电池芯被动均衡方法、电子设备及车辆与流程

1.本发明涉及车辆电池领域，尤其涉及一种电池芯被动均衡方法、电子设备及车辆，具体涉及一种可避免发生对电池芯的频繁均衡从而能够避免不必要的能量浪费的电池芯被动均衡方法、电子设备及车辆。


背景技术：

2.随着车辆技术的不断发展，人们对电动车辆及混合动力车辆的认可度及需求也正在逐步提升。电池组是车辆的动力来源，因此对车辆中电池组的相关性能及要求也逐渐成为车辆开发中的重要部分。
3.电池组的一致性，是指组成电池组的电池芯的重要特征参数的趋同性，如电池芯的电压的一致，电池芯的电压差最好全部处在一个较小的范围内，此时，电池芯的一致性可看作良好；当电池组中的电池芯一致性不良时，可能是由于一到两个电池芯电压有时过低。
4.通常情况下，在电池芯一致性不良时，可通过电池管理系统来进行电池芯均衡，通过对电压较大的电池芯进行电池芯均衡来使得其电压相同或接近于其他电池芯的电压。然而，在一些情况下，一些电池芯的电压会过高或过低，从而导致电池芯均衡频繁启动，从而导致能量的过度浪费。
5.上述的这些电压过高或过低的电池芯被定义为弱电池芯，在现有技术下，这些弱电池芯很难提前被检测到，只能在使用之后才会被发现，因此，需要一种可识别这些弱电池芯，从而能够防止在电池芯均衡过程中对弱电池芯进行频繁的电池芯均衡，进而消耗过多能量的电池芯被动均衡方法。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本发明的第一目的在于，提供一种可识别弱电池芯的电池芯被动均衡方法，以解决发生对弱电池芯的频繁均衡从而造成能量浪费的问题。
8.本发明的第二目的在于，提供一种执行可识别弱电池芯的电池芯被动均衡方法的计算机程序的电子设备，以解决发生对弱电池芯的频繁均衡从而造成能量浪费的问题。
9.本发明的第三目的在于，提供一种包括上述电子设备的车辆，以解决发生对弱电池芯的频繁均衡从而造成能量浪费的问题。
10.(二)技术方案
11.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池芯被动均衡方法，包括：步骤s1：判断由多个电池芯组成的电池组是否处于电化学平衡状态；步骤s2：当电池组处于电化学平衡状态时，判断是否需要电池芯均衡；步骤s3：当需要电池芯均衡时，从电池组中筛选并剔除弱电池芯，并基于剩余电池芯计算每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比；以及步骤s4：通过打开或关闭均衡开关以开启电池芯均衡，直至每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比为0，并停止电池芯均衡。
12.可选地，在步骤s1中，当电池组中没有流入电流大于或等于预定时间时，或者，当本地计时器记录的电子控制单元的休眠时间大于或等于预定时间时，确定电池组处于电化学平衡状态。
13.可选地，在步骤s2中，当电池组处于电化学平衡状态，且同时满足以下关系式时，判断为需要开启电池芯均衡：
14.soc
min
《soc
real
《soc
max
；以及
15.(v
max
–vmin
)》k1×vactive
，
16.其中，soc
min
表示电池组的最小可放电电池电量百分比，soc
real
表示电池组的实际电池电量百分比，soc
max
表示电池组的最大可充电电池电量百分比，v
max
表示电池组中的电池芯最大电压，v
min
表示电池组中的电池芯最小电压，v
active
表示开启电池芯均衡的阈值电压，k1表示第一系数，第一系数根据电池健康状态反向变化。
17.可选地，步骤s3包括：步骤s31：计算目标电压；步骤s32：将每个电池芯的电压与目标电压进行比较，并且基于比较结果将每个电池芯分为电压大于目标电压的第一电池芯和电压小于目标电压的第二电池芯，并且记录第一电池芯的数量为第一数量；步骤s33：根据第一数量筛选并剔除弱电池芯，步骤s34：基于剩余电池芯计算每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比。
18.可选地，步骤s31中，根据下述计算式计算目标电压：
[0019]vtarget
＝k2×
(v
max
v
min
) k3×vactive
，
[0020]
其中，v
target
表示目标电压，v
max
表示电池组中的电池芯最大电压，v
min
表示电池组中的电池芯最小电压，v
active
表示开启电池芯均衡的阈值电压，k2表示第二系数，第二系数取决于电池芯的电压平台，k3表示第三系数，第三系数根据电池健康状态反向变化。
[0021]
可选地，在步骤s33中，当第一数量与电池组中电池芯的总数量之比大于第四系数时，将第二电池芯作为弱电池芯，其中，第四系数取决于电池芯的一致性；当第一数量与电池组中电池芯的总数量之比小于第四系数时，电池组中不存在弱电池芯。
[0022]
可选地，在步骤s34中，根据下述计算式计算电池电量百分比：
[0023]
δsoci＝f(v
cell_i
)
–
f(v
target
)，
[0024]
其中，δsoci表示第i个电池芯需要均衡的电池电量百分比，v
cell_i
表示第i个电池芯的电压，v
target
表示目标电压。
[0025]
可选地，步骤s4包括：步骤s41：根据下述计算式计算每个剩余电池芯需要均衡的实时电池电量百分比：
[0026]
δsoc
i’＝δsoci×
cell
capacity
×
soh
–
[(vti/ri)
×
δt]，
[0027]
其中，δsoc
i’表示第i个电池芯需要均衡的实时电池电量百分比，δsoci表示第i个电池芯需要均衡的电池电量百分比，cell
capacity
表示电池芯的容量，soh表示电池芯健康状态，vti表示第i个电池芯的端电压，ri表示第i个电池芯的内阻，δt表示均衡开关闭合时长；步骤s42：当需要均衡的实时电池电量百分比不等于0时，继续执行步骤s41；当需要均衡的实时电池电量百分比等于0时，停止电池芯均衡。
[0028]
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，其包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现根据本发明的实施例的电池芯被动均衡方法。
[0029]
再一方面，本发明还提供了一种车辆，其包括根据本发明的实施例的电子设备。
[0030]
(三)有益效果
[0031]
本发明提供了一种电池芯被动均衡方法，包括：步骤s1：判断由多个电池芯组成的电池组是否处于电化学平衡状态；步骤s2：当电池组处于电化学平衡状态时，判断是否需要电池芯均衡；步骤s3：当需要电池芯均衡时，从电池组中筛选并剔除弱电池芯，并基于剩余电池芯计算每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比；以及步骤s4：通过打开或关闭均衡开关以开启电池芯均衡，直至每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比为0，并停止所述电池芯均衡。本发明提供的电池芯被动均衡方法可识别电池组中存在的弱电池芯，从而可以避免对弱电池芯进行的频繁的电池芯均衡，防止不必要的能量浪费。
附图说明
[0032]
结合附图，从以下的详细描述中，将更清楚地理解本公开的上述以及其他目的、特征和其他优点，其中：
[0033]
图1是示出根据本发明的实施例的电池组的电路示意图。
具体实施方式
[0034]
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的一部分实施例，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的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。
[0035]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]
一方面，本发明的实施例提供了一种电池芯被动均衡方法，图1是示出根据本发明的实施例的电池组的电路示意图，根据本发明的电池芯被动均衡方法适用于动力车辆中的电池组，其由多个电池芯串联一个固定电阻组成，并且每个电池芯的电压可以通过采集芯片测量，并且可通过车辆管理系统打开设置于每个电池芯的均衡开关。
[0037]
根据本发明的实施例的电池芯被动均衡方法可以包括：步骤s1：判断由多个电池芯组成的电池组是否处于电化学平衡状态；步骤s2：当电池组处于电化学平衡状态时，判断是否需要电池芯均衡；步骤s3：当需要电池芯均衡时，从电池组中筛选并剔除弱电池芯，并基于剩余电池芯计算每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比；以及步骤s4：通过打开或关闭均衡开关以开启所述电池芯均衡，直至每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比为0，并停止电池芯均衡。
[0038]
具体地，首先，根据本发明的实施例的电池芯被动均衡方法需要判断当前电池组是否处于电化学平衡状态，因此，在步骤s1中，可通过电池组中是否有电流流动来判断电池组的电化学平衡状态与否，即，当电池组距离上一次电流流动间隔大于或等于预定时间时，可确定电池组处于电化学平衡状态；或者，也可以根据车辆的本地计时器记录的电子控制单元的休眠时间或在低电耗模式的时间大于或等于预定时间时，确定电池组处于电化学平衡状态。可选地，预定时间可以是3600秒。
[0039]
进一步地，在确定电池组处于电化学平衡状态后，判断是否需要电池芯均衡。在步
骤s2中，在电池组电化学平衡状态下，电池芯均衡需要同时满足以下两个条件，即，电池组的最小可放电电池电量要小于电池组的实际电池电量，电池组的实际电池电量要小于电池组的最大可充电电池电量；电池组中的电池芯最大电压与最小电压的差与开启电池芯均衡的阈值电压之比要大于第一系数，上述两个条件可以以下述计算式表示：
[0040]
soc
min
《soc
real
《soc
max
；以及
[0041]
(v
max
–vmin
)》k1×vactive
，
[0042]
其中，soc
min
表示电池组的最小可放电电池电量百分比，soc
real
表示电池组的实际电池电量百分比，soc
max
表示电池组的最大可充电电池电量百分比，v
max
表示电池组中的电池芯最大电压，v
min
表示电池组中的电池芯最小电压，v
active
表示开启电池芯均衡的阈值电压，k1表示第一系数，其中，第一系数在电池健康状态下降时升高，即，第一系数可以根据电池健康状态反向变化，并且可选地，第一系数可以取值为1。
[0043]
进一步地，当确定需要电池芯均衡后，为了对每个需要均衡的电池芯进行电池芯均衡而需要计算每个电池芯需要均衡的电池电量，此时，为了避免对弱电池芯进行电池芯均衡，因此，还需要筛选出这些弱电池芯，并在电池芯均衡时排出这些筛选出来的弱电池芯。
[0044]
具体地，在步骤s3中可以进一步包括：步骤s31：计算目标电压；步骤s32：将每个电池芯的电压与目标电压进行比较，并且基于比较结果将每个电池芯分为电压大于目标电压的第一电池芯和电压小于目标电压的第二电池芯，并且记录第一电池芯的数量为第一数量；步骤s33：根据第一数量筛选并剔除弱电池芯，步骤s34：基于剩余电池芯计算每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比。
[0045]
在步骤s31中，目标电压可以是对每个电池芯均衡之后所达到一致的电压值，可根据下述计算式计算目标电压：
[0046]vtarget
＝k2×
(v
max
v
min
) k3×vactive
，
[0047]
其中，v
target
表示目标电压，v
max
表示电池组中的电池芯最大电压，v
min
表示电池组中的电池芯最小电压，v
active
表示开启电池芯均衡的阈值电压，k2表示第二系数，第二系数取决于电池芯的电压平台，k3表示第三系数，第三系数根据电池健康状态反向变化。可选地，第二系数可以取值0.5，并且第三系数可以取值0.1。
[0048]
进一步地，在步骤s32中，在计算出目标电压后，将每个电池芯的电压与目标电压进行比较，并且基于比较结果，将电压大于目标电压的电池芯定义为第一电池芯，将电压小于目标电压的电池芯定义为第二电池芯，并且记录第一电池芯的数量，将其定义为第一数量。
[0049]
进一步地，在步骤s33中，将第一数量与电池组中电池芯的总数量进行比较，并确定弱电池芯，具体地，当第一数量与电池组中电池芯的总数量之比大于第四系数时，可以将第二电池芯定义为弱电池芯，其中，第四系数取决于电池芯的一致性；并且，当第一数量与电池组中电池芯的总数量之比小于第四系数时，可确定在本次需要电池芯均衡的电池组中不存在弱电池芯。可选地，第四系数可以取值0.9。
[0050]
进一步地，在筛选并剔除弱电池芯后，需要对电池组中的剩余电池芯进行开启电池芯均衡，此时，可以根据下属计算式计算出需要均衡的电池电量百分比：
[0051]
δsoci＝f(v
cell_i
)
–
f(v
target
)，
[0052]
其中，δsoci表示第i个电池芯需要均衡的电池电量百分比，v
cell_i
表示第i个电池芯的电压，v
target
表示目标电压。即，对与电池芯，需要均衡的电池电量百分比可以是该电池芯的开路电压与计算出的目标电压的相关函数之差。
[0053]
在经过上述的步骤s3之后，以得到了在电池组中排除弱电池芯后的剩余电池芯中的每一个需要均衡的电池电量百分比，此时，根据本发明的实施例的电池芯被动均衡方法可通过每个电池芯中串联的均衡开关来均衡每个电池芯的电压，直到其需要均衡的电池电量百分比为0，进一步地，步骤s4可以进一步包括：步骤s41：计算每个剩余电池芯需要均衡的实时电池电量百分比；以及步骤s42：判断是否需要持续开启电池芯均衡。
[0054]
具体地，在步骤s41中，可根据下述计算式计算每个剩余电池芯需要均衡的实时电池电量百分比：
[0055]
δsoc
i’＝δsoci×
cell
capacity
×
soh
–
[(vti/ri)
×
δt]，
[0056]
其中，δsoc
i’表示第i个电池芯需要均衡的实时电池电量百分比，δsoci表示第i个电池芯需要均衡的电池电量百分比，cell
capacity
表示电池芯的容量，soh表示电池芯健康状态，vti表示第i个电池芯的端电压，ri表示第i个电池芯的内阻，δt表示均衡开关闭合时长。
[0057]
并且，在步骤s42中，当需要均衡的实时电池电量百分比不等于0时，继续执行步骤s41；当需要均衡的实时电池电量百分比等于0时，停止电池芯均衡。
[0058]
根据本发明的实施例提供的电池芯被动均衡方法，可以在均衡过程中识别出电池组中的弱电池芯，并在均衡过程中将弱电池芯排除，从而可以避免对弱电池芯的频繁的均衡造成的不必要的能量浪费。
[0059]
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，该电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。所述电子设备可通过处理器执行所述计算机程序，从而实现本发明提供的电池芯被动均衡方法。
[0060]
再一方面，本发明还提供了一种车辆，其包括可实现如上所述的电池芯被动均衡方法的电子设备。
[0061]
综上所述，本发明提供了一种电池芯被动均衡方法、电子设备及车辆，电池芯被动均衡方法包括：步骤s1：判断由多个电池芯组成的电池组是否处于电化学平衡状态；步骤s2：当电池组处于电化学平衡状态时，判断是否需要电池芯均衡；步骤s3：当需要电池芯均衡时，从电池组中筛选并剔除弱电池芯，并基于剩余电池芯计算每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比；以及步骤s4：通过打开或关闭均衡开关以开启电池芯均衡，直至每个剩余电池芯需要均衡的电池电量百分比为0，并停止所述电池芯均衡。本发明提供的电池芯被动均衡方法可识别电池组中存在的弱电池芯，从而可以避免对弱电池芯进行的频繁的电池芯均衡，防止不必要的能量浪费。
[0062]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。