电池组的均衡方法、装置、电池管理系统和存储介质与流程

电池组的均衡方法、装置、电池管理系统和存储介质
【技术领域】
1.本发明实施例涉及电池组均衡技术领域，尤其涉及一种电池组的均衡方法、装置、电池管理系统和存储介质。


背景技术：

2.电动汽车和混合动力电动汽车通常使用电池组作为储能系统，电池组通常由多节单电池连接组成。由于各单电池之间制造工艺、工作条件和电池老化程度存在差异，可能导致电池组中各个单电池的剩余电量值不同的情况，电池组中各个电池的剩余电量值不同的现象即为电池组的不均衡现象，不均衡现象可能降低电池组的总容量，且有可能损坏电池组。相关技术中，针对电池组的不均衡现象，通常采用的均衡方式包括固定散热通道的被动均衡方式，被动均衡方式虽然简单经济，但均衡效率较低，原因在于被动均衡方式为避免芯片和从板由于电阻散热导致温度过高，通常只开启较少的散热通道数量，且开启的散热通道数量固定，散热通道数量只占通道总数量的少部分，导致通道利用率较低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供了一种电池组的均衡方法、装置、电池管理系统和存储介质，用以解决被动均衡方式下均衡效率较低，散热通道利用率较低的问题。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种电池组的均衡方法，所述方法包括：
5.根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升；
6.根据所述单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升；
7.根据检测的温度参数，生成温度差；
8.根据所述温度差与所述累计温升的比值，确定出散热通道变化量；
9.根据所述散热通道变化量，对电池组进行均衡。
10.在一种可能的实现方式中，所述根据所述散热通道变化量，对电池组进行均衡，包括：
11.根据所述散热通道变化量，控制所述散热通道变化量对应的散热通道开启；
12.根据设置的最小散热通道数量对应的散热通道和所述散热通道变化量对应的散热通道，对所述电池组进行均衡。
13.在一种可能的实现方式中，所述均衡方式包括电压均衡，所述单位时间内的温升包括第一温升，所述指定电池组参数包括电压步长和均衡电阻阻值；
14.所述根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升，包括：
15.根据电池组的散热能力和电池组的高温承载能力设置所述电压步长；
16.根据散热量公式对所述电压步长和所述均衡电阻阻值进行计算，生成第一散热量，所述第一散热量包括电压均衡对应的单位时间内的散热量；
17.根据比热容公式对所述第一散热量、从板的比热容和从板的质量进行计算，生成所述第一温升，所述第一温升包括电压均衡对应的单位时间内的温升。
18.在一种可能的实现方式中，所述均衡方式包括容量均衡，所述单位时间内的温升包括第二温升，所述指定电池组参数包括容量步长和电池组的实际电压；
19.所述根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升，包括：
20.根据所述电池组的散热能力和所述电池组的高温承载能力设置所述容量步长；
21.根据检测的电池组中各单体电池的电压生成电池组的实际电压；
22.根据散热量公式对所述容量步长和所述电池组的实际电压进行计算，生成第二散热量，所述第二散热量包括容量均衡对应的单位时间内的散热量；
23.根据比热容公式对所述第二散热量、所述从板的比热容和所述从板的质量进行计算，生成所述第二温升，所述第二温升包括容量均衡对应的单位时间内的温升。
24.在一种可能的实现方式中，所述根据所述单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升，包括：
25.将所述第一温升与所述均衡时间相乘，生成累计温升。
26.在一种可能的实现方式中，所述根据所述单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升，包括：
27.将所述第二温升与所述均衡时间相乘，生成累计温升。
28.在一种可能的实现方式中，所述温度参数包括环境温度、芯片可使用温度上限和最小散热通道数量对应的温升；
29.所述根据检测的温度参数，生成温度差，包括：
30.将所述环境温度与所述最小散热通道数量对应的温升相加，生成温度和值；
31.将所述芯片可使用温度上限与所述温度和值相减，生成温度差。
32.第二方面，本发明实施例提供了一种电池组的均衡装置，所述装置包括：
33.第一生成模块，用于根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升；
34.第二生成模块，用于根据所述单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升；
35.第三生成模块，用于根据检测的温度参数，生成温度差；
36.确定模块，用于根据所述温度差与所述累计温升的比值，确定出散热通道变化量；
37.均衡模块，用于根据所述散热通道变化量，对电池组进行均衡。
38.第三方面，本发明实施例提供了一种电池管理系统，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述电池管理系统执行时，使得所述电池管理系统执行第一方面或第一方面任一可能的实现方式中的电池组的均衡方法。
39.第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行第一方面或第一方面任一可能的实现方式中的电池组的均衡方法。
40.本发明实施例提供的技术方案中，根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参
数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升；根据所述单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升；根据预设关系对检测的温度参数进行计算，生成温度差；根据所述温度差与所述累计温升的比值，确定出散热通道变化量；根据所述散热通道变化量，对电池组进行均衡。电池管理系统在芯片可使用温度上限内灵活开启散热通道，提高了均衡效率，解决了由于开启的散热通道数量固定导致的散热通道利用率较低的问题。
【附图说明】
41.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
42.图1为本发明实施例提供的一种电池组的均衡方法的流程图；
43.图2为本发明实施例提供的一种电池组的均衡装置的结构示意图；
44.图3为本发明实施例提供的一种电池管理系统的示意图。
【具体实施方式】
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
48.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
49.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
50.图1为本发明实施例提供的一种电池组的均衡方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
51.步骤101、根据电池组的散热能力设置最小散热通道数量。
52.本发明实施例中各步骤可以由电池管理系统(battery management system，简称bms)执行。bms包括主板和从板，每个从板对应于电池组中的一节单体电池，从板用于检测对应的单体电池的电压和单体电池的温度，并将单体电池的电压和单体电池的温度通过线路传给主板。主板用于根据单体电池的电压和单体电池的温度判断单体电池的电压和单体
电池的温度是否处于正常工作范围内，若主板判断出单体电池的电压和/或单体电池的温度不在正常工作范围内，则调用主板中设置的与单体电池的电压和/或单体电池的温度不在正常工作范围内的问题对应的程序，发出控制指令，以使bms中各模块响应于该控制指令，执行对该问题的处理。例如，从板将检测的单体电池的电压和单体电池的温度传给主板后，主板判断出该单体电池的温度高于正常工作温度范围的最高温度，则主板请求对该单体电池进行热管理，以降低该单体电池的温度。
53.本步骤中，电池组的散热能力以散热通道的散热通道的内部结构设计为参考依据，例如，散热通道的内部结构设计可包括散热通道的内部空间大小。具体地，若电池组的散热能力较好，可将最小散热通道数量设置为较大的数值；若电池组的散热能力较差，可将最小散热通道数量设置为较小的数值。其中，最小散热通道数量为正整数。例如，最小散热通道数量为3个。
54.步骤102、根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升。
55.作为一种可选方案，指定电池组参数包括电压步长和均衡电阻阻值，均衡方式包括电压均衡，单位时间内的温升包括第一温升，电压均衡包括根据需要均衡的电压对电池组进行均衡的均衡方式，此时步骤102具体包括：
56.步骤1021a、根据电池组的散热能力和电池组的高温承载能力设置电压步长。
57.本步骤中，电池组的散热能力以散热通道的内部结构为参考依据，例如，散热通道的内部结构可包括散热通道的内部空间大小。电池组的高温承载能力以电池组正常状态下可承载的最高温度为参考依据，电池组正常状态下可承载的最高温度包括电池组工作温度的上限温度。例如，电池组的工作温度为-20～60℃，则工作温度的上限温度为60℃，电池组正常状态下可承载的最高温度为60℃。在实际使用中，可根据实际情况界定电池组正常状态下可承载的最高温度为60℃时，电池组的高温承载能力较好或较差。
58.步骤1022a、根据散热量公式对电压步长和均衡电阻阻值进行计算，生成第一散热量。
59.本步骤中，第一散热量包括电压均衡对应的单位时间内的散热量。散热量公式包括：
[0060][0061]
其中，q1表示第一散热量，
△
u表示电压步长，r表示均衡电阻阻值，t表示单位时间。其中，单位时间包括1min。
[0062]
步骤1023a、根据比热容公式对第一散热量、从板的比热容和从板的质量进行计算，生成第一温升。
[0063]
本步骤中，第一温升包括电压均衡对应的单位时间内的温升。比热容公式包括：
[0064]
q1＝cm
△
t1[0065]
其中，q1表示第一散热量，c表示从板的比热容，m表示从板的质量，
△
t1表示第一温升。
[0066]
作为另一种可选方案，指定电池组参数包括容量步长和电池组的实际电压，均衡方式包括容量均衡，单位时间内的温升包括第二温升，容量均衡包括根据需要均衡的容量
对电池组进行均衡的均衡方式，此时步骤102具体包括：
[0067]
步骤1021b、根据电池组的散热能力和电池组的高温承载能力设置容量步长。
[0068]
步骤1022b、根据检测的电池组中各单体电池的电压生成电池组的实际电压。
[0069]
本步骤中，bms检测电池组中各单体电池的电压，并对最大单体电池电压和最小单体电池电压进行计算，生成电池组的实际电压。最大单体电池电压包括各单体电池的电压中最大的单体电池电压，最小单体电池电压包括各单体电池的电压中最小的单体电池电压。具体地，bms通过公式“电池组的实际电压＝(最大单体电池电压 最小单体电池电压)/2”对最大单体电池电压和最小单体电池电压进行计算，生成电池组的实际电压。
[0070]
步骤1023b、根据散热量公式对容量步长和电池组的实际电压进行计算，生成第二散热量。
[0071]
本步骤中，第二散热量包括容量均衡对应的单位时间内的散热量。散热量公式包括：
[0072][0073]
其中，q2表示第二散热量，
△
q表示容量步长，u表示电池组的实际电压。
[0074]
步骤1024b、根据比热容公式对第二散热量、从板的比热容和从板的质量进行计算，生成第二温升。
[0075]
本步骤中，第二温升包括容量均衡对应的单位时间内的温升。比热容公式包括：
[0076]
q2＝cm
△
t2[0077]
其中，q2表示第二散热量，c表示从板的比热容，m表示从板的质量，
△
t2表示第二温升。
[0078]
步骤103、根据单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升。
[0079]
作为一种可选方案，均衡方式包括电压均衡，单位时间内的温升包括第一温升，bms将第一温升与均衡时间相乘，生成累计温升。具体地，电池组的均衡时间包括bms在车辆上电时检测的电池组的均衡时间。
[0080]
作为另一种可选方案，均衡方式包括容量均衡，单位时间内的温升包括第二温升，bms将第二温升与均衡时间相乘，生成累计温升。具体地，bms实时检测电池组的均衡时间，得到的多个均衡时间之间存在毫秒级别的时间差，本发明实施例中，为了方便计算，此处采用bms在车辆上电时检测的电池组的均衡时间作为电池组的均衡时间。
[0081]
步骤104、根据检测的温度参数，生成温度差。
[0082]
本步骤中，温度参数包括环境温度、芯片可使用温度上限和最小散热通道数量对应的温升。具体地，bms将检测的环境温度与最小散热通道数量对应的温升相加，生成温度和值；将芯片可使用温度上限与温度和值相减，生成温度差。其中，bms通过公式“最小散热通道数量对应的散热量＝最小散热通道数量*需要均衡的容量*(最大单体电池电压 最小单体电池电压)/2”对最小散热通道数量、需要均衡的容量、最大单体电池电压和最小单体电池电压进行计算，生成最小散热通道数量对应的散热量，再根据公式“最小散热通道数量对应的温升＝最小散热通道数量对应的散热量/(从板的比热容*从板的质量)”对最小散热通道数量对应的散热量、从板的比热容和从板的质量进行计算，生成最小散热通道数量对应的温升。
[0083]
步骤105、根据温度差与累计温升的比值，确定出散热通道变化量。
[0084]
本步骤中，散热通道变化量包括在最小散热通道数量的基础上额外增加的散热通道数量。散热通道变化量为正整数。散热通道包括均衡电阻和通道开关，bms通过控制通道开关的开启或关闭，以此控制散热通道的开启或关闭。本发明实施例中，在实际使用中可结合实际情况对散热通道变化量进行小幅度调整，使得电池组的安全性更高。例如，可将散热通道变化量适当减去1或2。
[0085]
步骤106、根据散热通道变化量，控制散热通道变化量对应的散热通道开启。
[0086]
本步骤中，bms控制散热通道变化量对应的通道开关开启，进而控制通道开关对应的散热通道开启。例如，最小散热通道数量为3个，散热通道变化量为4个，bms控制4个通道开关开启，则4个通道开关对应的4个散热通道开启，此时共有7个散热通道处于开启状态。
[0087]
步骤107、根据最小散热通道数量对应的散热通道和散热通道变化量对应的散热通道，对电池组进行均衡。
[0088]
本步骤中，bms通过最小散热通道数量对应的散热通道和散热通道变化量对应的散热通道对电池组进行散热，对电池组进行均衡，改善电池组的不均衡现象。
[0089]
本发明实施例提供的电池组的均衡方法的技术方案中，根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升；根据单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升；根据预设关系对检测的温度参数进行计算，生成温度差；根据温度差与累计温升的比值，确定出散热通道变化量；根据散热通道变化量，对电池组进行均衡。电池管理系统在芯片可使用温度上限内灵活开启散热通道，提高了均衡效率，解决了由于开启的散热通道数量固定导致的散热通道利用率较低的问题。
[0090]
图2为本发明实施例提供的一种电池组的均衡装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：第一生成模块11、第二生成模块12、第三生成模块13、确定模块14和均衡模块15。第一生成模块11与第二生成模块12连接，第二生成模块12与确定模块14连接，第三生成模块13与确定模块14连接，确定模块14与均衡模块15连接。
[0091]
第一生成模块11用于根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升；第二生成模块12用于根据单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升；第三生成模块13用于根据检测的温度参数，生成温度差；确定模块14用于根据温度差与累计温升的比值，确定出散热通道变化量；均衡模块15用于根据散热通道变化量，对电池组进行均衡。
[0092]
本发明实施例中，均衡模块15具体用于根据散热通道变化量，控制散热通道变化量对应的散热通道开启；根据设置的最小散热通道数量对应的散热通道和散热通道变化量对应的散热通道，对电池组进行均衡。
[0093]
本发明实施例中，第一生成模块11具体用于根据电池组的散热能力和电池组的高温承载能力设置电压步长；根据散热量公式对电压步长和均衡电阻阻值进行计算，生成第一散热量，第一散热量包括电压均衡对应的单位时间内的散热量；根据比热容公式对第一散热量、从板的比热容和从板的质量进行计算，生成第一温升，第一温升包括电压均衡对应的单位时间内的温升。
[0094]
本发明实施例中，第一生成模块11具体还用于根据电池组的散热能力和电池组的高温承载能力设置容量步长；根据检测的电池组中各单体电池的电压生成电池组的实际电
压；根据散热量公式对容量步长和电池组的实际电压进行计算，生成第二散热量，第二散热量包括容量均衡对应的单位时间内的散热量；根据比热容公式对第二散热量、从板的比热容和从板的质量进行计算，生成第二温升，第二温升包括容量均衡对应的单位时间内的温升。
[0095]
本发明实施例中，第二生成模块12具体用于将第一温升与均衡时间相乘，生成累计温升。
[0096]
本发明实施例中，第二生成模块12具体还用于将第二温升与均衡时间相乘，生成累计温升。
[0097]
本发明实施例中，第三生成模块13具体用于将环境温度与最小散热通道数量对应的温升相加，生成温度和值；将芯片可使用温度上限与温度和值相减，生成温度差。
[0098]
本发明实施例提供的电池组的均衡装置的技术方案中，根据散热量公式和比热容公式对指定电池组参数进行计算，生成与均衡方式对应的单位时间内的温升；根据单位时间内的温升与检测的均衡时间生成累计温升；根据预设关系对检测的温度参数进行计算，生成温度差；根据温度差与累计温升的比值，确定出散热通道变化量；根据散热通道变化量，对电池组进行均衡。电池管理系统在芯片可使用温度上限内灵活开启散热通道，提高了均衡效率，解决了由于开启的散热通道数量固定导致的散热通道利用率较低的问题。
[0099]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述电池组的均衡方法的实施例。
[0100]
图3为本发明实施例提供的一种电池管理系统的示意图，包括：该实施例的电池管理系统3包括：处理器31、存储器32以及存储在存储器32中并可在处理器31上运行的计算机程序33，该计算机程序33被处理器31执行时实现实施例中的电池组的均衡方法，为避免重复，此处不一一赘述。
[0101]
电池管理系统3包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是电池管理系统3的示例，并不构成对电池管理系统3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如网络设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0102]
所称处理器31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)、现场可编程门阵列(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。
[0103]
存储器32可以是电池管理系统3的内部存储单元，例如电池管理系统3的硬盘或内存。存储器32也可以是电池管理系统3的外部存储设备，例如电池管理系统3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器32还可以既包括电池管理系统3的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器32用于存储计算机程序以及网络设备所需的其他程序和数据。存储器32还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0104]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0105]
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发明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多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。
[0106]
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，表示包括一个或更多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，并且本发明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，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0107]
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
[0108]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0109]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。