CN112260372B - 一种电池均衡方法、装置及电池管理*** - Google Patents

一种电池均衡方法、装置及电池管理*** Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电池均衡方法、装置及电池管理***，该方法包括：获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，N个电池单体组成电池，N为正整数；根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC的大小关系；控制对目标电池单体进行电量均衡处理，其中，目标电池单体为根据SOC的大小关系从N个电池单体中确定。

Description

一种电池均衡方法、装置及电池管理***
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池均衡方法、装置及电池管理***。
背景技术
当多个电池单体通过串并联组成电池时，由于电池中各个电池单体的不均匀性和个体差别，多个电池单体之间通常不会具有完全相同的荷电状态(State of charge，SOC），其剩余电量存在差别，导致电池存在不均衡性，这将极大影响电池的容量发挥和寿命，因此需要对电池进行均衡处理。现有技术一般通过检测各个电池单体的开路电压来估算其SOC的具体数值，进而按照该数值对电池进行电量均衡处理。
但由于不同SOC的电池单体的开路电压差异较小，估算出的SOC不够精确，导致各个电池单体间的不均衡程度判断容易出现错误，以致均衡效果不理想。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电池均衡方法、装置及电池管理***，以改善上述技术问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种电池均衡方法，方法包括：获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，N个电池单体组成电池，N为正整数；根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系；控制对目标电池单体进行电量均衡处理，目标电池单体为根据SOC的大小关系从N个电池单体中确定。
在上述方案中，根据组成电池的N个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压获得各电池单体的SOC大小关系，不需要精确获得各电池单体的SOC的绝对值，也不需要精确获得各电池单体的SOC高低差别的具体百分比，运算量小，SOC判定难度低。而且，由于有电流情况下，各电池单体的闭路电压可以表现出较大的差异，通过脉冲充电的第一闭路电压和脉冲放电时的第二闭路电压共同判断N个电池单体的SOC大小关系，可简单、准确地识别出各电池单体间的不均衡程度，均衡效果佳。
在一种可选实施方式中，确定任意两个电池单体的SOC的大小关系的方式包括：若两个电池单体中第一电池单体的第一闭路电压大于两个电池单体中第二电池单体的第一闭路电压，且第一电池单体的第二闭路电压也大于第二电池单体的第二闭路电压，则确定第一电池单体的SOC大于第二电池单体的SOC。
无论是在脉冲充电还是脉冲放电的情况下，高SOC的电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压都偏高。因此，通过对脉冲充电时的第一闭路电压和脉冲放电时的第二闭路电压进行采集，并将两个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比，可以排除内阻对SOC的干扰，标定出两个电池单体中高SOC的电池单体和低SOC的电池单体。
在一种可选实施方式中，根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系，包括：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定M个SOC，M个SOC不小于N个电池单体的SOC中除M个SOC外的剩余SOC，目标电池单体包括M个SOC所对应的M个电池单体；和/或，根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定L个SOC，L个SOC不大于N个电池单体的SOC中除L个SOC外的剩余SOC，目标电池单体包括L个SOC所对应的L个电池单体；其中，M和L为正整数，且M小于N，L小于N。
在一种可选实施方式中，根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系，包括：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC排序；目标电池单体包括：SOC排序中排序在最前的M个SOC所对应的M个电池单体，和/或，SOC排序中排序在最后的L个SOC所对应的L个电池单体。
在一种可选实施方式中，控制对目标电池单体进行电量均衡处理，包括：控制对目标电池单体进行预设电量的均衡处理。
对目标电池单体进行均衡处理时的电量是预设的，可以保证在无法精确获得各电池单体的SOC具体数值的情况下，仍能够使N个电池单体的剩余电量尽可能趋于一致，并且，通过合理设置预设电量的电量值，还可以确保电池单体不会一次性释放过多电量，避免N个电池单体间的剩余电量再次失衡。
在一种可选实施方式中，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，包括：在满足触发条件的情况下，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压；其中，触发条件包括以下至少一项：距离上一次电量均衡处理过去预设时长；连续出现一次脉冲充电电流以及一次脉冲放电电流；在预设时间间隔内出现脉冲充电电流以及脉冲放电电流。
在一种可选实施方式中，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，包括：获取每一电池单体在最近一次脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在最近一次脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
在一种可选实施方式中，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，包括：确定最近j次脉冲充电电流及最近k次脉冲放电电流中，充电电流值最大的一次目标脉冲充电电流及放电电流值最大的一次目标脉冲放电电流；获取每一电池单体在目标脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在目标脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
选择电流值最大的一次脉冲充电电流和脉冲放电电流，在高电流值的情况下，可以放大不同电池单体之间的闭路电压差异，进而可以更易识别出各电池单体的SOC的大小关系。
在一种可选实施方式中，第一闭路电压为电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的最高电压，第二闭路电压为电池单体在脉冲放电电流的持续时间内的最低电压。
上述最高电压和最低电压分别是脉冲充电时的峰值电压以及脉冲放电时的峰值电压，选择使用峰值电压进行SOC大小关系的判定，可以进一步放大各电池单体的电压差异，进而放大各电池单体的SOC差异，使得SOC大小关系更易识别。
第二方面，本申请实施例提供一种电池均衡装置，装置包括：电压获取模块，用于获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，N个电池单体组成电池，N为正整数；SOC比较模块，用于根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系；均衡控制模块，用于控制对目标电池单体进行电量均衡处理，目标电池单体为根据SOC的大小关系从N个电池单体中确定。
第三方面，本申请实施例提供一种电池管理***，包括：多个采集单元，每一采集单元用于采集电池中对应电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压；多个均衡单元，每一均衡单元用于对电池中对应电池单体进行电量均衡处理；电池管理控制单元，分别与每一采集单元以及每一均衡单元连接，电池管理控制单元用于执行如第一方面、第一方面中任一可选实施方式所述的电池均衡方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
图1示出了以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池单体的充电特性曲线图；
图2示出了以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池单体的放电特性曲线图；
图3示出了本申请实施例提供的电池均衡方法的流程图；
图4示出了本申请实施例提供的电池管理***的示意图；
图5示出了本申请实施例提供的电池管理***的另一示意图；
图6示出了本申请实施例提供的电池均衡装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
现有技术是通过检测各个电池单体的开路电压来估算其SOC的具体数值，进而按照该数值对各个电池单体补充或者放出相对应的电量，实现电池的电量均衡处理。这种方式存在如下问题：第一，在获得开路电压后需要通过各种较为复杂的计算公式来得出SOC的具体数值，运算量大；第二，如图1所示的以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池单体的充电特性曲线图，以及图2所示的以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池单体的放电特性曲线图，根据两个曲线图中展示的电池单体两端开路电压与SOC的关系，可见，锂离子电池单体的充、放电的电压平台十分平坦，不同SOC的电池单体的开路电压差异很小，使用开路电压估算出的SOC很不精确，这将导致各个电池单体间的不均衡程度判定容易出现错误，进而使得均衡效果不够理想。
此外，在利用开路电压估算SOC时，不可避免会受到电池单体的直流内阻的干扰。直流内阻不一致会干扰开路电压的测量，进而影响估算出的SOC的结果，这将进一步导致估算出的SOC精确性降低。
鉴于锂离子电池的充、放电的电压平台较为平坦，采用测量开路电压的方式难以精确估算出各电池单体的SOC，进而难以精确判定各电池单体间的不均衡程度，本申请实施例提供一种电池均衡方法，无须计算SOC的具体数值，可简便地识别出各电池单体间的不均衡程度。
图3示出了本申请实施例提供的电池均衡方法的流程图，请参照图3，该方法包括如下步骤：
步骤310，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
在本实施例中，N个电池单体串联组成电池，N为正整数。
在步骤310中，首先获取N个电池单体中的每一电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。每个电池单体各自对应一个第一闭路电压和一个第二闭路电压。
在本实施例中，脉冲充电电流和脉冲放电电流是指瞬间发生变化，作用时间较短（几十秒以内）的电流，且脉冲时的最大电流比持续数分钟以上的持续电流更大。脉冲充电电流和脉冲放电电流是在电池使用中产生的，例如在电动车行驶过程中，驾驶者踩油门加速时在各电池单体内产生脉冲放电电流，驾驶者踩刹车减速时在各电池单体内产生脉冲充电电流。电动车的应用不可避免会在各电池单体内不断产生脉冲充电电流和脉冲放电电流。
需要说明的是，在电池单体有电流（无论是持续电流或者脉冲电流）流过时测得的其两端电压属于闭路电压，其中，在脉冲充电电流流过时测得的两端电压为本实施例中的第一闭路电压，在脉冲放电电流流过时测得的两端电压为本实施例中的第二闭路电压。
步骤320，根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC的大小关系。
步骤330，控制对目标电池单体进行电量均衡处理，目标电池单体是根据SOC的大小关系从N个电池单体中确定。
在步骤320中，根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC的大小关系，不需要计算出SOC的具体数值。N个电池单体的SOC的大小关系可以是全部电池单体之间的SOC排序，可以是从N个电池单体的SOC中确定出最大的M个SOC，可以是从N个电池单体的SOC中确定出最小的L个SOC，还可以是从N个电池单体的SOC中同时确定出最大的M个SOC和最小的L个SOC。其中，最大的M个SOC是指按照从大到小的顺序，N个电池单体的SOC中排序在前M位的M个SOC，最小的L个SOC是指按照从大到小的顺序，N个电池单体的SOC中排序在后L位的L个SOC。
不同SOC的电池单体的开路电压差异很小，所以用开路电压估算出的电池单体的SOC会很不精确，但在有电流的情况下，各电池单体的闭路电压可以表现出较大的差异，故可以根据这种差异判定电池中任意两个电池单体的SOC的大小关系。但本实施例并非简单地利用持续电流下的闭路电压或者某一个脉冲电流下的闭路电压来进行判定，而是通过脉冲充电的第一闭路电压和脉冲放电时的第二闭路电压共同判断任意两个电池单体的SOC大小关系。在步骤320中，通过将任意两个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比，可得到该任意两个电池单体之间的SOC的大小关系，进而得到N个电池单体的SOC的大小关系。
具体的，确定任意两个电池单体的SOC的大小关系的方式包括：若两个电池单体中第一电池单体的第一闭路电压大于两个电池单体中第二电池单体的第一闭路电压，且第一电池单体的第二闭路电压也大于第二电池单体的第二闭路电压，则确定第一电池单体的SOC大于第二电池单体的SOC。
以下是对上述实施方式的原理性介绍：
可以理解，在利用闭路电压进行SOC大小关系的判定时，会受到电池单体的直流内阻的影响，各个电池单体可能存在先天性的内阻不同或者使用过程中由于温度不一致导致内阻不同，直流内阻的不一致将会干扰闭路电压的测量。例如，出现脉冲充电电流时，高SOC的电池单体会表现出明显偏高的闭路电压，但高内阻的电池单体也会表现出明显偏高的闭路电压，这就干扰了对于SOC大小关系的判断。而基于电动车应用中产生的脉冲充电电流和脉冲放电电流，如果是因内阻的差别干扰SOC大小关系的判定，会使高内阻的电池单体在脉冲充电时，对应的第一闭路电压偏高，脉冲放电时，对应的第二闭路电压偏低。而如果只有SOC的差别，则无论是在脉冲充电还是脉冲放电的情况下，高SOC的电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压都偏高。因此，通过对脉冲充电时的第一闭路电压和脉冲放电时的第二闭路电压进行采集，并与其他电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比，可以排除内阻对SOC的干扰，标定出两个电池单体中高SOC的电池单体和低SOC的电池单体。
在本实施例中，对于脉冲充电电流和脉冲放电电流之间的时间间隔并没有严格限制。例如，某次出现脉冲充电电流，与该脉冲充电电流相距在一小时以内的相隔最近的一次脉冲放电电流，可构成判定条件，可以利用各电池单体在该脉冲充电电流下的第一闭路电压和在该脉冲放电电流下的第二闭路电压，识别各电池单体的SOC的大小关系。
时间间隔越小，则受到的干扰就越小，因此，可以基于相邻的一次脉冲充电电流和一次脉冲放电电流实施上述方法。当然，也可以基于充电电流值最大的一次脉冲充电电流和放电电流值最大的一次脉冲放电电流进行实施。
在一种实施例中，在步骤310中，获取N个电池单体中的每一电池单体在最近一次脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在最近一次脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
在另一实施例中，在步骤310中，确定最近j次脉冲充电电流及最近k次脉冲放电电流中，充电电流值最大的一次目标脉冲充电电流及放电电流值最大的一次目标脉冲放电电流；获取N个电池单体中的每一电池单体在目标脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在目标脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，j、k为不小于2的正整数，j与k的取值可以相同，也可以不相同。
在上述实施例中，选择电流值最大的一次脉冲充电电流和脉冲放电电流，在高电流值的情况下，可以放大不同电池单体之间的闭路电压差异，进而可以更易识别出各电池单体的SOC的大小关系。
需要说明的是，本实施例所述的脉冲充电电流和脉冲放电电流不一定是相邻的，允许该脉冲充电电流和该脉冲放电电流之间还有其他的脉冲电流存在，但电池单体在该脉冲充电电流和该脉冲放电电流之间不能受到电量均衡的作用，这将影响SOC大小关系的判定。
进一步的，在步骤320中，确定N个电池单体的SOC的大小关系具有如下的实施方式：
方式一：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定M个SOC，该M个SOC不小于N个电池单体的SOC中除M个SOC外的剩余SOC。
在方式一中，根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定出最大的M个SOC，M为正整数，且M小于N。
若M等于1，则根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC。
若M大于1，一种实施例为：
A、根据N个电池单体中每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC，其具体实施方式可以是：
从N个电池单体中任意选出一电池单体，作为目标电池单体，从N个电池单体中除目标电池单体外的未进行过对比的剩余电池单体中任意选出一电池单体，作为待对比电池单体，将目标电池单体的第一闭路电压与待对比电池单体的第一闭路电压进行对比，以及将目标电池单体的第二闭路电压与待对比电池单体的第二闭路电压进行对比，若待对比电池单体的第一闭路电压大于目标电池单体的第一闭路电压，且待对比电池单体的第二闭路电压也大于目标电池单体的第二闭路电压，则确定待对比电池单体的SOC大于目标电池单体的SOC；将SOC更大的一个电池单体作为新一轮的目标电池单体，从N个电池单体中还未进行过对比的剩余电池单体中选出一电池单体，作为新一轮的待对比电池单体，将新一轮的目标电池单体的第一闭路电压与新一轮的待对比电池单体的第一闭路电压进行对比，以及将新一轮的目标电池单体的第二闭路电压与新一轮的待对比电池单体的第二闭路电压进行对比，以确定新一轮的目标电池单体与新一轮的待对比电池单体之间的SOC大小关系，并将两者中SOC更大的一个电池单体作为新一轮的目标电池单体。重复上述将两个电池单体的第一闭路电压及第二闭路电压进行对比的步骤，在所有电池单体均进行过对比后，确定最后的目标电池单体，该目标电池单体的SOC是最大的，从而实现从N个电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC。
B、在从N个电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC以后，确定N个电池单体中除已确定出的最大的SOC所对应的电池单体外的剩余电池单体，根据剩余电池单体中每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压，从剩余电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC。
从剩余电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC的实施方式与前述的步骤A相同，均是重复执行将两个电池单体的第一闭路电压及第二闭路电压进行对比的步骤，以判定出SOC更大的电池单体。不断将SOC更大的电池单体的两个闭路电压与其他未对比的电池单体的两个闭路电压进行对比，直至最终确定出一个最大的SOC。
按照上述方式不断从剩余电池单体的SOC中确定出一个最大的SOC，直至确定出N个电池单体的SOC中最大的M个SOC。可以理解，剩余电池单体随已确定出的最大的SOC不断改变。
确定出的M个SOC所对应的M个电池单体是N个电池单体中SOC偏高的电池单体。在步骤330中，将对应的M个电池单体作为目标电池单体，对M个电池单体进行被动均衡处理。
在一种实施例中，步骤330具体包括：控制对目标电池单体进行预设电量的均衡处理。其中，预设电量是一个较小的电量值，例如，预设电量在任一电池单体的可充电总电量的0.1%~1%的范围内，当然，在实际应用中，也允许预设电量小于0.1%或者大于1%。
被动均衡处理一般通过电阻放电的方式，对SOC偏高的电池单体进行放电，以热量形式释放电量，使N个电池单体的剩余电量尽可能地趋于一致。由于M个电池单体所放电的电量是预设的，可以保证在无法精确获得各电池单体的SOC具体数值的情况下，仍能够使N个电池单体的剩余电量尽可能趋于一致，且预设电量是一个较小的电量值，通过以小电量进行多次释放的渐进式放电方式，可以确保电池单体不会一次性释放过多电量，避免N个电池单体间的剩余电量再次失衡。
M个电池单体对应的预设电量可以是相同的，也可以呈阶梯式递减。
若通过上述实施方式确定出M个SOC，则M个SOC彼此之间的相对大小关系已知，先确定出的SOC比后确定出的SOC更大。例如，M个SOC的大小关系是：电池单体3的SOC>电池单体5的SOC>电池单体2的SOC>电池单体1的SOC>电池单体4的SOC，那么，在步骤330中，可以按照阶梯式电量对电池单体1~5进行放电。在所放电的电量中，电池单体3放电电量>电池单体5放电电量>电池单体2放电电量>电池单体1放电电量>电池单体4放电电量。当然，由于本实施例并不精确计算SOC的具体数值，无法准确给出放电电量的最合适的电量值，因此，M个电池单体放电电量的值均是预设的，预设M个电池单体的放电电量为S1、S2、……、SM，S1>S2>……>SM，M个SOC中的最大SOC所对应的电池单体按照电量S1进行放电，M个SOC中的最小SOC所对应的电池单体按照电量SM进行放电。
在一些实施例中，也可以通过其他方式确定出M个SOC，这些实施例可以只需从N个电池单体的SOC中确定出最大的M个SOC即可，不必关注M个SOC彼此之间的相对大小关系。在步骤330中，对于M个SOC所对应的M个电池单体可按照相同的电量进行放电。
方式二：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定L个SOC，L个SOC不大于N个电池单体的SOC中除L个SOC外的剩余SOC。
在方式二中，根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定出最小的L个SOC，L为正整数，且L小于N。
若L等于1，根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定出一个最小的SOC。
具体的，重复执行将两个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比的过程，以不断确定出SOC更小的电池单体，不断将SOC更小的电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压与其他未对比的电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比，直至最终确定出一个最小的SOC。
若L大于1，首先从N个电池单体的SOC中确定出一个最小的SOC，然后不断从剩余电池单体的SOC中确定出一个最小的SOC，直至确定出N个电池单体的SOC中最小的L个SOC。
此处对方式二不再赘述，可以参照方式一的实施方式。
方式三：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定M个SOC，以及根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定L个SOC，M个SOC不小于N个电池单体的SOC中除M个SOC外的剩余SOC，L个SOC不大于N个电池单体的SOC中除L个SOC外的剩余SOC。
从N个电池单体的SOC中确定M个SOC的实施方式可以参照方式一，从N个电池单体的SOC中确定L个SOC的实施方式可以参照方式二，在此不再赘述。
方式四：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC排序。
在方式四中，需要确定N个电池单体的SOC排序，该SOC排序表示全部的N个电池单体之间的SOC大小关系。
在方式四的具体实施方式中，仍是将任意两个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比，以确定该任意两个电池单体间的SOC的大小关系，重复执行上述步骤，在得到N个电池单体中每任意两个电池单体间的SOC大小关系后，可以得到N个电池单体的SOC排序。
若得到N个电池单体的SOC排序，则可以根据SOC排序从N个电池单体中选择符合条件的电池单体，作为目标电池单体，例如，将SOC排序中位于前列的M个SOC所对应的M个电池单体作为目标电池单体，或者将SOC排序中位于末尾的L个SOC所对应的L个电池单体作为目标电池单体，或者将SOC排序中位于前列的M个SOC所对应的M个电池单体以及SOC排序中位于末尾的L个SOC所对应的L个电池单体一同作为目标电池单体。
在确定出N个电池单体的SOC排序后，在步骤330中，具体包括以下几种方式：
（1）从该SOC排序中选出排序在前列的M个SOC所对应的M个电池单体，作为目标电池单体，对目标电池单体进行被动均衡处理，即对M个电池单体进行放电。
（2）从该SOC排序中选出排序在末尾的L个SOC所对应的L个电池单体，作为目标电池单体，对目标电池单体进行主动均衡处理，即对L个电池单体进行补电。
（3）从该SOC排序中选出排序在前列的M个SOC所对应的M个电池单体，作为第一目标电池单体，从该SOC排序中选出排序在末尾的L个SOC所对应的L个电池单体，作为第二目标电池单体，对第一目标电池单体进行被动均衡处理，对第二目标电池单体进行主动均衡处理。
可以理解的，在上述方式一、二、三、四中，若存在N个电池单体中某两个电池单体的SOC大小无法得出的情况，如，电池单体1的第一闭路电压大于电池单体2的第一闭路电压，但电池单体1的第二闭路电压不大于电池单体2的第二闭路电压，无法满足其中一个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压均大于另一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压的判定条件，无法确定电池单体1与电池单体2间的SOC大小关系，那么，可以选择放弃对N个电池单体的SOC大小关系的本次判定，本次不进行电量均衡处理，在等待一定的时间后或满足其他的触发条件后，再重新执行步骤310-330。
可以理解的，脉冲充电电流和脉冲放电电流存在一段短暂的持续时间，第一闭路电压可以是脉冲充电电流的持续时间内的某个瞬时电压或者平均电压，同样的，第二闭路电压可以是脉冲放电电流的持续时间内的某个瞬时电压或者平均电压。在一个实施例中，第一闭路电压为电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的最高电压，第二闭路电压为电池单体在脉冲放电电流的持续时间内的最低电压，上述最高电压和最低电压分别是脉冲充电时的峰值电压以及脉冲放电时的峰值电压，选择使用峰值电压进行对比，可以进一步放大各电池单体的电压差异，进而放大各电池单体的SOC差异，使得SOC大小关系更易识别。
可选的，步骤310包括：在满足触发条件的情况下，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
其中，触发条件包括以下至少一项：
a、距离上一次电量均衡处理的时间间隔长度达到预设时长。
周期性地执行步骤310-330。例如，在检测到距离上一次电量均衡处理已过去10分钟时，获取N个电池单体在最近一次的脉冲充电电流所对应的第一闭路电压以及在最近一次的脉冲放电电流所对应的第二闭路电压，或者，获取N个电池单体在最近j次脉冲充电电流中电流值最大的一次脉冲充电电流所对应的第一闭路电压，以及在最近k次脉冲放电电流中电流值最大的一次脉冲放电电流所对应的第二闭路电压；根据获得的第一闭路电压和第二闭路识别N个电池单体的SOC大小关系，进而根据SOC大小关系控制对对应的目标电池单体进行电量均衡处理。
b、连续出现一次脉冲充电电流以及一次脉冲放电电流。
一旦检测到连续的一次脉冲充电电流和一次脉冲放电电流，执行步骤310-330。
c、在预设时间间隔内出现脉冲充电电流以及脉冲放电电流。
一旦检测到某一个时间间隔内出现两个相反的脉冲电流，执行步骤310-330。
在本实施例中，触发条件可以是上述的一项或者两项，例如，触发条件可以同时设置条件a和条件b，当距离上一次电量均衡处理过去预设时长时，执行步骤310-330，而当又检测到连续出现一次脉冲充电电流以及一次脉冲放电电流时，又再次执行步骤310-330，两种条件并不冲突。触发条件还可以同时设置条件a和条件c，条件a仅以与上次电量均衡处理的相距时长作为触发条件，条件c以时间间隔内脉冲电流的出现状况作为触发条件，两种条件并不冲突。
本实施例提供的电池均衡方法可以应用于任一种类的锂离子电池，包括但不限于以磷酸铁锂、磷酸钒锂、磷酸锰铁锂等作为正极材料的锂离子电池，因此，锂离子电池的种类并不构成对本实施例的限制。
需要说明的是，对于一个锂离子电池（以磷酸铁锂作为正极材料为例）中的任意两个电池单体，在未知两者的SOC大小关系的情况下，如果仅仅从脉冲充电或脉冲放电时的单个闭路电压的高低来判定其SOC的高低，有可能由于电池单体的直流内阻的干扰，造成误判。
下表一所示为仅根据脉冲充电时的第一闭路电压来进行SOC判定的相关参数。假设存在两个电池单体，分别为电池单体A和电池单体B，两个电池单体在脉冲充电出现前的初始电压均为3.249V，在出现脉冲充电（脉冲充电电流为176A）后，电池单体A的第一闭路电压为3.436V，电池单体B的第一闭路电压为3.438V，若仅根据第一闭路电压进行判定，由于电池单体B的第一闭路电压高于电池单体A的第一闭路电压，将判定电池单体B的SOC比电池单体A的SOC更大。但经实际精确测量两者的SOC可知，电池单体A的实际SOC为42%，电池单体B的实际SOC为40%，也就是说，出现了误判，而导致误判出现的原因是，电池单体A的直流内阻比电池单体B的直流内阻更低。
Figure 45025DEST_PATH_IMAGE001
下表二所示为仅根据脉冲放电时的第二闭路电压来进行SOC判定的相关参数。假设存在两个电池单体，分别为电池单体C和电池单体D，两个电池单体在脉冲放电出现前的初始电压均为3.290V，在出现脉冲放电（脉冲放电电流为264A）后，电池单体C的第二闭路电压为3.013V，电池单体D的第二闭路电压为3.019V，若仅根据第二闭路电压进行判定，由于电池单体D的第二闭路电压高于电池单体C的第二闭路电压，将判定电池单体D的SOC比电池单体C的SOC更大。但经实际精确测量两者的SOC可知，电池单体C的实际SOC为42%，电池单体D的实际SOC为40%，也就是说，出现了误判，而导致误判出现的原因是，电池单体C的直流内阻比电池单体D的直流内阻更高。
Figure 328239DEST_PATH_IMAGE002
下表三所示为根据脉冲充电时的第一闭路电压和脉冲放电时的第二闭路电压进行SOC判定的相关参数。假设存在三个电池单体，分别为电池单体E、电池单体F和电池单体G。从表三可见，电池单体E在脉冲充电时的第一闭路电压为3.436V，在脉冲放电时的第二闭路电压为3.024V，而电池单体F在脉冲充电时的第一闭路电压为3.441V，在脉冲放电时的第二闭路电压为3.028V，此时，电池单体F的第一闭路电压高于电池单体E的第一闭路电压，且其第二闭路电压也高于电池单体E的第二闭路电压，于是，可排除直流内阻的影响，判定电池单体F的SOC高于电池单体E的SOC。
Figure 901434DEST_PATH_IMAGE003
与此同时，从表三可见，电池单体G的实际SOC是42%。若仅依靠脉冲放电时的第二闭路电压进行判定，会发现电池单体G的第二闭路电压（3.019V）小于电池单体E的第二闭路电压（3.024V），从而判定电池单体G的SOC比电池单体E的SOC更低，遂产生了误判。但采用本申请实施例提供的判定方式，同时对比两个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压，会发现电池单体G的第二闭路电压低于电池单体E的第二闭路电压，但其第一闭路电压高于电池单体E的第一闭路电压，不满足第一闭路电压和第二闭路电压都高或者都低的判定条件，不会给出电池单体G与电池单体E之间SOC大小关系的结论。在出现这种情况时，可以放弃对电池单体E和电池单体G之间SOC大小关系的判定，该方法不会出现误判。
综上所述，本申请实施例提供的电池均衡方法，通过将组成电池的N个电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压进行对比来获得各电池单体的SOC大小关系，不需要精确获得电池单体的SOC的绝对值，也不需要精确获得各电池单体的SOC高低差别的具体百分比，减少了SOC大小判定的难度，也降低了电池管理的复杂程度。
同时，只需要根据SOC大小关系从N个电池单体中标定出SOC偏高的一个或多个电池单体，和/或，SOC偏低的一个或多个电池单体，对标定出的电池单体按照预设电量进行小幅度均衡，均衡以后，再次进行SOC大小关系的判定，再次进行均衡。通过多次判定结合多次小幅度均衡的方法，实现电池的高效均衡。
本申请实施例提供一种电源管理***，用于对电池进行管理，电池由N个电池单体组成。请参照图4~5，电源管理***410包括：电池管理控制单元413、采集模组411和均衡模组412。采集模组411用于采集电池400的电池信息，包括采集电池400中出现的脉冲充电电流及脉冲放电电流的电流值、采集电池400中各电池单体两端的第一闭路电压和第二闭路电压，采集模组411将采集的电池信息提供给电池管理控制单元413。电池管理控制单元413用于根据采集模组411提供的电池信息对电池400中对应的电池单体进行均衡控制。均衡模组412用于接收电池管理控制单元413的均衡控制指令，对对应的电池单体进行电量均衡处理。
采集模组411包括多个采集单元，每一采集单元用于采集电池中对应的一个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。电池管理控制单元413根据多个采集单元采集的信息获得每个电池单体的第一闭路电压及第二闭路电压。
电池管理控制单元413用于根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC的大小关系，根据SOC的大小关系控制对目标电池单体进行电量均衡处理，其中，目标电池单体为根据SOC的大小关系从N个电池单体中确定。
均衡模组412包括多个均衡单元，每一均衡单元用于对电池中对应的一个电池单体进行电量均衡处理。均衡单元用于接收电池管理控制单元413发出的均衡控制指令，完成对对应的电池单体的电量均衡处理。
若电池管理控制单元413仅根据SOC大小关系控制对SOC偏高的目标电池单体进行被动均衡处理，则多个均衡单元均为被动均衡单元。若电池管理控制单元413仅根据SOC大小关系控制对SOC偏低的目标电池单体进行主动均衡处理，则多个均衡单元均为主动均衡单元。
当然，每个均衡单元可以同时包括一个被动均衡单元和一个主动均衡单元，被动均衡单元用于在对应的电池单体的SOC偏高时，根据电池管理控制单元413的均衡控制指令对其进行放电，主动均衡单元用于在对应的电池单体的SOC偏低时，根据电池管理控制单元413的均衡控制指令对其进行补电。
电池管理控制单元413分别与每一采集单元以及每一均衡单元连接，该电池管理控制单元413用于执行前述实施例提供的电池均衡方法，为简要描述，其执行的具体步骤请参照前一方法实施例，在此不进行赘述。
本申请实施例提供一种电动车，该电动车内设有上述提供的电源管理***。
本申请实施例提供一种电池均衡装置，请参照图6，该装置包括：电压获取模块610、SOC比较模块620和均衡控制模块630。
其中，电压获取模块610用于获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，N个电池单体组成电池，N为正整数。
SOC比较模块620用于根据第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC的大小关系。
均衡控制模块630用于控制对目标电池单体进行电量均衡处理，目标电池单体为根据SOC的大小关系从N个电池单体中确定。
可选的，SOC比较模块620在确定任意两个电池单体的SOC的大小关系时采用的方式包括：若两个电池单体中第一电池单体的第一闭路电压大于两个电池单体中第二电池单体的第一闭路电压，且第一电池单体的第二闭路电压也大于第二电池单体的第二闭路电压，则确定第一电池单体的SOC大于第二电池单体的SOC。
可选的，SOC比较模块620具体用于：
根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定M个SOC，M个SOC不小于N个电池单体的SOC中除M个SOC外的剩余SOC，目标电池单体包括M个SOC所对应的M个电池单体；和/或，
根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定L个SOC，L个SOC不大于N个电池单体的SOC中除L个SOC外的剩余SOC，目标电池单体包括L个SOC所对应的L个电池单体；
其中，M和L为正整数，且M小于N，L小于N。
可选的，SOC比较模块620具体用于：根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压确定N个电池单体的SOC排序；目标电池单体包括：SOC排序中排序在最前的M个SOC所对应的M个电池单体，和/或，SOC排序中排序在最后的L个SOC所对应的L个电池单体。
可选的，均衡控制模块630具体用于控制对目标电池单体进行预设电量的均衡处理。
可选的，电压获取模块610具体用于在满足触发条件的情况下，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
其中，触发条件包括以下至少一项：
距离上一次电量均衡处理过去预设时长；
连续出现一次脉冲充电电流以及一次脉冲放电电流；
在预设时间间隔内出现脉冲充电电流以及脉冲放电电流。
可选的，电压获取模块610具体用于获取每一电池单体在最近一次脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在最近一次脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
可选的，电压获取模块610具体用于：确定最近j次脉冲充电电流及最近k次脉冲放电电流中，充电电流值最大的一次目标脉冲充电电流及放电电流值最大的一次目标脉冲放电电流；获取每一电池单体在目标脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在目标脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
可选的，第一闭路电压为电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的最高电压，第二闭路电压为电池单体在脉冲放电电流的持续时间内的最低电压。
本申请实施例提供的电池均衡装置，其实现原理及产生的技术效果在前述方法实施例中已经介绍，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考方法实施例中相应内容。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置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。再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，所述N个电池单体组成电池，N为正整数；
根据所述第一闭路电压和所述第二闭路电压确定所述N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系；其中，若两个电池单体中第一电池单体的第一闭路电压大于两个电池单体中第二电池单体的第一闭路电压，且所述第一电池单体的第二闭路电压也大于所述第二电池单体的第二闭路电压，则确定所述第一电池单体的SOC大于所述第二电池单体的SOC；
控制对目标电池单体进行电量均衡处理，所述目标电池单体为根据所述SOC的大小关系从所述N个电池单体中确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一闭路电压和所述第二闭路电压确定所述N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系，包括：
根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定M个SOC，所述M个SOC不小于所述N个电池单体的SOC中除所述M个SOC外的剩余SOC，所述目标电池单体包括所述M个SOC所对应的M个电池单体；和/或，
根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压从N个电池单体的SOC中确定L个SOC，所述L个SOC不大于所述N个电池单体的SOC中除所述L个SOC外的剩余SOC，所述目标电池单体包括所述L个SOC所对应的L个电池单体；
其中，M和L为正整数，且M小于N，L小于N。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一闭路电压和所述第二闭路电压确定所述N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系，包括：
根据每一电池单体的第一闭路电压和第二闭路电压确定所述N个电池单体的SOC排序；所述目标电池单体包括：所述SOC排序中排序在最前的M个SOC所对应的M个电池单体，和/或，所述SOC排序中排序在最后的L个SOC所对应的L个电池单体。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述控制对目标电池单体进行电量均衡处理，包括：
控制对目标电池单体进行预设电量的均衡处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，包括：
在满足触发条件的情况下，获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压；
其中，所述触发条件包括以下至少一项：
距离上一次电量均衡处理过去预设时长；
连续出现一次脉冲充电电流以及一次脉冲放电电流；
在预设时间间隔内出现脉冲充电电流以及脉冲放电电流。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，包括：
获取每一电池单体在最近一次脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在最近一次脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，包括：
确定最近j次脉冲充电电流及最近k次脉冲放电电流中，充电电流值最大的一次目标脉冲充电电流及放电电流值最大的一次目标脉冲放电电流，其中，j、k为不小于2的正整数；
获取每一电池单体在所述目标脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在所述目标脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压。
8.根据权利要求1-3、5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一闭路电压为所述电池单体在所述脉冲充电电流的持续时间内的最高电压，所述第二闭路电压为所述电池单体在所述脉冲放电电流的持续时间内的最低电压。
9.一种电池均衡装置，其特征在于，所述装置包括：
电压获取模块，用于获取N个电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压，其中，所述N个电池单体组成电池，N为正整数；
SOC比较模块，用于根据所述第一闭路电压和所述第二闭路电压确定所述N个电池单体的荷电状态SOC的大小关系；其中，若两个电池单体中第一电池单体的第一闭路电压大于两个电池单体中第二电池单体的第一闭路电压，且所述第一电池单体的第二闭路电压也大于所述第二电池单体的第二闭路电压，则确定所述第一电池单体的SOC大于所述第二电池单体的SOC；
均衡控制模块，用于控制对目标电池单体进行电量均衡处理，所述目标电池单体为根据所述SOC的大小关系从所述N个电池单体中确定。
10.一种电池管理***，其特征在于，包括：
多个采集单元，每一采集单元用于采集电池中对应电池单体在脉冲充电电流的持续时间内的第一闭路电压，以及在脉冲放电电流的持续时间内的第二闭路电压；
多个均衡单元，每一均衡单元用于对所述电池中对应电池单体进行电量均衡处理；
电池管理控制单元，分别与每一采集单元以及每一均衡单元连接，所述电池管理控制单元用于执行如权利要求1-8任一项所述的电池均衡方法。
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