CN110015184B - 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：获取电池组中各单体电池的电量变化率；获取均衡所需的参考电量变化率；根据所述电池组中的待均衡单体电池的电量变化率、所述参考电量变化率和预设的均衡占空比，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，其中，所述均衡占空比为单位周期内的均衡时段与所述单位周期的比值，所述单位周期包括所述均衡时段和采样时段；按照所述目标均衡时长，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。

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，有利于提高动力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，进一步依据电池信息确定对其均衡的时长。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，由于均衡过程可能会引起电池信息的波动，这将可能导致采集的电池信息不准确，进而使得在有单体电池需要均衡时，计算出的均衡时长不准确，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，该方法可以将采样和均衡在单位周期内分开进行，确保了采集的电池信息的准确性，计算出的均衡时长较为准确，同时也提升了电池组的均衡效果。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种电池均衡方法，所述方法包括：
获取电池组中各单体电池的电量变化率；
获取均衡所需的参考电量变化率；
根据所述电池组中的待均衡单体电池的电量变化率、所述参考电量变化率和预设的均衡占空比，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，其中，所述均衡占空比为单位周期内的均衡时段与所述单位周期的比值，所述单位周期包括所述均衡时段和采样时段；
按照所述目标均衡时长，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。
第二方面，本公开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；
所述采集模块用于采集电池组的电池信息，所述电池信息用于确定所述电池组中各单体电池的电量变化率；
所述控制模块用于获取电池组中各单体电池的电量变化率；获取均衡所需的参考电量变化率；根据所述电池组中的待均衡单体电池的电量变化率、所述参考电量变化率和预设的均衡占空比，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，其中，所述均衡占空比为单位周期内的均衡时段与所述单位周期的比值，所述单位周期包括所述均衡时段和采样时段；及，按照所述目标均衡时长，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。
所述均衡模块用于对所述待均衡单体电池进行均衡。
第三方面，本公开提供一种车辆，包括上述第二方面所述的电池均衡系统。
第四方面，本公开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第一方面所述的方法。
第五方面，本公开提供一种电子设备，包括：
第四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。
通过上述技术方案，电池信息的采集和均衡在单位周期内分时进行，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；另一方面，通过均衡占空比可以反映单位时长内均衡时段与采用时段的占比，因此，在考虑了均衡占空比的情况下计算的目标均衡时长可以更好地对需要均衡的单体电池进行均衡，同时也提供了一种新的确定目标均衡时长的方法。
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及均衡模块103。该电池均衡系统能够用于对电池组104进行均衡。
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和均衡模块303，该电池均衡系统能够用于对电池组304进行均衡。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301用于在确定与该控制模块301连接的单体电池不需要进行均衡时，控制控制模块301与对应的采样模块302连接；或者，控制模块301还用于在确定与该控制模块301连接的单体电池需要进行均衡时，采集模块302和均衡模块303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，获取电池组中各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，根据所述电池组中待均衡单体电池的电量变化率、参考电量变化率和预设的均衡占空比，确定待均衡单体电池的目标均衡时长，其中，均衡占空比为单位周期内的均衡时段与单位周期的比值，单位周期包括均衡时段和采样时段。
在步骤S54中，按照目标均衡时长，在单位周期的均衡时段控制待均衡单体电池的均衡。
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，可以通过电池信息得到各单体电池的电量变化率。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，采样模块停止工作。
其中，单体电池的电量变化率为：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。
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值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值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：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)。
可选的，待均衡单体电池可以是电池组中通过电池的一些性能参数确定出的需要均衡的单体电池，用于确定待均衡单体电池的参数例如可以包括电压值、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率、时间变化率，等等。可见，本公开中从电池组中确定需要均衡的单体电池的方式多元化，再且，用于判断均衡的电池的性能参数可以是在单位周期的采样时段直接采集获得的，或者也可以是通过在单位周期的采样时段采集的电池信息来计算得到的，因此，用于判断均衡的单体电池的性能参数较为准确，进而判断出的需要均衡的单体电池也较为准确。
请参见下述表1，表1例举了用于确定待均衡单体电池的参数分别为电压值、SOC、内阻、自放电率、电压变化率、电量变化率或时间变化率时，从电池组中确定需要均衡的待均衡单体电池的方式，以及在确定待均衡单体电池后，后续给对应的待均衡单体电池进行均衡的方式。
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)，检测并记录动力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)，检测并记录动力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(Open Circuit Voltage，开路电压)-SOC曲线(比如图8所示的曲线)，根据检测到的V1和V2找出V1对应的SOC值和V2对应的SOC值；
(2)根据分别对应于V1和V2的两个SOC值计算出电池的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(dq/dv)，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(dq/dv)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时的时间变化量。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的充电时间(dt/dv)，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(dt/dv)为例进行说明。
表1
Figure BDA0001395484980000101
Figure BDA0001395484980000111
Figure BDA0001395484980000121
Figure BDA0001395484980000131
本公开实施例中，均衡占空比为单位周期内的均衡时段与所述单位周期的比值，可以用来表征均衡时段与采样时段在单位周期中的占比。预设的均衡占空比可以是预先设定的，在均衡过程中不变的均衡占空比，比如设定为50％，等等。
在确定需要均衡的待均衡单体电池之后，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，对待均衡单体电池进行均衡。其中，目标均衡时长的确定，是根据待均衡单体电池的时间变化率、参考时间变化率和预设的均衡占空比确定的。
可选地，根据待均衡单体电池的电量变化率、参考电量变化率和预设的均衡占空比，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值与所述参考电量变化率值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、所述参考电池的初始端电压及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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、所述参考电池的初始端电压及所述均衡占空比，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、所述第二SOC值及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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或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、所述均衡占空比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，单体电池的电压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×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×τ)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，τ为所述均衡占空比。
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；
即，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×τ)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，τ为所述均衡占空比。
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VL(即负载电压值)转换为开路电压值：
OCV＝VL+I×R (1)
其中，VL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。
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×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×τ)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，τ为所述均衡占空比。
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。
均衡过程
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在单位周期的均衡时段进行均衡，需要结合上述均衡判断进行。根据均衡判断的步骤中，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，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。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。在一个实施例总，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，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，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。
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 (29)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电池组中各单体电池的电量变化率；
获取均衡所需的参考电量变化率；
根据所述电池组中的待均衡单体电池的电量变化率、所述参考电量变化率和预设的均衡占空比，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，其中，所述均衡占空比为单位周期内的均衡时段与所述单位周期的比值，所述单位周期包括所述均衡时段和采样时段；
按照所述目标均衡时长，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。
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电量变化率、所述参考电量变化率和预设的均衡占空比，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值与参考电量变化率值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、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及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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，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、所述参考电池的初始端电压及所述均衡占空比，确定所述目标均衡时长。
4.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初始端电压、所述参考电池的初始端电压及所述均衡占空比，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、所述第二SOC值及所述均衡占空比，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开路电压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、所述第二SOC值及所述均衡占空比，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×τ)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，τ为所述均衡占空比。
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、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及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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或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、所述均衡占空比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，所述根据所述容量差、所述均衡占空比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×τ)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为所述均衡电流，τ为所述均衡占空比。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电池组中各单体电池的电量变化率，包括：
在所述电池组的充电过程中，获取各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；
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值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值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值中的最小电量变化率值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值中的最大电量变化率值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值的平均值确定为所述参考电量变化率。
11.根据权利要求1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电压值、内阻值、自放电率值、SOC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，
所述采集模块用于采集电池组的电池信息，所述电池信息用于确定所述电池组中各单体电池的电量变化率；
所述控制模块用于获取电池组中各单体电池的电量变化率；获取均衡所需的参考电量变化率；根据所述电池组中的待均衡单体电池的电量变化率、所述参考电量变化率和预设的均衡占空比，确定所述待均衡单体电池的目标均衡时长，其中，所述均衡占空比为单位周期内的均衡时段与所述单位周期的比值，所述单位周期包括所述均衡时段和采样时段；及，按照所述目标均衡时长，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；
所述均衡模块用于对所述待均衡单体电池进行均衡。
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值与参考电量变化率值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、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及所述均衡占空比，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、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及所述均衡占空比，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：
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，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、所述参考电池的初始端电压及所述均衡占空比，确定所述目标均衡时长。
15.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、所述第二SOC值及所述均衡占空比，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×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×τ)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，τ为所述均衡占空比。
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或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、所述均衡占空比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×τ)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为所述均衡电流，τ为所述均衡占空比。
20.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：
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值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值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值中的最小电量变化率值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值中的最大电量变化率值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值的平均值确定为所述参考电量变化率。
22.根据权利要求12所述的电池均衡系统，其特征在于，所述控制模块还用于：
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电压值、内阻值、自放电率值、SOC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。
28.一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。
29.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求28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。
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