CN113022374B - 电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统 - Google Patents

电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统。该方法包括如下步骤：获取电池系统的工作模式；当电池系统处于静态、或准静态、或外部充电模式时，获取单体电池的实时单体荷电状态值，确定第一目标均衡单体；控制其进行放电均衡，并实时检测单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；当电池系统处于行车放电模式时，获取电池单体的实时单体电压，确定第二目标均衡单体；控制其进行放电均衡，并实时检测单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。本发明解决均衡开启与关闭不合理会降低均衡效率，未考虑整车环境容易疏漏均衡机会，以及开环的均衡管理导致准确度和精度较低的问题。

Description

电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统。
背景技术
电池系统的均衡技术是电动汽车电池管理系统的一个重要的算法功能。在电动汽车中，电池单体一致性会直接影响电池包的整体性能，如果电池单体一致性较差，一方面会影响整个电池包的整体性能进而影响整车性能，导致整车舒适感打折；另一方面电池单体一致性差的电池包会导致电池过充或过放，使电池长期处于不正确的使用状态，影响电池性能乃至寿命。介于以上两方面的影响，要想保证较好的整车动力性能以及电池性能，需要精度较高的电池系统均衡技术。
传统技术中，有关电池系统被动式均衡机制主要有基于电池单体电压的均衡技术，以及基于电池单体SOC(State ofCharge，电池的荷电状态)差值的均衡技术。但是，传统的均衡方法存在以下缺点：均衡开启与关闭不合理，容易造成均衡范围扩大，引起均衡电阻温度过热，降低均衡效率，甚至加剧单体不一致性；没有考虑电池系统在整车环境下的运行模式，容易疏漏均衡机会；均衡管理为开环形式，准确度和精度较低。
发明内容
本发明提供一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统，解决相关技术中均衡开启与关闭不合理会降低均衡效率，未考虑整车环境容易疏漏均衡机会，以及开环的均衡管理导致准确度和精度较低的问题。
第一方面，本发明提供了一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，包括如下步骤：
获取电池系统的工作模式；
当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
在一些实施例中，所述“获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，对获得的所有单体电池的实时单体荷电状态值进行正态分布处理，获得荷电状态值SOC的正态分布曲线N(μ1,σ1 2)；
当检测到某个单体电池的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1+(1+ξ)σ1，+∞)区间时，判定所述单体电池为第一目标均衡单体；
其中，μ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的算术平均值；σ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
在一些实施例中，所述“控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭”步骤，具体包括以下步骤：
控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率；
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率小于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率时，判定第一目标均衡单体均衡响应正常，控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡；
当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间时，判定第一目标均衡单体完成均衡，并控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。
在一些实施例中，所述“实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率”步骤之后，具体包括如下步骤：
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率大于等于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率时，判定第一目标均衡单体均衡响应不正常，控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。
在一些实施例中，所述“控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡”步骤之后，具体包括如下步骤：
当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi处于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间外时，判定第一目标均衡单体的均衡未完成，并再检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率；
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率小于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率时，判定第一目标均衡单体均衡响应正常，控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡。
在一些实施例中，所述“获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的单体电池的实时单体电压，对获得的所有单体电池的实时单体电压进行正态分布处理，获得实时单体电压的正态分布曲线N(μ2,σ2 2)；
当检测到某个单体电池的实时单体电压Vi位于[μ2+(1+ξ)σ2，+∞)区间时，判定该单体电池为第二目标均衡单体；
其中，μ2为所有单体电池的单体电压的算术平均值；σ2为所有单体电池的单体电压的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
在一些实施例中，所述“控制第二目标均衡单体进行均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭”步骤，具体包括如下步骤：
控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化率和非目标均衡单体的单体电压变化率；
当检测到第二目标均衡单体的单体电压变化率大于非目标均衡单体的单体电压变化率时，判定第二目标均衡单体均衡响应正常，控制第二目标均衡单体继续进行放电均衡；
当检测到第二目标均衡单体的实时单体电压Vi位于[μ2，μ2+(1-ξ)σ2)区间时，判定第二目标均衡单体完成放电均衡，并控制对第二目标均衡单体关闭放电均衡。
在一些实施例中，所述“获取电池系统的工作模式”步骤之后，具体包括如下步骤：
当检测到电池系统处于行车回馈充电模式时，检测前一时刻的电池系统的工作模式；
当检测到前一时刻的电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，按照电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式进行处理；
当检测到前一时刻的电池系统处于行车放电工作模式时，按照电池系统处于行车放电工作模式进行处理。
在一些实施例中，所述“按照电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式进行处理”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
所述“按照电池系统处于行车放电工作模式进行处理”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
第二方面，本发明提供了一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制系统，包括：
电池工作模式获取模块，用于获取电池系统的工作模式；
第一目标单体确定模块，与所述电池工作模式获取模块通信连接，用于当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
第一均衡控制模块，与所述第一目标单体确定模块通信连接，用于控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
第二目标单体确定模块，与所述电池工作模式获取模块通信连接，用于当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
第二均衡控制模块，与所述第二目标单体确定模块通信连接，用于控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，可根据电池系统的不同工作模式，采取不同的目标均衡单体获取方式和放电均衡方式，考虑了电池系统在整车环境下的运行模式，不易疏漏均衡机会；此外，根据对均衡完成情况及其正确性进行检测，可以准确地进行均衡开启和关闭，不会造成均衡范围扩大，可保证均衡效率；而且，通过对均衡完成情况及其正确性进行检测，可以实现闭环形式的均衡管理，准确度和精度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例所述电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法的步骤S200的详细步骤流程示意图；
图3为本发明实施例所述电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法的步骤S300的详细步骤流程示意图；
图4为本发明实施例所述电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法的步骤S400的详细步骤流程示意图；
图5为本发明实施例所述电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法的步骤S500的详细步骤流程示意图；
图6为本发明实施例所述电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法的逻辑判断示意图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
本发明提供一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法及系统，解决相关技术中均衡开启与关闭不合理会降低均衡效率，未考虑整车环境容易疏漏均衡机会，以及开环的均衡管理导致准确度和精度较低的问题，即可解决相关技术中均衡开启、关闭设置合理性问题，形成一种适合电动汽车车载电池管理系统BMS的安全、闭环的被动式均衡策略。
具体地，如图1所示，本发明提供了一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，包括如下步骤：
S100、获取电池系统的工作模式；
S200、当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
S300、控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
S400、当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
S500、控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
通过对电池系统的工作模式进行检测，可获知电池系统的具体工作模式(电池系统搭载在整车环境下，按照整车运行情况，电池系统的工作模式有静态或准静态、放电、行车回馈充电以及外部充电(含快充、慢充))，以便根据电池系统的不同工作模式，采取不同的目标均衡单体获取方式和放电均衡方式。当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，可根据电池单体的实时单体荷电状态值，进行目标均衡单体的确定和均衡放电；当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，可根据电池单体的实时单体电压，进行目标均衡单体的确定和均衡放电。由于静态、准静态及外部充电时单体荷电状态值容易获得且估算精度较高，利用荷电状态值能准确锁定均衡目标，保证均衡精度；而行车放电时电流变化幅度较大，无法准确获取单体实时荷电状态值，利用实时单体电压能直观锁定均衡目标，增加了均衡机会。这样，考虑了电池系统在整车环境下的运行模式，不易疏漏均衡机会，均衡精度高。
此外，在控制目标均衡单体放电的过程中，可通过对单体荷电状态变化情况或者单体电压变化情况进行监测，可判断对目标均衡单体的均衡完成情况，还可对目标均衡单体的均衡正确性进行检测，可以准确地进行均衡开启和关闭，不会造成均衡范围扩大，可保证均衡效率；而且，通过对均衡完成情况及其正确性进行检测，可以实现闭环形式的均衡管理，准确度和精度较高。
进一步地，如图2和图6所示，上述步骤S200中所述“获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体”步骤，具体包括以下步骤：
S210、获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，对获得的所有单体电池的实时单体荷电状态值进行正态分布处理，获得荷电状态值SOC的正态分布曲线N(μ1,σ1 2)；
当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，电池管理系统会唤醒主板和从板，控制从板获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，并将实时单体荷电状态值发送给主板，电池管理系统会控制主板将获得的所有单体电池的实时单体荷电状态值转换成荷电状态值SOC的正态分布曲线N(μ1,σ1 2)。这样，通过荷电状态值SOC的正态分布曲线N(μ1,σ1 2)，便于后续确定目标均衡单体，也便于后续对均衡情况进行检测。
S220、当检测到某个单体电池的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1+(1+ξ)σ1，+∞)区间时，判定所述单体电池为第一目标均衡单体。此时，可控制主板向对应的从板发出均衡指令。
当检测到某个单体电池的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1+(1+ξ)σ1，+∞)区间外而位于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间时，判定所述单体电池为非目标均衡单体。此时，不会控制主板向对应的从板发出均衡指令。
其中，μ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的算术平均值；σ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
而且，电池健康状态SOH系数计算公式为ξSOH＝5*(电池实际可用容量/初始容量)-4；而且，均衡电阻温度系数计算公式为ξBRT＝1-(TBR-Tmin,BR)/(Tmax,BR-Tmin,BR)，TBR为均衡电阻实时温度、Tmin,BR为均衡电阻正常工作的最低温度、Tmax,BR为均衡电阻正常工作的最高温度，充电预估时间系数计算公式为ξBCT＝预计充电时间/满充时间；电池静置时间系数计算公式为ξRST＝上一次静置时间/最大静置时间；电池放电倍率系数计算公式为ξBDT＝实际放电倍率/标准放电倍率，能量型电池标准放电倍率设为2C、功率型电池标准放电倍率设为5C。电池系统在静态或准静态模式时均衡方差系数ξ＝ξSOH*ξBRT*ξRST；电池系统在外部充电模式时均衡方差系数ξ＝ξSOH*ξBRT*ξBCT。
而且，如图3和图6所示，上述步骤S300，即所述“控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭”步骤，具体包括以下步骤：
S310、控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOC；
从板接收到主板发送的均衡指令后，会控制第一目标均衡单体的MOS管开关对其进行放电均衡，实现被动式均衡。而在对第一目标均衡单体进行放电均衡的过程中，会对第一目标均衡单体的放电均衡状态进行检测，以便判断均衡响应是否正确、均衡是否完成、以及是否需要关闭均衡。
S320、当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi小于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOC时，判定第一目标均衡单体均衡响应正常，控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡。即在检测到从板均衡响应正常时，可继续对第一目标均衡单体进行均衡。
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi大于等于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOC时，判定第一目标均衡单体均衡响应不正常，控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。即在检测到从板均衡响应异常时，不能对第一目标均衡单体进行均衡，需要关闭对第一目标均衡单体的均衡。
S330、当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间时，判定第一目标均衡单体完成均衡，并控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。这样，可实现均衡管理的闭环控制。
而且，上述步骤S320中所述“控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡”步骤之后，具体包括如下步骤：
在控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡的过程中，获取第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi；
当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间时，判定第一目标均衡单体完成均衡，并控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。即检测到对第一目标均衡单体完成均衡后，就可以关闭对第一目标均衡单体的放电均衡。
当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi处于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间外时，判定第一目标均衡单体的均衡未完成，并再检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOC。即检测到对第一目标均衡单体均衡未完成后，就要重新检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi。
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi小于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOC时，判定第一目标均衡单体均衡响应正常，控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡；
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOCi大于等于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率ΔSOC时，判定第一目标均衡单体均衡响应不正常，控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。
重复上述步骤，直到第一目标均衡单体完成均衡后关闭均衡，或者均衡响应异常后关闭均衡。
此外，如图4和图6所示，上述步骤S400中所述“获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体”步骤，具体包括以下步骤：
S410、获取电池系统中的单体电池的实时单体电压，对获得的所有单体电池的实时单体电压进行正态分布处理，获得实时单体电压的正态分布曲线N(μ2,σ2 2)；
同理，当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，电池管理系统会唤醒主板和从板，控制从板获取电池系统中的单体电池的实时单体电压，并将实时单体电压发送给主板，电池管理系统会控制主板将获得的所有单体电池的实时单体电压转换成单体电压V的正态分布曲线N(μ2,σ2 2)。这样，通过单体电压V的正态分布曲线N(μ2,σ2 2)，便于后续确定目标均衡单体，也便于后续对均衡情况进行检测。
S420、当检测到某个单体电池的实时单体电压Vi位于[μ2+(1+ξ)σ2，+∞)区间时，判定该单体电池为第二目标均衡单体。此时，可控制主板向对应的从板发出均衡指令。
当检测到某个单体电池的实时单体荷电状态值Vi位于[μ2+(1+ξ)σ2，+∞)区间外而位于[μ2，μ2+(1-ξ)σ2)区间时，判定所述单体电池为非目标均衡单体。此时，不会控制主板向对应的从板发出均衡指令。
其中，μ2为所有单体电池的单体电压的算术平均值；σ2为所有单体电池的单体电压的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
同理，电池健康状态SOH系数计算公式为ξSOH＝5*(电池实际可用容量/初始容量)-4；而且，均衡电阻温度系数计算公式为ξBRT＝1-(TBR-Tmin,BR)/(Tmax,BR-Tmin,BR)，TBR为均衡电阻实时温度、Tmin,BR为均衡电阻正常工作的最低温度、Tmax,BR为均衡电阻正常工作的最高温度，充电预估时间系数计算公式为ξBCT＝预计充电时间/满充时间；电池静置时间系数计算公式为ξRST＝上一次静置时间/最大静置时间；电池放电倍率系数计算公式为ξBDT＝实际放电倍率/标准放电倍率，能量型电池标准放电倍率设为2C、功率型电池标准放电倍率设为5C。电池系统在行车放电模式时均衡方差系数ξ＝ξSOH*ξBRT*ξBDT。
而且，如图5和图6所示，上述步骤S500，即所述“控制第二目标均衡单体进行均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭”步骤，具体包括如下步骤：
S510、控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi和非目标均衡单体的单体电压变化率ΔV；
同理，从板接收到主板发送的均衡指令后，会控制第二目标均衡单体的MOS管开关对其进行放电均衡，实现被动式均衡。而在对第二目标均衡单体进行放电均衡的过程中，会对第二目标均衡单体的放电均衡状态进行检测，以便判断均衡响应是否正确、均衡是否完成、以及是否需要关闭均衡。
S520、当检测到第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi大于非目标均衡单体的单体电压变化率ΔV时，判定第二目标均衡单体均衡响应正常，控制第二目标均衡单体继续进行放电均衡。即在检测到从板均衡响应正常时，可继续对第二目标均衡单体进行均衡。
当检测到第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi小于等于非目标均衡单体的单体电压变化率ΔV时，判定第二目标均衡单体均衡响应不正常，控制第二目标均衡单体关闭放电均衡。即在检测到从板均衡响应异常时，不能对第二目标均衡单体进行均衡，需要关闭对第二目标均衡单体的均衡。
S530、当检测到第二目标均衡单体的实时单体电压Vi位[μ2，μ2+(1-ξ)σ2)区间时，判定第二目标均衡单体完成放电均衡，并控制对第二目标均衡单体关闭放电均衡。
而且，上述步骤S520中所述“控制第二目标均衡单体继续进行放电均衡”步骤之后，具体包括如下步骤：
在控制第二目标均衡单体继续进行放电均衡的过程中，获取第一目标均衡单体的实时单体电压Vi；
当检测到第一目标均衡单体的实时单体电压Vi位于[μ2，μ2+(1-ξ)σ2)区间时，判定第二目标均衡单体完成均衡，并控制第二目标均衡单体关闭放电均衡。即检测到对第二目标均衡单体完成均衡后，就可以关闭对第二目标均衡单体的放电均衡。
当检测到第二目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi处于[μ2，μ2+(1-ξ)σ2)区间外时，判定第二目标均衡单体的均衡未完成，并再检测第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi和非目标均衡单体的单体电压变化率ΔV。即检测到对第二目标均衡单体均衡未完成后，就要重新检测第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi。
当检测到第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi大于非目标均衡单体的单体电压变化率ΔV时，判定第二目标均衡单体均衡响应正常，控制第二目标均衡单体继续进行放电均衡；
当检测到第二目标均衡单体的单体电压变化率ΔVi小于等于非目标均衡单体的单体电压变化率ΔV时，判定第二目标均衡单体均衡响应不正常，控制第二目标均衡单体关闭放电均衡。
重复上述步骤，直到第二目标均衡单体完成均衡后关闭均衡，或者均衡响应异常后关闭均衡。
此外，上述步骤S100即所述“获取电池系统的工作模式”步骤之后，具体包括如下步骤：
S600、当检测到电池系统处于行车回馈充电模式时，检测前一时刻的电池系统的工作模式；
S700、当检测到前一时刻的电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，按照电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式进行处理；
S800、当检测到前一时刻的电池系统处于行车放电工作模式时，按照电池系统处于行车放电工作模式进行处理。
由于行车回馈充电模式在整车环境下持续时间并不长，为了不影响均衡效果，沿用该模式之前工况采用的均衡机制。即在行车回馈充电模式前处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，就按照静态、或准静态、或外部充电工作模式进行均衡管理；而在行车回馈充电模式前处于行车放电工作模式时，就按照行车放电工作模式进行均衡管理。
具体地，上述步骤S700中所述“按照电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式进行处理”步骤，具体包括以下步骤：
S710、获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
S720、控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
上述步骤S700与上述步骤S200和步骤S300基本相同，在此不再赘述。
而且，上述步骤S800中所述“按照电池系统处于行车放电工作模式进行处理”步骤，具体包括以下步骤：
S810、获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
S820、控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
上述步骤S800与上述步骤S400和步骤S500基本相同，在此不再赘述。
第二方面，本发明提供了一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制系统，包括：
电池工作模式获取模块，用于获取电池系统的工作模式；
第一目标单体确定模块，与所述电池工作模式获取模块通信连接，用于当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
第一均衡控制模块，与所述第一目标单体确定模块通信连接，用于控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
第二目标单体确定模块，与所述电池工作模式获取模块通信连接，用于当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
第二均衡控制模块，与所述第二目标单体确定模块通信连接，用于控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
本实施例所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制系统与上述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法相互对应，本实施例中电动汽车电池管理系统的被动均衡控制系统中各个模块的功能在相应的方法实施例中详细阐述，在此不再一一说明。
本发明结合电池系统在整车环境下工况特点，制定了多模的均衡策略，精确、合理设置均衡控制区间，提高了均衡几率与效率，同时均衡启动时实时判断从板均衡响应准确性，实现闭环管理控制，提高了均衡功能的安全性。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本发明实现上述方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模型，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模型，以及调用存储在存储器内的数据，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取电池系统的工作模式；
当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
所述“获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，对获得的所有单体电池的实时单体荷电状态值进行正态分布处理，获得荷电状态值SOC的正态分布曲线N(μ1,σ1 2)；
当检测到某个单体电池的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1+(1+ξ)σ1，+∞)区间时，判定所述单体电池为第一目标均衡单体；
其中，μ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的算术平均值；σ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭”步骤，具体包括以下步骤：
控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率；
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率小于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率时，判定第一目标均衡单体均衡响应正常，控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡；
当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间时，判定第一目标均衡单体完成均衡，并控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率”步骤之后，具体包括如下步骤：
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率大于等于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率时，判定第一目标均衡单体均衡响应不正常，控制第一目标均衡单体关闭放电均衡。
4.根据权利要求2所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡”步骤之后，具体包括如下步骤：
当检测到第一目标均衡单体的实时单体荷电状态值SOCi处于[μ1，μ1+(1-ξ)σ1)区间外时，判定第一目标均衡单体的均衡未完成，并再检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率和非目标均衡单体的单体荷电状态变化率；
当检测到第一目标均衡单体的单体荷电状态变化率小于非目标均衡单体的单体荷电状态变化率时，判定第一目标均衡单体均衡响应正常，控制第一目标均衡单体继续进行放电均衡。
5.根据权利要求1所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的单体电池的实时单体电压，对获得的所有单体电池的实时单体电压进行正态分布处理，获得实时单体电压的正态分布曲线N(μ2,σ2 2)；
当检测到某个单体电池的实时单体电压Vi位于[μ2+(1+ξ)σ2，+∞)区间时，判定该单体电池为第二目标均衡单体；
其中，μ2为所有单体电池的单体电压的算术平均值；σ2为所有单体电池的单体电压的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“控制第二目标均衡单体进行均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭”步骤，具体包括如下步骤：
控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化率和非目标均衡单体的单体电压变化率；
当检测到第二目标均衡单体的单体电压变化率大于非目标均衡单体的单体电压变化率时，判定第二目标均衡单体均衡响应正常，控制第二目标均衡单体继续进行放电均衡；
当检测到第二目标均衡单体的实时单体电压Vi位于[μ2，μ2+(1-ξ)σ2)区间时，判定第二目标均衡单体完成放电均衡，并控制对第二目标均衡单体关闭放电均衡。
7.根据权利要求1所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“获取电池系统的工作模式”步骤之后，具体包括如下步骤：
当检测到电池系统处于行车回馈充电模式时，检测前一时刻的电池系统的工作模式；
当检测到前一时刻的电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，按照电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式进行处理；
当检测到前一时刻的电池系统处于行车放电工作模式时，按照电池系统处于行车放电工作模式进行处理。
8.根据权利要求7所述的电动汽车电池管理系统的被动均衡控制方法，其特征在于，所述“按照电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式进行处理”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
所述“按照电池系统处于行车放电工作模式进行处理”步骤，具体包括以下步骤：
获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭。
9.一种电动汽车电池管理系统的被动均衡控制系统，其特征在于，包括：
电池工作模式获取模块，用于获取电池系统的工作模式；
第一目标单体确定模块，与所述电池工作模式获取模块通信连接，用于当检测到电池系统处于静态、或准静态、或外部充电工作模式时，获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，根据实时单体荷电状态值确定第一目标均衡单体；
第一均衡控制模块，与所述第一目标单体确定模块通信连接，用于控制第一目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第一目标均衡单体的单体荷电状态变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
第二目标单体确定模块，与所述电池工作模式获取模块通信连接，用于当检测到电池系统处于行车放电工作模式时，获取电池系统中的电池单体的实时单体电压，根据实时单体电压确定第二目标均衡单体；
第二均衡控制模块，与所述第二目标单体确定模块通信连接，用于控制第二目标均衡单体进行放电均衡，并实时检测第二目标均衡单体的单体电压变化情况，判断均衡响应的正确性及控制均衡关闭；
所述第一目标单体确定模块，还用于获取电池系统中的单体电池的实时单体荷电状态值，对获得的所有单体电池的实时单体荷电状态值进行正态分布处理，获得荷电状态值SOC的正态分布曲线N(μ1,σ1 2)；
当检测到某个单体电池的实时单体荷电状态值SOCi位于[μ1+(1+ξ)σ1，+∞)区间时，判定所述单体电池为第一目标均衡单体；
其中，μ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的算术平均值；σ1为所有单体电池的单体荷电状态值SOC的方差；ξ为均衡方差系数，是电池健康状态SOH系数ξSOH、均衡电阻温度系数ξBRT、充电预估时间系数ξBCT或电池静置时间系数ξRST或电池放电倍率系数ξBDT的综合加权乘积。
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