池本次到达所述低突状态时的所述电池组的容量；CAP(L,N)”表示第N个单体电池在上次到达所述低突状态时的低突容量；C₂表示第N个单体电池在本次到达所述低突状态时的可信系数；T₀表示所述时间差阈值；T3表示所述第二时间差。

19.根据权利要求11-18中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一突变容量中点确定单元，用于在获取到预定数量的单体电池的突变容量范围的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述预定数量的单体电池的突变容量中点；

标准容量确定单元，用于根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点和均衡系统的类型，确定所述电池组的标准容量；

突变容量范围确定单元，用于在所述预定数量小于所述电池组中的单体电池的总数的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量范围，确定所述电池组中除所述预定数量的单体电池之外的其余单体电池的突变容量范围；

第二突变容量中点确定单元，用于根据所确定出的所述其余单体电池的突变容量范围，确定所述其余单体电池的突变容量中点。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述标准容量确定单元，用于：

在所述均衡系统为充放电式均衡系统的情况下，根据所述预定数量的单体电池的突变容量中点，确定所述电池组的标准容量，其中，所确定的标准容量小于所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值，且大于所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值；

在所述均衡系统为充电式均衡系统的情况下，将所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最大值确定为所述电池组的标准容量；

在所述均衡系统为放电式均衡系统的情况下，将所述预定数量的单体电池的突变容量中点中的最小值确定为所述电池组的标准容量。