一种电池均衡方法以及均衡装置与流程

本发明属于电池，涉及一种电池均衡方法以及均衡装置。

背景技术：

1、混合动力汽车、纯电动汽车及燃料电池汽车等新能源汽车上大多装载有磷酸铁锂电池组，其中，磷酸铁锂电池组性能直接影响驱动电动机的性能，从而影响整车的燃料经济性和排放性能，是实现整车性能的关键，然而磷酸铁锂电池组存在容量衰减的问题，会恶化整车经济性和排放性能。而电池单体的老化和不一致性是影响磷酸铁锂电池组使用性能的关键因素，电池单体的严重老化和不一致性恶化电池的使用性能、限制电池充放电能力，进而导致磷酸铁锂电池组容量衰减，因此针对磷酸铁锂电池组进行均衡控制是十分必要的。

2、cn112467851a公开了一种磷酸铁锂电池组均衡控制方法，该控制方法包括老化单体识别模块和均衡控制模块，考虑到老化单体充放电过程中率先达到充放电截止电压而影响电池组充放电能力，利用极限学习机对电池单体的老化程度进行识别，以电池荷电状态(soc)为均衡变量，判断不一致性，基于模糊逻辑控制算法进行均衡控制，进而改善电池组容量衰减，优化电池组使用性能。

3、现有电池均衡方法均存在检测不准确，均衡方式复杂等问题，因此如何简化检测手段并提高均衡效率成为目前迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提供一种电池均衡方法以及均衡装置，采用大容量替换电芯和主回路电芯的结合，通过替换电芯和主回路电芯之间的映射关系，从而提高检测准确度和均衡效率。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明目的之一在于提供一种电池均衡方法，所述电池包括替换电芯以及至少一个主回路电芯，所述替换电芯的电池容量为主回路电芯的电池容量的n倍，n＞1，所述电池均衡方法包括：

4、步骤1：根据所述电池的电流状态判断所述电池是否满足准静态校准条件；

5、步骤2：若所述电池满足准静态校准条件，则根据所述主回路电芯的电压、所述替换电芯的电压以及准静态电压数据，对所述主回路电芯和/或所述替换电芯进行soc修正；

6、步骤3：根据主回路电芯soc的值与替换电芯soc值之间的对应关系，对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整。

7、本发明实施例中，根据主回路电芯soc的值与替换电芯soc值之间的对应关系，确定替换电芯或主回路电芯进行均衡调整，从而有效保证电池内电芯的一致性，有效提高电池的检测准确度以及均衡效率。

8、作为本发明优选的技术方案，步骤2包括：

9、a.若所述替换电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述替换电芯的电压在准静态电压数据中对应的soc不相等时，则对所述替换电芯进行soc修正；

10、b.若所述主回路电芯的全部或部分电芯的电压在准静态电压数据的电压范围内，且与所述主回路电芯的电压在准静态电压数据中对应的soc不相等时，则对所述主回路全部或部分电芯进行soc修正。

11、作为本发明优选的技术方案，当步骤2出现同时出现情况a和情况b，即，同时对替换电芯以及主回路中的电芯(部分或全部)进行了soc修正时，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：

12、若soc修正后的主回路电芯soc的最小值大于soc修正后替换电芯的映射值，则对主回路电芯进行均衡调整；

13、若soc修正后的主回路电芯soc的最小值小于soc修正后替换电芯的映射值，则对替换电芯进行均衡调整。

14、作为本发明实施例提供的一种技术方案，步骤3对所述主回路电芯进行均衡调整的方法包括：若socmin,adj>n*socrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，并将主回路电芯中的全部电芯的soc均衡调整为n*socrpl,adj。

15、具体的，可以先对主回路电芯中的所有电芯进行均衡调整的均衡容量为(socmin,adj-n*socrpl,adj)*capmain,nom，然后对主回路中除soc值最小值对应的电芯外的第i个电芯进行均衡调整的均衡容量为(socmain,adj,i-socmin,adj)*capmain,nom，最终，主回路电芯中所述电芯的soc均衡调整为(n*socrpl,adj)。也可以直接将主回路电芯中的全部电芯soc均衡调整为(n*socrpl,adj)，此时，对主回路中第i个电芯进行均衡调整的均衡容量为(socmain,adj,i-n*socrpl,adj)*capmain,nom。本技术实施例对均衡调整的具体实现方式不做具体限制。

16、作为本发明实施例提供的一种技术方案，在步骤3对所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：若socmin,adj<n*socrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡调整的容量为(n*socrpl,adj-socmin,adj)*capmain,nom；即，将替换电芯的soc均衡调整为

17、其中，socmin,adj为修正后主回路电芯中荷电状态soc最小电芯的soc值，socrpl,adj为修正后替换电芯的soc值，δ为设定阈值，capmain,nom为主回路电芯的额定容量，若第i个主回路电芯触发了准静态修正，则socmain,adj,i为第i个主回路电芯触发准静态修正后的soc值，若第i个主回路电芯没有触发准静态修正，则socmain,adj,i第i个主回路电芯的原始soc值。

18、作为本发明优选的技术方案，若在电池满充前，步骤2出现情况a，未出现情况b，即，仅对所述替换电芯进行了soc修正，主回路电芯没有进行soc修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：

19、从所述替换电芯soc修正时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当电池满充时，若100％大于电池满充时刻替换电芯soc的映射值，对主回路所有电芯进行均衡调整；若100％小于电池满充时刻替换电芯soc的映射值，对替换电芯进行均衡调整。

20、作为本发明优选的技术方案，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设定所述替换电芯soc修正的触发时刻为tk，修正后的替换电芯的荷电状态记为socrpl,adj(tk)，从tk时刻开始计算电池的容量吞吐量capacc，从tk时刻至所经历的计算周期为q，所述q个计算周期内的替换电芯的荷电状态按照下式计算：socrpl,adj(tk+q)＝socrpl,adj(tk+q-1)+δsocrpl,q，δsocrpl,q为时刻tk+q-1到时刻tk+q，soc的变化量；在满充前，若电池再次触发准静态修正且所述替换电芯进行了soc修正，所述主回路电芯未进行soc修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；

21、若capacc≤r*cappck,nom，r*cappck,nom为所述第一预设电池容量吞吐量，所述替换电芯完成soc修正后第w个计算周期，电池充满电，主回路电芯soc修正为100％，替换电芯荷电状态记为socrpl,adj(tk+w)，若100％>n*socrpl,adj(tk+w)+δ，则判定替换模块自放电大，对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(100％-n*socrpl,adj(tk+w))*capmain,nom，将主回路电芯的soc调整为n*socrpl,adj(tk+w)。

22、若100％<n*socrpl,adj(tk+w)-δ，则判定主回路电芯自放电大，对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*socrpl,adj(tk+w)-100％)*capmain,nom，将替换电芯的soc均衡调整为*100％；

23、其中，r为第一预设系数，cappck,nom为电池额定容量。

24、作为本发明优选的技术方案，若在电池满充后，步骤2出现情况a，未出现情况b，即，仅对替换电芯进行了soc修正，没有对主回路电芯进行soc修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：

25、从所述电池满充时刻开始计算电池的容量吞吐量，若所述电池的容量吞吐量小于第一预设电池容量吞吐量，则当所述替换电芯进行soc修正时，若主回路电芯soc最小值大于soc修正后替换电芯soc的映射值，对主回路所有电芯进行均衡调整；若主回路电芯soc最小值小于soc修正后替换电芯soc的映射值，对替换电芯进行均衡调整。

26、作为本发明优选的技术方案，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：设电池在tm时刻充满电，主回路电芯荷电状态修正记为socpck,adj(tm)＝100％，从tm时刻开始主回路电芯的荷电状态由下述递推公式计算：socpck,adj(tm+j)＝socpck,adj(tm+j-1)+δsocpck,j；δsocpck,j为主回路荷电状态修正后，第j个计算周期内的soc变化量；从tm时刻开始计算电池包的容量吞吐量capacc，如果再次满充从而触发主回路荷电状态修正且替换电芯未触发准静态修正，则电池的容量吞吐量均需清零并重新计算；

27、若capacc≤r*cappck,nom，在电池充满后的第x周期，触发准静态修正，且仅替换电芯完成soc修正，修正后替换电芯荷电状态记为socrpl,adj，若socpck,adj(tm+x)>n*socrpl,adj+δ，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(socpck,adj(tm+x)-n*socrpl,adj)*capmain,nom，以将主回路电芯的soc均衡调整为(n*socrpl,adj)；

28、若socpck,adj(tm+x)<n*socrpl,adj-δ，则对替换电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*socrpl,adj-socpck,adj(tm+x))*capmain,nom，以将替换电芯的soc均衡调整为

29、其中，r为第一预设系数，cappck,nom为电池额定容量。

30、作为本发明优选的技术方案，若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况a，未出现情况b，即，仅对替换电芯进行了soc修正，没有对主回路电芯进行soc修正，步骤3对所述主回路电芯或所述替换电芯进行均衡调整的方法包括：

31、若所述替换电芯进行soc修正后所述替换电芯的soc小于预设值，则对主回路所有电芯进行均衡。

32、优选地，若capacc>m*cappck,nom，m*cappck,nom为第二预设电池容量吞吐量，m为第二预设系数；soc修正后替换电芯的荷电状态记为socrpl,adj，若且socrpl,adj<soc预设，则对主回路电芯进行均衡调整，均衡容量为(n*soc预设-n*socrpl,adj)*capmain,nom。

33、优选地，若电池的容量吞吐量大于第二预设电池容量吞吐量，步骤2出现情况b，未出现情况a，即，仅对主回路电芯进行了soc修正，没有对替换电芯进行soc修正，则进行放电异常报警。

34、所述第二预设电池容量吞吐量大于所述第一预设电池容量吞吐量。

35、需要说明的是，本发明中的预设值，如第一预设电池容量吞吐量、第二预设电池容量吞吐量、第一预设系数、第二预设系数以及soc预设等，均可根据电池的种类、结构及工作环境等因素进行调整，在此不做具体限定。

36、本发明目的之二在于提供一种电池均衡装置，所述电池均衡装置用于执行上述任意的电池均衡方法，所述电池均衡装置包括：

37、检测模块，用于检测替换电芯和主回路电芯的荷电状态和电池的平均电流；

38、分析模块，用于分析触发准静态校准条件，根据主回路电芯和所述替换电芯进行soc修正的情况，确定主回路电芯soc的值与替换电芯soc值之间的对应关系；

39、均衡模块，用于对替换电芯和/或主回路电芯进行均衡调整。

40、需要说明的是，本发明中进行容量均衡的计算采用的是安时积分法进行计算，进一步地，也可以采用其他计算方式进行计算。

41、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

42、本发明中根据主回路电芯soc最小值与替换电芯soc值的映射，确定替换电芯或主回路电芯进行均衡调整，从而有效保证电池内电芯的一致性，有效提高电池的检测准确度以及均衡效率。