CN107658914B - 一种电池组电量均衡控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池组电量均衡控制方法和装置。一种电池组电量均衡控制方法，电池组包括至少两个电池单体，包括：获得电池组中每个电池单体的开路电压变化值；根据开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果；电池组充电末端时，根据开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体；对失衡电池单体进行均衡控制。以电池单体的开路电压变化值确定容量排序结果，辅以预设条件确定失衡电池单体，并对失衡电池单体进行均衡控制操作，使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化，可以实现电池组的容量最大化。

Description

一种电池组电量均衡控制方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种一种电池组电量均衡控制方法和装置。

背景技术

现如今，环境和能源危机日益严峻，发展电动汽车成为了解决危机的首要之选。

为满足电动汽车行驶所需的能量和功率，需要将大量电池单体进行串联或并联使用。大量电池单体经过串联或并联形成电池组后，由于生产、使用或管理等因素使电池组内各电池单体不均衡性在所难免。

发明内容

为解决相关技术问题，本发明提供一种电池组电量均衡控制方法和装置，以实现电池组的容量最大化，使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种电池组电量均衡控制方法，所述电池组包括至少两个电池单体，所述方法包括：

获得所述电池组中每个电池单体的开路电压变化值；

根据所述开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果；

所述电池组充电末端时，根据所述开路电压变化值和所述容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体；

对所述失衡电池单体进行均衡控制。

第二方面，本发明实施例还对应地提供了一种电池组电量均衡控制装置，所述电池组包括至少两个电池单体，所述装置包括：

获得模块，用于获得所述电池组中每个电池单体的开路电压变化值；

容量排序模块，用于根据所述开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果；

确定模块，用于所述电池组充电末端时，根据所述开路电压变化值和所述容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体；

均衡控制模块，用于对所述失衡电池单体进行均衡控制。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果：

本技术方案中，根据电池组中每个电池单体的开路电压变化值，对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果；在电池组充电末端时，根据开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体，并对失衡电池单体进行均衡控制；通过电池单体的开路电压变化值及根据该开路电压变化值确定的容量排序结果，加以预设条件准确地判断出失衡电池单体，并对失衡电池单体进行均衡控制操作；本技术方案可以使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化，可以实现电池组的容量最大化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1A是本发明实施例一提供的一种电池组电量均衡控制方法的流程示意图；

图1B是本发明实施例提供的实现均衡控制操作的电路图的示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种电池组电量均衡控制方法的流程示意图；

图3是本发明实施例三提供的一种电池组电量均衡控制装置的架构示意图；

图4是本发明实施例四提供的一种电池组电量均衡控制装置的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参考图1A和图1B，其中，图1A是本发明实施例一提供的一种电池组电量均衡控制方法的流程示意图。本实施例的方法应用于电池管理终端，适用于对电池组中电池单体容量的不均衡性进行均衡控制的场景。

该一种电池组电量均衡控制方法，可以包括如下步骤：

S110：获得电池组中每个电池单体的开路电压变化值。

示例性的，待测电池组中包括至少两个电池单体，通过测量及计算，获得每个电池单体的开路电压变化值ΔOCV。

S120：根据开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。

示例性的，电池组中电池单体的开路电压OCV与该电池单体的荷电状态(SOC，State Of Charge)具有一一对应的关系，因此电池单体的荷电状态变化值ΔSOC与开路电压变化值ΔOCV成一一对应的关系，开路电压变化值是荷电状态变化值的直接反映，而电池组中各电池单体在充放电时电量变化是一致的，所以各电池单体的容量Q的大小与荷电状态变化值ΔSOC的大小成反比关系，各电池单体的容量Q的大小与开路电压变化值ΔOCV的大小成反比关系。例如，两个电池单体a、b间的容量、荷电状态变化值及开路电压变化值的关系为：其中，Q_a和Q_b分别表示电池单体a和b的容量，ΔSOC_a和ΔSOC_b分别表示电池单体a和b的荷电状态变化值，ΔOCV_a和ΔOCV_b分别表示电池单体a和b的开路电压变化值，根据ΔOCV_a和ΔOCV_b的大小关系即可确定Q_a和Q_b的大小关系。

S130：电池组充电末端时，根据开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体。

示例性的，当待测电池组处于充电末端时，根据上述S110获得的开路电压变化值，和上述S120获得的容量排序结果，确定待测电池组中满足预设条件的电池单体为失衡电池单体。在本实施例中，电池单体的容量是根据该电池单体的实际充放电数据来计算的，在其他实施例中也可采用其他的容量计算方法。确定失衡电池单体的具体方法可以为：

采用现有技术的方法，获得当前电池单体m的荷电状态SOC_m和最低容量电池单体的荷电状态SOC_min；

针对最低容量电池单体，当时，确定最低容量电池单体为失衡电池单体；或

针对当前电池单体m，当时，确定当前电池单体m为失衡电池单体；

其中，ΔOCV_m为当前电池单体m的开路电压变化值，ΔOCV_min为最低容量电池单体的开路电压变化值。需要说明的是，上述当前电池单体m为电池组中除最低容量电池单体之外的电池单体，最低容量电池单体和当前电池单体m可以同时被确定为失衡电池单体。

S140：对失衡电池单体进行均衡控制。

示例性的，对上述确定的失衡电池单体执行均衡控制操作，包括控制失衡电池单体放电及控制电池单体停止放电。对失衡电池单体进行均衡控制操作的具体方法可以为：

控制上述失衡电池单体进行放电；

针对最低容量电池单体，当时，控制所述最低容量电池单体停止放电；或

针对当前电池单体m，当时，控制所述当前电池单体m停止放电。

需要说明的是，在上述S130和S140的各个不等式中，本领域技术人员应当理解各个不等式中的分母部分ΔOCV_min、SOC_min和1-SOC_min均不会出现取值为0的情况，即ΔOCV_min不为0，SOC_min不为0和1，理由如下：

上述S130和S140均是在电池组的充电末端执行，因此SOC_min≠0，而SOC_min＝1的情况只存在于电池组充电截止之后，而在电池组充电截止那一刻已经停止了对电池组的均衡操作，所以在电池组充电末端处并不会出现SOC_min＝1的情况，即1-SOC_min≠0；ΔOCV_min为最低容量电池单体的开路电压变化值，且ΔOCV min≥ΔOCVm，若ΔOCV min＝0，则ΔOCV m＝0，此时，将不启动均衡控制操作，故执行此均衡方法的前提条件是ΔOCV m≠0。

此外，还需要说明的是，待测电池组中容量较高的电池单体有多个，因此需要对多个电池单体进行均衡控制操作。

如图1B所示，K₁、K₂……K_n是常开开关，可以为继电器、MOS管等，分别与电阻R₁、R₂……R_n串联，常开开关与电阻串联后再与电池单体1、2……n并联，处理中心控制常开开关的开关状态。当处理中心分析到某一电池单体c需要放电时，控制与电池单体c串联的常开开关K_c闭合，当处理中心分析到电池单体c不需要再放电时，控制与电池单体c串联的常开开关K_c断开，完成对电池单体c的均衡控制操作。

综上，在本实施例的技术方案中，根据电池组中每个电池单体的开路电压变化值确定每个电池单体的容量排序结果，再根据该开路电压变化值和容量排序结果，确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体，对已确定的失衡电池单体进行均衡控制操作，可以使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化，可以实现电池组的容量最大化。

实施例二

请参考图2，其是本发明实施例二提供的一种电池组电量均衡控制方法的流程示意图。本实施例与实施例一的主要区别在于，进一步提供了S110的可选的实施方式，进一步提供了S120的可选的实施方式。

该一种电池组电量均衡控制方法，可以包括如下步骤：

S210：测量电池组中每个电池单体的第一开路电压。

S220：测量电池组中每个电池单体的第二开路电压。

示例性的，以静止时间即电池单体内没有电流通过时，电池单体的正负极间的电势差作为开路电压。分别两次测量待测电池组中每个电池单体的开路电压，记第一次测量获得电池组中各电池单体的第一开路电压为OCV₁₁、OCV₂₁、OCV₃₁……OCV_n1；记第二次测量获得电池组中各电池单体的第二开路电压为OCV₁₂、OCV₂₂、OCV₃₂……OCV_n2。

S230：根据第一开路电压和第二开路电压，计算开路电压变化值。

示例性的，对于每个电池单体，计算第一开路电压和第二开路电压的差值，该差值即为电池单体的开路电压变化值ΔOCV₁、ΔOCV₂、ΔOCV₃……ΔOCV_n。

S240：对开路电压变化值进行大小排序，获得开路电压变化值排序结果。

示例性的，对上述计算的各电池单体的开路电压变化值ΔOCV₁、ΔOCV₂、ΔOCV₃……ΔOCV_n进行大小排序，获得各电池单体的开路电压变化值排序结果。

S250：根据开路电压变化值排序结果对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。

示例性的，由于电池单体的容量Q的大小与开路电压变化值ΔOVC的大小成反比关系，因此由开路电压变化值排序结果即可推出容量排序结果。

S260：充电末端时，根据开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体。

S270：对失衡电池单体进行均衡控制。

综上，在本实施例的技术方案中，两次测量电池单体的开路电压，根据两次所测的开路电压计算每个电池单体的开路电压变化值，并对开路电压变化值进行大小排序及对电池单体的容量进行大小排序，以开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体，对已确定的失衡电池单体进行均衡控制操作，可以使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化，可以实现电池组的容量最大化。

以下为本发明实施例的一种电池组电量均衡控制装置的实施例。本发明实施例的一种电池组电量均衡控制方法，和一种电池组电量均衡控制装置属于一个总的发明构思，在一种电池组电量均衡控制装置的实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述一种电池组电量均衡控制方法的实施例。

实施例三

请参考图3，其是本发明实施例三提供的一种电池组电量均衡控制装置的架构示意图。该一种电池组电量均衡控制装置300，可以包括如下内容：

获得模块310，用于获得电池组中每个电池单体的开路电压变化值。

容量排序模块320，用于根据开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。

确定模块330，用于电池组充电末端时，根据开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体。

均衡控制模块340，用于对失衡电池单体进行均衡控制。

其中，该电池组包括至少两个电池单体。

其中，确定模块330具体用于：获得当前电池单体m的荷电状态SOC_m和最低容量电池单体的荷电状态SOC_min；

针对最低容量电池单体，当时，确定最低容量电池单体为失衡电池单体；或

针对当前电池单体m，当时，确定当前电池单体m为失衡电池单体；

其中，ΔOCV_m为所述当前电池单体m的开路电压变化值，ΔOCV_min为所述最低容量电池单体的开路电压变化值。

其中，均衡控制模块340具体用于：控制所述失衡电池单体进行放电；

针对最低容量电池单体，当时，控制所述最低容量电池单体停止放电；或

针对当前电池单体m，当时，控制所述当前电池单体m停止放电。

综上，在本实施例的技术方案中，根据电池组中每个电池单体的开路电压变化值确定每个电池单体的容量排序结果，再根据该开路电压变化值和容量排序结果，确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体，对已确定的失衡电池单体进行均衡控制操作，可以使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化，可以实现电池组的容量最大化。

实施例四

请参考图4，其是本发明实施例四提供的一种电池组电量均衡控制装置的架构示意图。本实施例的装置与实施例三的主要区别在于，进一步提供了获得模块的可选的实施方式，进一步提供了容量排序模块的可选的实施方式。该一种电池组电量均衡控制装置400，可以包括如下内容：

获得模块410，用于获得电池组中每个电池单体的开路电压变化值。进一步的，该获得模块410可以包括如下内容：

第一测量单元411，用于测量电池组中每个电池单体的第一开路电压。

第二测量单元412，用于测量电池组中每个电池单体的第二开路电压。

计算单元413，用于根据第一开路电压和第二开路电压，计算开路电压变化值。

容量排序模块420，用于根据开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。进一步的，该容量排序模块420可以包括如下内容：

开路电压变化值排序单元421，用于对开路电压变化值进行大小排序，获得开路电压变化值排序结果。

容量排序结果获得单元422，用于根据开路电压变化值排序结果对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。

确定模块430，用于电池组充电末端时，根据开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体。

均衡控制模块440，用于对失衡电池单体进行均衡控制。

其中，该电池组包括至少两个电池单体。

综上，在本实施例的技术方案中，两次测量电池单体开路电压，根据两次所测的开路电压计算每个电池单体的开路电压变化值，并对开路电压变化值进行大小排序及对电池单体的容量进行大小排序，以开路电压变化值和容量排序结果确定满足预设条件的电池单体为失衡电池单体，对已确定的失衡电池单体进行均衡控制操作，可以使电池组中最低容量的电池单体的容量发挥最大化，可以实现电池组的容量最大化。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电池组电量均衡控制方法，其特征在于，所述电池组包括至少两个电池单体，所述方法包括：

获得所述电池组中每个电池单体的开路电压变化值；

根据所述开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果；

所述电池组充电末端时，获得当前电池单体m的荷电状态SOC_m和最低容量电池单体的荷电状态SOC_min；针对所述最低容量电池单体，当时，确定所述最低容量电池单体为失衡电池单体；或，针对所述当前电池单体m，当时，确定所述当前电池单体m为失衡电池单体；其中，ΔOCV_m为所述当前电池单体m的开路电压变化值，ΔOCV_min为所述最低容量电池单体的开路电压变化值；

对所述失衡电池单体进行均衡控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得所述电池组中每个电池单体的开路电压变化值，包括：

测量所述电池组中每个电池单体的第一开路电压；

测量所述电池组中每个电池单体的第二开路电压；

根据所述第一开路电压和第二开路电压，计算开路电压变化值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果，包括：

对所述开路电压变化值进行大小排序，获得开路电压变化值排序结果；

根据所述开路电压变化值排序结果对所述每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述失衡电池单体进行均衡控制，包括：

控制所述失衡电池单体进行放电；

针对所述最低容量电池单体，当时，控制所述最低容量电池单体停止放电；或

针对所述当前电池单体m，当时，控制所述当前电池单体m停止放电。

5.一种电池组电量均衡控制装置，其特征在于，所述电池组包括至少两个电池单体，所述装置包括：

获得模块，用于获得所述电池组中每个电池单体的开路电压变化值；

容量排序模块，用于根据所述开路电压变化值对每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果；

确定模块，用于所述电池组充电末端时，获得当前电池单体m的荷电状态SOC_m和最低容量电池单体的荷电状态SOC_min；针对所述最低容量电池单体，当时，确定所述最低容量电池单体为失衡电池单体；或，针对所述当前电池单体m，当时，确定所述当前电池单体m为失衡电池单体；其中，ΔOCV_m为所述当前电池单体m的开路电压变化值，ΔOCV_min为所述最低容量电池单体的开路电压变化值；

均衡控制模块，用于对所述失衡电池单体进行均衡控制。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获得模块，包括：

第一测量单元，用于测量所述电池组中每个电池单体的第一开路电压；

第二测量单元，用于测量所述电池组中每个电池单体的第二开路电压；

计算单元，用于根据所述第一开路电压和第二开路电压，计算开路电压变化值。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述容量排序模块，包括：

开路电压变化值排序单元，用于对所述开路电压变化值进行大小排序，获得开路电压变化值排序结果；

容量排序结果获得单元，用于根据所述开路电压变化值排序结果对所述每个电池单体的容量进行大小排序，获得容量排序结果。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述均衡控制模块，具体用于：

控制所述失衡电池单体进行放电；

针对所述最低容量电池单体，当时，控制所述最低容量电池单体停止放电；或

针对所述当前电池单体m，当时，控制所述当前电池单体m停止放电。