CN110015171B - 电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子设备 - Google Patents

电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子设备 Download PDF

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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，所述方法包括：获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值；获取均衡所需的参考负载电压值；根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长；按照所述目标均衡时长，对所述待均衡单体电池进行均衡。由于均衡过程所依据的目标均衡时长是根据待均衡单体电池的负载电压值和参考负载电压值之间的差值计算出来的，所以更加准确，进而使得均衡过程也更加准确，避免了均衡时长过长或过短的情况发生。

Description

电池均衡方法、系统、车辆、存储介质及电子设备
技术领域
本公开涉及控制技术领域，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
为电动汽车提供动力能源的大容量蓄电池常称作动力电池。车用动力电池一般由多个单体电池串联组成一个模块。随着电池的使用，各单体电池间的差异性逐渐扩大，单体电池间一致性差，由于电池的短板效应，电池组容量发挥受到限制，使电池组容量不能充分发挥，导致电池组的整体的容量减少。另一方面，各单体电池间的差异性逐渐扩大后，将造成某些单体电池过充电，某些单体电池过放电，影响电池寿命，损坏电池，而且还可能产生大量的热量引起电池燃烧或爆炸。
因此，对电动汽车动力电池进行有效的均衡管理，有利于提高电池组中各电池的一致性，减少电池的容量损失，延长电池的使用寿命及电动汽车续驶里程，具有十分重要的意义。
目前，对电池组进行均衡管理，通常会实时地采集电池组中各单体电池的电池信息，然后依据采集的电池信息来确定有没有单体电池需要均衡，以及在有单体电池需要均衡时，对需要均衡的单体电池进行均衡。在单体电池被均衡的过程中，如果单体电池的均衡时长过长，反而会增加其所在的电池组中各个单体电池的不一致性，导致均衡效率较低；如果单体电池的均衡时长过短，则达不到均衡效果。因而，如何准确地确定需要均衡的单体电池的均衡时长，是需要解决的问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种电池均衡方法、系统、车辆及电子设备，以优化电池均衡过程。
为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种电池均衡方法，所述方法包括：
获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值；
获取均衡所需的参考负载电压值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长；
按照所述目标均衡时长，对所述待均衡单体电池进行均衡。
可选地，所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：
根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值；
根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长。
可选地，所述根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值，包括：
将所述电池组中负载电压值与所述参考负载电压值之差最小的单体电池确定为参考电池；
根据所述参考电池的负载电压值及所述参考电池的内阻值，确定所述参考电池的参考OCV值；
根据所述参考OCV值及所述OCV-SOC曲线，将所述参考OCV值对应的SOC值确定为所述第一SOC值；
所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值，包括：
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述待均衡单体电池的内阻值，确定所述待均衡单体电池的OCV值；
根据所述OCV-SOC曲线，确定所述待均衡单体电池的OCV值对应的SOC值为所述第二SOC值。
可选地，所述根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长，包括：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第一SOC值与所述第二SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
可选地，所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：
根据所述参考负载电压值以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述参考负载电压值对应的第三SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值、以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第四SOC值；
根据所述第三SOC值和所述第四SOC值，确定所述目标均衡时长。
可选地，所述根据所述第三SOC值和所述第四SOC值，确定所述目标均衡时长，包括：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第三SOC值与所述第四SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
可选地，所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：
根据所述待均衡单体电池的负载电压值与所述参考负载电压值之间的负载电压差值、以及负载电压差值与目标均衡时长之间的预设的对应关系，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长。
可选地，所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值中的最小值、各单体电池的负载电压值中的最大值或各单体电池的负载电压值的平均值。
可选地，所述按照所述目标均衡时长，控制所述待均衡单体电池的均衡，包括：
若所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值中的最小值，按照所述目标均衡时长，控制所述待均衡单体电池放电；或者，
若所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值中的最大值，按照所述目标均衡时长，控制所述待均衡单体电池充电；或者，
若所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值的平均值，按照所述目标均衡时长，在所述待均衡单体电池的负载电压值大于所述参考负载电压值时，控制该单体电池放电，以及，在所述待均衡单体电池的负载电压值小于所述参考负载电压值时，控制该单体电池充电。
可选地，所述方法还包括：
根据所述电池组中各单体电池的电池参数信息，从所述电池组中确定所述待均衡单体电池，其中，所述电池参数信息包括SOC值、内阻值、自放电率值、电压变化率、电量变化率、及时间变化率中的至少一者，所述电压变化率用于表征单体电池的负载电压值随物理量变化单位值而产生的变化，所述电量变化率为使单体电池的负载电压值变化单位值所需充入或放出的电量，所述时间变化率为使单体电池的负载电压值变化单位值所需的充电时长或放电时长。
本公开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：获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值；
所述控制模块用于：获取均衡所需的参考负载电压值，以及根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长；
所述均衡模块用于：按照所述目标均衡时长，对所述待均衡单体电池进行均衡。
可选地，所述控制模块用于：
根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值；
根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长。
可选地，所述控制模块用于：
将所述电池组中负载电压值与所述参考负载电压值之差最小的单体电池确定为参考电池；
根据所述参考电池的负载电压值及所述参考电池的内阻值，确定所述参考电池的参考OCV值；
根据所述参考OCV值及所述OCV-SOC曲线，将所述参考OCV值对应的SOC值确定为所述第一SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述待均衡单体电池的内阻值，确定所述待均衡单体电池的OCV值；
根据所述OCV-SOC曲线，确定所述待均衡单体电池的OCV值对应的SOC值为所述第二SOC值。
可选地，所述控制模块用于：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第一SOC值与所述第二SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
可选地，所述控制模块用于：
根据所述参考负载电压值以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述参考负载电压值对应的第三SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值、以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第四SOC值；
根据所述第三SOC值和所述第四SOC值，确定所述目标均衡时长。
可选地，所述控制模块用于：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第三SOC值与所述第四SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
可选地，所述控制模块用于：
根据所述待均衡单体电池的负载电压值与所述参考负载电压值之间的负载电压差值、以及预设的负载电压差值与目标均衡时长之间的对应关系，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长。
可选地，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样模块连接；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。
可选地，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。
可选地，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。
可选地，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。
本公开第三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实现本公开第一方面所述的方法。
本公开第四方面提供一种电子设备，包括：
本公开第三方面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。
本公开第五方面提供一种车辆，所述车辆包括：电池组以及权利要求本公开第二方面所述的电池均衡系统。
通过上述技术方案，根据电池组中待均衡单体电池的负载电压值和参考负载电压值，确定待均衡单体电池的目标均衡时长，然后按照所确定的目标均衡时长，对需要均衡的单体电池进行均衡。由于均衡过程所依据的目标均衡时长是根据待均衡单体电池的负载电压值和参考负载电压值之间的差值计算出来的，所以更加准确，进而使得均衡过程也更加准确，避免了均衡时长过长或过短的情况发生。
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是本公开一实施例的电池均衡系统的示意图；
图2是本公开一实施例的两个单体电池共用一个均衡模块的电池均衡系统的示意图；
图3是本公开另一实施例的电池均衡系统的示意图；
图4是本公开另一实施例的两个单体电池共用一个均衡模块的电池均衡系统的示意图；
图5是本公开一实施例的电池均衡方法的流程示意图；
图6是本公开一实施例的均衡模块的示意图。
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。
参见图1，为本公开一实施例的电池均衡系统的示意图。该电池均衡系统包括：控制模块101、采集模块102、均衡模块103和电池组104。
在一个实施例中，每节单体电池都对应一个采集模块102和一个均衡模块103。对应于同一单体电池的采集模块102和均衡模块103分别通过不同的控制通道与控制模块101连接。控制模块可包括控制芯片，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和均衡模块连接，两个引脚与两个通道一一对应。
在该实施例中，控制模块101按照单位周期，控制采集模块102和均衡模块103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，参见图1所示，电池中的每一单体电池分别与一采集模块102和一均衡模块103连接。若电池组包括N个单体电池，则采集模块102为N个，均衡模块103为N个，由此，控制模块101通过2×N个控制通道，分别与N个采集模块和N个均衡模块连接。
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个、3个或5个等)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2，两个单体电池共用一个均衡模块，当共用一个均衡模块的两节单体电池均需要均衡时，在单位周期的均衡时段内，该均衡模块与每节单体电池交替连接。交替连接可为按照一定的周期交替性的连接。例如，参见图2，两节单体电池中的一个单体电池111所对应的并联支路15上的并联开关150在控制模块14的控制下闭合2s时，两节单体电池中的另一个单体电池111所对应的并联支路15上的并联开关150在控制模块14的控制下断开2s。即两节单体电池中的每个单体电池111对应的并联支路15上的并联开关150，在均衡时段内，每隔两秒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。
参见图3，为本公开另一实施例的电池均衡系统的结构示意图。
该电池均衡系统包括：控制模块301、采集模块302、均衡模块303和电池组304。其中，电池组304包括多个串联的单体电池。控制模块301通过一个控制通道305与对应于同一单体电池的采集模块302和均衡模块303连接。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，控制控制模块与对应的采样模块连接；或者，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，采集模块和均衡模块按照单位周期分时复用通道305。
一个单位周期包括：采集时段和均衡时段。控制模块301控制采集模块302，在采集时段内对单体电池的电池信息进行采样，以获取单体电池的电池信息。电池信息至少包括以下其中之一：电压、电流和温度等。在一个实施例中，电池信息可以只包括电压值，由此，可得到单体电池的电压性能参数。在另一实施例中，电池信息也可以同时包括电压值、电流值和温度值等，由此，可得到单体电池的SOC、内阻、自放电率等性能参数。
控制模块301，根据采集模块302采集的单体电池的电池信息，确定需要进行均衡的待均衡单体电池。对于需要开启均衡的待均衡单体电池，控制模块301控制与该待均衡单体电池对应的均衡模块，在均衡时段内，对该待均衡单体电池进行均衡。
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1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，在采集模块和均衡模块共用的控制通道中，设置有一开关K，控制模块301与开关K连接，并通过控制开关K，实现分时与采集模块302或均衡模块303连接。当开关K与采集模块302连接时，控制模块301控制采集模块302，在采集周期内，对单体电池进行电池信息的采集；当开关K与均衡模块303连接时，控制模块301控制均衡模块303对所对应的单体电池进行均衡。
在一个实施例中，参见图1所示，电池中的每一单体电池分别与一采集模块302和一均衡模块303连接。若电池组包括N个单体电池，则采集模块302为N个，均衡模块303为N个，由此，控制模块301通过N个控制通道，分别与采集模块和均衡模块连接。
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个、3个或5个等)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4，为两个单体电池共用一个均衡模块的一示例性示意图。当共用一个均衡模块的两节单体电池均需要均衡时，在单位周期的均衡时段内，该均衡模块与每节单体电池交替连接。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，采集模块可为电压采集芯片，用于在采集时段，对单体电池的电压进行采集。
参见图5，基于上述图1、图2、图3或图4任一实施例所示的电池均衡系统，本公开一实施例的电池均衡方法包括：
在步骤S51中，获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值；
在步骤S52中，获取均衡所需的参考负载电压值；
在步骤S53中，根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长；
在步骤S54中，按照所述目标均衡时长，对所述待均衡单体电池进行均衡。
其中，获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值，需要首先确定出待均衡电池，也即需要均衡的单体电池。
参考负载电压值可以是电池组中任一个单体电池的负载电压值，例如：电池组中负载电压值最大的单体电池的负载电压值，或，电池组中负载电压值最小的单体电池的负载电压值，或，电池组中负载电压值排在正中间的单体电池的负载电压值(针对电池组包括奇数个单体电池的情况)。
参考负载电压值也可以是根据电池组中各个单体电池的负载电压值计算得出的，例如：池组中各个单体电池的负载电压值的平均值，或，电池组中负载电压值排在最中间的两个单体电池的负载电压值的平均值(针对电池组包括偶数个单体电池的情况)。
在确定需要均衡的单体电池之后，还可以确定需要均衡的单体电池的目标均衡时长，然后按照所确定的目标均衡时长，对需要均衡的单体电池进行均衡。其中，目标均衡时长的确定，是根据需要均衡的单体电池的负载电压值以及参考负载电压值确定的。
可选地，根据待均衡单体电池的负载电压值和参考负载电压值，确定待均衡单体电池的目标均衡时长，有且不限于以下三种确定方式：
1)第一种确定方式包括以下步骤：
根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值；根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值；根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长。
可选地，所述根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值，包括：将所述电池组中负载电压值与所述参考负载电压值之差最小的单体电池确定为参考电池；根据所述参考电池的负载电压值及所述参考电池的内阻值，确定所述参考电池的参考OCV值；根据所述参考OCV值及所述OCV-SOC曲线，将所述参考OCV值对应的SOC值确定为所述第一SOC值；
所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值，包括：根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述待均衡单体电池的内阻值，确定所述待均衡单体电池的OCV值；根据所述OCV-SOC曲线，确定所述待均衡单体电池的OCV值对应的SOC值为所述第二SOC值。
在本公开的一个实施例中，OCV-SOC曲线可以是经过测定获取到的。例如，对于某一单体电池，在其SOC值从0到100％之间变化的过程中，每间隔一定的SOC值，则测定一次电池的开路电压OCV，然后将每个点对应的OCV和SOC一一对应，形成该单体电池的SOC-OCV曲线。
应理解，测定开路电压OCV时，可以先采集单体电池的负载电压，然后根据式(1)转换为对应的开路电压OCV。
或者，在另一实施例中，在待均衡单体电池停止工作并达到稳定状态、或者电池刚开始工作的瞬间所采集到的电压本身就是开路电压或者可近似看作开路电压，因此在该情况下可以直接采集得到待均衡单体电池的OCV值。
或者，在另一实施例中，在待参考电池停止工作并达到稳定状态、或者电池刚开始工作的瞬间所采集到的电压本身就是开路电压或者可近似看作开路电压，因此在该情况下可以直接采集得到参考电池的OCV值。
由此，可根据参考电压值、参考电池的内阻值以及参考电池对应的OCV-SOC曲线，获取到参考电池的第一SOC值。根据待均衡单体电池的电压值、待均衡单体电池的内阻值以及待均衡单体电池对应的OCV-SOC曲线，获取到待均衡单体电池的第二SOC值。
在获得第一SOC值和第二SOC值之后，执行以下步骤：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为电量差，ΔSOC为第一SOC值与第二SOC值之间的SOC差值，Cn为待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定目标均衡时长，其中，t为目标均衡时长，I为待均衡单体电池的均衡电流。
2)第二种确定方式包括以下步骤：
根据所述待均衡单体电池的负载电压值与所述参考负载电压值之间的负载电压差值、以及负载电压差值与目标均衡时长之间的预设的对应关系，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长。
在本公开的一个实施例中，负载电压差值与目标均衡时长之间的对应关系可以是经过测定获取到的。在获得待均衡单体电池的负载电压值与参考负载电压值之间的负载电压差值之后，查询负载电压差值与目标均衡时长之间的对应关系，即可确定目标均衡时长。
应理解，参见下述表1，当电池性能参数分别为SOC值、内阻值、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。
其中，单体电池的自放电率，用于表征单体电池的容量损失情况和容量损失速率。在一个实施例中，在电池组停止工作并达到稳定状态时(t1时刻)，检测并记录电池组各单体电池的开路电压值V1；当电池组再次启动开始工作的瞬间(t2时刻)，检测并记录电池组各单体电池的开路电压值V2；根据两次检测得到的各单体电池开路电压值，计算出各单体电池的自放电率η，自放电率值η的计算方法为：
(1)基于电池的OCV-SOC曲线，根据所检测到的V1和V2找出对应的SOC1和SOC2；
(2)根据SOC1和SOC2计算出电池的SOC变化值ΔSOC；
(3)根据ΔSOC与电池满电容量C，计算出电池自放电放出的电池容量，
ΔQ＝ΔSOC*C；
(4)计算电池自放电率η的值：η＝ΔQ/(t1-t2)。
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充入或放出预设电量，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量变化量。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充入的电量，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。
表1
Figure BDA0001395748570000151
Figure BDA0001395748570000161
Figure BDA0001395748570000171
由此，当采用不同的电池性能参数进行均衡判断时，按照表1中相应的均衡判断方法进行判断，确定出电池组中需要均衡的单体电池。
应理解，若确定没有需要均衡的单体电池，则继续判断是否有需要均衡的单体电池。当确定没有需要进行均衡的单体电池时，控制模块可不进行动作，使得任一电池对应的均衡模块均不被开启。
参见图6，为本公开一实施例的均衡模块的示意图。控制待均衡单体电池进行均衡，需要结合上述均衡判断进行。根据均衡判断的步骤，确定待均衡单体电池的均衡方式为被动均衡(即对待均衡单体电池进行放电)，还是主动均衡(即对待均衡单体电池进行充电)，并导通相应的均衡模块。
参见图6，对于被动均衡，均衡模块包括：一电阻811，每个单体电池对应一个均衡模块，即每节单体电池的两端均并联一个电阻。
对于需要进行被动均衡的待均衡单体电池，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。参见图6，控制模块通过控制开关模块812导通，实现待均衡单体电池与其对应的电阻之间的并联回路的导通。
电阻811可为定值电阻或可变电阻。在一个实施例中，电阻811可为正温度系数的热敏电阻，其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。
参见图6，对于主动均衡，均衡模块包括与电池组中的每一个单体电池95均并联的充电支路94，充电支路94与单体电池95一一对应，且每个充电支路94均连接于发电机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，则带动发电机92发电，从而将发电机92所发的电量输送给待均衡单体电池，使该待均衡单体电池的电量增加。
参见图6，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130均串联所述整流器132。通过整流器93将发电机92发出的交流电转换为直流电后，可以使得发电机92能够用于对待均衡单体电池进行充电。
参见图6，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6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6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。
如上所述，在本公开的实施例中，多个单体电池可共用一个均衡模块，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，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，分别进行均衡。
相应的，本公开实施例还提供一种车辆，包括上述的电池均衡系统。
相应的，本公开实施例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的电池均衡方法。
相应的，本公开实施例还提供一种电子设备，包括：前述计算机可读存储介质；以及一个或者多个处理器，用于执行所述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。

Claims (18)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，包括：
获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值；
获取均衡所需的参考负载电压值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长；
按照所述目标均衡时长，对所述待均衡单体电池进行均衡；
所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：
根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值；
根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长；
或者，
所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：
根据所述参考负载电压值以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述参考负载电压值对应的第三SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值、以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第四SOC值；
根据所述第三SOC值和所述第四SOC值，确定所述目标均衡时长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值，包括：
将所述电池组中负载电压值与所述参考负载电压值之差最小的单体电池确定为参考电池；
根据所述参考电池的负载电压值及所述参考电池的内阻值，确定所述参考电池的参考OCV值；
根据所述参考OCV值及所述OCV-SOC曲线，将所述参考OCV值对应的SOC值确定为所述第一SOC值；
所述根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值，包括：
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述待均衡单体电池的内阻值，确定所述待均衡单体电池的OCV值；
根据所述OCV-SOC曲线，确定所述待均衡单体电池的OCV值对应的SOC值为所述第二SOC值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长，包括：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第一SOC值与所述第二SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三SOC值和所述第四SOC值，确定所述目标均衡时长，包括：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第三SOC值与所述第四SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值中的最小值、各单体电池的负载电压值中的最大值或各单体电池的负载电压值的平均值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照所述目标均衡时长，控制所述待均衡单体电池的均衡，包括：
若所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值中的最小值，按照所述目标均衡时长，控制所述待均衡单体电池放电；或者，
若所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值中的最大值，按照所述目标均衡时长，控制所述待均衡单体电池充电；或者，
若所述参考负载电压值为各单体电池的负载电压值的平均值，按照所述目标均衡时长，在所述待均衡单体电池的负载电压值大于所述参考负载电压值时，控制该单体电池放电，以及，在所述待均衡单体电池的负载电压值小于所述参考负载电压值时，控制该单体电池充电。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，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电池参数信息，从所述电池组中确定所述待均衡单体电池，其中，所述电池参数信息包括SOC值、内阻值、自放电率值、电压变化率、电量变化率及时间变化率中的至少一者，所述电压变化率用于表征单体电池的负载电压值随物理量变化单位值而产生的变化，所述电量变化率为使单体电池的负载电压值变化单位值所需充入或放出的电量，所述时间变化率为使单体电池的负载电压值变化单位值所需的充电时长或放电时长。
8.一种电池均衡系统，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：获取电池组中的待均衡单体电池的负载电压值；
所述控制模块用于：获取均衡所需的参考负载电压值，以及根据所述待均衡单体电池的负载电压值和所述参考负载电压值，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长；
所述均衡模块用于：按照所述目标均衡时长，对所述待均衡单体电池进行均衡；
所述控制模块用于：
根据所述参考负载电压值及所述电池组的OCV-SOC曲线，确定与所述参考负载电压值对应的第一SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第二SOC值；
根据所述第一SOC值和所述第二SOC值，确定所述目标均衡时长；
或者，
所述控制模块用于：
根据所述参考负载电压值以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述参考负载电压值对应的第三SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值、以及负载电压与SOC之间的对应关系，确定与所述待均衡单体电池的负载电压值对应的第四SOC值；
根据所述第三SOC值和所述第四SOC值，确定所述目标均衡时长。
9.根据权利要求8所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：
将所述电池组中负载电压值与所述参考负载电压值之差最小的单体电池确定为参考电池；
根据所述参考电池的负载电压值及所述参考电池的内阻值，确定所述参考电池的参考OCV值；
根据所述参考OCV值及所述OCV-SOC曲线，将所述参考OCV值对应的SOC值确定为所述第一SOC值；
根据所述待均衡单体电池的负载电压值及所述待均衡单体电池的内阻值，确定所述待均衡单体电池的OCV值；
根据所述OCV-SOC曲线，确定所述待均衡单体电池的OCV值对应的SOC值为所述第二SOC值。
10.根据权利要求8所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第一SOC值与所述第二SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
11.根据权利要求8所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：
按照ΔQ＝ΔSOC×Cn确定电量差，其中，ΔQ为所述电量差，ΔSOC为所述第三SOC值与所述第四SOC值之间的SOC差值，Cn为所述待均衡单体电池的可用容量；
按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，t为所述目标均衡时长，I为所述待均衡单体电池的均衡电流。
12.根据权利要求8所述的电池均衡系统，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样模块连接；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。
13.根据权利要求12所述的电池均衡系统，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。
14.根据权利要求8所述的电池均衡系统，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。
15.根据权利要求14所述的电池均衡系统，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。
16.一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1-7任一项所述的方法。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求16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。
18.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：电池组以及权利要求8-15任一项所述的电池均衡系统。
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