CN109664795A - 电池组被动均衡方法和电池管理*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供电池组被动均衡方法和电池管理***，以实现对电池组进行被动均衡。在上述被动均衡方法中，会估计电池组中每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量；从多个电池单体中确定出容量最小的第一参照电池单体x，并确定出剩余放电电量最小的第二参照电池单体y；根据单体x和单体y的剩余放电电量和剩余充电电量确定出单体x的目标均衡电量值与基准剩余充电电量，并根据基准剩余充电电量确定出其他单体的目标均衡电量值。最后，对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。本发明实施例所提供的均衡方式可实现容量最大化效果，并且均衡过程不会影响电池组的剩余放电电量。

Description

电池组被动均衡方法和电池管理***

技术领域

本发明涉及电池管理领域，特别涉及电池组被动均衡方法和电池管理***。

背景技术

车用动力电池组一般由上百节电池单体串并联而成。由于电池制造工艺与生产设备的限制，即使是同一批次的电池单体，仍可能在容量、自放电率等方面存在不一致性；同时，电池组中各电池单体的所处环境(如温度)也存在差异，以上原因都会使得电池单体间的容量、电量(即荷电量)存在差异，且随着电池的使用，其差异愈加显著。

为了保证电池的使用安全，某一电池单体的电量放空时，电池组就要停止放电；某一电池单体的电量充满时，电池组就要停止充电。因此，电池单体间的容量、电量不一致性将直接导致电池组的实际可用容量减小。为了尽量减小电池单体间的不一致性，需要对电池组进行均衡。

对电池组进行的均衡一般为被动均衡或称耗散式均衡，被动均衡通过对部分电池单体进行放电的方式来改善电池单体间的一致性。如何实现被动均衡是目前研发的热门。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供电池组被动均衡方法和电池管理***，以实现对电池组进行被动均衡。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种电池组被动均衡方法，所述电池组包括串联连接的多个电池单体，所述方法包括：

估计每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量；所述剩余放电电量为电池单体在当前状态具有的电量；所述剩余充电电量为电池单体从当前状态到达满电状态所需补充的电量；

从所述多个电池单体中确定出容量最小的电池单体；所述容量最小的电池单体为第一参照电池单体x；

从所述多个电池单体中确定出剩余放电电量最小的电池单体；所述剩余放电电量最小的电池单体为第二参照电池单体y；

若所述第一参照电池单体x与所述第二参照电池单体y为同一电池单体，将所述第一参照电池单体x的目标均衡电量值记为0；否则，将所述第一参照电池单体x与所述第二参照单体y的剩余放电电量的差值，记为所述第一参照电池单体x的目标均衡电量值；所述第一参照电池单体x的剩余充电电量与所述第一参照电池单体的目标均衡电量值的和值为基准剩余充电电量；

对于任一其他电池单体，若剩余充电电量不小于所述基准剩余充电电量，将所述任一其他电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将所述基准剩余充电电量与所述任一其他电池单体的剩余充电电量的差值，记为所述任一其他电池单体的目标均衡电量值；

对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。

可选的，还包括：在上电开机时读取上一次下电关机时存储的电量值，以读取的电量值为初始值实时计算所述电池组的累计充放电电量值；并在下电关机时存储计算出的最后一个累计充放电电量值。

可选的，所述多个电池单体中的任一电池单体以电池单体i表示；所述电池单体i的容量通过如下方式估计：在上电时，获取所述电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i，以及累计充放电电量值Q₁；同时，获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i，以及累计充放电电量值Q₂；根据所述SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计所述电池单体i的容量C_bat,i；其中，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻为不同的上电开机时刻，并且，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻与上次下电关机的时间差不小于预设的静置时间阈值。

可选的，所述容量C_bat,i通过如下公式计算：

可选的，所述获取所述电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i包括：读取所述第一目标时刻对应的端电压值作为第一开路电压值，根据荷电状态与开路电压的标定关系，确定所述第一开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_1,i；所述获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i包括：读取所述第二目标时刻对应的端电压值作为第二开路电压值，根据所述标定关系，确定所述第二开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_2,i。

可选的，所述第二目标时刻晚于所述第一目标时刻；所述电池单体i的剩余放电电量为所述第二目标时刻的剩余放电电量Q_DCH,i；所述第二目标时刻的剩余放电电量Q_DCH,i通过如下公式估计：

可选的，所述电池单体i的剩余充电电量为所述第二目标时刻的剩余充电电量Q_CHA,i；所述第二目标时刻的剩余充电电量通过如下公式估计：

一种电池管理***，用于对电池组进行均衡控制，所述电池组包括串联连接的多个电池单体，所述***包括：

估计单元，用于估计每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量；

均衡电量值计算单元，用于：

从所述多个电池单体中确定出容量最小的电池单体；所述容量最小的电池单体为第一参照电池单体；

从所述多个电池单体中确定出剩余放电电量最小的电池单体；所述剩余放电电量最小的电池单体为第二参照电池单体；

若所述第一参照电池单体与所述第二参照电池单体为同一电池单体，将所述第一参照电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将所述第一参照电池单体与所述第二参照单体的剩余放电电量的差值，记为所述第一参照电池单体的目标均衡电量值；所述第一参照电池单体x的剩余充电电量与所述第一参照电池单体的目标均衡电量值的和值为基准剩余充电电量；

对于任一其他电池单体，若剩余充电电量不小于所述基准剩余充电电量，将所述任一其他电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将所述基准剩余充电电量与所述任一其他电池单体的剩余充电电量的差值，记为所述任一其他电池单体的目标均衡电量值；

均衡控制单元，用于对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。

可选的，所述估计单元还用于：在上电开机时读取上一次下电关机时存储的电量值，以读取的电量值为初始值实时计算所述电池组的累计充放电电量值，并在下电关机时存储计算出的最后一个累计充放电电量值；在估计每一所述电池单体的容量的方面，所述估计单元具体用于：在上电时，获取电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i，以及累计充放电电量值Q₁；同时，获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i，以及累计充放电电量值Q₂；所述电池单体i表示所述多个电池单体中的任一电池单体；根据所述SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计所述电池单体i的容量C_bat,i；其中，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻为不同的上电开机时刻，并且，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻与上次下电关机的时间差不小于预设的静置时间阈值。

可选的，在所述获取所述电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i的方面，所述估计单元具体用于：读取所述第一目标时刻对应的端电压值作为第一开路电压值，根据荷电状态与开路电压的标定关系，确定所述第一开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_1,i；在所述获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i的方面，所述估计单元具体用于：读取所述第二目标时刻对应的端电压值作为第二开路电压值，根据所述标定关系，确定所述第二开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_2,i。

电池组均衡的最终目的是使得电池组的容量最大化，由于电池组中各电池单体串联，因此，通过被动均衡所能达到的容量最大化效果是：电池组容量等于各电池单体容量的最小值。

在本发明实施例中，第一参照电池单体是容量最小的电池单体，应令电池组容量等于第一参照电池单体的容量以达到容量最大化。或者说，应避免其他电池单体先于第一参照电池单体到达满电状态，同时，还要避免其他电池单体先于第一参照电池单体到达电量放空状态，才可实现容量最大化效果。

在完成放电处理后，第一参照电池单体的剩余充电电量将等于基准剩余充电电量，其他电池单体的剩余充电电量则不小于基准剩余充电电量。这样，在充电时，其他电池单体至多与第一参照电池单体同时到达满电状态，而不会先于第一参照电池单体到达满电状态。

而电池组的剩余放电电量是由剩余放电电量最小的电池单体(也即第二参照电池单体y)的剩余放电电量(记为Q_DCH,y)来决定的。若将第一参照电池单体的容量记为C_x，将第二参照电池单体的容量记为C_y，无论是否对第一参照电池单体x进行放电处理后，第一参照电池单体x的剩余放电电量均为Q_DCH,y，其剩余充电电量(也即基准剩余充电电量)记为Q′_CHA,x，并且Q′_CHA,x＝(C_x-Q_DCH,y)，至于第二参照电池单体y，在放电处理前，其剩余充电电量为(C_y-Q_DCH,y)，由于C_y≥C_x，则(C_y-Q_DCH,y)≥(C_x-Q_DCH,y)，也即，无论第一参照电池单体与第二参照单体是否为同一单体，均不会对第二参照电池单体进行放电处理，这样第二参照电池单体的剩余放电电量将保持在Q_DCH,y。

对于第一参照电池单体、第二参照电池单体之外的任一电池单体z，记其剩余放电电量为Q_DCH,z，考虑下述两种情况：

情况一，电池单体z的剩余充电电量不小于基准剩余充电电量，将不进行放电处理，则电池单体z会保持原有的剩余放电电量Q_DCH,z，由于第二参照电池单体的剩余放电电量最小，则Q_DCH,z≥Q_DCH,y；

情况二，电池单体z的剩余充电电量小于基准剩余充电电量，将进行放电处理，假定电池单体z的容量为C_z，放电完成后，电池单体z的剩余充电电量将等于基准剩余充电电量Q_CHA,x，则电池单体z的剩余放电电量Q′_DCH,z＝C_z-Q′_CHA,x，由于C_z≥C_x，则(C_z-Q′_CHA,x)≥(C_x-Q′_CHA,x)，而C_x-Q′_CHA,x又等于第二参照电池单体的剩余放电电量Q_DCH,y，因此，在放电处理完成后，电池单体z的剩余放电电量将等于Q_DCH,y。

从而可知，无论是否进行放电处理，电池单体z的剩余放电电量都不小于第二参照电池单体的剩余放电电量Q_DCH,y。也即，在被动均衡过后，电池组的剩余放电电量还是等于第二参照电池单体的剩余放电电量，从而未影响到电池组的剩余放电电量。

也就是说，在完成均衡后，第一参照电池单体x的剩余放电电量为Q_DCH,y，其他电池单体的剩余放电电量均不小于Q_DCH,y，从而不会先于第一参照电池单体x到达电量放空状态。

由于可知，采用本发明提供的被动均衡方法对电池组进行被动均衡后，其他电池单体的剩余放电电量均不小于第一参照电池单体x的剩余放电电量，从而不会先于第一参照电池单体x到达电量放空状态。并且，在充电时，其他电池单体至多与第一参照电池单体x同时到达满电状态，而不会先于第一参照电池单体到达满电状态。而第一参照电池单体x又是容量最小的电池单体，因此可实现容量最大化的效果。

综上，本发明实施例提供的电池组被动均衡方法和电池管理***，可实现容量最大化效果，并且均衡过程不会影响电池组的剩余放电电量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电池组被动均衡方法的示例性流程图；

图2a为本发明实施例提供的电池组中电池单体的状态示意图；

图2b为本发明实施例提供的均衡后电池组中电池单体的状态示意图；

图2c为本发明实施例提供的均衡前后以及充满电后电池单体的状态示意图；

图3为本发明实施例提供的电池组被动均衡方法的另一示例性流程图；

图4为本发明实施例提供的电池组被动均衡方法的又一示例性流程图；

图5为本发明实施例提供的现有的基于剩余充电电量一致的均衡策略的均衡示意图；

图6为本发明实施例提供的现有的基于剩余放电电量一致的均衡策略的均衡示意图；

图7为本发明实施例提供的电池管理***示例性结构图。

具体实施方式

本发明提供电池组被动均衡方法和电池管理***(Battery Management System，BMS)，以实现对电池组进行被动均衡。

被均衡的电池组包括串联连接的多个电池单体。

本发明实施例提供的电池组被动均衡方法和BMS，可实现电池组容量最大化效果，并且在均衡过程不会影响电池组的剩余放电电量，因此，本发明实施例提供的电池组被动均衡方法可在行驶过程中执行。

图1示出了BMS所执行的电池组被动均衡方法的一种示例性流程，包括：

S0：BMS上电。

S1：估计每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量。

其中，剩余放电电量为电池单体在当前状态具有的电量，剩余充电电量为电池单体从当前状态到达满电状态所需补充的电量。也即，剩余放电电量与剩余充电电量之和等于电池单体的容量。

上述容量有不同的估计方式，本文后续将介绍其中一种。

S2：从多个电池单体中确定出容量最小的电池单体(第一参照电池单体x，简称单体x)。

第一参照电池单体x的剩余放电电量可记为Q_DCH,x，其剩余充电电量可记为Q_CHA,x，其中，下标DCH表示放电，CHA表示充电。

以四个电池单体为例，请参见图2a，4号电池单体的容量最小，为第一参照电池单体x，剩余放电电量最小的单体是1号单体，剩余充电电量最小的单体是3号单体，当前的电池组容量等于1号单体的剩余放电电量与3号单体的剩余充电电量之和，可以C_pack表示。

S3：确定第一参照电池单体x的目标均衡电量值Q_EQ,x。

其中，目标均衡电量值Q_EQ,x指要耗散放电的电量。

在一个示例中，可从上述多个电池单体中确定出剩余放电电量最小的电池单体(第二参照电池单体y,简称单体y)，根据单体y的剩余放电电量(Q_DCH,y)确定Q_EQ,x。仍以图2a中的四个电池单体为例，1号单体的剩余放电电量最小，为第二参照电池单体y。

具体的，若单体x与单体y为同一电池单体，也即单体x刚好是剩余放电电量最小的单体，则单体x不需要进行均衡，将单体x的Q_EQ,x记为0。

否则，将单体x与单体y的剩余放电电量的差值，记为单体x的目标均衡电量值，也即Q_EQ,x＝Q_DCH,x-Q_DCH,y。

单体x均衡后，其剩余放电电量为：Q_D’_CH,x＝Q_DCH,x-Q_EQ,x，剩余充电电量为：Q_C’_HA,x＝Q_CHA,x+Q_EQ,x，如图2b中4号单体所示。需要说明的是，均衡后，单体x剩余放电电量与单体y的剩余放电电量是相等的。

均衡后单体x的剩余充电电量也可称为基准剩余充电电量，在确定其他电池单体的目标均衡电量值时，将使用到基准剩余充电电量。

S4：根据基准剩余充电电量，确定其他电池单体的目标均衡电量值。

可将除单体x之外的任一其他电池单体简称单体j，对于除单体x之外的单体j，若其剩余充电电量不小于基准剩余充电电量(如图2a中1号和2号单体)，将单体j的目标均衡电量值记为0。

也即，若Q_CHA,j>＝Q_CHA,x+Q_,EQ,x，则单体j不需要进行均衡，其目标均衡电量值Q_EQ,j＝0。

这是因为，若单体j的剩余充电电量不小于基准剩余充电电量(如图2a中1号单体)，在单体x的剩余放电电量被放空之前，单体j的剩余放电电量不会被放空；而在单体x充满电之前，单体j不会提前充满，因此单体j对电池组的容量大小没有影响，不需要对其进行均衡。

而若单体j的剩余充电电量小于基准剩余充电电量，则单体j需要均衡。此时，将基准剩余充电电量与单体j的剩余充电电量的差值，记为单体j的目标均衡电量值。

也即，若Q_CHA,j<Q_CHA,x+Q_,EQ,x，则单体j需要进行均衡，其目标均衡电量值Q_EQ,j＝Q_CHA,x+Q_,EQ,x-Q_CHA,j。

这是因为，以图2a中3号单体为例，可以看出，在单体的剩余放电电量放空时，电池组将停止放电，此时3号单体仍有部分剩余放电电量未放出；而在单体x充满电之前，3号单体就先到达满电状态，此时电池组就会停止充电，从而影响了电池组的容量。因此，需要对3号单体进行均衡，放出部分电量，使得均衡完成后3号单体与单体x(4号单体)具有相同的剩余充电电量(请参见图2b)，能够同时被充满，则可以达到增大电池组容量的效果。

S5：对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。

步骤S4和S5确定的各目标均衡电量值可视为初始目标均衡电量值，可以理解的是，随着放电时间的延长，需要放掉的电量会越来越少。因此，可在放电处理中实时更新各电池单体的目标均衡电量值，直至所有的电池单体的目标均衡电量值均为0时，停止放电处理，也即完成了一次被动均衡。

具体的，BMS可根据实际的均衡电流大小，计算已通过均衡放掉的电量，进而更新目标均衡电量值。

需要说明的是，完成被动均衡后，各电池单体的剩余充电电量是大于等于基准剩余充电量的。

均衡后，请参见图2b或图2c，电池组容量等于4号单体的容量，可以Cpack’表示。

前已述及，被动均衡所能达到的容量最大化效果是：电池组容量等于各电池单体容量的最小值。

在本发明实施例中，第一参照电池单体x是容量最小的电池单体，因此，应令电池组容量等于第一参照电池单体x的容量以达到容量最大化。或者说，应避免其他电池单体先于第一参照电池单体x到达满电状态，同时，还要避免其他电池单体先于第一参照电池单体x到达电量放空状态，才可实现容量最大化效果。仍以图2a中的四个电池单体为例，四个电池单体在均衡后、充满电后的状态如图2c所示，可见，电池组容量达到了电池单体容量的最小值，实现了最大化效果。

根据本发明实施例提供的方法，在完成放电处理后，第一参照电池单体x的剩余充电电量将等于基准剩余充电电量，其他电池单体的剩余充电电量将不小于基准剩余充电电量。这样，在充电时，其他电池单体至多与第一参照电池单体同时到达满电状态，而不会先于第一参照电池单体到达满电状态。

此外，电池组的剩余放电电量是由剩余放电电量最小的电池单体(也即第二参照电池单体y)的剩余放电电量(记为Q_DCH,y)来决定的。若将第一参照电池单体的容量记为C_x，将第二参照电池单体的容量记为C_y，在完成被动均衡后，第一参照电池单体x的剩余放电电量为Q_DCH,y，其剩余充电电量(也即基准剩余充电电量)记为Q′_CHA,x，并且Q′_CHA,x＝(C_x-Q_DCH,y)，至于第二参照电池单体y，在放电处理前，其剩余充电电量为(C_y-Q_DCH,y)，由于C_y≥C_x，则(C_y-Q_DCH,y)≥(C_x-Q_DCH,y)，也即，无论第一参照电池单体与第二参数单体是否为同一单体，均不会对第二参照电池单体进行放电处理，也即，第二参照电池单体的剩余放电电量将保持Q_DCH,y。

对于第一参照电池单体、第二参照电池单体之外的任一电池单体z，记其剩余放电电量为Q_DCH,z，考虑下述两种情况：

情况一，电池单体z的剩余充电电量不小于基准剩余充电电量，将不进行放电处理，则电池单体z会保持原有的剩余放电电量Q_DCH,z，由于第二参照电池单体的剩余放电电量最小，则Q_DCH,z≥Q_DCH,y；

情况二，电池单体z的剩余充电电量小于基准剩余充电电量，将对进行放电处理，假定电池单体z的容量为C_z，放电完成后，电池单体z的剩余充电电量将等于基准剩余充电电量Q′_CHA,x，放电完成后，电池单体z的剩余放电电量Q′_DCH,z＝C_z-Q′_CHA,x，由于C_z≥C_x，则(C_z-Q′_CHA,x)≥(C_x-Q′_CHA,x)，而C_x-Q′_CHA,x又等于第二参照电池单体的剩余放电电量Q_DCH,y，因此，在放电处理完成后，电池单体z的剩余放电电量将大于等于Q_DCH,y。

从而可知，无论是否进行放电处理，电池单体z的剩余放电电量都不小于第二参照电池单体的剩余放电电量Q_DCH,y。也即，在被动均衡过后，电池组的剩余放电电量仍等于第二参照电池单体y的剩余放电电量，从而未影响到电池组的剩余放电电量。

也就是说，在完成均衡后，第一参照电池单体x的剩余放电电量为Q_DCH,y，其他电池单体的剩余放电电量均不小于Q_DCH,y，从而不会先于第一参照电池单体x到达电量放空状态。

由于可知，采用本发明提供的被动均衡方法对电池组进行被动均衡后，其他电池单体的剩余放电电量均不小于第一参照电池单体x的剩余放电电量，从而不会先于第一参照电池单体x到达电量放空状态。并且，在充电时，其他电池单体至多与第一参照电池单体x同时到达满电状态，而不会先于第一参照电池单体到达满电状态。而第一参照电池单体x又是容量最小的电池单体，因此可实现容量最大化的效果，并且均衡过程不会影响电池组的剩余放电电量。

在本发明其他实施例中，请参见图3，BMS在上电后还会执行如下步骤：

S7，在线计算电池组的累计充放电电量。

具体的，BMS在上电开机时会读取上一次下电关机时存储的电量值，以读取的电量值为初始值实时计算电池组的累计充放电电量值。

累计充放电电量的计算方式有多种，示例性的，BMS可通过电流传感器实时测量通过电池组的电流值，基于实测电流值和初始值实时计算电池组的累计充放电电量值。

更具体的，可采用下述公式予以计算：

其中，I为电流，随时间变化，充电时为正，放电时为负，单体为A；t为时间，单位为s；Q表示累计充放电电量，单位为Ah。由于t单位为秒，而Q的单位为安时，所以公式中除以了3600秒。

需要说明的是，S7与S1-S6是并行执行的。并且，只要不下电关机，S7会持续执行。

S8：在下电关机时存储计算出的最后一个累计充放电电量值。

下电关机时所存储的累计充放电电量值，将在下一次上电时，作为初始值计算电池组的累计充放电电量。

上述累计充电电量值结合SOC可用于估计电池单体的容量。

其中，SOC为荷电状态或电量状态，其被定义为电池单体的剩余放电电量与容量的百分比。

SOC的估计有多种方法，示例性的，可通过静置较长时间的端电压值来近似估计。因此，在上电时，BMS还可获取端电压值。

下面，将主要对如何估计电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量进行详细介绍。请参见图4，其可包括如下步骤：

S400：线下标定电池单体SOC-OCV关系。

具体的，可在线下进行开路电压测试，每隔一定的SOC间隔(通常为5％或10％)，测得电池单体的的开路电压值(OCV，Open Circuit Voltage)，形成SOC-OCV标定表格或曲线以表示SOC-OCV关系。

需要说明的是，同一批次的电池单体的SOC-OCV曲线可以认为是一致的，因此可只对一块电池单体进行标定。

S401：BMS上电。

S402：BMS在线计算电池组的累计充放电电量。

S402与前述的S7相同，在此不作赘述。

S403：BMS获取第一目标时刻t1所有单体的SOC值，以及电池组累计充放电电量值Q₁。

可将任一电池单体以电池单体i(简称单体i)表示，单体i在第一目标时刻t1的SOC值以SOC_1,i表示。

需要说明的是，t1为某一上电开机时刻，并且t1与上次下电关机时刻的时间差不小于预设的静置时间阈值(例如1小时)。

前述提及了SOC值可通过端电压近似估计。具体的，BMS可获取单体i在第一目标时刻t1对应的端电压值作为第一开路电压值，根据SOC-OCV的标定关系确定第一开路电压值对应的SOC_1,i。

更具体的，以SOC-OCV标定表格为例，可根据SOC-OCV标定表格插值查表得到SOC_1,i。

下面介绍为何t1与上次下电关机的时间差要不小于预设的静置时间阈值。

SOC-OCV体现的是SOC与开路电压的对应关系。但是，BMS能测量的只有端电压值，开路电压是测不到的；只有充分静置后，端电压才能近似等同于开路电压，因此，并不是任一上电时刻测得的端电压值都可用于估计SOC，而要找静置时间满足静置时间阈值时刻的端电压值去估计SOC。

至于累计充放电电量值Q₁，由于BMS在下电时会记录最后一个累计充放电电量值，因此可直接读取得到。

当然，除了采用端电压获取SOC值外，本领域技术人员还可通过其他方式获取SOC值，在此不作赘述。

S404：BMS获取第二目标时刻t2所有单体的SOC值，以及电池组累计充放电电量值Q₂。

t2为某一上电开机时刻，并且t2与上次下电关机的时间差不小于预设的静置时间阈值(例如1小时)。当然，第一目标时刻t1和第二目标时刻t2为不同的上电开机时刻。

单体i在t2的SOC值以SOC_2,i表示。具体的，BMS可获取单体i在第二目标时刻t2对应的端电压值作为第二开路电压值，根据SOC-OCV的标定关系确定第二开路电压值对应的SOC_1,i。

如何获取SOC_2,i与获取SOC_1,i相类似，在此不作赘述。

S405：根据SOC值、Q₁和Q₂,估计各电池单体的容量，以及估计各电池单体的剩余放电电量和剩余充电电量。

对于单体i来讲，可根据SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计其容量C_bat,i。

在一个示例中，C_bat,i通过如下公式计算：

至于剩余放电电量，在第二目标时刻晚于第一目标时刻的情况下，其具体可为单体i在第二目标时刻的剩余放电电量Q_DCH,i；同理，剩余充电电量具体可为单体i在第二目标时刻的剩余充电电量Q_CHA,i。

第二目标时刻的剩余放电电量Q_DCH,i可通过如下公式估计：

而第二目标时刻的剩余充电电量Q_CHA,i可通过如下公式估计：

当然，若第一目标时刻晚于第二目标时刻，则剩余放电电量具体可为单体i在第一目标时刻的剩余放电电量，剩余充电电量具体可为单体i在第一目标时刻的剩余充电电量。

S406-S409与前述S2-S5相同，在此不作赘述。

在本实施例中，容量、剩余放电电量、剩余充电电量的估计简单，计算量小。同时，SOC-OCV标定表格是一般BMS软件中普遍会存储的基本信息，不需要占据额外的存储空间。

此外，需要说明的是，上述方法是在BMS上电时执行的。若在均衡过程中，BMS下电，再上电时，会分两种情况：

情况一，具备重新计算目标均衡电量的条件(即静置时间充分，可重新估计剩余充放电电量和容量等)，在此种情况下，可重新执行上述被动均衡方法，以最新计算出的目标均衡电量为准，进行均衡控制。

情况二，不具备重新计算的条件(例如静置时间不充分)，在此种情况下，可使用上一次下电前存储的目标均衡电量值，继续进行均衡控制。

需要说明的是，目前的均衡策略大多基于电压一致原则或SOC(荷电状态或电量状态，即电池剩余放电电量与容量的百分比)一致原则，即：对电压较高或SOC较高的电池单体进行放电，使所有单体的电压或SOC值保持一致。

然而，由于不同的电池单体容量和内阻不一致性，电压和SOC的大小都不能直接反映电池单体剩余放电电量的多少。例如：某一实际剩余放电电量较少的电池单体，由于内阻较小或容量较小，可能在放电过程的某一时刻表现为电压或SOC较高，此时如果基于电压一致或SOC一致进行均衡，则可能导致该电池单体的剩余放电电量被误均衡，从而导致电池组的可用电量损失。

而本发明实施例提供的电池组被动均衡方法和BMS，可实现电池组容量最大化效果，并且在均衡过程不会影响电池组的剩余放电电量。

此外，为了实现电池组容量等于各单体容量最小值的最优被动均衡效果，现有方法中也有采用基于剩余充电电量一致的均衡策略。

请参见图5，采用策略1时，首先估计所有电池单体的剩余充电电量，然后通过对部分电池单体进行放电，使所有单体的剩余充电电量相等。这样，在完成均衡后，进行电池组充电时，所有单体的电量能够同时充满，也就实现了电池组容量等于单体容量最小值的均衡目标。

但是，与本发明实施例所提供的被动均衡方式相比，基于剩余充电电量一致的均衡策略虽然同样能够实现容量最大化，但通过均衡耗散掉的电量通常不是最小的。而均衡电量越多，均衡过程所产生的热量也越大，不利于均衡子板与电池***的使用安全。

这是因为：

假定，电池组包括N个电池单体，均衡前电池单体中剩余充电电量的最大值w。

对于任一电池单体i，在基于剩余充电电量一致的均衡策略(简称策略1)时，电池单体i被均衡掉的电量是w与其剩余充电电量Q_CHA,i的差。

而在本申请中，各电池单体需被耗散的电量是基准剩余充电电量u与Q_CHA,i的差。

那么u与w之间是什么关系呢？

在本申请中，在均衡后，容量最小的单体x的剩余放电电量与第二参照单体y的剩余放电电量是相等的。

由于单体x容量最小，在单体x的剩余放电电量与第二参照单体y的剩余放电电量相等的情况下，均衡后单体x的剩余充电电量(也即基准充电电量)是小于等于第二参照单体y的剩余充电电量。

由此可推出，基准充电电量是小于等于均衡前电池单体的最大剩余充电量w的。也即，w≥u，那么可进一步推出，任一单体i采用策略1均衡掉的电量要大于等于采用本申请的方法均衡掉的电量，由此可得出本申请在均衡过程的耗散电量要更小。

此外，请参见图6，现有方法中也有采用基于剩余放电电量一致的均衡策略(简称策略2)。

与之相比，本申请通过均衡耗散掉的电量是更小的，原因如下：

策略2要求剩余放电电量一致，那么，在均衡后，各电池单体的剩余放电电量均等于均衡前单体中剩余放电电量的最小值Q_DCH,y。

假定，任一电池单体i均衡前的剩余放电电量为Q_DCH,i，那么,采用策略2均衡后，电池单体i均衡掉的电量为Q_DCH,i-Q_DCH,y。

而在本申请中，均衡后电池单体i的剩余放电电量Q_DCH,i’是大于等于第二参照电池单体的剩余放电电量Q_DCH,y，也即，电池单体i均衡掉的电量为Q_DCH,i-Q_DCH,i’≤Q_DCH,i-Q_DCH,y。

任一单体i采用策略2均衡掉的电量要大于等于采用本申请的方法均衡掉的电量，由此可得出本申请在均衡过程的耗散电量要更小。

综上，本发明提出的被动均衡方法，在对各单体剩余充/放电电量与容量进行估计的基础上，进行各单体待均衡电量的计算，并基于待均衡电量值进行均衡控制。这种方法的优势在于：

1)可以实现电池组容量等于单体容量最小值的被动均衡容量最大化效果。

2)均衡过程不会影响电池组当前的剩余放电电量。

3)各单体均衡电量小，均衡过程中的发热量小。

4)方法简单，计算量小。同时，SOC-OCV标定表是一般BMS软件中普遍会存储的基本信息，不需要占据额外的存储空间；

5)每次上电时可对电池的电量进行实时更新，计算过程不需要提前获取每个电池的容量。

图7示出了上述BMS的一种示例性结构，其可包括：

估计单元1，用于估计每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量；

均衡电量值计算单元2，用于：

确定出容量最小的电池单体；容量最小的电池单体为第一参照电池单体；

从多个电池单体中确定出容量最小的电池单体；容量最小的电池单体为第一参照电池单体；

从多个电池单体中确定出剩余放电电量最小的电池单体；剩余放电电量最小的电池单体为第二参照电池单体；

若第一参照电池单体与第二参照电池单体为同一电池单体，将第一参照电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将第一参照电池单体与第二参照单体的剩余放电电量的差值，记为第一参照电池单体的目标均衡电量值；第一参照电池单体x的剩余充电电量与第一参照电池单体的目标均衡电量值的和值为基准剩余充电电量；

对于任一其他电池单体，若剩余充电电量不小于基准剩余充电电量，将任一其他电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将基准剩余充电电量与任一电池单体的剩余充电电量的差值，记为任一其他电池单体的目标均衡电量值；

均衡控制单元3，用于对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。

具体细节请参见本文前述的记载，在此不作赘述。

在本发明其他实施例中，上述所有实施例中的估计单元1还用于：在上电开机时读取上一次下电关机时存储的电量值，以读取的电量值为初始值实时计算电池组的累计充放电电量值，并在下电关机时存储计算出的最后一个累计充放电电量值。

在估计每一电池单体的容量的方面，估计单元1可具体用于：

在上电时，获取电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i，以及累计充放电电量值Q₁；同时，获取电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i，以及累计充放电电量值Q₂；电池单体i表示任一电池单体；

根据SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计电池单体i的容量C_bat,i；

其中，第一目标时刻和第二目标时刻为不同的上电开机时刻，并且，第一目标时刻和第二目标时刻与上次下电关机的时间差不小于预设的静置时间阈值。

如何根据SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计电池单体i的容量C_bat,i请参见本文前述的记载，在此不作赘述。

在本发明其他实施例中，在获取电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i的方面，估计单元1可具体用于：

读取第一目标时刻对应的端电压值作为第一开路电压值，根据荷电状态与开路电压的标定关系，确定第一开路电压值对应的荷电状态为SOC_1,i；

在获取电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i的方面，估计单元具体用于：

读取第二目标时刻对应的端电压值作为第二开路电压值，根据标定关系，确定第二开路电压值对应的荷电状态为SOC_2,i。

相关介绍请参见前述方法实施例的记载，在此不作赘述。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及模型步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或模型的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、WD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电池组被动均衡方法，所述电池组包括串联连接的多个电池单体，其特征在于，所述方法包括：

估计每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量；所述剩余放电电量为电池单体在当前状态具有的电量；所述剩余充电电量为电池单体从当前状态到达满电状态所需补充的电量；

从所述多个电池单体中确定出容量最小的电池单体；所述容量最小的电池单体为第一参照电池单体x；

从所述多个电池单体中确定出剩余放电电量最小的电池单体；所述剩余放电电量最小的电池单体为第二参照电池单体y；

若所述第一参照电池单体x与所述第二参照电池单体y为同一电池单体，将所述第一参照电池单体x的目标均衡电量值记为0；否则，将所述第一参照电池单体x与所述第二参照单体y的剩余放电电量的差值，记为所述第一参照电池单体x的目标均衡电量值；所述第一参照电池单体x的剩余充电电量与所述第一参照电池单体x的目标均衡电量值的和值为基准剩余充电电量；

对于任一其他电池单体，若剩余充电电量不小于所述基准剩余充电电量，将所述任一其他电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将所述基准剩余充电电量与所述任一其他电池单体的剩余充电电量的差值，记为所述任一其他电池单体的目标均衡电量值；

对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在上电开机时读取上一次下电关机时存储的电量值，以读取的电量值为初始值实时计算所述电池组的累计充放电电量值；并在下电关机时存储计算出的最后一个累计充放电电量值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述多个电池单体中的任一电池单体以电池单体i表示；

所述电池单体i的容量通过如下方式估计：

在上电时，获取所述电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i，以及累计充放电电量值Q₁；同时，获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i，以及累计充放电电量值Q₂；

根据所述SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计所述电池单体i的容量C_bat,i；

其中，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻为不同的上电开机时刻，并且，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻与上次下电关机的时间差不小于预设的静置时间阈值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述容量C_bat,i通过如下公式计算：

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i包括：

读取所述第一目标时刻对应的端电压值作为第一开路电压值，根据荷电状态与开路电压的标定关系，确定所述第一开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_1,i；

所述获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i包括：

读取所述第二目标时刻对应的端电压值作为第二开路电压值，根据所述标定关系，确定所述第二开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_2,i。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述第二目标时刻晚于所述第一目标时刻；

所述电池单体i的剩余放电电量为所述第二目标时刻的剩余放电电量Q_DCH,i；

所述第二目标时刻的剩余放电电量Q_DCH,i通过如下公式估计：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述电池单体i的剩余充电电量为所述第二目标时刻的剩余充电电量Q_CHA,i；

所述第二目标时刻的剩余充电电量通过如下公式估计：

8.一种电池管理***，其特征在于，用于对电池组进行均衡控制，所述电池组包括串联连接的多个电池单体，所述***包括：

估计单元，用于估计每一电池单体的容量、剩余放电电量和剩余充电电量；

均衡电量值计算单元，用于：

从所述多个电池单体中确定出容量最小的电池单体；所述容量最小的电池单体为第一参照电池单体；

从所述多个电池单体中确定出剩余放电电量最小的电池单体；所述剩余放电电量最小的电池单体为第二参照电池单体；

若所述第一参照电池单体与所述第二参照电池单体为同一电池单体，将所述第一参照电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将所述第一参照电池单体与所述第二参照单体的剩余放电电量的差值，记为所述第一参照电池单体的目标均衡电量值；所述第一参照电池单体x的剩余充电电量与所述第一参照电池单体的目标均衡电量值的和值为基准剩余充电电量；

对于任一其他电池单体，若剩余充电电量不小于所述基准剩余充电电量，将所述任一其他电池单体的目标均衡电量值记为0；否则，将所述基准剩余充电电量与所述任一其他电池单体的剩余充电电量的差值，记为所述任一其他电池单体的目标均衡电量值；

均衡控制单元，用于对目标均衡电量值不为0的电池单体进行放电处理，直至累积放电电量等于相应的目标均衡电量值。

9.如权利要求8所述的***，其特征在于，

所述估计单元还用于：在上电开机时读取上一次下电关机时存储的电量值，以读取的电量值为初始值实时计算所述电池组的累计充放电电量值，并在下电关机时存储计算出的最后一个累计充放电电量值；

在估计每一所述电池单体的容量的方面，所述估计单元具体用于：

在上电时，获取电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i，以及累计充放电电量值Q₁；同时，获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i，以及累计充放电电量值Q₂；所述电池单体i表示所述多个电池单体中的任一电池单体；

根据所述SOC_1,i、Q₁、SOC_2,i和Q₂，估计所述电池单体i的容量C_bat,i；

其中，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻为不同的上电开机时刻，并且，所述第一目标时刻和所述第二目标时刻与上次下电关机的时间差不小于预设的静置时间阈值。

10.如权利要求9所述的***，其特征在于，

在所述获取所述电池单体i在第一目标时刻对应的荷电状态SOC_1,i的方面，所述估计单元具体用于：

读取所述第一目标时刻对应的端电压值作为第一开路电压值，根据荷电状态与开路电压的标定关系，确定所述第一开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_1,i；

在所述获取所述电池单体i在第二目标时刻对应荷电状态SOC_2,i的方面，所述估计单元具体用于：

读取所述第二目标时刻对应的端电压值作为第二开路电压值，根据所述标定关系，确定所述第二开路电压值对应的荷电状态为所述SOC_2,i。