一种动力电池的均衡监控控制系统及方法与流程

1.本发明实施例涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种动力电池的均衡监控控制系统及方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，汽车工业大变革正在加速演进，汽车电动化的方向非常明确，趋势不可逆转，越来越多的人选择购买电动汽车。电动汽车的电池包由多个单体电芯串联组成，由于生产、老化等因素会造成单体电芯性能不一致的问题存在。
3.然而电池包的使用性能主要取决于同一电池模组中性能较差的单体电芯，使得电池包内其他单体电芯的性能无法得到充分的发挥，继而影响了电池包的容量利用率。电池管理系统的均衡控制技术是改善电池包内各单体电芯性能不一致的有效方法，但是同时页存在均衡不理想或均衡过度的问题。目前控制动力电池均衡的方式主要是通过均衡硬件回路来实现的，其均衡效果不够理想。
4.因此，如何有效控制动力电池内各单体电芯均衡是当前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种动力电池的均衡监控控制系统及方法，能够有效解决动力电池内的电路不均衡导致电池容量一致性差的问题以及动力电池内控制器内部由于均衡电路故障、采样问题、软件问题等导致的均衡功能失效问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种动力电池的均衡监控控制系统，包括：
7.输入模块、均衡监控控制模块和执行模块，所述均衡监控控制模块分别与所述输入模块和执行模块相连；
8.所述输入模块用于将均衡回路采样点电压、电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压传入均衡监控控制模块；
9.所述均衡监控控制模块包括电池包均衡预判单元、单体电芯容量差值均衡控制单元、单体电芯压差冗余控制单元、均衡回路诊断监控单元以及均衡看门狗监测单元；
10.所述电池包均衡预判单元，用于根据单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；其中，所述电池模组电压根据所述单体电芯电压获得；
11.所述单体电芯容量差值均衡控制单元用于根据电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据所述单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将所述第一均衡控制指令发送至所述执行模块；
12.所述单体电芯压差冗余控制单元用于在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测，根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将所述第二均衡控制指令发送至所述执行模块；
13.所述均衡回路诊断监控单元用于在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确
定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将所述第三均衡控制指令发送至所述执行模块；
14.所述均衡看门狗监测单元用于对所述系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将所述第四均衡控制指令发送至所述执行模块；
15.所述执行模块用于根据所述第一均衡控制指令、所述第二均衡控制指令、所述第三均衡控制指令或者所述第四均衡控制指令对均衡开关进行控制。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种动力电池的均衡监控控制方法，该方法由均衡监控控制模块中的三层软件架构的监控机制执行，包括：
17.获取、单体电芯电压、电池模组温度以及动力电池电流以及均衡回路采样点电压；
18.根据所述单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；其中，所述电池模组电压根据所述单体电芯电压获得；
19.根据所述模组温度、动力电池电流单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据所述单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将所述第一均衡控制指令发送至执行模块；
20.在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测，根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将所述第二均衡控制指令发送至执行模块；
21.在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将所述第三均衡控制指令发送至执行模块；
22.对所述系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将所述第四均衡控制指令发送至所述执行模块。
23.第三方面，本发明实施例还提供了一种服务器，包括：
24.一个或多个处理器；
25.存储装置，用于存储一个或多个程序；
26.所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明任意实施例中所述的动力电池的均衡监控控制方法。
27.第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任意实施例所提供的动力电池的均衡监控控制方法。
28.本发明实施例提供了一种动力电池的均衡监控控制系统及方法，首先通过输入模块将均衡回路采样点电压、电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压传入均衡监控控制模块；然后通过均衡监控控制模块中的电池包均衡预判单元根据单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；单体电芯容量差值均衡控制单元用于根据电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据所述单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将第一均衡控制指令发送至执行模块；通过均衡监控控制模块中的单体电芯压差冗余控制单元在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实
时监测根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将第二均衡控制指令发送至执行模块；通过均衡监控控制模块中的均衡回路诊断监控单元在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将第三均衡控制指令发送至执行模块；通过均衡监控控制模块中的均衡看门狗监测单元对系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将第四均衡控制指令发送至执行模块；最后执行模块根据第一均衡控制指令、第二均衡控制指令、第三均衡控制指令或者第四均衡控制指令对均衡开关进行控制。利用上述技术方案，能够有效解决动力电池内电路不均衡导致容量一致性差的问题以及动力电池内控制器内部由于均衡电路故障、采样问题、软件问题等导致的均衡功能失效问题。
附图说明
29.图1为本发明实施例一提供的一种动力电池的均衡监控控制系统的结构示意图；
30.图2为本发明实施例二提供的一种动力电池的均衡监控控制系统得结构示意图；
31.图3为本发明实施例三提供的一种动力电池的均衡监控控制方法的流程示意图；
32.图4为本发明实施例四提供的一种动力电池的均衡监控控制方法的软件层示意图；
33.图5为本发明实施例四提供的电池包均衡预判流程图；
34.图6为本发明实施例四提供的单体电芯电容量差值均衡控制流程图；
35.图7为本发明实施例四提供的单体电芯均衡控制流程图；
36.图8为本发明实施例五提供的一种服务器的结构示意图。
具体实施方式
37.下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
38.应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
39.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
40.需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
41.需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
42.本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性
的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
43.电动汽车的电池包由多个单体电芯串联组成，由于生产、老化等因素会造成单体电芯性能不一致的问题存在，然而电池包的使用性能主要取决于同一电池模组中性能较差的单体电芯，使得电池包内其他单体电芯的性能无法得到充分的发挥，继而影响了电池包的容量利用率。本发明主要通过对电池包内电池管理系统中的主控制器的软件层的有效控制来保护动力电池内的单体电芯由于均衡回路、软件问题以及硬件等问题导致的均衡电路失控、某些单体电芯不响应指令，某些单体电芯过度放电或不放电导致的容量不一致进而使得单体电芯一致性更差的问题，避免由于均衡开关的误开启导致不能有效改善动力电池内部单体电芯不一致的问题。
44.实施例一
45.图1为本发明实施例一提供的一种动力电池的均衡监控控制系统的结构示意图，该动力电池的均衡监控控制系统可适用于当动力电池内电路不均衡以及动力电池内控制器内部由于均衡电路故障、采样问题、软件问题等导致的均衡功能失效问题时对动力电池内进行均衡监控控制的情况。其中，该动力电池的均衡监控控制系统可以由软件和硬件实现，该动力电池的均衡监控控制系统中可以包括均衡监控控制模块，以确定是否需要发生均衡控制指令。
46.如图1所示，本发明实施例一提供的一种动力电池的均衡监控控制系统，包括：
47.输入模块110、均衡监控控制模块120和执行模块130，均衡监控控制模块120分别与输入模块110和执行模块130相连；
48.输入模块110用于将均衡回路采样点电压、电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压传入均衡监控控制模块120；
49.均衡监控控制模块120包括电池包均衡预判单元121、单体电芯容量差值均衡控制单元122、单体电芯压差冗余控制单元123、均衡回路诊断监控单元124以及均衡看门狗监测单元125；
50.电池包均衡预判单元121，用于根据单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；其中，电池模组电压根据所述单体电芯电压获得；
51.单体电芯容量差值均衡控制单元122用于根据电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将第一均衡控制指令发送至执行模块130；
52.单体电芯压差冗余控制单元123用于在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测，根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将第二均衡控制指令发送至执行模块130；
53.均衡回路诊断监控单元124用于在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将第三均衡控制指令发送至执行模块130；
54.均衡看门狗监测单元125用于对系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将第四均衡控制指令发送至执行模块130；
55.执行模块130用于根据第一均衡控制指令、第二均衡控制指令、第三均衡控制指令或者第四均衡控制指令对均衡开关进行控制。
56.在本实施例中，输入模块110可以为输入数据的模块，输入模块110可以与均衡监控控制模块120相连，系统通过输入模块110可以将所需的数据传入均衡监控控制模块120。所需的数据可以包括均衡回路采样点电压、电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压。
57.其中，均衡回路采样点电压可以为动力电池的电池管理系统的均衡回路内各个采样点采集的电压经过数据处理后得到的；电池模组温度可以为温度传感器采集的动力电池内的ad信号转换模组温度数据信号经过滤波处理后得到的；动力电池的电流可以为电流传感器采集的ad信号转换成电流值后对电流值进行滤波以及平滑处理后得到的；单体电芯电压可以为动力电池内包括的所有单体电芯的电压，单体电芯电压可以通过采样芯片获得。
58.在本实施例中，均衡监控控制模块120可以为对动力电池内部均衡回路，均衡控制指令的执行以及程序运行等进行监控的模块，均衡监控控制模块120可以通过与输入模块110相连获取所需的数据，均衡监控控制模块120可以通过与执行模块130相连，将相应的均衡控制指令发送至执行模块130，以使执行模块130可以根据均衡控制指令执行相应操作对均衡开关进行控制。
59.其中，均衡监控控制模块120用于当监测到动力电池内各单体电芯的容量无法保持均衡时，根据监测的情况对应发送不同的均衡控制指令至控制模块130。
60.进一步的，均衡监控控制模块120可以包括包均衡预判单元121，均衡预判单元121可以为一种预判单元，均衡预判单元121可以用于根据电池模组电压和单体电芯电压的阈值判断剔除不能通过均衡修复的一致性较差的电池模组以及单体电芯。
61.需要说明的是，动力电池可以包括多个电池模组，每个电池模组可以包括多个单体电芯。
62.具体的，均衡预判单元121用于根据单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断的过程可以为：根据每个电池模组中所包括的多个单体电芯的单体电芯电压可以计算得到每个电池模组的电压，即计算多个单体电芯电压之和得到该电池模组的电压；根据每个电池模组的电压计算电池模组电压的平均值，根据所有单体电芯的单体电芯电压可以计算出单体电芯的平均电压；依次判断每个模组电压与电池模组电压的平均值的差值是否大于第一设定阈值，将差值大于第一设定阈值对应的电池模组从电池包中剔除并进行线下维修；依次判断每个单体电芯电压与单体电芯的平均电压的差值是否大于第二设定阈值，将差值大于第二设定阈值对应的单体电芯从电池包中剔除并进行线下维修。经过上述过程得到的电池包为可以通过均衡修复的电池包。
63.进一步的，均衡监控控制模块120可以包括单体电芯容量差值均衡控制单元122，单体电芯容量差值均衡控制单元122可以用于通过单体电芯容量差值法控制均衡开关开启或关闭的单元。
64.具体的，均衡监控控制模块120用于控制均衡开关开启的过程可以为：根据模组温度和动力电池电流通过二维时间表可以查找到每个单体电芯电压达到稳定电压的稳定时长；计算电池电流小于预设电流的持续时间；如果持续时间或整车休眠时间大于稳定时长，则可以根据不同单体电芯的单体电芯电压和电压开路法计算得到不同单体电芯的剩余电
量soc；根据soc可以计算得到不同单体电芯的容量，并确定出最小单体电芯容量；依次将每个单体电芯的容量与小单体电芯容量做差，确定差值大于设定阈值的单体电芯的均衡开关开启后生成第一均衡控制指令。
65.其中，时间二维表可以预先通过试验得到，时间二维表中可以记录不同温度下不同动力电池电流下单体电芯达到稳定电压的稳定时长。根据输入的模组温度和动力电池电流可以对应查找到该单体电芯对应的稳定时长。由于电池包内每个单体电芯的型号相同，即每个单体电芯在相同模组温度和动力电池电流时对应的稳定时长是相同的。其中，可以通过电动汽车内的bms主控制器内部芯片得到休眠时间，整车休眠时间可以通过输入模块110输入到均衡监控控制模块120。
66.进一步的，均衡监控控制模块120还可以包括单体电芯压差冗余控制单元123，单体电芯压差冗余控制单元123可以用于实时监测单体电芯的电压，并根据单体电芯电压最大值和单体电芯电压最小值确定是否将单体电芯的均衡开关关闭。
67.具体的，单体电芯压差冗余控制单元123用于根据监测结果确定是否关闭均衡开关的过程为：实时监测单体电芯的电压，并确定出每一时刻所有单体电芯中的单体电芯电压最大值以及单体电芯电压最小值；将单体电芯电压最大值与单体电芯电压最小值作差，若差值的绝对值在设定阈值范围内，则确定将单体电芯的均衡开关关闭。
68.进一步的，均衡监控控制模块120还可以包括均衡回路诊断监控单元124，均衡回路诊断监控单元124可以为对均衡回路进行均衡可靠性监测的单元，以保证均衡可靠的开启或关闭。
69.具体的，均衡回路诊断监控单元124用于：诊断均衡回路是否发生开路故障以及诊断均衡回路是否发生短路故障；当确定发生开路故障时将全部均衡开关关闭，当确定发生短路故障或开路故障时对均衡回路进行修护。
70.进一步的，均衡监控控制模块120还可以包括均衡看门狗监测单元125，均衡看门狗监测单元125可以为对系统的控制程序的运行进行监控的单元，以防止由于控制器问题或者程序跑飞问题导致的均衡开启的失效。
71.其中，均衡看门狗监测单元125可以通过配置开启采样芯片硬件均衡开门狗监测功能。
72.示例性的，均衡看门狗监测单元125用于监测系统程序运行和数据传输，若监测的数据传输正常，程序运行正常的情况下，执行不停喂狗操作，即cell balance watchdog其值不停加1操作；若监测到cell balance watchdog不为0，则维持均衡状态，如果监测到数据传输终止，同时监测到均衡开关为开启状态后开启状态的持续时间达到设定阈值后，将cell balance watchdog置为0。
73.在本实施例中，执行模块130为根据指令控制均衡开关开启或关闭的模块，执行模块130通过与均衡监控控制模块120相连获取均衡监控控制模块120发送的第一均衡控制指令、第二均衡控制指令、第三均衡控制指令以及第四均衡控制指令。执行模块130根据接收到的不同指令对均衡开关进行控制。
74.本发明实施例一提供得一种动力电池的均衡监控控制系统，首先，通过输入模块将均衡回路采样点电压、电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压传入均衡监控控制模块；然后通过均衡监控控制模块中的电池包均衡预判单元根据单体电芯电压以及电
池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；单体电芯容量差值均衡控制单元用于根据电池模组温度、动力电池的电流以及单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据所述单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将第一均衡控制指令发送至执行模块；通过均衡监控控制模块中的单体电芯压差冗余控制单元在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将第二均衡控制指令发送至执行模块；通过均衡监控控制模块中的均衡回路诊断监控单元在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将第三均衡控制指令发送至执行模块；通过均衡监控控制模块中的均衡看门狗监测单元对系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将第四均衡控制指令发送至执行模块；最后执行模块根据第一均衡控制指令、第二均衡控制指令、第三均衡控制指令或者第四均衡控制指令对均衡开关进行控制。利用上述技术方案，能够有效解决动力电池内电路不均衡导致容量一致性差的问题。
75.实施例二
76.图2为本发明实施例二提供的一种动力电池的均衡监控控制系统得结构示意图，本实施例二在上述实施例一的基础上进行优化。本实施例尚未详尽之处可参见实施例一，此处不作赘述。
77.本实施例中，电池包均衡预判单元221可以进一步包括电压计算子单元2211以及决策子单元2212。
78.其中，电压计算子单元2211可以用于根据单体电芯电压按照如下公式计算单体电芯平均电压和电池模组电压：
[0079][0080]
其中，uis为单体电芯电压；m为动力电池内部单体电芯个数；n为电池模组内部单体电芯个数，usavg为单体电芯平均电压，uimod为电池模组电压，并根据电池模组电压按照如下公式计算电池模组平均电压：
[0081]
umavg＝uimod/nmod
[0082]
其中，umavg为电池模组平均电压，nmod为电池包内模组个数；
[0083]
决策子单元2212用于依次判断每个电池模组电压与电池模组平均电压的差值与第一预设阈值是否满足公式：|uimod
‑
umavg|＞
△
um，其中，
△
um为第一预设阈值，若满足，则将所述电池模组确定为异常电池模组；
[0084]
决策子单元2212还用于依次判断每个单体电芯电压与单体电芯平均电压的差值与第二预设阈值是否满足如下公式：
[0085]
|uis
‑
usavg|＞
△
us
[0086]
若满足，则单体电芯确定为异常单体电芯；其中，
△
us为第二预设阈值。
[0087]
本实施例中，单体电芯容量差值均衡控制单元222进一步可以包括电芯容量计算子单元2221和第一均衡开关控制子单元2222。
[0088]
其中，电芯容量计算子单元2221用于根据模组温度和动力电池电流通过二维时间表通过插值的方式得到单体电芯电压达到稳定电压的稳定时长；其中，二维时间表为根据电池包台架试验获取的温度、动力电池电流及稳定时长的二维表；其中，插值的方式可以理
解为通过线性差值的方式。
[0089]
电芯容量计算子单元2221用于计算所述动力电池电流小于预设电流的电流持续时长；
[0090]
电芯容量计算子单元2221还用于判断所述电流持续时长或整车休眠时间大于稳定时长后，根据开路电压法得到单体电芯的剩余电量soc，所述单体电芯的soc按照如下公式计算单体电芯容量：
[0091]
ahis＝soc*c
[0092]
其中，c为标称容量，ahis为单体电芯容量；
[0093]
并按照公式：ahsmin＝min(ahis)确定最小单体电芯容量，其中，ahsmin为最小单体电芯容量；
[0094]
第一均衡开关控制子单元2222用于将每个单体电芯的容量依次与最小单体电芯容量做差，将满足如下公式的单体电芯的均衡开关开启：
[0095]
ahis
‑
ahsmin＞
△
ahs
[0096]
其中，
△
ahs为单体电芯容量差值设定阈值。
[0097]
本实施例中，单体电芯压差冗余控制单元223可以进一步包括：监测子单元2231以及第二均衡开关控制子单元2232。
[0098]
其中，监测子单元2231用于在均衡开关开启后，实时监测单体电芯的电压，计算单体电芯电压最大值以及计算单体电芯电压最小值；
[0099]
第二均衡开关控制子单元2232用于根据当单体电芯电压最大值与单体电芯电压最小值的差值与设定阈值满足公式：|uismax
‑
uismin|≤
△
u时，确定将全部单体电芯的均衡开关关闭；其中，uismax表示单体电芯电压最大值，uismin表示单体电芯电压最小值，
△
u为设定阈值。
[0100]
本实施例中，均衡回路诊断监控单元224可以进一步包括第一诊断子单元2241、第二诊断子单元2242以及第三均衡开关控制子单元2243。
[0101]
第一诊断子单元2241用于在均衡开关开启后，诊断均衡回路是否发生开路故障；
[0102]
第二诊断子单元2242用于在均衡开关关闭后，诊断均衡回路是否发生短路故障；
[0103]
第三均衡开关控制子单元2243用于当确定发生开路故障时将全部均衡开关关闭，当确定发生短路故障或开路故障时对均衡回路进行修护。
[0104]
示例性的，第一诊断子单元2241用于诊断均衡回路是否发生开路故障包括：均衡周期性读取均衡回路采样点的电压值，将该电压值与采样芯片均衡寄存器中的均衡开关开路电压、均衡开关开路阈值、均衡短路开关开路电压以及均衡线路的短路开路阈值进行比较。进一步的，可以包括以下两种情况：
[0105]
当均衡开关开启时，诊断均衡回路开路故障，则可以周期性读取均衡回路各采样点的电压值，将该电压值分别与均衡开关开路电压和均衡线路的开路阈值进行比较，若该电压值大于均衡开关开路电压和/或该电压值大于均衡线路的开路阈值则确定均衡回路发生开路故障；
[0106]
当均衡开关关闭时，诊断均衡回路短路故障，则可以周期性读取均衡回路采样点的电压值，将该电压值分别与均衡短路开关开路电压和均衡线路的短路开路阈值进行比较，若该电压值大于均衡短路开关开路电压和/或均衡线路的短路开路阈值，则确定均衡回
路发生短路故障。
[0107]
本实施例中，均衡看门狗监测单元225包括程序监测子单元2251以及第四均衡开关控制子单元2252；
[0108]
其中，程序监测子单元2251用于对均衡控制模块的系统程序运行以及数据传输进行实时监测；
[0109]
第四均衡开关控制子单元2252用于当监测到的程序运行正常时，将看门狗持续进行加1操作，当监测到程序运行不正常且监测到均衡开关开启后的持续时间达到预设时间值后，将全部均衡开关关闭。
[0110]
进一步的，执行模块230用于将第一均衡控制指令、第二均衡控制指令、第三均衡控制指令或者第四均衡控制指令发送至均衡开关寄存器，以使均衡开关寄存器根据第一均衡控制指令、第二均衡控制指令、第三均衡控制指令或者第四均衡控制指令开启或关闭均衡开关。
[0111]
本发明实施例二提供的一种动力电池的均衡监控控制系统，能够有效解决动力电池内由于均衡回路、软件问题以及硬件等问题原因导致的均衡电路失控，某些单体电芯不响应指令，某些单体电芯过度放电或不放电导致的容量不一致进而使得单体电芯一致性更差的问题。
[0112]
实施例3
[0113]
图3为本发明实施例三提供的一种动力电池的均衡监控控制方法的流程示意图，本实施例可适用于当动力电池内电路不均衡时对动力电池内进行均衡监控控制的情况，该方法可以由上述实施例提供的动力电池的均衡监控控制系统的均衡监控控制模块中的三层软件架构的监控机制来执行，该系统可以由硬件和软件来实现，该方法具体包括如下步骤：
[0114]
s310、获取单体电芯电压、电池模组温度以及动力电池电流以及均衡回路采样点电压。
[0115]
其中，单体电芯电压、电池模组温度以及动力电池电流以及均衡回路采样点电压经过采集后可以通过输入模块输入动力电池的均衡监控控制系统。
[0116]
s320、根据单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断。
[0117]
其中，电池模组电压根据单体电芯电压获得
[0118]
本步骤可以具体化为：电压计算子单元根据单体电芯电压按照如下公式计算单体电芯平均电压和电池模组电压：
[0119][0120]
其中，uis为单体电芯电压；m为动力电池内部单体电芯个数；n为电池模组内部单体电芯个数，usavg为单体电芯平均电压，uimod为电池模组电压，并根据电池模组电压按照如下公式计算电池模组平均电压：
[0121]
umavg＝uimod/nmod
[0122]
其中，umavg为电池模组平均电压，nmod为电池包内模组个数；
[0123]
然后通过决策子单元依次判断每个电池模组电压与所述电池模组平均电压的差值与第一预设阈值是否满足公式：|uimod
‑
umavg|＞
△
um，其中，
△
um为第一预设阈值，若满足，则将所述电池模组确定为异常电池模组；最后通过决策子单元依次判断每个单体电芯
电压与所述单体电芯平均电压的差值与第二预设阈值是否满足如下公式：
[0124]
|uis
‑
usavg|＞
△
us
[0125]
若满足，则单体电芯确定为异常单体电芯；其中，
△
us为第二预设阈值。
[0126]
s330、根据模组温度、动力电池电流单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将第一均衡控制指令发送至执行模块。
[0127]
在本步骤中，首先通过电芯容量计算子单元可以根据模组温度和动力电池电流通过二维时间表通过插值的方式得到单体电芯电压达到稳定电压的稳定时长；然后通过电芯容量计算子单元计算动力电池电流小于预设电流的电流持续时长；之后，还可以通过电芯容量计算子单元判断电流持续时长或整车休眠时间大于所述稳定时长后，根据开路电压法得到单体电芯的剩余电量soc，单体电芯的soc按照如下公式计算单体电芯容量：
[0128]
ahis＝soc*c
[0129]
其中，c为标称容量，ahis为单体电芯容量；
[0130]
并按照公式：ahsmin＝min(ahis)确定最小单体电芯容量，其中，ahsmin为最小单体电芯容量；
[0131]
最后，通过第一均衡开关控制子单元将每个单体电芯的容量依次与最小单体电芯容量做差，将满足如下公式的单体电芯的均衡开关开启：
[0132]
ahis
‑
ahsmin＞
△
ahs
[0133]
其中，
△
ahs为单体电芯容量差值设定阈值。
[0134]
s340、在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测，根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将第二均衡控制指令发送至执行模块。
[0135]
在本步骤中，首先可以通过监测子单元在均衡开关开启后，实时监测单体电芯的电压，计算单体电芯电压最大值以及计算单体电芯电压最小值；然后通过第二均衡开关控制子单元根据当所述单体电芯电压最大值与单体电芯电压最小值的差值与设定阈值满足公式：|uismax
‑
uismin|≤
△
u时，确定将全部单体电芯的均衡开关关闭；其中，uismax表示单体电芯电压最大值，uismin表示单体电芯电压最小值，
△
u为设定阈值。
[0136]
s350、在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将第三均衡控制指令发送至执行模块。
[0137]
在本步骤中，在均衡开关开启后可以通过第一诊断子单元诊断均衡回路是否发生开路故障；通过第二诊断子单元诊断均衡回路是否发生短路故障；当确定发生开路故障时将全部均衡开关关闭，当确定发生短路故障或开路故障时对所述均衡回路进行修护。
[0138]
s360、对系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将第四均衡控制指令发送至执行模块。
[0139]
在本步骤中，首先通过程序监测子单元对均衡控制模块的系统程序运行以及数据传输进行实时监测；然后，当第四均衡开关控制子单元监测到的程序运行正常时，通过第四均衡开关控制子单元将看门狗持续进行加1操作，当第四均衡开关控制子单元监测到程序运行不正常且监测到均衡开关开启后的持续时间达到预设时间值后，将全部均衡开关关闭。
[0140]
本发明实施例三提供的一种动力电池的均衡监控控制方法，具体化了动力电池的均衡监控控制系统的均衡监控控制方法。利用该方法，能够有效解决动力电池内电路不均衡导致容量一致性差的问题。
[0141]
实施例四
[0142]
在上述实施例的基础上，本发明实施例四对一种动力电池的均衡监控控制方法进行示例性说明。图4为本发明实施例四提供的一种动力电池的均衡监控控制方法的软件层示意图，如图4所示，均衡监控控制模块中的三层软件架构包括应用层、集成层以及平台软件层。在应用层可以对电池包是否均衡进行预判断、单体电芯电容量差值均衡控制以及单体电芯电压差冗余控制；在集成层可以进行均衡回路诊断监控，在平台软件层可以进行均衡看门狗监测。
[0143]
示例性的，图5为本发明实施例四提供的电池包均衡预判流程图，详细的说明电池包均衡预判的过程。如图5所示，对电池包进行均衡预判可以包括如下步骤：
[0144]
步骤1、计算电池包内每个电池模组的电压uimod，计算所有电池模组的平均电压umavg。
[0145]
步骤2、将每个电池模组电压uimod依次与umavg进行比较，将差值大于阈值δum的电池模组筛选出来进行维修更换。
[0146]
其中，可以启动线下维修的方式对筛选出的异常电池模组进行维修，将异常电池模组剔除后得到的电池包继续执行步骤3。
[0147]
步骤3、计算电池包中所有单体电芯的平均电压uiavg。
[0148]
步骤4、将采集的单体电芯电压ui依次与uiavg进行比较，将差值大于阈值δus的单体电芯筛选出来进行维修更换。
[0149]
其中，可以启动线下维修的方式对筛选出的异常单体电芯进行维修，，将异常单体电芯剔除后的电池包继续进行单体电芯电容量差值均衡控制。
[0150]
示例性的，图6为本发明实施例四提供的单体电芯电容量差值均衡控制流程图，如图6所示，对单体电芯容量差值均衡控制可以包括如下步骤：
[0151]
步骤1、根据不同的电池模组温度采样值设定不同的电压稳定时间tmap；计算动力电池的电流值小于某一阈值的稳定时间ti；读取电动汽车的整车休眠时间t。
[0152]
步骤2、判断t或者ti是否大于tmap，若是，则返回步骤1；若否则执行步骤3。
[0153]
步骤3、计算电池包内单体电芯的socis以及对应的单体电芯容量ahis即单体电芯的电容量；确定电池包内最小socis对应的最小单体电芯容量ahsmin。
[0154]
步骤4、将每个ahis依次与ahsmin作差，判断差值是否大于阈值
△
ahs，若是，则开启单体电芯的均衡开关；若否，则返回执行步骤1。
[0155]
需要说明的是，当单体电芯的均衡开关开启后，还可以进一步的对开启均衡开关的单体电芯进行均衡控制。
[0156]
示例性的，图7为本发明实施例四提供的单体电芯均衡控制流程图，对单体电芯均衡控制可以包括均衡看门狗监测、均衡回路诊断监控以及单体电芯电压差冗余控制控。如图6所示，对单体电芯进行均衡控制可以包括如下步骤：
[0157]
步骤1、判断均衡看门狗监测到的信息是否满足条件，若是，则执行步骤7；若否，则执行步骤2。
[0158]
步骤2、对均衡回路进行故障监测，若监测到故障则执行步骤7；若未监测到故障则执行步骤3。
[0159]
步骤3、判断单体电芯电压uis与最小单体电芯电压us的差值是否小于阈值
△
u，若是，则执行步骤6；若否，则执行步骤4。
[0160]
步骤4、计算所有单体电芯需要释放的初始容量ahimod，计算单体电芯在每一运算周期释放的容量ahimod并进行累加。
[0161]
步骤5、判断ahimod与ahimod差值的绝对值是否小于等于0，若否，则返回执行步骤4；若是，则继续执行步骤6。
[0162]
步骤6、发送均衡disable指令。
[0163]
步骤7、均衡disable开关寄存器，均衡开关关闭。
[0164]
本发明实施例四提供的一种动力电池的均衡监控控制方法，通过电池包均衡开启前的预判，可以将异常电池模组和异常单体电芯筛选出来，防止由于电池生产批次、电池生产工艺不一致性、电池老化等原因导致的依靠动力电池本身的均衡功能很难修复的单体电芯一致性问题；单体电芯容量差值均衡控制可以依据各个单体电芯的容量的差异作为均衡开启的控制条件，通过均衡电路的闭合对单体电芯多余容量进行释放，直至各个单体电芯达到容量的一致性要求；电池包均衡功能采用单体电芯电压压差作为均衡的冗余保护，单体电芯的电压是由于采集模块直接监控处理，而且无论负载电流的大小只要单体电压压差满足最小设定压差阈值，则关闭均衡开关，防止由于计算误差等原因引起的均衡过度；集成层的均衡回路诊断保护，均衡开启后对均衡回路进行实时监测，以确保各个单体电芯没有误开启或者未开启的操作；平台软件层均衡看门狗监测，通过平台软件层的配置方式一旦检测到程序跑死或者通讯故障等问题就通过寄存器直接断开均衡电路。
[0165]
实施例五
[0166]
图8为本发明实施例五提供的一种服务器的结构示意图。如图8所示，本发明实施例五提供的服务器包括：一个或多个处理器81和存储装置82；该服务器中的处理器81可以是一个或多个，图8中以一个处理器81为例；存储装置82用于存储一个或多个程序；所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器81执行，使得所述一个或多个处理器81实现如本发明实施例中任一项所述的方法。
[0167]
所述服务器还可以包括：输入装置83和输出装置84。
[0168]
服务器中的处理器81、存储装置82、输入装置83和输出装置84可以通过总线或其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
[0169]
该服务器中的存储装置82作为一种计算机可读存储介质，可用于存储一个或多个程序，所述程序可以是软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例一或二所提供动力电池的均衡监控控制方法对应的程序指令/模块。处理器81通过运行存储在存储装置82中的软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中动力电池的均衡监控控制方法。
[0170]
存储装置82可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据服务器的使用所创建的数据等。此外，存储装置82可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储装置82可进
一步包括相对于处理器81远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0171]
输入装置83可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置84可包括显示屏等显示设备。
[0172]
并且，当上述服务器所包括一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器81执行时，程序进行如下操作：
[0173]
获取单体电芯电压、电池模组温度以及动力电池电流以及均衡回路采样点电压；
[0174]
根据所述单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；其中，所述电池模组电压根据所述单体电芯电压获得；
[0175]
根据所述模组温度、动力电池电流单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据所述单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将所述第一均衡控制指令发送至执行模块；
[0176]
在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测，根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将所述第二均衡控制指令发送至执行模块；
[0177]
在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将所述第三均衡控制指令发送至执行模块；
[0178]
对所述系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将所述第四均衡控制指令发送至所述执行模块。
[0179]
实施例六
[0180]
本发明实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于执行动力电池的均衡监控控制方法，该方法包括：
[0181]
获取单体电芯电压、电池模组温度以及动力电池电流以及均衡回路采样点电压；
[0182]
根据所述单体电芯电压以及电池模组电压对电池包是否均衡进行预判断；其中，所述电池模组电压根据所述单体电芯电压获得；
[0183]
根据所述模组温度、动力电池电流单体电芯电压得到单体电芯容量和最小单体电芯容量，根据所述单体电芯容量与最小单体电芯容量的差值确定单体电芯对应的均衡开关是否开启，若开启，则生成第一均衡控制指令；并将所述第一均衡控制指令发送至执行模块；
[0184]
在均衡开关开启后，对单体电芯电压进行实时监测，根据监测结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第二均衡控制指令，并将所述第二均衡控制指令发送至执行模块；
[0185]
在均衡开关开启后，根据均衡回路采样点电压确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第三均衡控制指令，并将所述第三均衡控制指令发送至执行模块；
[0186]
对所述系统的程序运行进行监控，根据监控结果确定是否关闭均衡开关，若关闭，则生成第四均衡控制指令，并将所述第四均衡控制指令发送至所述执行模块。
[0187]
可选的，该程序被处理器执行时还可以用于执行本发明任意实施例所提供的动力电池的均衡控制方法。
[0188]
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)、可擦式可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，eprom)、闪存、光纤、便携式cd
‑
rom、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0189]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于：电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0190]
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、无线电频率(radio frequency，rf)等等，或者上述的任意合适的组合。
[0191]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0192]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。