CN110015174B - 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，所述方法包括：获取电池组中的待均衡单体电池的电量变化率；获取均衡所需的参考电量变化率；根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，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，控制所述待均衡单体电池的均衡。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电量变化率和参考电量变化率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、存储介质及电子设备，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电量变化率；

获取均衡所需的参考电量变化率；

根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，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，控制所述待均衡单体电池的均衡。

本公开第二方面提供一种电池均衡系统，所述系统包括：

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电量变化率；

所述控制模块用于：获取均衡所需的参考电量变化率，以及，根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，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的均衡。

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电量变化率和参考电量变化率，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电量变化率和参考电量变化率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待均衡单体电池与参考电池的电压差示意图；

图7是本公开另一实施例的待均衡单体电池与参考电池的电压差示意图；

图8是本公开一实施例的单体电池的开路电压OCV-剩余电量SOC曲线；

图9是本公开一实施例的电池内阻模型的示意图；

图10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、电量变化率等性能参数。

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3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电量变化率；

在步骤S52中，获取均衡所需的参考电量变化率；

在步骤S53中，根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，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，控制所述待均衡单体电池的均衡。

其中，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，本公开中以为：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。

在一个实施例中，上述步骤S51有且不限于以下实施方式：

在对所述电池组中各个单体电池充电或放电的过程中，确定所述电池组中各个单体电池的负载电压值变化所述单位值时所需充入或放出的电量。

在所述电池组的充电过程中，获取各单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压(例如，1V)所需充入的电量；

对所述电池组中每个单体电池，确定该单体电池的电量变化率为该单体电池的所需充入的电量的值与所述单位电压的值的比值；或者，

在所述电池组的放电过程中，获取各单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量；

对所述电池组中每个单体电池，确定该单体电池的电量变化率为该单体电池的所减少的电量的值与所述单位电压的值的比值。

在电池组的充电或放电过程中，记录单体电池的电压和电量变化情况，由此，可以根据电压和电量变化情况，按照上述方法获取到单体电池的电量变化率。

由于，在不同的SOC状态下，电池的电压随容量的变化率不同。因此，根据电池的电量变化率的差异情况可以识别出各单体电池所处的SOC状态差异，进而识别出各单体电池的一致性差异，进而确定出需要均衡的单体电池。

在步骤S52中，根据各单体电池的电量变化率，确定参考电量变化率。

在一个实施例中，可将电池组中任一个单体电池的电量变化率作为参考电量变化率，例如将电池组中的第2节单体电池的电量变化率作为参考电量变化率，或，电池组中电量变化率最大的单体电池的电量变化率，或，电池组中电量变化率最小的单体电池的电量变化率，或，电池组中电量变化率排在正中间的单体电池的电量变化率(针对电池组包括奇数个单体电池的情况)。

在另一个实施例中，参考电量变化率也可以是根据电池组中各个单体电池的电量变化率计算得出的，例如：电池组中各个单体电池的电量变化率的平均值，或，电池组中电量变化率排在最中间的两个单体电池的电量变化率的平均值(针对电池组包括偶数个单体电池的情况)。

可选地，根据待均衡单体电池的电量变化率和参考电量变化率，确定待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：

将所述电池组中电量变化率与所述参考电量变化率之差最小的单体电池确定为参考电池；

当所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压不相同时，根据所述待均衡单体电池的初始端电压和所述参考电池的初始端电压，确定所述目标均衡时长；

当所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压相同时，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述目标均衡时长，或者，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述目标均衡时长。

其中，根据所述待均衡单体电池的初始端电压和所述参考电池的初始端电压，确定所述目标均衡时长，包括：

根据所述参考电池的初始端电压值及所述参考电池的开路电压OCV-剩余电量SOC曲线，确定与所述参考电池的初始端电压值对应的第一SOC值；

根据所述待均衡单体电池的初始端电压值及所述待均衡单体电池对应的OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的初始端电压值对应的第二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。

同理，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述目标均衡时长，包括：

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量与所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述待均衡电池和所述参考电池的容量差；根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长。

同理，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述目标均衡时长，包括：

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量和所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述待均衡电池和所述参考电池的容量差；根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长。

在本公开的实施例中，初始端电压是电池组刚开始充电或放电时检测到的电压，或者在某一设定的检测时刻检测到的单体电池的电压。

参见图6，图6为待均衡单体电池的初始端电压和参考电池的初始端电压存在差异的情况。参见图7，图7为待均衡单体电池的初始端电压和参考电池的初始端电压不存在差异的情况，在此情况下，单体电池的电量变化率主要是由充电或放电过程中，电压改变速度的差异造成的。

对于图6所示的情况，单体电池处于不同SOC区间，变化相同电压，所需充入或放出的电量不同。因此，可根据两节单体电池的初始端电压，确定两节单体电池的电量差异，进而根据两节单体电池的电量差异，确定待均衡单体电池的目标均衡时长。

具体地，根据所述参考电池的初始端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值及所述参考电池的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初始端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；

根据所述待均衡单体电池的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；

按照ΔQ＝ΔSOC×C_n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，C_n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。

对于图7所示的情况，可根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量与所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述待均衡电池和所述参考电池的容量差；或者，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量和所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述待均衡电池和所述参考电池的容量差。

具体地，令参考电池的电量变化率(dq/dv)为dq0/dv0，待均衡单体电池的电量变化率(dq/dv)为dq1/dv1，其中，dv0＝dv1，用于表征一个单位电压；dq0用于表征参考电池的电压上升或下降单位电压所需充入的电量，dq1用于表征待均衡单体电池的电压上升或下降单位电压所需充入的电量。

那么可以确定待均衡单体电池与参考电池之间的电量变化率差为Δ(dq/dv)＝dq1/dv1-dq0/dv0，进而按照ΔQ＝Δ(dq/dv)*dv0来确定待均衡电池和参考电池的容量差。

按照t＝ΔQ/I确定所述目标均衡时长，其中，ΔQ为所述容量差，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。

在本公开的一个实施例中，OCV-SOC曲线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。图8是单体电池的OCV-SOC曲线的示意图。

OCV值是单体电池的开路电压值，与负载电压值不同。参见图9和式(1)，当电池组处于放电状态或充电状态时，采用电池内阻模型，将单体电池等效为理想电压源与电阻R串联。则对于一单体电池，可根据式(1)将采样得到的该单体电池的电压值V_L(即负载电压值)转换为开路电压值：

OCV＝V_L+I×R (1)

其中，V_L为采集时段内，采集模块采集到的负载电压值；I为采集时段内，采集模块采集到的放电电流或充电电流；R为单体电池的内阻值。

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，获取到上述第一SOC值、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×C_n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，C_n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。

参考电量变化率不同，对需要均衡的单体电池进行均衡的过程不同。以下对参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最小值、最大值以及平均值的情况，分别进行说明。

1)在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最小值的情况下，所述确定所述至少一个单体电池的电量变化率与均衡判断所需的参考电量变化率之间的电量变化率差值，包括：确定以下单体电池的电量变化率与均衡判断所需的参考电量变化率之间的电量变化率差值：

所述电池组中电量变化率最大的单体电池；或

所述电池组中除电量变化率为所述最小值的单体电池之外的其他单体电池。

相应地，在确定需要均衡的单体电池为所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池之后，所述方法还包括：当所述电池组处于充电过程中时，控制所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池充电；当所述电池组处于放电过程中时，控制所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池放电。

具体地，在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最小值的情况下，可以仅将电池组中电量变化率最大的单体电池的电量变化率与参考电量变化率做差，进而判断电池组中电量变化率最大的单体电池是否是需要均衡的单体电池。此种实施方式仅能判断一个单体电池是否需要均衡。

在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最小值的情况下，还可以将电池组中除电量变化率最小的单体电池之外的其他单体电池的电量变化率，与参考电量变化率做差，进而判断电池组中除电量变化率最小的单体电池之外的其他单体电池，是否是需要均衡的单体电池。此种实施方式是一种批量判断的方式，能一次性判断出电池组中除电量变化率最小的单体电池之外的其他单体电池，是否是需要均衡的单体电池。

在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最小值的情况下，对需要均衡的单体电池进行均衡的过程是：

考虑到电量变化率大，一方面可能由于电池内阻小造成的。另一方面可能是存在容量差异即SOC初始差异造成的。其中，内阻小的电池，老化不严重，在充电过程中，其电压上升慢，因此，当电池组处于充电过程中时，对需要均衡的单体电池放电；考虑到内阻小的电池，老化不严重，在放电过程中，其电压下降慢，因此，当所述电池组处于放电过程中时，对需要均衡的单体电池充电。

2)在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最大值的情况下，所述确定所述至少一个单体电池的电量变化率与均衡判断所需的参考电量变化率之间的电量变化率差值，包括：确定以下单体电池的电量变化率与均衡判断所需的参考电量变化率之间的电量变化率差值：

所述电池组中电量变化率最小的单体电池；或

所述电池组中除电量变化率为所述最大值的单体电池之外的其他单体电池。

相应地，在确定需要均衡的单体电池为所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池之后，所述方法还包括：当所述电池组处于充电过程中时，控制所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池充电；当所述电池组处于放电过程中时，控制所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池放电。

具体地，在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最大值的情况下，可以仅将电池组中电量变化率最小的单体电池的电量变化率与参考电量变化率做差，进而判断电池组中电量变化率最小的单体电池是否是需要均衡的单体电池。此种实施方式仅能判断一个单体电池是否需要均衡。

在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最大值的情况下，还可以将电池组中除电量变化率最大的单体电池之外的其他单体电池的电量变化率，与参考电量变化率做差，进而判断电池组中除电量变化率最大的单体电池之外的其他单体电池，是否是需要均衡的单体电池。此种实施方式是一种批量判断的方式，能一次性判断出电池组中除电量变化率最大的单体电池之外的其他单体电池，是否是需要均衡的单体电池。

在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率中的最大值的情况下，对需要均衡的单体电池进行均衡的过程是：

考虑到电量变化率大，一方面可能由于电池内阻小造成的。另一方面可能是存在容量差异即SOC初始差异造成的。其中，内阻小的电池，老化不严重，在充电过程中，其电压上升慢，因此，当电池组处于充电过程中时，对需要均衡的单体电池放电；考虑到内阻小的电池，老化不严重，在放电过程中，其电压下降慢，因此，当所述电池组处于放电过程中时，对需要均衡的单体电池充电。

3)在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率的平均值的情况下，所述确定所述至少一个单体电池的电量变化率与均衡判断所需的参考电量变化率之间的电量变化率差值，包括：确定所述电池组中各个单体电池的电量变化率与所述参考电量变化率之间的电量变化率差值。

相应地，在确定需要均衡的单体电池为所述至少一个单体电池中电量变化率差值大于或等于所述均衡开启阈值的单体电池之后，所述方法还包括：

当所述电池组处于充电过程中时，控制所述需要均衡的单体电池中电量变化率小于所述平均值的单体电池放电，并控制所述需要均衡的单体电池中电量变化率大于所述平均值的单体电池充电；

当所述电池组处于放电过程中时，控制所述需要均衡的单体电池中电量变化率小于所述平均值的单体电池充电，并控制所述需要均衡的单体电池中电量变化率大于所述平均值的单体电池放电。

具体地，在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率的平均值的情况下，可以将电池组中各个单体电池的电量变化率与参考电量变化率做差，进而判断电池组中各个单体电池是否是需要均衡的单体电池。此种实施方式是一种批量判断的方式，能一次性判断出电池组中各个单体电池是否是需要均衡的单体电池。

在参考电量变化率为电池组中各个单体电池的电量变化率的平均值的情况下，对需要均衡的单体电池进行均衡的过程是：

考虑到电量变化率大，一方面可能由于电池内阻小造成的。另一方面可能是存在容量差异即SOC初始差异造成的。其中，内阻小的电池，老化不严重，在充电过程中，其电压上升慢，在放电过程中，其电压下降慢，因此，当电池组处于充电过程中时，对需要均衡的单体电池中电量变化率小于电量变化率平均值的单体电池放电，并对需要均衡的单体电池中电量变化率大于电量变化率平均值的单体电池充电；同理，当电池组处于放电过程中时，对需要均衡的单体电池中电量变化率小于电量变化率平均值的单体电池充电，并对需要均衡的单体电池中电量变化率大于电量变化率平均值的单体电池放电。

应理解，若确定没有需要均衡的单体电池，则继续根据电池组中至少一个单体电池的电量变化率，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10，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10，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10，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10，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10，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10，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10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10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 (29)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电池组中的待均衡单体电池的电量变化率；

获取均衡所需的参考电量变化率；

根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，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，控制所述待均衡单体电池的均衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，包括：

将所述电池组中电量变化率与所述参考电量变化率之差最小的单体电池确定为参考电池；

判断所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压是否相同；

当所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压相同时，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述目标均衡时长，或者，

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述目标均衡时长。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在判断所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压是否相同之后，所述方法还包括：

当所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压不相同时，根据所述待均衡单体电池的初始端电压和所述参考电池的初始端电压，确定所述目标均衡时长。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述待均衡单体电池的初始端电压和所述参考电池的初始端电压，确定所述目标均衡时长，包括：

根据所述参考电池的初始端电压值及所述参考电池的OCV- SOC曲线，确定与所述参考电池的初始端电压值对应的第一SOC值；

根据所述待均衡单体电池的初始端电压值及所述待均衡单体电池对应的OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的初始端电压值对应的第二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。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述参考电池的初始端电压值及所述参考电池的OCV- SOC曲线，确定与所述参考电池的初始端电压值对应的第一SOC值，包括：

根据所述参考电池的初始端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值及所述参考电池的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初始端电压值及所述待均衡单体电池对应的OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的初始端电压值对应的第二SOC值，包括：

根据所述待均衡单体电池的初始端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；

根据所述待均衡单体电池的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。

6.根据权利要求5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×C_n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，C_n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。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述目标均衡时长，包括：

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量与所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述待均衡单体电池和所述参考电池的容量差；

根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长；

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述目标均衡时长，包括：

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量和所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述待均衡单体电池和所述参考电池的容量差；

根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长，包括：

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。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电池组中的待均衡单体电池的电量变化率，包括：

在所述电池组的充电过程中，获取所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量；

确定所述待均衡单体电池的电量变化率为所述待均衡单体电池的所需充入的电量的值与所述单位电压的值的比值；或者，

在所述电池组的放电过程中，获取所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量；

确定所述待均衡单体电池的电量变化率为该单体电池的所减少的电量的值与所述单位电压的值的比值。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取均衡所需的参考电量变化率，包括：

将所述电池组中各单体电池的电量变化率中的最小电量变化率确定为所述参考电量变化率；或，

将所述电池组中各单体电池的电量变化率中的最大电量变化率确定为所述参考电量变化率；或，

将所述电池组中各单体电池的电量变化率的平均值确定为所述参考电量变化率。

11.根据权利要求1-10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负载电压值、SOC值、内阻值、自放电率值、电压变化率及时间变化率中的至少一者。

12.一种电池均衡系统，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电量变化率；

所述控制模块用于：获取均衡所需的参考电量变化率，以及，根据所述待均衡单体电池的电量变化率和所述参考电量变化率，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的均衡。

13.根据权利要求12所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：

将所述电池组中电量变化率与所述参考电量变化率之差最小的单体电池确定为参考电池；

判断所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压是否相同；

当所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压相同时，根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述目标均衡时长，或者，

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，以及所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述目标均衡时长。

14.根据权利要求13所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块还用于：

当所述待均衡单体电池的初始端电压与所述参考电池的初始端电压不相同时，根据所述待均衡单体电池的初始端电压和所述参考电池的初始端电压，确定所述目标均衡时长。

15.根据权利要求14所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：

根据所述参考电池的初始端电压值及所述参考电池的OCV- SOC曲线，确定与所述参考电池的初始端电压值对应的第一SOC值；

根据所述待均衡单体电池的初始端电压值及所述待均衡单体电池对应的OCV-SOC曲线，确定与所述待均衡单体电池的初始端电压值对应的第二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。

16.根据权利要求15所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：

根据所述参考电池的初始端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值及所述参考电池的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初始端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；

根据所述待均衡单体电池的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。

17.根据权利要求16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×C_n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，C_n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。

18.根据权利要求13所述的电池均衡系统，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电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量与所述参考电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量，确定所述待均衡单体电池和所述参考电池的容量差；

根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长；或者，

根据所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量和所述参考电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量，确定所述待均衡单体电池和所述参考电池的容量差；

根据所述容量差以及所述待均衡单体电池的均衡电流，确定所述目标均衡时长。

19.根据权利要求18所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：

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。

20.根据权利要求12所述的电池均衡系统，其特征在于，所述采集模块用于：

在所述电池组的充电过程中，获取所述待均衡单体电池的电压从初始端电压上升一个单位电压所需充入的电量；

确定所述待均衡单体电池的电量变化率为所述待均衡单体电池的所需充入的电量的值与所述单位电压的值的比值；或者，

在所述电池组的放电过程中，获取所述待均衡单体电池的电压从初始端电压下降一个单位电压所减少的电量；

确定所述待均衡单体电池的电量变化率为该单体电池的所减少的电量的值与所述单位电压的值的比值。

21.根据权利要求12所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：

将所述电池组中各单体电池的电量变化率中的最小电量变化率确定为所述参考电量变化率；或，

将所述电池组中各单体电池的电量变化率中的最大电量变化率确定为所述参考电量变化率；或，

将所述电池组中各单体电池的电量变化率的平均值确定为所述参考电量变化率。

22.根据权利要求12-21任一所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块用于：

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负载电压值、SOC值、内阻值、自放电率值、电压变化率及时间变化率中的至少一者。

23.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。

24.根据权利要求23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。

25.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。

26.根据权利要求25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。

27.一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1-11任一项所述的方法。

28.一种电子设备，其特征在于，包括：

权利要求27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。

29.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：电池组以及权利要求12-26任一项所述的电池均衡系统。

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