CN114069781A - 电池包的电芯均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池包的电芯均衡方法，当处理器进入休眠时，判断电池包的电芯是否需要均衡；当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠时对所述电芯进行离线均衡。本发明利用所述处理器休眠的时间对所述电池包的电芯进行离线均衡，可以解决大容量电池包或者自放电率很大的电池包在线均衡时间不够，无法完成电芯均衡的问题，提高了电芯寿命及电池包的能量利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种电池包的电芯均衡方法。
背景技术
新能源汽车的电池包用于为整车提供驱动电能，电池包通常由多个电池模组串联组成，每个电池模组内又包含多个电芯。当电芯出现故障时，例如过温、过压或欠压时，有可能出现电池包的热失控，从而导致燃烧、爆炸、人员伤害等事故。电池包内置电池管理系统(Battery Management System，BMS)，电池管理系统利用采样芯片持续对电芯的状态进行实时监控，能够及时检测到电芯故障并采取相应的措施，例如报警、限制功率、下高压、对电芯进行散热及防爆炸等。
在电池包使用的过程中，由于电芯的自放电率和电芯老化速度不一样，电芯之间会存在差异，如果电池包在恶劣的环境中使用，电芯之间的不平衡状况会更加恶化。因此在电池包使用过程中，需要对电芯进行均衡来解决电芯之间的电能不一致的问题，以提高电池包的能量利用效率，增加电池包的使用寿命，提高新能源汽车的续航能力。随着车辆续航里程越来越长，电芯的容量也越来越大，电芯需要被均衡的容量也越来越大。
目前均衡方式主要是通过被动均衡实现，即在采样芯片中设计均衡通道，均衡通道开启时可以消耗电芯的电能，通过减少电能高的电芯的电能的方式实现电芯之间的均衡。电芯均衡的速度与均衡电流及均衡时间成正比，由于受到电池管理系统散热能力和芯片温度保护的限制，均衡电流不可能做的太大，因此需要更长的均衡时间，然而由于车辆每天运行的平均时间有限，控制器在线的时间一般平均为2小时～5小时，对于大容量和自放电率较大的电芯来说，这个时间并不能完成电芯的均衡，从而导致电芯寿命缩短，电池包的能量利用效率不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池包的电芯均衡方法，已解决电芯在线均衡时间不够，从而导致电芯寿命缩短，电池包的能量利用效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种电池包的电芯均衡方法，包括：
当处理器进入休眠时，判断所述电池包的电芯是否需要均衡；以及，
当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠后对所述电芯进行离线均衡。
可选的，当判定所述电池包的需要均衡时，获取目标均衡电压，当所述电芯的电压达到所述目标均衡电压时，停止对所述电芯进行离线均衡；或者，
当判定所述电池包的需要均衡时，获取每个所述电芯的剩余均衡时间，当所述电芯进行离线均衡的时间达到对应的剩余均衡时间时，停止对所述电芯进行离线均衡；或者，
当判定所述电池包的需要均衡时，获取所述目标均衡电压及每个所述电芯的剩余均衡时间，当所述电芯的电压达到所述目标均衡电压或所述电芯进行离线均衡的时间达到对应的剩余均衡时间时，停止对所述电芯进行离线均衡。
可选的，所述目标均衡电压为所述电池包中容量最小的电芯的电压。
可选的，利用若干采样芯片对所述电池包中的电芯进行离线均衡，每个所述采样芯片具有多个均衡通道，一个所述均衡通道用于对一个所述电芯进行离线均衡。
可选的，每个所述采样芯片的所有所述均衡通道同步开启，以使所述电芯同步进行离线均衡。
可选的，所述采样芯片中的所述均衡通道按序号依次排列，序号为奇数的所述均衡通道同步开启，以使序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯同步进行离线均衡；序号为偶数的所述均衡通道同步开启，以使序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯同步进行离线均衡。
可选的，对所述电芯进行离线均衡时，先开启序号为奇数的所述均衡通道，当序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡之后，开启序号为偶数的所述均衡通道，直至序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡；或者，
对所述电芯进行离线均衡时，先开启序号为偶数的所述均衡通道，当序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡之后，开启序号为奇数的所述均衡通道，直至序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡。
可选的，对所述电芯进行离线均衡时，交替开启序号为偶数的所述均衡通道及序号为奇数的所述均衡通道，直至所有所述电芯均完成离线均衡。
可选的，对所述电芯进行离线均衡时，所述采样芯片实时监控自身的温度，当任一所述采样芯片的温度大于一设定温度值时，关闭所有所述均衡通道，以停止对所有所述电芯进行离线均衡。
可选的，对所述电芯进行离线均衡时，每隔一设定时间唤醒所述控制器，所述控制器被唤醒后在线检测所述电池包是否发生故障，当检测到所述电池包未发生故障时，所述控制器进入休眠。
可选的，所述电池包发生的故障包括所述采样芯片与所述电芯之间的通讯线发生断线故障、所述电芯发生过压/欠压/过温故障、所述采样芯片的均衡通道发生故障、所述采样芯片发生过温故障及所述电池包中的温度传感器发生故障中的一种或多种。
在本发明提供的电池包的电芯均衡方法中，当处理器进入休眠时，判断电池包的电芯是否需要均衡；当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠时对所述电芯进行离线均衡。本发明利用所述处理器休眠的时间对所述电池包的电芯进行离线均衡，可以解决大容量电池包或者自放电率很大的电池包在线均衡时间不够，无法完成电芯均衡的问题，提高了电芯寿命及电池包的能量利用效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电池包的电芯均衡方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的电池包的电芯均衡方法的另一流程图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1为本实施例提供的电池包的电芯均衡方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的电池包的电芯均衡方法包括：
步骤S100：当处理器进入休眠时，判断所述电池包的电芯是否需要均衡；以及，
步骤S200：当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠后对所述电芯进行离线均衡。
本实施例中，所述电池包为新能源汽车的电池包，但不应以此为限。所述电池包中具有电池管理系统(BMS)，所述电池管理系统包括处理器、桥接芯片及若干采样芯片，所述桥接芯片以菊花链的形式与所述采样芯片逐个连接，或者所述桥接芯片也可以与若干采样芯片连接成环形菊花链。所述采样芯片可以已知的任何采样芯片，例如是模拟前端采样芯片(Analog Front End，AFE)，一个所述采样芯片可以对应监控所述电池包的一个电池模组内的所有电芯的状态，所述采样芯片会将采集到的电芯电压和模组温度等信号通过菊花链发送到所述桥接芯片，所述桥接芯片再将所有所述采样芯片采集的信号转发到所述处理器中进行处理。
图2为本实施例提供的电池包的电芯均衡方法的另一流程图。如图2所示，执行步骤S100，所述处理器下电后，会进入休眠，在所述处理器的下电时刻，所述处理器会判断所述电芯是否需要均衡。可选的，所述处理器可以控制所述采样芯片采集所述电芯的电压，并根据所述电芯之间的电压差判断所述电芯是否需要均衡，例如，所述电芯中电压最低的电芯与电压最高的电芯的电压差达到了设定电压值(例如0.1V)，可据此判定所述电芯是否需要均衡。
执行步骤S200，当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠后对所述电芯进行离线均衡，从而利用所述处理器休眠的时间对所述电芯进行离线均衡，可以解决大容量电池包或者自放电率很大的电池包在线均衡时间不够，无法完成电芯均衡的问题，提高了电芯寿命及电池包的能量利用效率。
进一步地，当判定所述电芯需要均衡时，所述处理器还会获取每个所述电芯对应的剩余均衡时间。当所述电芯进行离线均衡的时间达到对应的剩余均衡时间时，表明所述电芯已经完成了均衡，此时可以停止对所述电芯进行离线均衡。
应理解，由于每个所述电芯的剩余电量可能相同也可能不同，因此每个所述电芯对应的剩余均衡时间也可以相同或不同，类似的，每个所述电芯进行离线均衡的时间也可以相同或不同。
作为可选实施例，当判定所述电芯需要均衡时，所述处理器还可以获取目标均衡电压，所述目标均衡电压可以是所述电芯中电压最低的电芯的电压。当所述电芯的电压达到所述目标均衡电压时，表明所述电芯已经完成了均衡，此时可以停止对所述电芯进行离线均衡。
作为可选实施例，当判定所述电芯需要均衡时，所述处理器还可以既获取每个所述电芯对应的剩余均衡时间又获取所述目标均衡电压，当所述电芯的电压达到所述目标均衡电压或所述电芯进行离线均衡的时间达到对应的剩余均衡时间时，表明所述电芯已经完成了均衡，此时可以停止对所述电芯进行离线均衡。
进一步地，所述采样芯片具有多个采样通道和多个均衡通道，所述采样通道开启时，所述采样芯片可以采集多个所述电芯的电芯电压和模组温度，通常，一个所述采样通道用于采集一个所述电芯电压或采集一个模组温度；所述均衡通道开启时，所述采样芯片可以对多个所述电芯进行均衡，通常，一个所述均衡通道用于对一个所述电芯进行均衡(离线均衡或在线均衡)。因此，是否对所述电芯进行均衡取决于所述采样芯片是否开启所述均衡通道。
基于此，当判定所述电芯需要均衡时，每个所述采样芯片的所有所述均衡通道可以同步开启，以使所述电芯同步进行离线均衡，当所述电芯完成均衡时，再逐步关闭所述均衡通道。由于所述电芯是同步进行离线均衡的，可以节约离线均衡的时间，提高电芯的均衡效率。
进一步地，所述采样芯片中的所述均衡通道通常是按序号依次排列，为了防止相邻的所述均衡通道在开启时相互干扰，序号为奇数的所述均衡通道可以同步开启，以使序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯同步进行离线均衡；序号为偶数的所述均衡通道可以同步开启，以使序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯同步进行离线均衡。应理解，序号为奇数的所述均衡通道与序号为偶数的所述均衡通道不同时开启，也即，当序号为偶数的所述均衡通道开启时，序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯正在进行离线均衡，此时，序号为奇数的所述均衡通道是关闭的，序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯未进行离线均衡；反之，当序号为奇数的所述均衡通道开启时，序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯正在进行离线均衡，此时，序号为偶数的所述均衡通道是关闭的，序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯未进行离线均衡。
举例而言，所述均衡通道具有4个，序号分别为1、2、3、4，序号为1、2、3、4的4个所述均衡通道依次排列，其中，序号为1、3的两个所述均衡通道同步开启，序号为2、4的两个所述均衡通道同步开启；当序号为1、3的两个所述均衡通道开启时，序号为2、4的两个所述均衡通道关闭，当序号为2、4的两个所述均衡通道开启时，序号为1、3的两个所述均衡通道关闭。
作为可选实施例，对所述电池包的电芯进行离线均衡时，可以先开启序号为奇数的所述均衡通道，当序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡之后，再开启序号为偶数的所述均衡通道，直至序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡。当然，对所述电池包的电芯进行离线均衡时，也可以先开启序号为偶数的所有所述均衡通道，当序号为偶数的所有所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡之后，在开启序号为奇数的所有所述均衡通道，直至序号为奇数的所有所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡。
作为可选实施例，对所述电池包的电芯进行离线均衡时，还可以交替开启序号为偶数的所述均衡通道及序号为奇数的所述均衡通道，直至所有所述电芯均完成离线均衡。相当于交替对序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯及序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯进行离线均衡，序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯及序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯每次的电压下降幅度相差不大，有利于增加了电芯均衡的稳定性。
进一步地，由于对所述电芯进行离线均衡时，所述处理器在休眠，无法实时监控所述电芯的状态并根据所述电芯的状态采取相应的措施，所述电池包具有安全隐患。
基于此，本实施例中，对所述电池包的电芯进行离线均衡时，所述采样芯片实时监控自身的温度，由于所述均衡通道的温度可以近似等于所述采样芯片的温度，当检测到任一所述采样芯片的温度大于一设定温度值时，关闭所有所述均衡通道，以停止对所有所述电芯进行离线均衡，从而保证所述电池包的安全。
进一步地，本实施例中，对所述电芯进行离线均衡时，每隔一设定时间唤醒所述控制器，所述控制器被唤醒后在线检测所述电池包是否发生故障。当所述控制器检测到所述电池包发生故障时，由于此时所述控制器在线，可以对这些故障采取相应的操作，保证所述电池包的安全，当检测到所述电池包未发生故障时，所述控制器可以再次进入休眠，并在需要时对所述电芯进行离线均衡。
可以理解的是，所述电池包是否发生的故障包括所述采样芯片与所述电芯之间的通讯线发生断线故障、所述电芯发生过压/欠压/过温故障、所述采样芯片的均衡通道发生故障、所述采样芯片发生过温故障及所述电池包中的温度传感器发生故障中的一种或多种，但不以此为限。
综上，在本发明实施例提供的电池包的电芯均衡方法中，当处理器进入休眠时，判断电池包的电芯是否需要均衡；当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠时对所述电芯进行离线均衡。本发明利用所述处理器休眠的时间对所述电池包的电芯进行离线均衡，可以解决大容量电池包或者自放电率很大的电池包在线均衡时间不够，无法完成电芯均衡的问题，提高了电芯寿命及电池包的能量利用效率。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。
Claims (11)
1.一种电池包的电芯均衡方法，其特征在于，包括：
当处理器进入休眠时，判断所述电芯是否需要均衡；以及，
当判定所述电芯需要均衡时，在所述处理器休眠后对所述电芯进行离线均衡。
2.如权利要求1所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，当判定所述电池包的需要均衡时，获取目标均衡电压，当所述电芯的电压达到所述目标均衡电压时，停止对所述电芯进行离线均衡；或者，
当判定所述电池包的需要均衡时，获取每个所述电芯的剩余均衡时间，当所述电芯进行离线均衡的时间达到对应的剩余均衡时间时，停止对所述电芯进行离线均衡；或者，
当判定所述电池包的需要均衡时，获取所述目标均衡电压及每个所述电芯的剩余均衡时间，当所述电芯的电压达到所述目标均衡电压或所述电芯进行离线均衡的时间达到对应的剩余均衡时间时，停止对所述电芯进行离线均衡。
3.如权利要求2所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，所述目标均衡电压为所述电池包中容量最小的电芯的电压。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，利用若干采样芯片对所述电池包中的电芯进行离线均衡，每个所述采样芯片具有多个均衡通道，一个所述均衡通道用于对一个所述电芯进行离线均衡。
5.如权利要求4所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，每个所述采样芯片的所有所述均衡通道同步开启，以使所述电芯同步进行离线均衡。
6.如权利要求4所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，所述采样芯片中的所述均衡通道按序号依次排列，序号为奇数的所述均衡通道同步开启，以使序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯同步进行离线均衡；序号为偶数的所述均衡通道同步开启，以使序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯同步进行离线均衡。
7.如权利要求6所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，对所述电芯进行离线均衡时，先开启序号为奇数的所述均衡通道，当序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡之后，开启序号为偶数的所述均衡通道，直至序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡；或者，
对所述电芯进行离线均衡时，先开启序号为偶数的所述均衡通道，当序号为偶数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡之后，开启序号为奇数的所述均衡通道，直至序号为奇数的所述均衡通道对应的电芯均完成离线均衡。
8.如权利要求6所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，对所述电芯进行离线均衡时，交替开启序号为偶数的所述均衡通道及序号为奇数的所述均衡通道，直至所有所述电芯均完成离线均衡。
9.如权利要求4所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，对所述电芯进行离线均衡时，所述采样芯片实时监控自身的温度，当任一所述采样芯片的温度大于一设定温度值时，关闭所有所述均衡通道，以停止对所有所述电芯进行离线均衡。
10.如权利要求4所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，对所述电芯进行离线均衡时，每隔一设定时间唤醒所述控制器，所述控制器被唤醒后在线检测所述电池包是否发生故障，当检测到所述电池包未发生故障时，所述控制器进入休眠。
11.如权利要求10所述的电池包的电芯均衡方法，其特征在于，所述电池包发生的故障包括所述采样芯片与所述电芯之间的通讯线发生断线故障、所述电芯发生过压/欠压/过温故障、所述采样芯片的均衡通道发生故障、所述采样芯片发生过温故障及所述电池包中的温度传感器发生故障中的一种或多种。
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