动力电池的容量均衡方法、装置及具有其的车辆与流程

1.本技术涉及车辆技术领域，特别涉及一种动力电池的容量均衡方法、装置及具有其的车辆。


背景技术：

2.由于动力电池电芯自身性能一致性以及硬件采集电路对电芯的功耗不同，可能导致动力电池在使用过程中，会出现单体电压不一致的情况，因而由于单体电压的保护阈值，使得系统可用容量不能最大限度的使用。
3.相关技术中，为实现可用容量的最大限度使用，一般是通过被动均衡的方式进行处理。
4.然而，被动均衡的方式存在以下不足：(1)均衡的时间短，均衡效果不行；(2)判断停止均衡的条件不够，单体一直均衡，反而导致过均衡；亟待解决。
5.申请内容
6.本技术提供一种动力电池的容量均衡方法、装置及具有其的车辆，以解决相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，实现对单体电池的精确均衡，提高均衡效率。
7.本技术第一方面实施例提供一种动力电池的容量均衡方法，包括以下步骤：
8.计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分；
9.根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量；以及
10.在所述所有单体电池的单体阶段电流积分与所述最大值间的比值大于或等于预设比时，基于所述均衡容量在充电过程和放电过程对所述动力电池进行均衡，否则基于所述均衡容量在所述充电过程对所述动力电池进行均衡。
11.可选地，所述计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，包括：
12.检测所述每个单体电池的单体电压，以在任一单体电池的单体电压高于第一预设电压时，计算该单体电池在充电时的阶段电流积分；
13.在所述任一单体电池的单体电压大于第二预设电压时，保存该单体电池在充电时的阶段电流积分。
14.可选地，所述计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，还包括：
15.检测所述动力电池充电是否完成，以在所述动力电池充电完成后，计算所述动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分。
16.可选地，上述的动力电池的容量均衡方法，还包括：
17.生成所述动力电池的单体电池的均衡记录及均衡结果；
18.在所述动力电池不满足均衡条件时，根据所述均衡记录及均衡结果预估所述均衡
容量。
19.可选地，所述根据所述均衡记录及均衡结果预估所述均衡容量，包括：
20.根据连续预设个数的充电循环下均衡容量及均衡结果采用最小二乘法计算所述均衡容量。本技术第二方面实施例提供一种动力电池的容量均衡装置，包括：
21.第一计算模块，用于计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分；
22.第二计算模块，用于根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量；以及
23.均衡模块，用于在所述所有单体电池的单体阶段电流积分与所述最大值间的比值大于或等于预设比时，基于所述均衡容量在充电过程和放电过程对所述动力电池进行均衡，否则基于所述均衡容量在所述充电过程对所述动力电池进行均衡。
24.可选地，所述第一计算模块，包括：
25.检测单元，用于检测所述每个单体电池的单体电压，以在任一单体电池的单体电压高于第一预设电压时，计算该单体电池在充电时的阶段电流积分；
26.保存单元，用于在所述任一单体电池的单体电压大于第二预设电压时，保存该单体电池在充电时的阶段电流积分。
27.可选地，所述第一计算模块，还包括：
28.计算单元，用于检测所述动力电池充电是否完成，以在所述动力电池充电完成后，计算所述动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分。
29.可选地，上述的动力电池的容量均衡装置，还包括：
30.生成模块，用于生成所述动力电池的单体电池的均衡记录及均衡结果；
31.预估模块，用于在所述动力电池不满足均衡条件时，根据所述均衡记录及均衡结果预估所述均衡容量。
32.可选地，所述预估模块，包括：
33.第二计算单元，用于根据连续预设个数的充电循环下均衡容量及均衡结果采用最小二乘法计算所述均衡容量。
34.本技术第三方面实施例提供一种车辆，其包括上述的动力电池的容量均衡装置。
35.由此，可以计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，并根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量，并在所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于预设比时，基于均衡容量在充电过程和放电过程对动力电池进行均衡，否则基于均衡容量在充电过程对动力电池进行均衡，解决了相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，实现对单体电池的精确均衡，提高均衡效率。
36.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
37.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
38.图1为根据本技术实施例提供的一种动力电池的容量均衡方法的流程图；
39.图2为根据本技术一个实施例的计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分的流程图；
40.图3为根据本技术实施例的动力电池的容量均衡装置的方框示意图；
41.图4为根据本技术实施例的车辆的方框示意图。
具体实施方式
42.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
43.下面参考附图描述本技术实施例的动力电池的容量均衡方法、装置及具有其的车辆。针对上述背景技术中心提到的相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，本技术提供了一种动力电池的容量均衡方法，在该方法中，可以计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，并根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量，并在所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于预设比时，基于均衡容量在充电过程和放电过程对动力电池进行均衡，否则基于均衡容量在充电过程对动力电池进行均衡，解决了相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，实现对单体电池的精确均衡，提高均衡效率。
44.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种动力电池的容量均衡方法的流程示意图。
45.如图1所示，该动力电池的容量均衡方法包括以下步骤：
46.在步骤s101中，计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分。
47.可选地，在一些实施例中，计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，包括：检测每个单体电池的单体电压，以在任一单体电池的单体电压高于第一预设电压时，计算该电池在充电时的阶段电流积分；在任一单体电池的单体电压大于第二预设电压时，保存该单体电池在充电时的阶段电流积分。
48.可以理解的是，第一预设电压可以为当前最高单体电池的电压，第二预设电压可以通过下述公式进行计算：
49.第二预设电压＝va n*50mv；
50.其中，n为正整数。
51.具体而言，本技术实施例可以在开始充电后，充电电流稳定输出5s后，获取当前最高单体电池的电压，即第一预设电压，当任一单体电池的单体电压大于第一预设电压时，开始计算该单体电池在充电时的阶段电流积分；当任一单体电池的单体电压大于第二预设电压时，本技术实施例可以保存该单体电池在充电时的阶段电流积分，保存间隔可以为每间隔50mv保存一次。
52.需要说明的是，本技术实施例在保存该单体电池在充电时的阶段电流积分之后，还可以判断充电电流是否降速，如果充电电流降速，则获取当前动力电池最低单体电池电
压，并计算在充电时的阶段电流积分截止电压：vb＝va n*50mv(vb小于最低单体电池电压)，并继续计算各单体电池在充电时的阶段电流积分。
53.可选地，在一些实施例中，计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，还包括：检测动力电池充电是否完成，以在动力电池充电完成后，计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分。
54.举例而言，如图2所示，计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，包括以下步骤：
55.s201，充电开始。
56.s202，判断充电电流稳定输出时间是否达到5s，如果是，执行步骤s203。
57.s203，获取当前动力电池最高单体电池电压va。
58.s204，当某个单体电池x单体电压大于va时，开始计算该单体电池在充电时的阶段电流积分qp
x
。
59.s205，当某个单体电池x单体电压大于va n*50mv时，保存该单体电池在充电时的阶段电流积分qp
x
，并每间隔50mv保存一次。
60.s206，判断充电电流是否降流，如果是，执行步骤s207。
61.s207，获取当前动力电池最低单体电池电压，计算阶段电流积分截止电压vb＝va n*50mv，其中，vb小于最低单体电池电压。
62.s208，继续计算各单体电池在充电时的阶段电流积分。
63.s209，判断当前充电是否完成，如果是，执行步骤s210。
64.s210，计算各单体电池在充电时的阶段电流积分qp
x
和各单体电池充电末端电流积分qf
x
。
65.s211，结束。
66.在步骤s102中，根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量。
67.可以理解的是，在步骤s101中计算得到动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分后，本技术实施例可以通过积分算法计算得到所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值。
68.假设单体电池的单体阶段电流积分为qp
x
，充电末端电流积分为qf
x
，所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值为qp
max
，充电末端电流积分中最小值为qf
min
，则可以通过下述公式计算所有单体电池的均衡容量qx：
69.qp
x
/q
pmax
》＝90％，则qx＝(qf
x-qf
min
)；
70.qp
x
/q
pmax
＜90％，则qx＝(qf
x-qf
min
)*qp
x
/qp
max
。
71.在步骤s103中，在所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于预设比时，基于均衡容量在充电过程和放电过程对动力电池进行均衡，否则基于均衡容量在充电过程对动力电池进行均衡。
72.可以理解的是，预设比可以为90％，当所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于90％时，本技术实施例可以基于充电放电全过程均衡，均衡容量为上述步骤s102中计算得到的qx；如果所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值小于90％，则充电过程均衡，均衡容量为上述步骤s102中计算得到的qx。
73.需要说明的是，假设vmin是当前系统所有单体的最小单体电压，则当vcellx》vmin时，本技术实施例可以按照步骤s103所示的均衡方式进行均衡。
74.可选地，在一些实施例中，上述的动力电池的容量均衡方法，还包括：生成动力电池的单体电池的均衡记录及均衡结果；在动力电池不满足均衡条件时，根据均衡记录及均衡结果预估均衡容量。
75.其中，在一些实施例中，根据均衡记录及均衡结果预估均衡容量，包括：根据连续预设个数的充电循环下均衡容量及均衡结果采用最小二乘法计算均衡容量。
76.可以理解的是，本技术实施例可以计算累计冲入电量为一个额定容量时单体x一共均衡的容量qb
x
，每冲入一个额定容量记录一次qb
x
，记录过去5个充电循环下，均衡容量qx是否均衡并完成做标志。
77.并且，当充电循环不满足均衡条件，即不充满电情况，根据以往5个均衡容量qb
x
不为0，连续5个充电循环下，均衡标志完成，采用最小二乘法，预算一下需均衡的容量qx并进行均衡。
78.根据本技术实施例提出的动力电池的容量均衡方法，可以计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，并根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量，并在所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于预设比时，基于均衡容量在充电过程和放电过程对动力电池进行均衡，否则基于均衡容量在充电过程对动力电池进行均衡，解决了相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，实现对单体电池的精确均衡，提高均衡效率。
79.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的动力电池的容量均衡装置。
80.图3是本技术实施例的动力电池的容量均衡装置的方框示意图。
81.如图3所示，该动力电池的容量均衡装置10包括：第一计算模块100、第二计算模块200和均衡模块300。
82.其中，第一计算模块100用于计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分；
83.第二计算模块200用于根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量；以及
84.均衡模块300用于在所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于预设比时，基于均衡容量在充电过程和放电过程对动力电池进行均衡，否则基于均衡容量在充电过程对动力电池进行均衡。
85.可选地，在一些实施例中，第一计算模块100包括：
86.检测单元，用于检测每个单体电池的单体电压，以在任一单体电池的单体电压高于第一预设电压时，计算任一单体电池在充电时的阶段电流积分；
87.保存单元，用于在任一单体电池的单体电压大于第二预设电压时，保存该单体电池在充电时的阶段电流积分。
88.可选地，在一些实施例中。第一计算模块100还包括：
89.计算单元，用于检测动力电池充电是否完成，以在动力电池充电完成后，计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分。
90.可选地，在一些实施例中上述的动力电池的容量均衡装置10，还包括：
91.生成模块，用于生成动力电池的单体电池的均衡记录及均衡结果；
92.预估模块，用于在动力电池不满足均衡条件时，根据均衡记录及均衡结果预估均衡容量。
93.可选地，在一些实施例中，预估模块300，包括：
94.第二计算单元，用于根据连续预设个数的充电循环下均衡容量及均衡结果采用最小二乘法计算均衡容量。
95.需要说明的是，前述对动力电池的容量均衡方法实施例的解释说明也适用于该实施例的动力电池的容量均衡装置，此处不再赘述。
96.根据本技术实施例提出的动力电池的容量均衡装置，可以计算动力电池的每个单体电池在充电时的阶段电流积分和充电末端电流积分，并根据所有单体电池的单体阶段电流积分中最大值和充电末端电流积分中最小值计算所有单体电池的均衡容量，并在所有单体电池的单体阶段电流积分与最大值间的比值大于或等于预设比时，基于均衡容量在充电过程和放电过程对动力电池进行均衡，否则基于均衡容量在充电过程对动力电池进行均衡，解决了相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，实现对单体电池的精确均衡，提高均衡效率。
97.此外，如图4所示，本技术实施例还提出一种车辆20，该车辆20包括上述的动力电池的容量均衡装置10。
98.根据本技术实施例提出的车辆，通过上述的动力电池的容量均衡装置，解决了相关技术中因采用被动均衡方法导致均衡效果较差或者过度均衡的问题，实现对单体电池的精确均衡，提高均衡效率。
99.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
100.此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
101.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
102.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供
指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
103.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
104.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
105.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
106.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。