电池管理系统均衡能力匹配方法、装置和计算机设备与流程

本发明涉及动力电池系统领域，具体而言，本发明涉及一种电池管理系统均衡能力匹配方法、装置和计算机设备。

背景技术：

动力电池中包括多个电池模块，电池模块的一致性对动力电池性能影响深远。提高电池模块的一致性，有利于延长动力电池循环寿命、可有效提高新能源汽车充电效率，节省用户充电成本。而电池模块一致性好坏的直观表现即为压差，压差越小表明电池模块的一致性越好。但因制造工艺的局限，动力电池中电池模块的一致性不可避免的存在一定差异。在此基础上，电池管理系统(bms)设计均衡模块对动力电池进行均衡以减小电池模块间的压差已必不可少。

但bms的均衡能力是否可满足动力电池需求，需进一步评估，目前缺乏对动力电池与bms的均衡能力是否匹配的简单、有效的判断方法。

技术实现要素：

本发明提供一种新的电池管理系统均衡能力匹配方法、装置和计算机设备。

本发明的一个实施方式提供一种电池管理系统均衡能力匹配方法，包括：

在动力电池上的电池管理系统的均衡功能启动时记录均衡开启时间；

在均衡过程中监测均衡电流以及所述动力电池内电池模块之间的最大压差，所述电池模块包括单个电池或者多个并联连接的电池；

在所述最大压差小于等于均衡开启压差时关闭所述均衡功能并记录均衡结束时间；

根据所述均衡结束时间和所述均衡开启时间确定均衡时间，根据所述均衡时间以及所述均衡电流判断所述电池管理系统的均衡能力是否符合所述动力电池的均衡需求；

其中，所述动力电池在均衡功能启动前的最高单体电压具有目标值，所述目标值大于均衡开启电压一定值以使得在所述均衡功能结束时所述动力电池中的最高单体电压仍大于等于所述均衡开启电压；在均衡功能启动前所述动力电池内的最大压差达到测试目标压差，所述测试目标压差大于均衡开启压差。

在上述的电池管理系统均衡能力匹配方法中，还包括：在所述均衡功能启动前预先进行充电处理以使所述动力电池的最高单体电压达到所述目标值。

在上述的电池管理系统均衡能力匹配方法中，所述目标值为所述动力电池的最大充电截止电压。

在上述的电池管理系统均衡能力匹配方法中，还包括：

在进行所述充电处理后将所述动力电池中的一电池模块进行放电以使所述动力电池内具有最高单体电压的电池模块与被放电的电池模块之间的压差达到所述测试目标压差。

在上述的电池管理系统均衡能力匹配方法中，被放电的电池模块是非最高单体电压的电池模块或者具有最低单体电压的电池模块。

在上述的电池管理系统均衡能力匹配方法中，还包括：

判断所述电池模块之间的最大压差是否达到所述测试目标压差并且所述动力电池中的最高单体电压是否达到所述目标值，若是，才启动所述均衡功能。

在上述的电池管理系统均衡能力匹配方法中，所述“根据所述均衡时间以及所述均衡电流判断所述电池管理系统的均衡能力是否符合所述动力电池的均衡需求”包括判断所述均衡时间是否小于等于目标要求均衡时间且最小的均衡电流是否大于等于目标要求均衡电流，若均是，则符合所述动力电池的均衡需求。

本发明的另一个实施方式提供一种电池管理系统均衡能力匹配装置，包括：

开启时间记录模块，用于在动力电池上的电池管理系统的均衡功能启动时记录均衡开启时间；

监测模块，用于在均衡过程中监测均衡电流以及所述动力电池内电池模块之间的最大压差，所述电池模块包括单个电池或者多个并联连接的电池；

结束时间记录模块，用于在所述最大压差小于等于均衡开启压差时关闭所述均衡功能并记录均衡结束时间；

判断模块，用于根据所述均衡结束时间和所述均衡开启时间确定均衡时间，根据所述均衡时间以及所述均衡电流判断所述电池管理系统的均衡能力是否符合所述动力电池的均衡需求；

其中，所述动力电池在均衡功能启动前的最高单体电压具有目标值，所述目标值大于均衡开启电压一定值以使得在所述均衡功能结束时所述动力电池中的最高单体电压仍大于等于所述均衡开启电压；在均衡功能启动前所述动力电池内的最大压差达到测试目标压差，所述测试目标压差大于均衡开启压差。

本发明的又一个实施方式提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行上述的电池管理系统均衡能力匹配方法。

本发明的再一个实施方式提供一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述的电池管理系统均衡能力匹配方法。

本发明的电池管理系统均衡能力匹配方法提供了一种对动力电池与bms的均衡能力是否匹配的简单、有效的判断方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了实施例1的电池管理系统均衡能力匹配方法的示意性流程图。

图2示出了实施例2的电池管理系统均衡能力匹配方法的示意性流程图。

图3示出了实施例3的电池管理系统均衡能力匹配装置的结构示意性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，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。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

动力电池是为工具提供动力来源的电源，可用于电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车等提供动力。动力电池是由多个电池模块构成，电池模块的一致性对动力电池的性能影响很大。提高电池模块的一致性，有利于延长动力电池的循环寿命、可有效提高新能源汽车充电效率，节省用户的充电成本。

因此，采用电池管理系统(bms)对各电池模块进行均衡以减小电池模块间的压差。电池管理系统(bms)的均衡能力，直观地体现为均衡电流的大小以及均衡时间的长短。在一定程度上，均衡电流越小则均衡时间越长，均衡能力越差。反之，则均衡时间越短，均衡能力越强。动力电池在匹配bms时，针对均衡功能会根据动力电池要求的最低均衡电流值匹配合适的bms。而实际使用中，bms均衡能力是否满足动力电池的均衡需求，是否符合动力电池在选型时预估的均衡能力，需进行相应的评估验证。

本发明实施方式提供的方法中，在均衡功能开启后，可通过外接钳流表或示波器监控均衡电流的大小以达到定量均衡电流的目的。可根据bms上位机反馈的均衡开启及均衡完成的时间差，定量均衡时间。将得到的均衡电流值及均衡时间与动力电池均衡需求对比，就可判别该bms均衡能力与动力电池是否匹配。这里的电池模块可以是单体电池或者包括多个并联连接的单体电池，在动力电池中，更多的是由多个并联连接的单体电池组成一电池模块。若动力电池不满足bms均衡能力的测试条件，可预先制造出符合均衡开启的测试条件，并可利用bms上位机确认均衡是否按设定开启。bms均衡功能的启动通常是在静置或充电状态下进行，在放电状态下并不启动bms均衡功能，因此，对bms均衡能力的评测也应在静置或充电状态下进行，但是在静置状态下评测的重现性更好，所以优选在静置状态下进行评测。下面通过具体的实施例来介绍本发明的技术方案。

实施例1

图1示出了本实施例的电池管理系统均衡能力匹配方法的示意性流程图。

在步骤s100中，在动力电池上的电池管理系统的均衡功能启动时记录均衡开启时间。

这里的动力电池在均衡功能启动前的最高单体电压具有目标值，所述目标值大于均衡开启电压一定值以使得在所述均衡功能结束时所述动力电池中的最高单体电压仍大于等于所述均衡开启电压；在均衡功能启动前所述动力电池内的最大压差达到测试目标压差，所述测试目标压差大于均衡开启压差。满足上述测试条件的动力电池可以直接用于bms的均衡能力评估，在启动均衡功能时，记录相应的均衡开启时间。

例如，若某个动力电池的均衡策略为：压差＞15mv，单体最高≥3500mv，即在动力电池内的电池模块之间的压差大于15mv且最高单体电压大于等于3500mv时，bms会开启均衡功能进行均衡，15mv对应于均衡开启压差，3500mv对应于均衡开启电压。

若动力电池对bms的均衡能力要求为：最大均衡电流不低于150ma，在压差30mv时，均衡时间不超过50小时。这里的30mv对应于测试目标压差，显然，此测试目标压差30mv大于上述均衡开启压差15mv。即，在均衡功能启动前动力电池内的最大压差达到30mv，在均衡功能启动前的最高单体电压大于均衡开启电压3500mv一定值，比如目标值可为4000mv，这样在均衡结束时，动力电池中的最高单体电压仍大于等于3500mv。通常，目标值可为动力电池的最大充电截止电压(即满电状态)。

另外，上述的测试目标压差可以是一个预定范围，比如28-32mv，则动力电池的最大压差在该范围内即可。

此外，具体的均衡策略可以根据不同的动力电池进行相应的设置。均衡能力要求的目标值可以根据相应的项目要求设置，例如对于新能源汽车，可以根据整车阶段结合其他零配件能力、整车开发费用等因素进行设置。

在步骤s200中，在均衡过程中监测均衡电流以及所述动力电池内电池模块之间的最大压差。

为考察bms均衡能力是否与动力电池均衡需求匹配，需要监测对应测试目标压差下的均衡电流的变化，以及动力电池内电池模块之间的最大压差的变化。可通过钳流表或示波器测量所述电池管理系统的采集线上的电流来监测在均衡过程中的均衡电流。可以通过监测各个电池模块的电压，通过确定最大电压和最小电压来获得相应的最大压差。

在步骤s300中，在所述最大压差小于等于均衡开启压差时关闭所述均衡功能并记录均衡结束时间。

在压差小于等于均衡开启压差时，比如小于等于上述的15mv，关闭均衡功能并记录均衡结束时间。

在步骤s400中，根据所述均衡结束时间和所述均衡开启时间确定均衡时间，根据所述均衡时间以及所述均衡电流判断所述电池管理系统的均衡能力是否符合所述动力电池的均衡需求。

将均衡结束时间减去均衡开启时间获得整个均衡时间，将均衡时间和监测到的最小均衡电流与动力电池对bms的均衡要求指标进行比较以确定该bms的均衡能力是否符合相应的均衡要求，可判断均衡时间是否小于等于目标要求均衡时间且最小的均衡电流是否大于等于目标要求均衡电流，若均是，则符合所述动力电池的均衡需求。若动力电池对bms的均衡能力需求是如上文所述指标：最大均衡电流不低于150ma，在压差30mv时，均衡时间不超过50小时。该动力电池在均衡功能启动前的最大压差为30mv，若测得的最小均衡电流为160ma，均衡时间30小时，则该bms的均衡能力满足动力电池的需求。

实施例2

图2示出了本实施例的电池管理系统均衡能力匹配方法的示意性流程图。

在实施例1中直接采用了已经满足测试条件的动力电池来评估bms的均衡能力，在动力电池不满足相应的测试条件时，可以预先对动力电池进行一些调节操作，然后进行bms的均衡能力评估。本实施例与实施例1不同之处在于先进行上述的调节操作。

在步骤s70中，在所述均衡功能启动前预先进行充电处理以使所述动力电池的最高单体电压达到所述目标值；在步骤s80中，将所述动力电池中的一电池模块进行放电以使所述动力电池内具有最高单体电压的电池模块与被放电的电池模块之间的压差达到测试目标压差；在步骤s90中，判断所述电池模块之间的最大压差是否达到所述测试目标压差并且所述动力电池中的最高单体电压是否达到所述目标值，若是，则在后续执行实施例1中的步骤。

在本实施例中，根据针对bms均衡能力的测试条件，通过充电调整动力电池最高单体电压，使得动力电池最高单体电压满足相应的测试条件，即使最高单体电压达到目标值，比如可充电至最大充电截止电压(即满电状态)。充电时，可以对动力电池整体进行充电或者对动力电池中的任一电池模块单独进行充电。对动力电池整体充电，可简化操作，不需要从电池包拆卸出电池模块。

还根据针对bms均衡能力的测试条件，增大动力电池的最大压差以满足相应的测试条件，例如，可将动力电池内部的一电池模块放电来达到增大压差的目的。由于在不同的压差下，bms的均衡参数不同，比如压差在20mv或50mv下的均衡时间不同，对于均衡能力中的均衡时间设定的标准也就不同。因此，在放电增大压差时，应该将最大压差增大至相应考察标准下的压差，即测试目标压差，例如，增大至上述的30mv。

在有多个电池模块的电压具有上述的目标值时，可以选取任意一串电池模块来放电。在具有该目标值的电池模块只有一串的情况下，应该将动力电池中的非最高单体电压的一串电池模块放电来增大压差，这样不会将该电池模块放电，从而保证最高单体电压不变，也就保证了最高单体电压满足相应的测试条件。优选对具有最低单体电压的电池模块进行放电，这样可以使压差更快达到测试目标压差，加快测试进度。

将单串电池模块复原至动力电池内，唤醒bms，可通过上位机确认压差及最高单体电压值是否满足测试条件，若满足测试条件，则在后续执行实施例1中的步骤。步骤s70和s80的操作可以人工或通过计算机控制自动进行，在自动控制的情况下，可以省略步骤s90，在人工操作的情况下，优选增加此步骤，由此可以确认前面的充放电操作是否是动力电池满足相应的测试条件，若未满足测试条件，则可根据返回至步骤s70或s80。例如，在测试条件中的最高单体电压未达目标值时，直接返回至步骤s70；若最高单体电压达到目标值，最大压差未达到测试目标压差时，则返回至步骤s80。

对于被动均衡，均衡电流由均衡电阻及动力电池的最高单体电压决定，均衡电阻值固定，在测试开始时，若最高单体电压为动力电池的最高截止电压时(即满电状态)，所测得的均衡电流为该动力电池配置bms最大均衡电流。随着均衡的进行，若动力电池的最高单体电压降至与均衡开启条件要求的最高单体电压值相等(即均衡开启电压)时，此时所测得的均衡电流为该动力电池配置bms最小均衡电流。

作为一个例子，若动力电池的均衡策略如上所述：压差＞15mv，最高单体电压≥3500mv，动力电池对bms的均衡能力需求：最大均衡电流不低于150ma，在压差28-32mv时，均衡时间不超过50小时。将一个动力电池充电至满电，并将动力电池内其中一串电池模块以0.1c放电2ah，经过上述充电和放电操作后，动力电池的最大压差为29mv，最高单体电压4158mv，此时，就满足了上述的测试条件，当然也就满足相应的均衡策略。

其余步骤根据实施例1执行，假如在启动均衡功能时，记录的均衡开启时间为2018/06/109:00；当电池模块之间的压差均衡至小于等于15mv时，即完成均衡，记录的均衡结束时间为2018/6/207:00，即均衡时间为：2018/6/207:00-2018/6/109:00，共22小时。从启动均衡到均衡结束的过程中，最小电流值为150ma，则表明该bms的最大均衡电流值不低于150ma。

因此，该bms的最大均衡电流值不低于150ma，均衡时间为22小时，参考上述动力电池对bms的均衡能力需求，可判定该bms的均衡能力与动力电池匹配，由此实现了动力电池与bms均衡能力是否匹配的判断。

实施例3

图3示出了本实施例的电池管理系统均衡能力匹配装置的结构示意性。

图3所示的电池管理系统均衡能力匹配装置100包括：开启时间记录模块110，用于在动力电池上的电池管理系统的均衡功能启动时记录均衡开启时间；监测模块120，用于在均衡过程中监测均衡电流以及所述动力电池内电池模块之间的最大压差，所述电池模块包括单个电池或者多个并联连接的电池；结束时间记录模块130，用于在所述最大压差小于等于均衡开启压差时关闭所述均衡功能并记录均衡结束时间；判断模块140，用于根据所述均衡结束时间和所述均衡开启时间确定均衡时间，根据所述均衡时间以及所述均衡电流判断所述电池管理系统的均衡能力是否符合所述动力电池的均衡需求；其中，所述动力电池在均衡功能启动前的最高单体电压具有目标值，所述目标值大于均衡开启电压一定值以使得在所述均衡功能结束时所述动力电池中的最高单体电压仍大于等于所述均衡开启电压；在均衡功能启动前所述动力电池内的最大压差达到测试目标压差，所述测试目标压差大于均衡开启压差。

电池管理系统均衡能力匹配装置100的模块用于执行电池管理系统均衡能力匹配方法中的对应步骤，而且在上述各个方法中的可选项也可相应地应用于电池管理系统均衡能力匹配装置100中，比如还可以包括预充电模块、放电模块和测试条件判断模块等，这里不再一一详细地描述。

此外，本发明的另一实施方式提供了一种计算机设备，该计算机设备可以包括平板电脑、台式计算机、便携式计算机等。该计算机设备包括存储器和处理器，存储器可用于存储计算机程序，处理器通过运行所述计算机程序，从而使计算机设备执行上述方法或者上述装置中的各个模块的功能。

本发明的又一实施方式提供了一种计算机可读存储介质，用于储存上述计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述的电池管理系统均衡能力匹配方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也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，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元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，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。