一种电池轮流均衡方法、装置及介质与流程

本发明涉及电池，特别涉及一种电池轮流均衡方法、装置及介质。

背景技术：

1、锂离子电池包是电动汽车(ev)核心的动力来源，也是其主要的制造成本所在。为了提升输出电压和可用容量，通常采用数百个电芯串联的方式构建电池包。在使用过程中，这种串联结构确保了所有电芯共享相同的工作电流，即同步进行充放电。然而，当某个电芯的实际可用电量(soc)显著低于其他电芯时，在放电阶段该电芯会率先达到截止电压，使得剩余电芯中的能量无法有效利用；而在充电阶段，若某电芯超前达到满充电压，则会导致整个电池包停止充电，使得部分电芯未能完全充满，进而影响整体可用能量。因此，电池管理系统(bms)需要确保电池包内各电芯有相同的可用电量，并使其同时达到满放或满充状态，这一功能通常被称为电芯均衡。

2、一致性差异体现在电芯的全生命周期。在电芯的制造、装配过程中，工艺的差异会带来先天的装包前的容量、内阻以及自放电率的不一致性。另外，布置在汽车底盘区域电芯单体，往往会因为拓扑结构带来的散热差异和热管理系统的控温差异从而不均匀的老化。特殊情况下，由于连接件松动或者电芯内部杂质引发的轻微内短路，会加剧这种不一致性。

3、因此在车载bms中，电芯均衡功能需要做到及时、准确的通过电芯电压识别出soc的差异。识别到差异后才能通过对指定电芯的定向放电实现调平。近年来，由于磷酸铁锂(lfp)电池的低成本和低热失控风险率，以其为动力电池的ev的市场占比快速提升。但是lfp电池的开路电压-荷电状态(ocv-soc)曲线有较长的平台期，在～30％soc到～95％soc范围内开路电压值几乎不变，如图1所示，使得根据测得的电池电压推测电池soc变得非常困难。不仅如此，测得的端电压还会受电流极化的影响，尤其是浓差极化和电化学极化的影响，通常需要小时级别的时间才能完全消退。极化的特性使得通过端电压精确推测soc的算法有严苛的计算工况，即先要电芯soc处于两端的非平台区，还要在测量之前保证小时级的静置时间。另外，bms还可以在电芯到达满充点时修正soc，即在指定的电流范围内电芯到达满充截至电压时，认为电芯的soc到达100％。如上述提到，电池包内的众多单体不可能同时达到满充截至电压，所以对于lfp电池，可以根据满充时刻仍处于平台区的电芯与满充区的电芯的巨大压差，推测出电芯间的soc差。但这种需要电池充电至100％soc的方案同样较难触发，一方面并非所有用户都会定期将电池满充，另一方面部分快充桩会在电芯接近满充时提前停止充电。总的来说，现有bms均衡算法需要先精确算得电芯间的soc差异，而计算soc所需要的前提条件较为苛刻，导致均衡算法难以触发。

技术实现思路

1、本发明公开了一种电池轮流均衡方法、装置及介质，它不需要精确的电芯soc值即可完成电芯均衡。

2、为达到上述目的，一方面，提供一种电池轮流均衡方法，具体方法如下：

3、采集电芯单体电压值和电池整包电流值；

4、当满足预设条件时，将电芯单体按电压由高到低进行排序；

5、对预设排名的电芯单体，按预设均衡电量均衡放电；

6、更新电压排序，重复对预设排名的电芯单体按预设均衡电量均衡放电，直到所有电芯单体都经过均衡放电。

7、可选地，所述预设条件针对高soc段，当soc高于第一阈值时，具体条件如下：

8、判断电池整包处于充电状态；

9、判断电池整包内电芯单体最高电压与最小电压的差值大于第一压差阈值。

10、进一步地，将电芯单体按电压由高到低进行排序时，电芯单体的电压获取方法如下：

11、在固定时间周期内，连续多次计算电芯单体最高电压与最小电压的电压极差，判断电压极差是否依次增加；

12、若电压极差依次增加，则记录最新一个固定时间周期的所有电芯单体电压值用于排序；

13、若电压极差并未依次增加，则记录电压极差下降时最后一个固定时间周期的所有电芯单体电压值用于排序。

14、可选地，所述预设条件针对中soc段，当soc低于第一阈值且大于第二阈值时，具体条件如下：

15、判断电池整包处于充电状态；

16、判断第一连续预设时间内，电池整包内电芯单体最高电压与最小电压的差值小于第二压差阈值，且预设时间内电流小于第一电流阈值；

17、判断第二连续预设时间内，电压极差是否持续大于第三压差阈值。

18、进一步地，将电芯单体按电压由高到低进行排序时，电芯单体的电压获取方法如下：

19、在第二连续预设时间后，当电压极差小于第二压差阈值时，记录对应时间的所有电芯单体电压值用于排序。

20、可选地，所述预设条件针对低soc段，当soc低于第二阈值时，具体条件如下：

21、判断电池整包处于充电状态；

22、判断第三连续预设时间内，电池整包内电芯单体最高电压与最小电压的差值大于第三压差阈值，且最小电压小于电压阈值，且第三连续预设时间内电流绝对值小于第二电流阈值；

23、记录满足所有预设条件时，所有电芯单体电压值用于排序。

24、进一步地，判断电芯单体是否都经过均衡放电，具体方法如下：

25、构建历史预设均衡次数表，当单芯单体经过均衡时，在历史预设均衡次数表上记录对应将电芯单体编号和均衡次数；

26、当所有电芯单体编号对应的均衡次数都大于等于1时，判断电芯单体都经过均衡放电，清零历史预设均衡次数表，调低预设均衡电量。

27、进一步地，遍历历史预设均衡次数表，当有电芯单体的均衡次数大于第一次数阈值，仍有电芯单体的均衡次数小于1时，将历史预设均衡次数表清零，并调高预设均衡电量。

28、为达到上述目的，另一方面，提供一种电池轮流均衡装置，包括：

29、信息采集模块，采集电芯单体电压值和电池整包电流值；

30、均衡判断模块，判断当前是否满足预设条件；

31、轮流均衡模块，将电芯单体按电压由高到低进行排序，对预设排名的电芯单体，按预设均衡电量均衡放电；更新电压排序，重复对预设排名的电芯单体按预设均衡电量均衡放电，直到所有电芯单体都经过均衡放电。

32、为达到上述目的，另一方面，提供一种存储介质，存储有若干指令，处理器加载指令以执行上述电池轮流均衡方法。

33、为达到上述目的，另一方面，提供一种电池管理系统，用于磷酸铁锂电池的管理控制，包括有上述电池轮流均衡装置，和/或上述存储介质。

34、由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

35、1、本发明的核心是轮流的、自适应步长的使所有单体到达soc排序靠前的状态。通过捕捉特定状态下的单体电压，每次自适应的触发电压排名靠前单体的均衡，保证电芯间的高soc一致性。

36、2、本发明根据历史预设均衡次数表的数据，即单体间的漏电速率差异，动态调整预设均衡电量，达到了自适应调整的目的，将单体间的soc一致维持在较高水平。单体间漏电速率差异较大时，各个单体的预设均衡电量自适应增大，防止个别电芯电压离群导致整包无法使用；单体间漏电速率差异较小时，预设均衡电量自适应的降低，防止过度均衡导致无效的电量浪费。

37、3、本发明采用的是轮流均衡思想，不再需要精准的计算单体间的soc差异，再根据差异实施均衡，只需要找到单体电压高低能表征单体soc高低的状态即实现。虽然单体电压排名并不等于单体soc排名，但并不会影响本方案的效果，单体电压与单体soc的斯皮尔曼相关系数大于0.6即可通过多次均衡排名靠前单体可以容忍这种误差。

38、4、本发明针对低、中、高三个soc场景提出找到的单体电压排名能代表单体soc排名的方法，提高均衡实施效率。针对包内各电芯老化水平不一致情况时，可以选择性的留下中、高两个soc区间的触发方案，使所有电芯顶端对齐，防止因对齐策略混乱导致无效的均衡及电量浪费。

39、需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。