CN116826887A - 一种电池均衡方法以及均衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池均衡方法以及均衡装置，所述电池包括替换电芯以及至少一个主回路电芯，步骤1：根据所述电池的电流状态判断所述电池是否满足准静态校准条件；步骤2：若所述电池满足准静态校准条件，则根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行SOC修正；步骤3：根据主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系，对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整。本发明提高了自放电检测准确度和均衡效率，确保了替换电芯和主回路电芯荷电状态间映射关系的准确性。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种电池均衡方法以及均衡装置。
背景技术
混合动力汽车、纯电动汽车及燃料电池汽车等新能源汽车上大多装载有磷酸铁锂电池组，其中，磷酸铁锂电池组性能直接影响驱动电动机的性能，从而影响整车的燃料经济性和排放性能，是实现整车性能的关键，然而磷酸铁锂电池组存在容量衰减的问题，会恶化整车经济性和排放性能。而电池单体的老化和不一致性是影响磷酸铁锂电池组使用性能的关键因素，电池单体的严重老化和不一致性恶化电池的使用性能、限制电池充放电能力，进而导致磷酸铁锂电池组容量衰减，因此针对磷酸铁锂电池组进行均衡控制是十分必要的。
CN112467851A公开了一种磷酸铁锂电池组均衡控制方法，该控制方法包括老化单体识别模块和均衡控制模块，考虑到老化单体充放电过程中率先达到充放电截止电压而影响电池组充放电能力，利用极限学习机对电池单体的老化程度进行识别，以电池荷电状态(SOC)为均衡变量，判断不一致性，基于模糊逻辑控制算法进行均衡控制，进而改善电池组容量衰减，优化电池组使用性能。
现有电池均衡方法均存在检测不准确，均衡方式复杂等问题，因此如何简化检测手段并提高均衡效率成为目前迫切需要解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种电池均衡方法以及均衡装置，采用大容量替换电芯和主回路电芯的结合，通过替换电芯和主回路电芯之间的映射关系，从而提高检测准确度和均衡效率。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明目的之一在于提供一种电池均衡方法，所述电池包括替换电芯以及至少一个主回路电芯，所述替换电芯的电池容量为主回路电芯的电池容量的n倍，n＞1，所述电池均衡方法包括：
步骤1：根据所述电池的电流状态判断所述电池是否满足准静态校准条件；
步骤2：若所述电池满足准静态校准条件，则根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行SOC修正；
步骤3：根据主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系，对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整。
本发明实施例中，根据主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系，确定替换电芯或主回路电芯进行均衡调整，从而有效保证电池内电芯的一致性，有效提高电池的检测准确度以及均衡效率。
作为本发明优选的技术方案，步骤2包括：
A.若所述替换电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述替换电芯的电压在准静态电压数据中对应的SOC不相等时，则对所述替换电芯进行SOC修正；
B.若所述主回路电芯的全部或部分电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述主回路电芯的电压在准静态电压数据中对应的SOC不相等时，则对所述主回路全部或部分电芯进行SOC修正。
作为本发明优选的技术方案，当步骤2出现同时出现情况A和情况B，即，同时对替换电芯以及主回路中的电芯(部分或全部)进行了SOC修正时，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
若SOC修正后的主回路电芯SOC的最小值大于SOC修正后替换电芯的映射值，则对主回路电芯进行均衡调整；
若SOC修正后的主回路电芯SOC的最小值小于SOC修正后替换电芯的映射值，则对替换电芯进行均衡调整。
作为本发明实施例提供的一种技术方案，步骤3对所述主回路电芯进行均衡调整的方法包括：若SOCmin,adj>n*SOCrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，并将主回路电芯中的全部电芯的SOC均衡调整为n*SOCrpl,adj。
具体的，可以先对主回路电芯中的所有电芯进行均衡调整的均衡容量为(SOCmin,adj-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom，然后对主回路中除SOC值最小值对应的电芯外的第i个电芯进行均衡调整的均衡容量为(SOCmain,adj,i-SOCmin,adj)*Capmain,nom，最终，主回路电芯中所述电芯的SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)。也可以直接将主回路电芯中的全部电芯SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)，此时，对主回路中第i个电芯进行均衡调整的均衡容量为(SOCmain,adj,i-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom。本申请实施例对均衡调整的具体实现方式不做具体限制。
作为本发明实施例提供的一种技术方案，在步骤3对所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：若SOCmin,adj<n*SOCrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡调整的容量为(n*SOCrpl,adj-SOCmin,adj)*Capmain,nom；即，将替换电芯的SOC均衡调整为
其中，SOCmin,adj为修正后主回路电芯中荷电状态SOC最小电芯的SOC值，SOCrpl,adj为修正后替换电芯的SOC值，δ为设定阈值，Capmain,nom为主回路电芯的额定容量，若第i个主回路电芯触发了准静态修正，则SOCmain,adj,i为第i个主回路电芯触发准静态修正后的SOC值，若第i个主回路电芯没有触发准静态修正，则SOCmain,adj,i第i个主回路电芯的原始SOC值。
作为本发明优选的技术方案，若在电池满充前，步骤2出现情况A，未出现情况B，即，仅对所述替换电芯进行了SOC修正，主回路电芯没有进行SOC修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
从所述替换电芯SOC修正时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当电池满充时，若100％大于电池满充时刻替换电芯SOC的映射值，对主回路所有电芯进行均衡调整；若100％小于电池满充时刻替换电芯SOC的映射值，对替换电芯进行均衡调整。
作为本发明优选的技术方案，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设定所述替换电芯SOC修正的触发时刻为tk，修正后的替换电芯的荷电状态记为SOCrpl,adj(tk)，从tk时刻开始计算电池的容量吞吐量Capacc，从tk时刻至所经历的计算周期为q，所述q个计算周期内的替换电芯的荷电状态按照下式计算：SOCrpl,adj(tk+q)＝SOCrpl,adj(tk+q-1)+ΔSOCrpl,q，ΔSOCrpl,q为时刻tk+q-1到时刻tk+q，SOC的变化量；在满充前，若电池再次触发准静态修正且所述替换电芯进行了SOC修正，所述主回路电芯未进行SOC修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；
若Capacc≤r*Cappck,nom，r*Cappck,nom为所述第一预设电池容量吞吐量，所述替换电芯完成SOC修正后第w个计算周期，电池充满电，主回路电芯SOC修正为100％，替换电芯荷电状态记为SOCrpl,adj(tk+w)，若100％>n*SOCrpl,adj(tk+w)+δ，则判定替换模块自放电大，对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(100％-n*SOCrpl,adj(tk+w))*Capmain,nom，将主回路电芯的SOC调整为n*SOCrpl,adj(tk+w)。
若100％<n*SOCrpl,adj(tk+w)-δ，则判定主回路电芯自放电大，对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOCrpl,adj(tk+w)-100％)*Capmain,nom，将替换电芯的SOC均衡调整为*100％；
其中，r为第一预设系数，Cappck,nom为电池额定容量。
作为本发明优选的技术方案，若在电池满充后，步骤2出现情况A，未出现情况B，即，仅对替换电芯进行了SOC修正，没有对主回路电芯进行SOC修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
从所述电池满充时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当所述替换电芯进行SOC修正时，若主回路电芯SOC最小值大于SOC修正后替换电芯SOC的映射值，对主回路所有电芯进行均衡调整；若主回路电芯SOC最小值小于SOC修正后替换电芯SOC的映射值，对替换电芯进行均衡调整。
作为本发明优选的技术方案，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设电池在tm时刻充满电，主回路电芯荷电状态修正记为SOCpck,adj(tm)＝100％，从tm时刻开始主回路电芯的荷电状态由下述递推公式计算：SOCpck,adj(tm+j)＝SOCpck,adj(tm+j-1)+ΔSOCpck,j；ΔSOCpck,j为主回路荷电状态修正后，第j个计算周期内的SOC变化量；从tm时刻开始计算电池包的容量吞吐量Capacc，如果再次满充从而触发主回路荷电状态修正且替换电芯未触发准静态修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；
若Capacc≤r*Cappck,nom，在电池充满后的第x周期，触发准静态修正，且仅替换电芯完成SOC修正，修正后替换电芯荷电状态记为SOCrpl,adj，若SOCpck,adj(tm+x)>n*SOCrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(SOCpck,adj(tm+x)-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom，以将主回路电芯的SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)；
若SOCpck,adj(tm+x)<n*SOCrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOCrpl,adj-SOCpck,adj(tm+x))*Capmain,nom，以将替换电芯的SOC均衡调整为
其中，r为第一预设系数，Cappck,nom为电池额定容量。
作为本发明优选的技术方案，若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况A，未出现情况B，即，仅对替换电芯进行了SOC修正，没有对主回路电芯进行SOC修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
若所述替换电芯进行SOC修正后所述替换电芯的SOC小于预设值，则对主回路所有电芯进行均衡。
优选地，若Capacc>m*Cappck,nom，m*Cappck,nom为第二预设电池容量吞吐量，m为第二预设系数；SOC修正后替换电芯的荷电状态记为SOCrpl,adj，若且SOCrpl,adj<SOC预设，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOC预设-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom。
优选地，若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况B，未出现情况A，即，仅对主回路电芯进行了SOC修正，没有对替换电芯进行SOC修正，则进行放电异常报警。
所述第二预设电池容量吞吐量大于所述第一预设电池容量吞吐量。
需要说明的是，本发明中的预设值，如第一预设电池容量吞吐量、第二预设电池容量吞吐量、第一预设系数、第二预设系数以及SOC预设等，均可根据电池的种类、结构及工作环境等因素进行调整，在此不做具体限定。
本发明目的之二在于提供一种电池均衡装置，所述电池均衡装置用于执行上述任意的电池均衡方法，所述电池均衡装置包括：
检测模块，用于检测替换电芯和主回路电芯的荷电状态和电池的平均电流；
分析模块，用于分析触发准静态校准条件，根据主回路电芯和所述替换电芯进行SOC修正的情况，确定主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系；
均衡模块，用于对替换电芯和/或主回路电芯进行均衡调整。
需要说明的是，本发明中进行容量均衡的计算采用的是安时积分法进行计算，进一步地，也可以采用其他计算方式进行计算。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明中根据主回路电芯SOC最小值与替换电芯SOC值的映射，确定替换电芯或主回路电芯进行均衡调整，从而有效保证电池内电芯的一致性，有效提高电池的检测准确度以及均衡效率。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的电池均衡方法的流程示意图；
图2为本发明一个具体实施方式中提供的电池均衡装置的结构示意图；
图3为本发明一个应用例中提供的准静态电压测试图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明一个具体实施方式中，所述电池包括替换电芯以及至少一个主回路电芯，所述替换电芯的电池容量为主回路电芯的电池容量的n倍，n＞1，所述电池均衡方法包括：
步骤1：根据所述电池的电流状态判断所述电池是否满足准静态校准条件；
步骤2：若所述电池满足准静态校准条件，则根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行SOC修正；
步骤3：根据主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系，对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整。
需要说明的是，本发明中采用大电量的替换电芯与主回路电芯配合，即充电后主回路电芯的SOC为替换电芯SOC的n倍，在检测过程中分别对替换电芯和主回路电芯进行SOC检测，检测过程中存在两个SOC检测标准，分别为替换电芯的SOC标准和主回路电芯的SOC标准，进而可以通过映射关系进行核对主回路电芯或替换电芯需进行均衡处理，有效提高检测准确性和均衡效率。
需要说明的是，本发明对电池种类不做具体要求和特殊限定，可以是锂离子电池，例如为磷酸铁锂电池、三元锂离子电池等。
本发明中电芯参数和电池参数的检测均通过设置在电池上的电池管理系统(BMS)进行检测。使用电池管理系统(BMS)对电池内部的电流进行检测，当电流的检测中同时满足前置条件以及触发条件时，则电池进入准静态校准步骤。本发明中，所述准静态校准条件包括前置条件和触发条件，所述前置条件包括：所述电池的平均电流处于第一预设电流区间的时间为第一停留时间。
其中，所述第一预设电流区间可以是-0.1C～0.2C，所述第一停留时间可以是4s～10s，例如为4s、5s、6s、7s、8s、9s或10s；
所述触发条件包括：所述电池的平均电流处于第二预设电流区间的时间为第二停留时间。
其中，所述第二预设电流区间可以是-0.05C～0.05C，所述第二停留时间可以是0.5min～2min，例如为0.5min、0.6min、0.7min、0.8min、0.9min、1.0min、1.1min、1.2min、1.3min、1.4min、1.6min、1.8min或2.0min。
示例性的，准静态校准条件：(1)前置条件：平均电流小于0.2C且大于-0.1C持续5秒；(2)触发条件：平均电流大于-0.05C且小于0.05C持续1分钟。
需要说明的是，本发明对于第一预设电流区间、第一停留时间、第二预设电流区间和第二停留时间可根据电池种类和工作要求合理选择。
本申请实施例在步骤2之前，还包括对电池进行准静态电压数据标定，以确定准静态电压数据。示例性的，以对磷酸铁锂电池进行电池均衡方法的示例，其中磷酸铁锂电池包括一个容量为270Ah的单个电芯作为替换电芯，108个容量为135Ah的主回路电芯，n＝2，替换电芯和主回路电芯串联连接。对电池进行准静态电压数据标定，如图3所示，以SOC为30％以下为例，SOC标定点分别设定为30％、20％、10％、8％、5％及3％，标定温度25℃，0.08C的10s脉冲，脉冲前搁置时间为1小时，取脉冲后搁置1分钟的电压，作为25℃时，不同SOC值的标定电压，类似的，选取标定温度分别为45℃、10℃、0℃、-15℃和-20℃对电池进行标定，SOC标定结果(准静态电压数据)如表1所示：
表1
对准静态电压数据中的数据进行举例解释说明，当电芯温度为25℃时，替换电芯或主回路电芯的电压为3.294V时，对应的SOC为30％。上述表1中的数据仅为示例性说明，在通过准静态电压数据以及替换电芯或主回路电芯的电压值确定电芯或主回路电芯的理论SOC时，可以直接通过查找表1，也可以通过利用表1中的数据拟合标定温度、电压以及SOC之间的关系，保证在准静态电压数据中每种标定温度下的电压范围内，任一电压值均能确定一个对应的SOC。
读取电池管理系统(BMS)对替换电芯以及各主回路电芯电压以及SOC的测试值，根据当前电池的工作环境，在表1中读取当前替换电芯以及各主回路电芯的电压值所对应的SOC值，并与实际测试的SOC值进行比较；其中，当前电池的工作环境包括替换电芯温度、主回路电芯温度，然后将替换电芯的温度或主回路电芯温度或二者的平均温度对应为标定温度，并利用该标定温度下，电芯的电压与SOC之间的对应关系，利用替换电芯以及各主回路电芯的电压值，确定替换电芯及各主回路电芯的SOC值(理论值)。
在一种可能的实施方式中，根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行SOC修正，包括，
A.若所述替换电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述替换电芯的电压在准静态电压数据中对应的SOC不相等时，则对所述替换电芯进行SOC修正；
B.若所述主回路电芯的全部或部分电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述主回路电芯的电压在准静态电压数据中对应的SOC不相等时，则对所述主回路全部或部分电芯进行SOC修正。
其中，对替换电芯进行SOC修正和对所述主回路全部或部分电芯进行SOC修正的方式，可以包括在准静态电压数据中，将替换电芯或主回路电芯的SOC值修正为相同温度下，电芯的电压所对应的SOC理论值。示例性的，在触发准静态修正后，根据电芯当前的温度及电压查表修正SOC，当电芯温度为25℃时，替换电芯或主回路电芯的电压为3.294V时，将替换电芯或主回路电芯的SOC修正为30％。以上述表1中的数据为例，当替换电芯或主回路电芯的电压在3.059V～3.294V范围内时，可以对所述主回路电芯或所述替换电芯进行SOC修正。若电芯的电压值超出了对应标定温度下，SOC在0-30％范围内所对应的电压值，即，替换电芯或主回路电芯的电压小于3.059V或大于3.294V时，在准静态电压数据中无法确定替换电芯或各主回路电芯的电压值对应的SOC值，则无法实现对替换电芯或各主回路电芯的SOC修正。
针对不同的实际情况，在电池满足准静态校准条件，根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行SOC修正的过程中，可能会出现多种可能的情况，针对不同中SOC修正的场景，对主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方式也可能不相同，下述实施例分别对可能的情况进行说明。
实施例1
本发明一个具体实施方式中，电池处在低荷电状态下，主回路电芯的实际荷电状态低于30％，替换电芯的荷电状态小于主回路电芯，即，主回路电芯和替换电芯的SOC均在0-30％范围之内，在满足准静态修正的条件时，此时情况A和B的同时出现，即，同时对替换电芯以及主回路中的电芯(部分或全部)进行了SOC修正。
在该实施例中，作为本发明实施例提供的一种技术方案，步骤3对所述主回路电芯进行均衡调整的方法包括：若SOCmin,adj>n*SOCrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，并将主回路电芯中的全部电芯的SOC均衡调整为n*SOCrpl,adj。
具体的，可以先对主回路电芯中的所有电芯进行均衡调整的均衡容量为(SOCmin,adj-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom，然后对主回路中除SOC值最小值对应的电芯外的第i个电芯进行均衡调整的均衡容量为(SOCmain,adj,i-SOCmin,adj)*Capmain,nom，最终，主回路电芯中所述电芯的SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)。也可以直接将主回路电芯中的全部电芯的SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)，此时，对主回路中第i个电芯进行均衡调整的均衡容量为(SOCmain,adj,i-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom。本申请实施例对均衡调整的具体实现方式不做具体限制。
作为本发明实施例提供的另一种技术方案，在步骤3对所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：若SOCmin,adj<n*SOCrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡调整的容量为(n*SOCrpl,adj-SOCmin,adj)*Capmain,nom；即，将替换电芯的SOC均衡调整为
其中，SOCmin,adj为修正后主回路电芯中荷电状态SOC最小电芯的SOC值，SOCrpl,adj为修正后替换电芯的SOC值，δ为设定阈值，δ可以为0，也可以为其他值，Capmain,nom为主回路电芯的额定容量，若第i个主回路电芯触发了准静态修正，则SOCmain,adj,i为第i个主回路电芯触发准静态修正后的SOC值，若第i个主回路电芯没有触发准静态修正，则SOCmain,adj,i第i个主回路电芯的原始SOC值。
实施例2
本发明一个具体实施方式中，在电池满充前，主回路的实际SOC大于30％，而替换电芯的实际SOC小于30％，且满足准静态修正的条件，步骤2出现情况A，未出现情况B，即，仅对所述替换电芯进行了SOC修正，主回路电芯没有进行SOC修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
从所述替换电芯SOC修正时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当电池满充时，若100％大于电池满充时刻替换电芯SOC的映射值，对主回路所有电芯进行均衡调整；若100％小于电池满充时刻替换电芯SOC的映射值，对替换电芯进行均衡调整。
作为本发明优选的技术方案，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设定所述替换电芯SOC修正的触发时刻为tk，修正后的替换电芯的荷电状态记为SOCrpl,adj(tk)，从tk时刻开始计算电池的容量吞吐量Capacc，从tk时刻至所经历的计算周期为q，所述q个计算周期内的替换电芯的荷电状态按照下式计算：SOCrpl,adj(tk+q)＝SOCrpl,adj(tk+q-1)+ΔSOCrpl,q，ΔSOCrpl,q为时刻tk+q-1到时刻tk+q，SOC的变化量；在满充前，若电池再次触发准静态修正且所述替换电芯进行了SOC修正，所述主回路电芯未进行SOC修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；
若Capacc≤r*Cappck,nom，r*Cappck,nom为所述第一预设电池容量吞吐量，所述替换电芯完成SOC修正后第w个计算周期，电池充满电，主回路电芯SOC修正为100％，替换电芯荷电状态记为SOCrpl,adj(tk+w)，若100％>n*SOCrpl,adj(tk+w)+δ，则判定替换模块自放电大，对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(100％-n*SOCrpl,adj(tk+w))*Capmain,nom，将主回路电芯的SOC调整为(n*SOCrpl,adj(tk+w))。
若100％<n*SOCrpl,adj(tk+w)-δ，则判定主回路电芯自放电大，对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOCrpl,adj(tk+w)-100％)*Capmain,nom，将替换电芯的SOC均衡调整为*100％；
其中，r为第一预设系数，Cappck,nom为电池额定容量。
实施例3
本发明一个具体实施方式中，在电池满充后，电池包放电过程中，替换模块的实际SOC低于30％，而主回路中电芯的SOC不低于30％，步骤2出现情况A，未出现情况B，即，仅对替换电芯进行了SOC修正，没有对主回路电芯进行SOC修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
从所述电池满充时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当所述替换电芯进行SOC修正时，若主回路电芯SOC最小值大于SOC修正后替换电芯SOC的映射值，对主回路所有电芯进行均衡调整；若主回路电芯SOC最小值小于SOC修正后替换电芯SOC的映射值，对替换电芯进行均衡调整。
作为本发明优选的技术方案，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
设电池在tm时刻充满电，主回路电芯荷电状态修正记为SOCpck,adj(tm)＝100％，从tm时刻开始主回路电芯的荷电状态由下述递推公式计算：SOCpck,adj(tm+j)＝SOCpck,adj(tm+j-1)+ΔSOCpck,j；ΔSOCpck,j为主回路荷电状态修正后，第j个计算周期内的SOC变化量；从tm时刻开始计算电池包的容量吞吐量Capacc，如果再次满充从而触发主回路荷电状态修正且替换电芯未触发准静态修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；
若Capacc≤r*Cappck,nom，在电池充满后的第x周期，触发准静态修正，且仅替换电芯完成SOC修正，修正后替换电芯荷电状态记为SOCrpl,adj，若SOCpck,adj(tm+x)>n*SOCrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(SOCpck,adj(tm+x)-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom，以将主回路电芯的SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)；
若SOCpck,adj(tm+x)<n*SOCrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOCrpl,adj-SOCpck,adj(tm+x))*Capmain,nom，以将替换电芯的SOC均衡调整为
其中，r为第一预设系数，Cappck,nom为电池额定容量。
实施例4
本发明一个具体实施方式中，当电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况A，未出现情况B，即，仅对替换电芯进行了SOC修正，没有对主回路电芯进行SOC修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
若所述替换电芯进行SOC修正后所述替换电芯的SOC小于预设值，则对主回路所有电芯进行均衡。
其中，预设值可以根据n的数值进行设定，以n为2为例，预设值可以设置为30％/2＝15％，如果替换电芯修正后的SOC小于预设值15％，按照映射关系可知，主回路内的电芯的SOC应小于30％，但是事实上未得到修正，即，主回路电芯的SOC大于30％，因此可判定替换电芯自放电大，需对主回路中所有电芯进行均衡。
示例性的，当Capacc>m*Cappck,nom时，替换电芯SOC修正后替换电芯的荷电状态记为SOCrpl,adj，SOCrpl,adj<SOC预设，对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(30％-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom。
本发明一个具体实施方式中，电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量时，仅主回路电芯触发了SOC修正，而替换电芯未触发修正，这个是特殊情况，因为按照映射关系可知，替换电芯SOC要比主回路电芯的SOC小，因此主回路电芯触发修正时，替换电芯必然应该得到触发修正，除非主回路存在自放电特别大的电芯。
基于此，本申请实施例中，若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况B，未出现情况A，即，仅对主回路电芯进行了SOC修正，没有对替换电芯进行SOC修正，则进行放电异常报警。
所述第二预设电池容量吞吐量大于所述第一预设电池容量吞吐量。
需要说明的是，本发明中的预设值，如第一预设电池容量吞吐量、第二预设电池容量吞吐量、第一预设系数、第二预设系数以及SOC预设等，均可根据电池的种类、结构及工作环境等因素进行调整，在此不做具体限定。
本发明实施例中采用大电量替换电芯和主回路电芯的配合，提高检测准确度，进一步对准静态修正条件以及电池容量吞吐量进行设定，根据主回路电芯SOC最小值与替换电芯SOC值的映射，确定替换电芯或主回路电芯进行均衡调整，从而有效保证电池内电芯的一致性，有效提高电池的检测准确度以及均衡效率。
本发明实施例还提供一种电池均衡装置，所述电池均衡装置用于执行上述任意的电池均衡方法，所述电池均衡装置包括：
检测模块，用于检测替换电芯和主回路电芯的荷电状态和电池的平均电流；
分析模块，用于分析触发准静态校准条件，根据主回路电芯和所述替换电芯进行SOC修正的情况，确定主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系；
均衡模块，用于对替换电芯和/或主回路电芯进行均衡调整。
本申请实施例提供的电池均衡装置用于执行上述电池均衡方法，其内容和有益效果可参考上述实施例，不再一一赘述。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电池均衡方法，其特征在于，所述电池包括替换电芯以及至少一个主回路电芯，所述替换电芯的电池容量为主回路电芯的电池容量的n倍，n＞1，所述电池均衡方法包括：
步骤1：根据所述电池的电流状态判断所述电池是否满足准静态校准条件；
步骤2：若所述电池满足准静态校准条件，则根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行SOC修正；
步骤3：根据主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系，对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整。
2.根据权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，步骤2包括：
A.若所述替换电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述替换电芯的电压在准静态电压数据中对应的SOC不相等时，则对所述替换电芯进行SOC修正；
B.若所述主回路电芯的全部或部分电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述主回路电芯的电压在准静态电压数据中对应的SOC不相等时，则对所述主回路全部或部分电芯进行SOC修正。
3.根据权利要求2所述的电池均衡方法，其特征在于，当步骤2出现情况A和情况B时，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
若SOC修正后的主回路电芯SOC的最小值大于SOC修正后替换电芯的映射值与设定阈值之和，则对主回路电芯中的所有电芯进行均衡调整；
若SOC修正后的主回路电芯SOC的最小值小于SOC修正后替换电芯的映射值与设定阈值之差，则对替换电芯进行均衡调整。
4.根据权利要求3所述的电池均衡方法，其特征在于，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：若SOCmin,adj>n*SOCrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，并将主回路电芯中的全部电芯的SOC均衡调整为n*SOCrpl,adj；
若SOCmin,adj<n*SOCrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，将替换电芯的SOC均衡调整为
其中，SOCmin,adj为修正后主回路电芯中荷电状态最小电芯的SOC数值，SOCrpl,adj为修正后替换电芯的SOC值，δ为设定阈值，Capmain,nom为主回路电芯的额定容量，若第i个主回路电芯触发了准静态修正，则SOCmain,adj,i为第i个主回路电芯触发准静态修正后的SOC值，若第i个主回路电芯没有触发准静态修正，则SOCmain,adj,i第i个主回路电芯的原始SOC值。
5.根据权利要求2所述的电池均衡方法，其特征在于，若在电池满充前，步骤2出现情况A，未出现情况B，则步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
从所述替换电芯进行SOC修正时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当电池满充时，若100％大于电池满充时刻替换电芯SOC的映射值与设定阈值之和，对主回路所有电芯进行均衡调整；若100％小于电池满充时刻替换电芯SOC的映射值与设定阈值之差，对替换电芯进行均衡调整。
6.根据权利要求5所述的电池均衡方法，其特征在于，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设定所述替换电芯SOC修正的触发时刻为tk，修正后的替换电芯的荷电状态记为SOCrpl,adj(tk)，从tk时刻开始计算电池的容量吞吐量Capacc，从tk时刻至所经历的计算周期为q，所述q个计算周期内的替换电芯的荷电状态按照下式计算：SOCrpl,adj(tk+q)＝SOCrpl,adj(tk+q-1)+ΔSOCrpl,q；在满充前，若电池再次触发准静态修正且所述替换电芯进行了SOC修正，所述主回路电芯未进行SOC修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；
若Capacc≤r*Cappck,nom，r*Cappck,nom为所述第一预设电池容量吞吐量，所述替换电芯完成SOC修正后第w个计算周期，电池充满电，主回路电芯SOC修正为100％，替换电芯荷电状态记为SOCrpl,adj(tk+w)，若100％>n*SOCrpl,adj(tk+w)+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(100％-n*SOCrpl,adj(tk+w))*Capmain,nom，将主回路电芯的SOC调整为n*SOCrpl,adj(tk+w)；
若100％<n*SOCrpl,adj(tk+w)-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOCrpl,adj-100％)*Capmain,nom，将替换电芯的SOC均衡调整为*100％；
其中，r为第一预设系数，Cappck,nom为电池额定容量。
7.根据权利要求2所述的电池均衡方法，其特征在于，若在电池满充后，步骤2出现情况A，未出现情况B，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
从所述电池满充时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当所述替换电芯进行SOC修正时，若主回路电芯SOC最小值大于SOC修正后替换电芯SOC的映射值与设定阈值之和，对主回路所有电芯进行均衡调整；若主回路电芯SOC最小值小于SOC修正后替换电芯SOC的映射值与设定阈值之差，对替换电芯进行均衡调整。
8.根据权利要求7所述的电池均衡方法，其特征在于，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设电池在tm时刻充满电，主回路电芯荷电状态修正记为SOCpck,adj(tm)＝100％，从tm时刻开始主回路电芯的荷电状态由下述递推公式计算：SOCpck,adj(tm+j)＝SOCpck,adj(tm+j-1)+ΔSOCpck,j；ΔSOCpck,j为主回路荷电状态修正后，第j个计算周期内的SOC变化量；从tm时刻开始计算电池包的容量吞吐量Capacc，如果再次满充从而触发主回路荷电状态修正且替换电芯未触发准静态修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；
若Capacc≤r*Cappck,nom，在电池充满后的第x周期，触发准静态修正，且仅替换电芯完成SOC修正，修正后替换电芯荷电状态记为SOCrpl,adj，若SOCpck,adj(tm+x)>n*SOCrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(SOCpck,adj(tm+x)-n*SOCrpl,adj)*Capmain,nom，以将主回路电芯的SOC均衡调整为(n*SOCrpl,adj)；
若SOCpck,adj(tm+x)<n*SOCrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*SOCrpl,adj-SOCpck,adj(tm+x))*Capmain,nom，以将替换电芯的SOC均衡调整为
其中，r为第一预设系数，Cappck,nom为电池额定容量。
9.根据权利要求5或7所述的电池均衡方法，其特征在于，若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况A，未出现情况B，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：
若SOC修正后所述替换电芯的SOC小于预设值，则对主回路所有电芯进行均衡；
若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况B，未出现情况A，则进行放电异常报警；
所述第二预设电池容量吞吐量大于所述第一预设电池容量吞吐量。
10.一种电池均衡装置，其特征在于，所述电池均衡装置采用权利要求1-9任一项所述的电池均衡方法，所述电池均衡装置包括：
检测模块，用于检测替换电芯和主回路电芯的荷电状态和电池的平均电流；
分析模块，用于分析触发准静态校准条件，根据主回路电芯和所述替换电芯进行SOC修正的情况，确定主回路电芯SOC的值与替换电芯SOC值之间的对应关系；
均衡模块，用于对替换电芯和/或主回路电芯进行均衡调整。
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|---|---|---|---|---|
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