CN109435775A - 电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子设备，该电池均衡方法包括：根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体电池的电池信息，获取电池组中各单体电池的SOC值，单位周期包括所述采样时段和均衡时段；根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值；根据电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值，确定待均衡单体电池的均衡占空比，均衡占空比为均衡时段的时长与单位周期的时长的比值；按照均衡占空比，在单位周期的均衡时段控制所述待均衡单体电池的均衡。通过本公开，电池信息采集和均衡分时进行，因而采集的电池信息较为准确，均衡效果较好；且在均衡时按照其均衡占空比进行，可提高均衡效率。

Description

电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子设备

技术领域

本公开涉及电池管理技术领域，具体地，涉及一种电池均衡方法、系统、 车辆、存储介质及电子设备。

背景技术

电池组是电动汽车的重要组成部分。随着电池组的使用，电池组组中各 单体电池间的差异性逐渐扩大，使得各单体电池间一致性差。由于电池组的 “短板效应”，电池组的容量发挥受到限制，导致电池组的整体容量减少。 因此有必要对电池组中的单体电池进行有效的均衡管理，使各单体电池的容 量保持一致，以减少电池组的容量损失，延长各单体电池的使用寿命及电动 汽车续驶里程。

目前，对动力电池组进行均衡管理，首先要从动力电池组中确定出需要 进行均衡的单体电池，因此需要实时地对动力电池组中各单体电池的电池信 息进行采集，然后根据电池信息来确定哪些单体电池需要进行均衡，进而对 需要均衡的单体电池进行均衡。然而，这样的方式可能会出现采集电池信息 的同时，也在进行均衡，这将可能导致采集的电池信息不准确，进而导致均 衡效果较差。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子 设备，以克服现有技术中存在的问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池均衡方法，包括：

根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体电池的电池信息，获 取所述电池组中各单体电池的SOC值，所述单位周期包括所述采样时段和 均衡时段；

根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值；

根据所述电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值， 确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，所述均衡占空比为所述均衡时段的 时长与所述单位周期的时长的比值；

按照所述均衡占空比，在所述单位周期的均衡时段对所述待均衡单体电 池进行均衡。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电池均衡系统，包括：均衡模 块、采集模块以及控制模块；

所述采集模块，用于在所述控制模块的控制下，在单位周期的采样时段 内，采集电池组的各单体电池的电池信息；

所述控制模块，用于根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体 电池的电池信息，获取电池组中各单体电池的SOC值，所述单位周期包括 所述采样时段和均衡时段；根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值； 据所述电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值，确定所 述待均衡单体电池的均衡占空比，所述均衡占空比为所述均衡时段的时长与 所述单位周期的时长的比值；按照所述均衡占空比，在所述单位周期的均衡 时段控制所述待均衡单体电池的均衡；

所述均衡模块，用于在所述控制模块的控制下对所对应的单体电池进行 均衡。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，包括本公开实施例的第 二方面提供的电池均衡系统。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存 储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时本公开实施例的第一方面 提供的电池均衡方法。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种电子设备，包括：

本公开实施例的第四方面提供的计算机可读存储介质；以及

一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

通过上述技术方案，电池信息采集和均衡分时进行，因而采集的电池信 息较为准确，均衡效果较好；另一方面，当确定了待均衡单体电池的均衡占 空比后，按照均衡占空比，在单位周期设定的情况下控制采样时段的时长和 均衡时段的时长，可以提高均衡效率、降低均衡成本。

本公开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公开的进一步理解，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公开，但并不构成对本公开的限制。在 附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种电池均衡系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种电池均衡方法的流程图；

图3是电池组中一单体电池的OCV-SOC曲线；

图4是根据一示例性实施例示出的一种单体电池的SOC值的确定方法 的流程图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种均衡模块的结构示意图；

图6A是根据另一示例性实施例示出的一种电池均衡方法的流程图；

图6B是根据另一示例性实施例示出的一种电池均衡方法的流程图；

图7是根据另一示例性实施例示出的一种电池均衡方法的流程图；

图8A至图8B是根据一示例性实施例示出的一种电池均衡系统的结构 示意图；

图9A至图9C是根据另一示例性实施例示出的一种电池均衡系统的结 构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公 开。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语 “第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定 的顺序或先后次序。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电池均衡系统的结构示意图。如 图1所示，该电池均衡系统10包括：电池组11、采集模块12、均衡模块13 以及控制模块14。其中，电池组11包括多个串联连接的单体电池。

该电池均衡系统对电池组中的单体电池进行均衡的工作流程为：控制模 块14控制采集模块12采集电池组11中各单体电池的电池信息，其中，其 中，电池信息可以例如包括以下信息中的至少一者：电压、电流和温度等信 息等等。控制模块14根据各单体电池的电池信息判断电池组中是否有单体 电池需要均衡，且在确定出待均衡单体电池后，控制均衡模块13对待均衡 单体电池进行均衡处理。

图2是根据一示例性实施例示出的一种电池均衡方法的流程图。如图2 所示，该电池均衡方法包括以下步骤：

在步骤S21中，根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体电池 的电池信息，获取电池组中各单体电池的SOC值，单位周期包括采样时段 和均衡时段。

在单位周期的采样时段内，控制模块控制采集模块分别采集电池组中各 个单体电池的电池信息。其中，电池信息可以例如包括以下信息中的至少一 者：电压、电流和温度等信息。此时，均衡模块停止工作。

在单位周期的均衡时段内，控制模块控制均衡模块对电池组中的待均衡 模块进行均衡。此时，采集模块停止工作。

对于电池组中的任一单体电池，可采用安时积分法或开路电压法计算该 单体电池的SOC值。

安时积分法是指采用采集到的单体电池的电流值对时间积分得到该单 体电池的SOC值；开路电压法是利用单体电池的开路电压(Open Circuit Voltage，OCV)值得到单体电池的SOC值。其中，开路电压值是指单体电 池停止充电或停止放电之后的电压值。

在单位周期的采样时段内采集到的单体电池的电压值是单体电池的负 载电压值，即在单体电池充电或放电过程中的电压值。根据单体电池的负载 电压值与OCV值之间的对应关系，即OCV值＝负载电压值+单体电池的内 阻值×单体电池的充电电流值或放电电流值，可得到单体电池的OCV值。

其中，单体电池的内阻值可为预置的，或者单体电池的内阻值可为根据 单体电池的电压和容量确定的。例如，根据单体电池的电压、容量和内阻值 的对应关系，确定单体电池的内阻值。应理解，还可采用其它电池模型，如： Thevenin(戴维南)模型、PNGV(partnership for a new generation of vehicles, 新一代汽车合作伙伴计划)模型等，实现将采集到的单体电池的负载电压转 换为开路电压。

由于每一个单体电池都对应一条OCV-SOC曲线，如图3所示，在区间 [0,SOC1]和区间[SOC2,100％]内，OCV值的变化幅度较大，因此可采用安 时积分法，并结合电池的实时电压(此时为负载电压)进行修正来计算电池 的SOC值。在区间(SOC1,SOC2)内，OCV值的变化幅度较小，引入电压变 化量计算SOC值精度不高，所以可以直接采用安时积分法计算SOC值。通 过这样的方式，可以针对单体电池的所处的SOC值区间的不同，来进一步 确定如何获取单体电池的SOC值，因此得到的单体电池的SOC值较为准确。

在另一实施例中，在单体电池刚工作的瞬间，还可以采用开路电压法计 算单体电池的SOC值，即，采集电池的电压值(此时等效为开路电压值)， 查OCV-SOC对应关系可计算得到单体电池的SOC值。

为了准确地计算出任一单体电池的SOC值，在一个实施例中，SOC值 的取值范围按照对应单体电池的OCV-SOC曲线划分为端值是0和第一SOC 值(如图3中的SOC₁)的第一区间、端值是第一SOC值和第二SOC值(如 图3中的SOC₂)的第二区间以及端值是第二SOC值和100％的第三区间， 计算SOC值的方法包括第一计算方式和第二计算方式，其中，第一计算方 式对应与第一区间和第三区间，第二计算方式对应于第二区间。相应地，如 图4所示，上述步骤S21包括以下步骤：

在步骤S211中，针对电池组中的任一单体电池，按照第一计算方式确 定该单体电池的SOC值。

在步骤S212中，当按照第一计算方式确定的SOC值属于第二区间时， 按照第二计算方式重新确定该单体电池的SOC值。

在一个实施例中，第一计算方式为安时积分法或安时积分结合电压修正 法，第二计算方式为安时积分法和安时积分结合电压修正法中与第一计算方 式不同的计算方式。

在一个实施例中，第一计算方式为该单体电池上一次计算SOC值所采 用的计算方式。

对于电池组中的任一单体电池，可首先采用安时积分法和安时积分结合 电压修正法中的任一种计算方式计算该单体电池的SOC值，此时采用的计 算方式即为第一计算方式。接下来，对第一计算方式为安时积分法和第一计 算方式为安时积分结合电压修正法这两种情况进行说明。

情况一：第一计算方式为安时积分法，相应地，第二计算方式为安时积 分结合电压修正法。

针对该情况，首先基于安时积分法，根据采集到的单体电池的电池信息 (如电流值等)得到该单体电池的SOC值，并判断计算出的SOC值所属的 区间。若计算出的SOC值属于第一区间或第三区间，由于在第一区间和第 三区间内采用开路电压法得到的结果更准确，则采用开路电压法重新确定该 单体电池的SOC值，且可将安时积分结合电压修正法作为第一计算方式， 即在下一次计算单体电池的SOC值时首先采用安时积分结合电压修正法计算；若计算出的SOC值属于第二区间，由于在第二区间内采用安时积分法 得到的结果更准确，则无需重新进行计算，可将安时积分法作为第一计算方 式，即在下一次计算单体电池的SOC值时首先采用安时积分法计算。

情况二：第一计算方式为安时积分结合电压修正法，相应地，第二计算 方式为安时积分法。

针对该情况，首先基于安时积分结合电压修正法，根据采集到的单体电 池的电池信息(如开路电压值等)得到该单体电池的SOC值，并判断计算 出的SOC值所属的区间。若计算出的SOC值属于第一区间或第三区间，由 于在第一区间和第三区间内采用安时积分结合电压修正法得到的结果更准 确，则无需重新进行计算，可将安时积分结合电压修正法作为第一计算方式， 即在下一次计算单体电池的SOC值时首先采用安时积分结合电压修正法计算；若计算出的SOC值属于第二区间，由于在第二区间内采用安时积分法 得到的结果更准确，则采用安时积分法重新确定该单体电池的SOC值，且 可将安时积分法作为第一计算方式，即在下一次计算单体电池的SOC值时 首先采用安时积分法计算。

在步骤S22中，根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值。

在一个实施例中，可将电池组中任一个单体电池的SOC值作为参考SOC 值，例如将电池组中的第2节单体电池的SOC值作为参考SOC值。

在另一个实施例中，可根据各单体电池的SOC值确定参考SOC值。例 如，可将电池组中各单体电池的SOC值中的最小SOC值、最大SOC值、 平均值等中的任一者确定为参考SOC值。

在步骤S23中，根据电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及参考SOC 值，确定待均衡单体电池的均衡占空比，均衡占空比为均衡时段的时长与单 位周期的时长的比值。

在一个实施例中，可首先按照ΔQ＝ΔSOC×C_n确定电量差，其中，ΔQ为待 均衡单体电池与参考SOC值对应的单体电池之间的电量差，ΔSOC为待均衡 单体电池的SOC值与参考SOC值之间的SOC差值，C_n为待均衡单体电池 的可用容量。接着，按照τ＝(ΔQ/I)/t确定待均衡单体电池的均衡占空比，其 中，t为待均衡单体电池的预设均衡时长，I为待均衡单体电池的预设均衡电 流，τ为待均衡单体电池的均衡占空比。预设均衡电流，可根据均衡模块的 电阻的阻值、对电池进行均衡时均衡模块可提供的电流等来确定，或者根据 实际均衡需求进行设定。

在另一个实施例中，可根据待均衡单体电池的SOC值与参考SOC值的 SOC差值以及SOC差值与均衡占空比之间的预设的对应关系，确定待均衡 单体电池的均衡占空比。其中，SOC差值与均衡占空比的对应关系可根据多 次均衡试验或者经验得到。

表1提供了一种SOC差值与均衡占空比的对应关系示例。

表1

SOC差值	均衡占空比
		[SOC<sub>1</sub>,SOC<sub>2</sub>)	τ<sub>1</sub>
[SOC<sub>2</sub>,SOC<sub>3</sub>)	τ<sub>2</sub>
		……	……
[SOC<sub>n-1</sub>,SOC<sub>n</sub>)	τ<sub>n</sub>

在步骤S24中，按照均衡占空比，在单位周期的均衡时段对待均衡单体 电池进行均衡。

根据待均衡单体电池的均衡占空比，可确定单位周期的均衡时段的时 长，并控制均衡模块按照均衡时段的时长，一个或多个单位周期的均衡时段 内对待均衡单体电池进行处理，直到其累计均衡时长达到预设均衡时长。

需要说明的是，根据确定参考SOC值的方式不同，可采用不同的方式 对待均衡单体电池进行均衡处理。

接下来，分别对不同的均衡处理方式进行说明。

方式一：被动均衡。

若将电池组中各单体电池的SOC值中的最小SOC值确定为参考SOC 值，则可控制均衡模块采用被动均衡的方式对待均衡单体电池进行均衡处 理，即对待均衡单体电池进行放电。例如，在均衡模块中设置与待均衡单体 电池并联的电阻，在单位周期的均衡时段内，控制模块控制该待均衡单体电 池与其对应的电阻之间的并联回路导通，以执行对该单体电池的被动均衡， 以使待均衡单体电池的SOC值与参考SOC值之间的SOC差值减小到预设范围内，从而达到电池组中各单体电池均衡的效果。参见图5，控制模块通 过控制开关813导通，实现待均衡单体电池与其对对应的电阻812之间的并 联回路的导通。

电阻812可为定值电阻或可变电阻。在一个实施例中，电阻812可为正 温度系数的热敏电阻，其阻值可随温度的变化而变化，从而可调节均衡时产 生的均衡电流，进而自动调节电池均衡系统的发热量，并最终对电池均衡系 统的温度进行有效控制。

方式二：主动均衡。

若将电池组中各单体电池的SOC值中的最大SOC值确定为参考SOC 值，则可控制均衡模块采用主动均衡的方式对待均衡单体电池进行均衡处 理，即对待均衡单体电池进行充电，以使待均衡单体电池的SOC值与参考 SOC值之间的SOC差值减小到预设范围内，从而达到电池组中各单体电池 均衡的效果。

例如，如图5所示，在各均衡模块中设置一与待均衡单体电池并联的充 电支路94，且该充电支路94连接于发电机92，发电机92与发动机91通过 齿轮机械连接。

对于需要进行主动均衡的待均衡单体电池，控制模块控制与该待均衡单 体电池对应的充电支路94导通。发动机91转动时，带动发电机92发电， 从而将发电机92所发的电量输出给待均衡单体电池，使该待均衡单体电池 的电量增加。

参见图5，当发电机92为交流发电机时，均衡模块还包括与发电机92 串联的整流器93，每个充电支路94均串联整流器93。通过整流器93将发 电机92发出的交流电转换为直流电后，可以使发电机92能够用于对待均衡 单体电池进行充电。

参见图5，控制模块可通过控制与待均衡单体电池对应的开关96导通， 使得该待均衡单体电池对应的充电支路导通，执行对待均衡单体电池的主动 均衡。

在另一些实施例中，除了图5所示的，利用发电机对单体电池进行充电 外，还可通过整车中的启动电池为待均衡单体电池进行充电。

在另一实施例中，除了图5所示的，并联电阻与待均衡单体电池外，还 可将待均衡单体电池与整车的启动电池并联，将待均衡单体电池放出的电量 充入启动电池，实现对待均衡单体电池的均衡的同时有效避免能量的浪费。

方式三：被动均衡与主动均衡结合。

若将电池组中各单体电池的SOC值中的平均值确定为参考SOC值，则 可控制均衡模块采用主动均衡的方式对待均衡单体电池进行均衡处理，即对 SOC值大于参考SOC值的待均衡单体电池采用被动均衡的方式，而对SOC 值小于参考SOC值的待均衡单体电池采用主动均衡的方式，以使各待均衡 单体电池的SOC值与参考SOC值之间的SOC差值减小到预设范围内，从 而达到电池组中各单体电池均衡的效果。

在一个实施例中，如图6A所示，上述电池均衡方法还包括：

在步骤S25中，在待均衡单体电池的均衡过程中，获取待均衡单体电池 的均衡电流。

在待均衡单体电池的均衡过程中，待均衡单体电池的均衡电流可能发生 变化，例如对待均衡单体电池采用被动均衡(放电)时，均衡模块中与待均 衡单体电池并联的均衡电阻的阻值可能发生变化，从而使得待均衡单体电池 的均衡电流发生变化，若仍按照预设的均衡占空比对待均衡单体电池进行均 衡，容易导致均衡时间过长的现象。

因此，可在待均衡单体电池的均衡过程中，监测待均衡单体电池的均衡 电流，并根据均衡电流对该待均衡单体电池的均衡占空比进行调整。

在一个实施例中，以对待均衡单体电池采用被动均衡的方式为例，可在 均衡电阻上串联连接一阻值较小的检测电阻，通过检测检测电阻两端的电压 值可获取检测电阻的电流值，也就是待均衡单体电池的均衡电流。

在步骤S26中，当均衡电流大于或等于预设均衡电流时，减小待均衡单 体电池的均衡占空比。

当待均衡单体电池的均衡电流大于或等于预设均衡电流时，待均衡单体 电池所需的均衡时长减小而采样时段的时长增加，以增加采样频率，从而提 高采集到的待均衡单体电池的电池信息的实时性，使控制模块可及时、准确 地判断待均衡单体电池的均衡状态，加强对单体电池的实时监控。

在步骤S27中，当均衡电流小于预设均衡电流时，增大待均衡单体电池 的均衡占空比。

当待均衡单体电池的均衡电流小于预设均衡电流时，可增大待均衡单体 电池的均衡占空比，使得单位周期的均衡时段的时长增加，可以加快对待均 衡单体电池的均衡速度。

在另一个实施例中，如图6B所示，上述电池均衡方法还包括：

在步骤S28中，在待均衡单体电池的均衡过程中，当检测到待均衡单体 电池的任一种性能参数满足与该种性能参数对应的均衡占空比调整条件时， 对待均衡单体电池的均衡占空比进行调整，其中，性能参数至少包括：电压、 SOC值、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率以及时间变化率。

在单位周期的采样时段内，根据采集到的待均衡单体电池的电池信息， 确定待均衡单体电池的各性能参数，并判断性能参数是否满足其对应的均衡 占空比调整条件，若满足，则对待均衡占空比进行调整。

以性能参数包括电压为例，在一个实施例中，当电池组处于充电状态时， 均衡占空比调整条件为：待均衡单体电池在均衡过程中的电压值高于第一预 设高压阈值或者高于第二预设高压阈值。

相应地，当电池组处于充电状态时，若待均衡单体电池在均衡过程中的 电压值高于第一预设高压阈值，则减小均衡占空比，从而减小均衡时段时长 而增加采样时段的时长，可以增大采样频率，从而提高采集到的待均衡单体 电池的电池信息的实时性，使控制模块可以及时、准确地判断待均衡单体电 池的均衡状态，避免出现对待均衡单体电池进行过充的问题，加强对单体电 池的实时监控；若待均衡单体电池在均衡过程中的电压值高于第二预设高压 阈值，则将均衡占空比调整为0，也就是停止对待均衡单体进行均衡，以确保待均衡单体电池安全。

在另一个实施例中，当电池组处于放电状态时，均衡占空比调整条件为： 待均衡单体电池在均衡过程中的电压值低于第一预设低压阈值或者低于第 二预设低压阈值。

相应地，当电池组处于放电状态时，若待均衡单体电池在均衡过程中的 电压值低于第一预设低压阈值，则减小均衡占空比，可以增大采样频率，从 而提高采集到的待均衡单体电池的电池信息的实时性，使控制模块可以及 时、准确地判断待均衡单体电池的均衡状态，避免出现对待均衡单体电池进 行过放电的问题，加强对单体电池的实时监控。

若待均衡单体电池在均衡过程中的电压值低于第二预设低压阈值，则将 均衡占空比调整为0，也就是停止对待均衡单体进行均衡，以确保待均衡单 体电池安全。

图7是根据另一示例性实施例示出的一种电池均衡方法的流程图。如图 7所示，该电池均衡方法包括以下步骤：

在步骤S71中，根据电池组中各单体电池的性能参数，从电池组中确定 待均衡单体电池，其中，性能参数包括电压、SOC、内阻、自放电率、电压 变化率、电量变化率以及时间变化率中的至少一者。

在本公开的实施例中，单体电池的自放电率是指单体电池在开路状态 (即停止充电或者停止放电)下，其所存储的电量在一定条件下的保持能力。 单体电池的自放电率是表征单体电池特性的重要参数，可有效表征单体电池 的容量损失情况和容量损失速率。

单体电池的电压变化率可为单体电池在充电(或放电)过程中的电压变 化率，即，单体电池的电压变化率可以为单体电池的指定物理量发生单位改 变时的电压变化量。例如，本公开中以对单体电池冲入或放出预设电量，单 体电池的电压变化量dv/dq；或者对单体电池进行充电或放电预设时长，单 体电池的电压变化量dv/dt为例进行说明。

单体电池的电量变化率可以为单体电池的指定物理量发生单位改变时 的电压变化量。例如，本公开中以单体电池的电压从初始电压上升一个单位 电压所需冲入的电量，或单体电池的电压从初始电压下降一个单位电压所减 少的电量为例进行说明。

单体电池的时间变化率可以为单体电池的指定物理量发生单位改变所 需的时长。例如，本公开中以单体电池的电压从初始电压上升一个单位电压 所需的充电时间，或单体电池的电压从初始电压下降一个单位电压所需的放 电时间为例进行说明。

在采集模块采集到电池组中各单体电池的电池信息(例如包括负载电压 值、电流值和温度值)后，控制模块可根据各单体电池的电池信息得到各单 体电池的性能参数，并根据各单体电池的性能参数确定电池组中需要进行均 衡的的单体电池。

例如，以性能参数包括电压值(开路电压值)为例，根据各单体电池的 电池信息可得到各单体电池的电压值。接着，根据各单体电池的电压值确定 出参考电压值，并根据各单体电池的电压值和参考电压值确定出待均衡单体 电池。

可选地，可将电池组中各单体电池的电压值中的最小电压值确定为参考 电压值，相应地，可将电池组中电压值大于参考电压值的单体电池确定为待 均衡单体电池。

可选地，可将电池组中各单体电池的电压值中的最大电压值确定为参考 电压值，相应地，可将电池组中电压值小于参考电压值的单体电池确定为待 均衡单体电池。

可选地，可将电池组中各单体电池的电压值的平均电压值确定为参考电 压值，相应地，可将电池组中电压值大于参考电压值或者小于参考电压值的 单体电池确定为待均衡单体电池。

可选地，可将电池组中任一单体电池的电压值作为参考电压值，相应地， 可将电池组中电压值大于参考电压值或者小于参考电压值的单体电池确定 为待均衡单体电池。

应理解，参见下述表2，当性能参数分别为SOC、内阻、自放电率、电 压变化率、电量变化率或时间变化率时，均衡判断和均衡方式的对应关系。

表2

由此，当采用不同的电池的性能参数进行均衡判断时，按照表1中相应 的方式进行判断，结合上述性能参数为电压时的判断流程，确定出电池组中 的待均衡单体电池。

应理解，若在步骤S71中确定没有需要进行均衡的单体电池，则继续根 据下一个采样时段采集的信息进行均衡的判断。当根据采样时段采集的信 息，确定没有需要进行均衡的单体电池时，在均衡时段，控制模块可不进行 动作，使得任一单体电池对应的均衡模块均不被开启。

在步骤S72中，根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体电池 的电池信息，获取电池组中各单体电池的SOC值，单位周期包括采样时段 和均衡时段。

在步骤S73中，根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值。

在步骤S74中，根据电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及参考SOC 值，确定待均衡单体电池的均衡占空比，均衡占空比为均衡时段的时长与单 位周期的时长的比值。

在步骤S75中，按照均衡占空比，在单位周期的均衡时段对待均衡单体 电池进行均衡。

图8A是根据一示例性实施例示出的一种电池均衡系统的结构示意图， 图9A是根据另一示例性实施例示出的一种电池均衡系统的结构示意图。如 图8A和图9A所示，该电池均衡系统80包括：电池组81、采集模块82、 均衡模块83以及控制模块84。其中，电池组81包括多个串联连接的单体电 池811。

在图8A所示的电池均衡系统80中，控制模块84通过两个通道810、 820分别与对应于同一单体电池811的采集模块82和均衡模块83连接。

其中，控制模块84可包括控制芯片，控制芯片通过两个引脚分别与对 应于同一单体电池的采集模块82和均衡模块83连接，两个引脚与两个通道 一一对应。

在该实施例中，控制模块84按照单位周期，控制采集模块82和均衡模 块83分时导通，分别进行电池信息的采集和电池的均衡，使得电池信息采 集和均衡分时进行。避免电池信息采集和均衡同时进行时，均衡电流对电池 信息采集的精度的影响。

在一个实施例中，如图8A所示，电池组中的每一单体电池分别与一采 集模块82和一均衡模块83连接。若电池组包括N个单体电池，则采集模块 82为N个，均衡模块83为N个，由此，控制模块84通过2×N各通道分 别与每一采集模块82和每一均衡模块83连接。

在另一些实施例中，不同的单体电池可共用均衡模块，例如，电池组中 的N个单体电池，可共用同一个均衡模块，或每预设数量(例如，2、3或5 等)个单体电池共用一个均衡模块等。当共用一个均衡模块的多节单体电池 中有至少两节单体电池需要均衡时，在单位周期的均衡时段内，该均衡模块 与需要均衡的至少两节单体电池中的每节单体电池交替连接。

参见图8B，两个单体电池共用一个均衡模块83，当共用一个均衡模块 83的两个单体电池需要均衡时，在单位周期的均衡时段内，该均衡模块83 与每个单体电池交替连接。交替连接可为按照一定的周期交替性的连接。例 如，参见图8B，两个单体电池中的一个单体电池811所对应的并联支路85 上的并联开关850在控制模块84的控制下闭合2s时，两个单体电池中的另 一个单体电池811所对应的并联支路85上的并联开关850在控制模块84的控制下断开2s。即两个单体电池中的每个单体电池811对应的并联支路85 上的并联开关850，在均衡时段内，每隔2s就从闭合状态切换为断开状态， 或者从断开状态切换为闭合状态。由此，在采集模块82和均衡模块83分时 导通的基础上，在均衡时段时，共用同一均衡模块83的单体电池交替的与 该共用的均衡模块83连接，实现均衡。

在图9A所示的电池均衡系统80中，控制模块84通过一个通道830与 对应同一个单体电池811的采集模块82和均衡模块83连接。

其中，控制模块84用于在确定与该控制模块84连接的单体电池不需要 进行均衡时，控制控制模块84与对应的采集模块82连接；或者，控制模块 84还用于在确定与该控制模块84连接的单体电池需要进行均衡时，采集模 块82和均衡模块83按照单位周期分时复用通道830。

在一个实施例中，控制模块84包括控制芯片，该控制芯片通过一个引 脚和一个通道与对应于同一单体电池的采集模块82和均衡模块83连接。

由此，在本公开实施例中，采集模块和均衡模块间共用同一个控制通道， 控制模块控制采集模块和均衡模块，按照单位周期分时复用该控制通道，避 免了电池信息采集和均衡同时进行时，均衡电流对电池信息采集的精度的影 响；另一方面，相比于上述图8A所示的实施例，减少了对控制模块芯片的 通道数量要求，可节省硬件成本。

在一个实施例中，如图9B所示，在采集模块82和均衡模块83共用的 通道830中，设置有一开关K1，控制模块84与开关K1连接，并通过控制 开关K1，实现分时与采集模块82或均衡模块83连接。当开关K1与采集模 块82连接时，控制模块84控制采集模块82在采样时段内对单体电池进行 电池信息的采集；当开关K1与均衡模块83连接时，控制模块84控制均衡模块83对所对应的单体电池进行均衡。

由此，通过将开关设置在控制模块与采集模块、均衡模块之间，所述控 制模块可以通过调节开关的状态，达到采集和均衡的作用，并且能够实现均 衡时不采样，采样时不均衡的效果，从而均衡电流不会影响电池电压，从而 提高了电池电压采样时的精度。

在另一些实施例中，不同的单体电池可共用均衡模块83，例如，电池组 中的N个单体电池，可共用同一个均衡模块，或每预设数量(例如，2、3 或5等)个单体电池共用同一个均衡模块83等。当共用一个均衡模块83的 多个单体电池中有至少两个单体电池需要均衡时，在单位周期的均衡时段 内，该均衡模块83与需要均衡的至少两个单体电池中的每个单体电池交替 连接。

图9C为两个单体电池共用一个均衡模块的一示例性示意图。参见图9C， 当共用一个均衡模块的两个单体电池均需要均衡时，在单位周期的均衡时段 内，该均衡模块与每个单体电池交替连接。交替连接可为按照一定的周期交 替性的连接。由此，在采集模块和均衡模块分时导通的基础上，在均衡时段 时，共用同一均衡模块的单体电池交替的与该共用的均衡模块连接，实现均 衡。

在一个实施例中，采集模块包括电压采集芯片，电压采集芯片用于在采 样时段，对单体电池的电压进行采集。

在本公开的实施例中，电池均衡系统包括：电池管理控制器(battery managementcontroller，BMC)和多个电池信息采集器(battery information collector，BIC)。在一个实施例中，上述的控制模块设置在电池信息采集器 BIC中。

在另一个实施例中，上述控制模块包括设置在电池信息采集器中的第一 控制单元，和设置在电池管理控制器中的第二控制单元。采集模块通过所述 第一控制单元向第二控制单元发送采集到的电池组中单体电池的参数信息； 其中，同一单体电池的采集模块和均衡模块对应第一控制单元的一个连接通 道。

所述第一控制单元可以通过控制所述连接通道连接于所述采集模块，进 而控制所述采集模块采集电池组中单体电池的参数信息。所述第二控制单元 也可以通过通讯单元向所述第一控制单元发送采集指令，以通过所述第一控 制单元控制所述连接通道连接于所述采集模块。

所述第一控制单元可以通过控制所述连接通道连接于所述均衡模块，进 而控制所述均衡模块对所述需要开启均衡的单体电池进行均衡处理。所述第 一控制单元可以将所述采集电路采集的电池组的参数信息发给所述第二控 制单元，所述第二控制单元根据电池组的参数信息确定需要开启均衡的单体 电池，并通过通讯单元向所述第一控制单元发送均衡指令，以通过所述第一 控制单元控制所述连接通道连接于所述均衡模块。

当电池均衡系统中的采集模块是通过第一控制单元向第二控制单元发 送采集到的电池组中单体电池的参数信息时，同一单体电池的采集模块和均 衡模块对应第一控制单元的一个连接通道，减少了第一控制单元所需通道的 数量。

电池信息采集器的第一控制单元和电池管理控制器的第二控制单元可 以选择性地对需要均衡的单体电池进行均衡控制。即，第一控制单元可以控 制均衡模块对需要进行均衡的单体电池进行均衡处理，第二控制单元也可以 控制均衡模块对需要进行均衡的单体电池进行均衡处理。其中，第一控制单 元或第二控制单元根据采集模块采集的电池组的参数信息确定需要进行均 衡的单体电池。

所述电池信息采集器在预设时长未收到所述电池管理控制器发送的均 衡指令时，所述第一控制单元接收所述电池组的参数信息，并根据所述电池 组的参数信息确定所述电池组中有单体电池需要开启均衡时，控制均衡模块 对需要开启均衡的单体电池进行均衡处理。

所述电池信息采集器收到用于指示所述电池信息采集器进行均衡处理 的指令时，所述第一控制单元接收所述电池组的参数信息，并根据所述电池 组的参数信息确定所述电池组中有单体电池需要开启均衡时，控制均衡模块 对需要开启均衡的单体电池进行均衡处理。

所述电池信息采集器收到电池管理控制器故障报文时，所述第一控制单 元接收所述电池组的参数信息，并根据所述电池组的参数信息确定所述电池 组中有单体电池需要开启均衡时，控制均衡模块对需要开启均衡的单体电池 进行均衡处理。

电池信息采集器和电池管理控制器可以通过第一控制单元和第二控制 单元选择性地对均衡系统进行控制，这样能够在电池信息采集器和电池管理 控制器二者之一失效或故障等情况下，依然保证电池均衡系统的正常运行。

本公开的实施例中，将单位周期分为了采样时段和均衡时段，均衡时段 的时长与单位周期的时长的比值为均衡占空比。本公开实施例的电池均衡方 法，对需要进行均衡的待均衡单体电池的均衡占空比进行确定后，再按照确 定的均衡占空比控制待均衡单体电池的均衡，以提高均衡效率，节省均衡成 本。

如图8A至图8B以及图9A至图9C所示，采集模块82，用于在控制模 块84的控制下，在单位周期的采样时段内，采集电池组81的各单体电池811 的电池信息。控制模块84，用于根据单位周期的采样时段内获取的电池组 81的各单体电池的电池信息，获取电池组81中各单体电池的SOC值，所述 单位周期包括所述采样时段和均衡时段；根据各单体电池的SOC值，确定 参考SOC值；据所述电池组81中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参 考SOC值，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，所述均衡占空比为所 述均衡时段的时长与所述单位周期的时长的比值；按照所述均衡占空比，在 所述单位周期的均衡时段控制所述待均衡单体电池的均衡。

均衡模块83，用于在控制模块84的控制下对所对应的单体电池进行均 衡。

在一个实施例中，控制模块84用于按照ΔQ＝ΔSOC×C_n确定电量差，其中， ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述待均衡单体电池的SOC值与所述参考SOC 值之间的SOC差值，C_n为所述待均衡单体电池的可用容量；按照τ＝(ΔQ/I)/t 确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，其中，t为所述待均衡单体电池的 预设均衡时长，I为所述待均衡单体电池的预设均衡电流，τ为所述均衡占 空比。

在另一个实施例中，控制模块84还用于在所述待均衡单体电池的均衡 过程中，获取所述待均衡单体电池的均衡电流；当所述均衡电流大于或等于 所述预设均衡电流时，减小所述待均衡单体电池的均衡占空比；或者，当所 述均衡电流小于所述预设均衡电流时，增大所述待均衡单体电池的均衡占空 比。

在另一个实施例中，控制模块84用于根据所述待均衡单体电池的SOC 值与所述参考SOC值的SOC差值，以及SOC差值与均衡占空比之间的预 设的对应关系，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比。

在另一个实施例中，SOC值的取值范围按照对应单体电池的OCV-SOC 曲线划分为端值是0和第一SOC值的第一区间、端值是所述第一SOC值和 第二SOC值的第二区间，以及端值是所述第二SOC值和100％的第三区间， 计算SOC值的方法包括第一计算方式和第二计算方式，所述第一计算方式 对应于所述第一区间和所述第三区间，所述第二计算方式对应于所述第二区 间；

控制模块84，用于针对所述电池组中的任一单体电池，按照所述第一计 算方式确定该单体电池的SOC值；当按照所述第一计算方式确定的SOC值 属于所述第二区间时，按照所述第二计算方式重新确定该单体电池的SOC 值。

在另一个实施例中，所述第一计算方式为该单体电池上一次计算SOC 值所采用的方式。

在另一个实施例中，所述第一计算方式为安时积分法或安时积分结合电 压修正法，所述第二计算方式为安时积分法和安时积分结合电压修正法中与 所述第一计算方式不同的计算方式。

在另一个实施例中，控制模块84还用于在所述待均衡单体电池的均衡 过程中，当检测到所述待均衡单体电池的任一种性能参数满足与该种性能参 数对应的均衡占空比调整条件时，对所述待均衡单体电池的均衡占空比进行 调整，所述性能参数至少包括：电压、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、 电量变化率、及时间变化率。在另一个实施例中，控制模块84还用于根据 所述电池组中各单体电池的性能参数，从所述电池组中确定所述待均衡单体 电池，其中，所述性能参数包括电压、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、 电量变化率、及时间变化率中的至少一者。

相应地，本公开还提供一种车辆，包括上述电池均衡系统。

相应地，本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程 序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述电池均衡方法。

相应地，本公开还提供一种电子设备，包括上述计算机可读存储介质； 以及一个或者多个处理器，用于执行计算机可读存储介质中的程序。

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

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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

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

Claims (26)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，包括：

根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体电池的电池信息，获取所述电池组中各单体电池的SOC值，所述单位周期包括所述采样时段和均衡时段；

根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值；

根据所述电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，所述均衡占空比为所述均衡时段的时长与所述单位周期的时长的比值；

按照所述均衡占空比，在所述单位周期的均衡时段对所述待均衡单体电池进行均衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，包括：

按照ΔQ＝ΔSOC×C_n确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述待均衡单体电池的SOC值与所述参考SOC值之间的SOC差值，C_n为所述待均衡单体电池的可用容量；

按照τ＝(ΔQ/I)/t确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，其中，t为所述待均衡单体电池的预设均衡时长，I为所述待均衡单体电池的预设均衡电流，τ为所述均衡占空比。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述待均衡单体电池的均衡过程中，获取所述待均衡单体电池的均衡电流；

当所述均衡电流大于或等于所述预设均衡电流时，减小所述待均衡单体电池的均衡占空比；或者，

当所述均衡电流小于所述预设均衡电流时，增大所述待均衡单体电池的均衡占空比。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，包括：

根据所述待均衡单体电池的SOC值与所述参考SOC值的SOC差值，以及SOC差值与均衡占空比之间的预设的对应关系，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，SOC值的取值范围按照对应单体电池的OCV-SOC曲线划分为端值是0和第一SOC值的第一区间、端值是所述第一SOC值和第二SOC值的第二区间，以及端值是所述第二SOC值和100％的第三区间，计算SOC值的方法包括第一计算方式和第二计算方式，所述第一计算方式对应于所述第一区间和所述第三区间，所述第二计算方式对应于所述第二区间；

所述获取电池组中各单体电池的SOC值，包括：

针对所述电池组中的任一单体电池，按照所述第一计算方式确定该单体电池的SOC值；

当按照所述第一计算方式确定的SOC值属于所述第二区间时，按照所述第二计算方式重新确定该单体电池的SOC值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一计算方式为该单体电池上一次计算SOC值所采用的方式。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述第一计算方式为安时积分法或安时积分结合电压修正法，所述第二计算方式为安时积分法和安时积分结合电压修正法中与所述第一计算方式不同的计算方式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述待均衡单体电池的均衡过程中，当检测到所述待均衡单体电池的任一种性能参数满足与该种性能参数对应的均衡占空比调整条件时，对所述待均衡单体电池的均衡占空比进行调整，所述性能参数至少包括：电压、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率、及时间变化率。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值，包括：

将所述电池组中各单体电池的SOC值中的最小SOC值确定为所述参考SOC值；或，

将所述电池组中各单体电池的SOC值中的最大SOC值确定为所述参考SOC值；或，

将所述电池组中各单体电池的SOC值的平均值确定为所述参考SOC值。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电池组中各单体电池的性能参数，从所述电池组中确定所述待均衡单体电池，其中，所述性能参数包括电压、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率、及时间变化率中的至少一者。

11.一种电池均衡系统，其特征在于，包括：均衡模块、采集模块以及控制模块；

所述采集模块，用于在所述控制模块的控制下，在单位周期的采样时段内，采集电池组的各单体电池的电池信息；

所述控制模块，用于根据单位周期的采样时段内获取的电池组的各单体电池的电池信息，获取电池组中各单体电池的SOC值，所述单位周期包括所述采样时段和均衡时段；根据各单体电池的SOC值，确定参考SOC值；据所述电池组中的待均衡单体电池的SOC值以及所述参考SOC值，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，所述均衡占空比为所述均衡时段的时长与所述单位周期的时长的比值；按照所述均衡占空比，在所述单位周期的均衡时段控制所述待均衡单体电池的均衡；

所述均衡模块，用于在所述控制模块的控制下对所对应的单体电池进行均衡。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制模块，用于按照ΔQ＝ΔSOC×C_n确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述待均衡单体电池的SOC值与所述参考SOC值之间的SOC差值，C_n为所述待均衡单体电池的可用容量；按照τ＝(ΔQ/I)/t确定所述待均衡单体电池的均衡占空比，其中，t为所述待均衡单体电池的预设均衡时长，I为所述待均衡单体电池的预设均衡电流，τ为所述均衡占空比。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制模块，还用于在所述待均衡单体电池的均衡过程中，获取所述待均衡单体电池的均衡电流；当所述均衡电流大于或等于所述预设均衡电流时，减小所述待均衡单体电池的均衡占空比；或者，当所述均衡电流小于所述预设均衡电流时，增大所述待均衡单体电池的均衡占空比。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制模块，用于根据所述待均衡单体电池的SOC值与所述参考SOC值的SOC差值，以及SOC差值与均衡占空比之间的预设的对应关系，确定所述待均衡单体电池的均衡占空比。

15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，SOC值的取值范围按照对应单体电池的OCV-SOC曲线划分为端值是0和第一SOC值的第一区间、端值是所述第一SOC值和第二SOC值的第二区间，以及端值是所述第二SOC值和100％的第三区间，计算SOC值的方法包括第一计算方式和第二计算方式，所述第一计算方式对应于所述第一区间和所述第三区间，所述第二计算方式对应于所述第二区间；

所述控制模块，用于针对所述电池组中的任一单体电池，按照所述第一计算方式确定该单体电池的SOC值；当按照所述第一计算方式确定的SOC值属于所述第二区间时，按照所述第二计算方式重新确定该单体电池的SOC值。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第一计算方式为该单体电池上一次计算SOC值所采用的方式。

17.根据权利要求15或16所述的系统，其特征在于，所述第一计算方式为安时积分法或安时积分结合电压修正法，所述第二计算方式为安时积分法和安时积分结合电压修正法中与所述第一计算方式不同的计算方式。

18.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制模块，还用于在所述待均衡单体电池的均衡过程中，当检测到所述待均衡单体电池的任一种性能参数满足与该种性能参数对应的均衡占空比调整条件时，对所述待均衡单体电池的均衡占空比进行调整，所述性能参数至少包括：电压、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率、及时间变化率。

19.根据权利要求11-18任一项所述的系统，其特征在于，所述控制模块，还用于根据所述电池组中各单体电池的性能参数，从所述电池组中确定所述待均衡单体电池，其中，所述性能参数包括电压、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率、及时间变化率中的至少一者。

20.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制模块通过一个通道与对应于同一单体电池的采集模块和均衡模块连接，所述控制模块用于在确定与该控制模块连接的单体电池不需要进行均衡时，控制所述控制模块与对应的采集模块连接；或者，

所述控制模块还用于在确定与该控制模块连接的单体电池需要进行均衡时，所述采集模块和所述均衡模块分时复用所述通道。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片通过一个引脚和所述一个通道与对应于同一单体电池的采集模块和均衡模块连接。

22.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制模块通过两个通道分别与对应于同一单体电池的采集模块和均衡模块连接。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片，所述控制芯片通过两个引脚分别与对应于同一单体电池的采集模块和均衡模块连接，所述两个引脚与所述两个通道一一对应。

24.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求11-23任一项所述的电池均衡系统。

25.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1-10中任一项所述的方法。

26.一种电子设备，其特征在于，包括：

权利要求25中所述的计算机可读存储介质；以及

一个或者多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。