CN115102248A - 电池均衡方法、装置、终端设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电池技术领域，提供了一种电池均衡方法、装置、终端设备和存储介质。其中，上述电池均衡方法具体包括：获取电池组在历史充放电周期的电池数据；根据电池数据，计算电池组的电量积分和电池组中每个电池的能量积分，其中，电量积分包括电池组从历史充放电周期的起始时刻到历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，能量积分包括每个电池从起始时刻到每个采样时刻累计的能量值；将目标时刻的电量积分作为与目标时刻对应的电池与电池组中的参考电池之间的电量差，每个电池的目标时刻为其能量积分与参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；根据电量差，对电池组进行电池均衡。本申请的实施例可以提高电池均衡的可靠性。

Description

电池均衡方法、装置、终端设备和存储介质

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种电池均衡方法、装置、终端设备和存储介质。

背景技术

不同电池单体在制造出来后，本身存在一定性能差异。将电池单体组合成电池组进行使用，电池单体之间的差异将随着电池组的充放电循环逐渐增大。并且，电池组内的使用环境对于各电池单体也不尽相同。这就造成了电池组的不均衡。当电池组不平衡时，其可用容量下降，串联电池组中容量最低的电池将决定电池组的总容量。电池均衡的意义就在于使电池单体的偏差保持在预期的范围内，从而保证每个电池单体在正常的使用时保持相同状态，进而避免过充、过放的发生。

目前的电池均衡常采用两种方式，一种是基于电池单体的电压进行均衡，一种是基于电池单体的荷电状态(state of charge，SOC)进行均衡。这两种方式均需采集电池单体在静置后的电压。由于电压的采集过程容易受到由电流波动、采样滞后等原因造成的电压波动的影响，因此，采集到的电压或基于电压计算出的SOC易存在误差，导致进行均衡的电池及每个电池所需的充放电量存在误差，电池均衡可靠性降低。

发明内容

本申请实施例提供一种电池均衡方法、装置、终端设备和存储介质，可以解决目前的电池均衡方式存在的可靠性低的问题。

本申请实施例第一方面提供一种电池均衡方法，包括：获取电池组在历史充放电周期的电池数据；根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分和所述电池组中每个电池的能量积分，所述电量积分包括所述电池组从所述历史充放电周期的起始时刻到所述历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，所述能量积分包括每个所述电池从所述起始时刻到每个所述采样时刻累计的能量值；将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，每个所述电池的目标时刻为其能量积分与所述参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡。

本申请实施例第二方面提供的一种电池均衡装置，包括：电池数据获取单元，用于获取电池组在历史充放电周期的电池数据；积分数据计算单元，用于根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分和所述电池组中每个电池的能量积分，所述电量积分包括所述电池组从所述历史充放电周期的起始时刻到所述历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，所述能量积分包括每个所述电池从所述起始时刻到每个所述采样时刻累计的能量值；电量差确定单元，用于将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，每个所述电池的目标时刻为其能量积分与所述参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；电池均衡单元，用于根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡。

本申请实施例第三方面提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述电池均衡方法的步骤。

本申请实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电池均衡方法的步骤。

本申请实施例第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中所述的电池均衡方法。

在本申请的实施方式中，通过获取电池组在历史充放电周期的电池数据，并根据电池数据，计算电池组的电量积分和电池组中每个电池的能量积分，然后将目标时刻的电量积分作为与目标时刻对应的电池和电池组中的参考电池之间的电量差，以根据电量差，对电池组进行电池均衡，其中，每个电池的目标时刻为其能量积分与参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻，电量积分包括电池组从历史充放电周期的起始时刻到历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，能量积分包括每个电池从起始时刻到每个采样时刻累计的能量值，因此，电池均衡所参考的能量积分是电池在整个充放电周期的累计量，能够降低在采集电压时采集到波峰与波谷对均衡判定准确性的影响，基于能量积分模型，实现基于能量积分计算电量差，由于不同电池单体受到的电压波动在整个历史充放电周期中是大致相同的，电量差中电池与参考电池所受到的电压波动相互抵消，利用电量差进行电池均衡，能够降低电压波动对均衡判定准确性的影响，提高了电池均衡的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电池均衡方法的实现流程示意图；

图2是本申请实施例提供的线性拟合过程的具体实现流程示意图；

图3是本申请实施例提供的参考电池和其他电池的

的变化曲线示意图；

图4是本申请实施例提供的进行电池均衡前电池组中各个电池与参考电池的电量差的分布情况示意图；

图5是本申请实施例提供的第一次电池均衡后电池组中各个电池与参考电池的电量差的分布情况示意图；

图6是本申请实施例提供的第二次电池均衡后电池组中各个电池与参考电池的电量差的分布情况示意图；

图7是本申请实施例提供的一种电池均衡装置的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护。

不同电池单体在制造出来后，本身存在一定性能差异。将电池单体组合成电池组进行使用，电池单体之间的差异将随着电池组的充放电循环逐渐增大。并且，电池组内的使用环境对于各电池单体也不尽相同。这就造成了电池组的不均衡。当电池组不平衡时，其可用容量下降，串联电池组中容量最低的电池将决定电池组的总容量。电池均衡的意义就在于使电池单体的偏差保持在预期的范围内，从而保证每个电池单体在正常的使用时保持相同状态，进而避免过充、过放的发生。

目前的电池均衡常采用两种方式，一种是基于电池单体的电压进行均衡，一种是基于电池单体的SOC进行均衡。这两种方式均需采集电池单体在静置后的电压。由于电压的采集过程容易受到由电流波动、采样滞后等原因造成的电压波动的影响，因此，采集到的电压或基于电压计算出的SOC易存在误差，导致进行均衡的电池及每个电池所需的充放电量存在误差，电池均衡可靠性降低。

鉴于此，本申请提出一种电池均衡方法，通过历史充放电周期的电池数据计算电量积分和能量积分，并利用能量积分模型确定出电池组中每个电池与参考电池之间的电量差，进而利用电量差进行电池均衡，降低在采集电压时采集到波峰与波谷对均衡判定准确性的影响，以及电压波动对均衡判定准确性的影响，提高了电池均衡的可靠性。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本申请实施例提供的一种电池均衡方法的实现流程示意图，该方法可以应用于终端设备上，可适用于需提高电池均衡可靠性的情形。

其中，上述终端设备可以是计算机、智能手机等智能终端，也可以是新能源汽车、蓄电设备等安装有电池组的用电设备，本申请对此不做限制。例如，上述终端设备可以是新能源汽车，其电池管理系统(Battery Management System，BMS)可执行本申请所提供的电池均衡方法，对新能源汽车内部的电池组进行电池均衡。又例如，上述终端设备可以是智能手机，可通过向安装有电池组的设备发送控制信号，控制安装有电池组的设备对电池组进行电池均衡。

具体的，上述电池均衡方法可以包括以下步骤S101至步骤S104。

步骤S101，获取电池组在历史充放电周期的电池数据。

其中，上述电池组为待进行均衡的电池组，电池组可由至少两个电池串联而成。本申请不对每个电池的材质进行限制，例如可以是磷酸铁锂电池、三元锂电池等。历史充放电周期是指电池组已经历的充电周期或放电周期。

本申请的实施方式中，安装有电池组的设备可以配置有BMS系统，BMS系统可以对电池组在充电周期或放电周期的数据进行记录。终端设备可以从BMS系统获取电池组在任意一个或多个充电或放电周期的电池数据，以利用电池数据确定当前充放电周期下的电池均衡策略。其他实施方式中，终端设备也可以获取用户输入的电池数据，或者通过其他方式获取电池数据，对此本申请不做限制。

为了使电池均衡策略更加准确，所获取的电池数据可以是电池组在上一个充电或放电周期的电池数据。具体的，终端设备可以基于电流的变化情况，确定上一个充电或放电周期的起始时刻t₀和结束时刻t_n，进而获取从起始时刻t₀到结束时刻t_n的电池数据。

所获取到的电池数据可以为电池组及电池组中各个电池在历史充放电周期内的电参数，例如，电池数据可以包括电池组中的N个电池i∈(0,1,2,……N)在历史充放电周期的各个采样时刻(t₀,t₁,t₂,……,t_n)的电压(U_i0,U_i1,U_i2,……,U_in)、电池组在各个采样时刻的电流(I₀,I₁,I₂,……,I_n)等。

在本申请的一些实施方式中，对于获取到的电池数据，终端设备可以筛除接近历史充放电周期的结束时刻因部分电池达到充电保护而电压降功率运行的电池数据，减少这部分数据对后续均衡判定的影响。具体的，终端设备可以按照采样时刻进行筛除，也可以通过分析电池数据中的功率进行筛除。

步骤S102，根据电池数据，计算电池组的电量积分和电池组中每个电池的能量积分。

其中，上述电量积分可以包括电池组从历史充放电周期的起始时刻到历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值。上述能量积分可以包括每个电池从起始时刻到每个采样时刻累计的能量值。

具体的，设i∈(1,2,3,……,N)，k∈(1,2,3,……,n)，n为历史充放电周期的时间长度，即t_n是历史充放电周期的结束时刻，N为电池组中电池的总数量。则，电池数据可以包括电池组在每个采样时刻的电流I_k和电池组中每个电池的电压U_ik。即，I_k表示电池组在采样时刻t_k的电流，U_ik为电池i在采样时刻t_k的电压。

终端设备可以根据电池组在每个采样时刻的电流I_k，以及第四计算公式，计算电池组的电量积分Q_k。

其中，第四计算公式可以表示为：

并且，终端设备可以根据电池组在每个采样时刻的电流I_k、每个电池的电压U_ik，以及第五计算公式，计算每个电池的能量积分E_ik。

其中，第五计算公式可以表示为：

由第四计算公式和第五计算公式可知，电量积分和能量积分并不是一个瞬时量，而是对从起始时刻到对应的采集时刻间每一段间隔时长产生的电量或能量进行累计得到累计量。每一段间隔时长即相邻两个采集时刻之间的间隔时长。

步骤S103，将目标时刻的电量积分作为与目标时刻对应的电池和电池组中的参考电池之间的电量差。

其中，参考电池是计算电量差时作为比对基准的电池，也就是说，本申请的实施方式中，所计算的电量差为每个电池分别与参考电池之间的电量差。如此，可以在相同比对基准下进行各个电池的电量的比较。

在本申请的实施方式中，可以从结束时刻t_n的能量积分(E_0n、E_1n、E_2n、……、E_Nn)中找出最小值(E_mn)，将其对应的电池作为参考电池，参考电池可记为Cell_m。

每个电池的目标时刻为该电池的能量积分与参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻。

具体的，在本申请的实施方式中，能量积分模型可以为：

E_mn＝E_i(n-k)+E_mk。

其中，E_mn为参考电池在历史充放电周期的结束时刻的能量积分；E_mk为参考电池在第k个采样时刻的能量积分；E_i(n-k)为电池i在(n-k)个采样时刻的能量积分。

依次对每个电池i，遍历其在每个采样时刻的能量积分，可以确定出每个电池i满足能量积分模型的时刻，该时刻即为目标时刻，进而，终端设备可以将电池组在目标时刻的电量积分作为目标时刻对应的电池i与参考电池之间的电量差。

其中，电量差可以表征经过若干个充放电周期之后电池i与参考电池Cell_m之间SOC的差距。

步骤S104，根据电量差，对电池组进行电池均衡。

本申请的实施方式中，获取到每个电池与参考电池之间的电量差也即获知每个电池SOC的相对大小，因此，基于电量差，可以控制电池组中SOC相对较大的电池放电，控制电池组中SOC相对较小的电池充电，实现电池均衡。

具体的电池均衡方式可以根据实际情况进行选择，例如可以采用由整个电池组放电而为需要均衡的电池单体充电的方式实现均衡，或者，可以采用点对点(peer-to-peer，P2P)的电池均衡方式实现均衡，对此本申请不做限制。

在本申请的实施方式中，通过获取电池组在历史充放电周期的电池数据，并根据电池数据，计算电池组的电量积分和电池组中每个电池的能量积分，然后将目标时刻的电量积分作为目标时刻对应的电池和电池组中的参考电池之间的电量差，以根据电量差，对电池组进行电池均衡，其中，每个电池的目标时刻为其能量积分与参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻，电量积分包括电池组从历史充放电周期的起始时刻到历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，能量积分包括每个电池从起始时刻到每个采样时刻累计的能量值，因此，电池均衡所参考的能量积分是电池在整个充放电周期的累计量，能够降低在采集电压时采集到波峰与波谷对均衡判定准确性的影响，基于能量积分模型，实现基于能量积分计算电量差，由于不同电池单体受到的电压波动在整个历史充放电周期中是大致相同的，电量差中电池与参考电池所受到的电压波动相互抵消，利用电量差进行电池均衡，能够降低电压波动对均衡判定准确性的影响，提高了电池均衡的可靠性。

而且，同一电池组中只要热管理系统没有失控，温度差别不大，电池串内部所有电池的温度几乎是同步波动，对能量积分差值的影响不大。所以，电压波动对本方案均衡判定过程的影响较小，采用本申请提供的方法进行电池均衡可靠性较高。

此外，由于本申请的电池均衡方式不需要获取各个电池在静置后的单体电压，所以无论是电池组处于工作状态还是静置状态，都可以实行电池均衡操作，相应的，允许执行电池均衡的工作时间增长，降低了对BMS电路均衡能力的要求。

下面对计算电量差的具体过程进行说明。

在本申请的一些实施方式中，考虑到目标时刻不一定是电池数据中的一个采样时刻，因此，在计算电池i与参考电池Cell_m之间的电量差时，终端设备可以对电池组在至少两个采样时刻的电量积分进行线性拟合，将电池组在目标时刻的电量积分作为与目标时刻对应的电池与参考电池之间的电量差。

具体的，如图2所示，上述线性拟合过程可以包括以下步骤S201至步骤S203。

步骤S201，获取预设的第一采样时刻。

其中，第一采样时刻为第k_j个采样时刻，k_j大于或等于0，即第一采样时刻可以记为

具体的，终端设备可以获取由用户设置的第一采样时刻

直接将第一采样时刻

设置为起始时刻t₀，又或者通过特定算法计算得到第一采样时刻k_j，对此本申请不做限制。

步骤S202，根据与目标时刻对应的电池的能量积分、参考电池的能量积分和第一计算公式，计算电池组在第一采样时刻的第一能量积分差值和在第二采样时刻的第二能量积分差值。

其中，第二采样时刻为第(k_j+1)个采样时刻，也即第一采样时刻的下一采样时刻。

第一计算公式可以表示为：

应理解，第一计算公式是对能量积分模型E_mn＝E_i(n-k)+E_mk移项得到的，使

取得零点即为满足能量积分模型，所以，可以将

取得零点的时刻作为目标时刻。图3示出了参考电池和电池i的

的变化曲线，图中横坐标为采样时刻，纵坐标为

“X”形表示参考电池的

三角形表示电池i的

虚线表示使

取得零点。

此时，第一能量积分差值为

第二能量积分差值为

步骤S203，若第一能量积分差值和第二能量积分差值不满足差值条件，则对第一采样时刻和第二采样时刻进行更新，并重新计算第一能量积分差值和第二能量积分差值，直至第一能量积分差值和第二能量积分差值满足差值条件，利用电池组在第一采样时刻的电量积分和电池组在第二采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定电池组在目标时刻的电量积分。

其中，差值条件可以为：第一能量积分差值小于或等于0，且第二能量积分差值大于0。即，

如此，可以利用最接近目标时刻的两个采样时刻

进行拟合。

具体的，在本申请的一些实施方式中，终端设备可以将k_j设置为0，也即，第一采样时刻

为t₀。然后，根据与目标时刻对应的电池的能量积分、参考电池Cell_m的能量积分和第一计算公式，计算电池组在第一采样时刻t₀的第一能量积分差值Δ₀和在第二采样时刻t₁的第二能量积分差值Δ₁。如果Δ₀≤0且Δ₁≥0，则利用t₀、t₁的电量积分进行电量积分的拟合，否则，更新k_j＝k_j+1，即将第一采样时刻

更新为t₁，将第二采样时刻更新

为t₂，反复计算，直至

且

利用

进行电量积分的拟合。

另一些实施方式中，终端设备也可以根据与目标时刻对应的电池i的能量积分、参考电池Cell_m的能量积分、与目标时刻对应的电池i在历史充放电周期的直流功率均值，以及第三计算公式，计算k_j，并将第k_j个采样时刻作为第一采样时刻。

具体的，第三计算公式可以表示为：

其中，

表示直流功率均值；Δt表示相邻的两个采样时刻之间的间隔值，(int)表示取整。同样的，如果

且

则利用

的电量积分进行电量积分的拟合，否则，更新k_j＝k_j+1，即将第一采样时刻

更新为

将第二采样时刻

更新为

反复计算，直至

且

利用

进行电量积分的拟合。此时，初始的第一采样时刻

将更加接近目标时刻，进而减少所需循环运算的次数，提高运算效率。

确定出第一采样时刻

和第二采样时刻

之后，终端设备可以根据电池组在第一采样时刻的电量积分

在第二采样时刻的电量积分

第一能量积分差值

和第二能量积分差值

以及第二计算公式，拟合得到电池组在目标时刻的电量积分ΔQ_i。

其中，第二计算公式可以表示为：

如此，电池组中电池l与参考电池Cell_m之间的电量差即为电池组在电池i对应的目标时刻的电量积分ΔQ_k。分别对电池组中的每个电池进行上述运算，可以得到电池组中N个电池分别与参考电池Cell_m之间的电量差ΔQ₀、ΔQ₁、ΔQ₂、……、ΔQ_N。

基于电量差ΔQ₀、ΔQ₁、ΔQ₂、……、ΔQ_N，即可实现电池均衡。

本申请的实施方式中，通过线性拟合的方式，可以准确地计算出实际满足能量积分模型的目标时刻的电量积分，进而计算出准确的电量差，基于准确的电量差进行电池均衡，能够进一步提高电池均衡的可靠性。

下面对电池均衡的具体方式进行说明。

本申请的实施方式中，终端设备可以依据电量差的大小对电池组中的电池进行排序，得到目标排序结果，进而根据目标排序结果，对电池组进行电池均衡。

具体的，终端设备可以计算所有电池的电量差的电量差均值

并将电量差与电量差均值之差

记为新的ΔQ_i，并对新的ΔQ_i进行排序，得到目标排序结果。然后，将新的ΔQ_i的绝对值|ΔQ_i|大于或等于预设阈值T的电池作为待均衡电池，进而对待均衡电池进行电池均衡。此时，|ΔQ_i|小于T的电池将不需要进行均衡；如果所有电池的|ΔQ_i|均小于T，则不进行电池均衡。

其中，预设阈值T可以根据实际情况进行调整，例如可以设置为额定容量的1％。

终端设备基于目标排序结果，可以启动BMS的均衡电路，按|ΔQ_i|的大小，以电量差大的电池优先进行均衡为原则，依次对各个待均衡电池进行均衡。

需要说明的是，该目标排序结果可以用于执行一次或多次电池均衡。也就是说，一些实施方式中，本次电池均衡结束后，终端设备可以在新的充放电周期结束后重新执行步骤S101至步骤S105。另一些实施方式中，本次电池均衡结束后，终端设备也可以在新的充放电周期结束后继续按照目标排序结果执行电池均衡，直至同一目标排序结果的使用次数大于预设的次数阈值时，再重新执行步骤S101至步骤S105。由于本申请提供的电池均衡方案可靠性较高，利用目标排序结果进行多次电池均衡，仍可以保持较高的可靠性，同时，可以减少电量差的运算次数，提高电池均衡的效率。

图4至6分别示出了进行电池均衡前电池组中各个电池与参考电池的电量差的分布情况、第一次电池均衡结束后电池组中各个电池与参考电池的电量差的分布情况，以及第二次电池均衡结束后，电池组中各个电池与参考电池的电量差的分布情况，其中，横坐标表示电池组中不同的电池，纵坐标表示电量差。可以看出，电池组随着电池均衡的执行，各个电池与参考电池的电量差接近0，也即，电池组中各个电池趋于一致，说明本申请提供的电池均衡方案具有较高的可靠性。

实际应用中，不同的均衡影响条件将影响电池组各个电池单体的差异情况。比如，电池单体的材质、使用时长都会影响电池单体的SOC、电压等。将电池组安装至设备使用时，各个电池单体的安装位置因通风条件的不同，也将影响电池单体的温度，进而影响电池单体的SOC、电压等。

为了了解在电池组当前的使用环境中各个均衡影响条件是否为影响电池单体的差异情况的主要影响因素，终端设备可以依据不同的均衡影响条件，对电池组中的电池进行排序，得到每种均衡影响条件对应的参考排序结果，然后，分别计算每种均衡影响条件对应的参考排序结果与目标排序结果之间的相似度，进而根据相似度，从均衡影响条件中确定目标均衡影响条件。

目标均衡影响条件即为电池组当前的使用环境中影响电池单体的差异情况的主要影响因素。

在一些实施方式中，可以将相似度大于或等于相似度阈值的均衡影响条件作为目标均衡影响条件。其中，相似度阈值可以根据实际情况进行设置。

例如，终端设备可以分别按照电池组中各个电池的实际使用时长、安装位置对电池进行排序，具体可以按照实际使用时长的长短，排序得到实际使用时长对应的参考排序结果，并按照安装位置由靠近散热装置至远离散热装置的顺序，排序得到安装位置对应的参考排序结果。将实际使用时长对应的参考排序结果和安装位置对应的参考排序结果分别与目标排序结果比对，计算排序结果之间的相似度，如果相似度大于或等于相似度阈值，则说明此均衡影响条件在电池组当前的使用环境中对电池单体的影响程度更大，所以，可以将其作为目标均衡影响条件。

在更具体的实施方式中，还可以将目标排序结果划分为待充电电池的目标排序结果和待放电电池的目标排序结果。例如，可以参考前述待均衡电池的确定方式，将新的ΔQ_i大于或等于预设阈值T的电池作为放电电池，将新的ΔQ_i小于-T的电池作为充电电池，以此将目标排序结果划分为待充电电池的目标排序结果和待放电电池的目标排序结果。

同样的，依据不同的均衡影响条件，对电池组中的电池进行排序时，可以设定均衡影响条件对应的阈值，以将参考排序结果划分为两部分，每一部分对应待充电电池的参考排序结果和待放电电池的参考排序结果。比如，可以将实际使用时长大于或等于使用时长阈值S的电池作为充电电池，将实际使用时长小于S的电池作为放电电池，并分别按照实际使用时长的长短进行排序，得到待充电电池的参考排序结果和待放电电池的参考排序结果。

此时，可以按照待充电电池和待放电电池分别进行比对，计算每种均衡影响条件对应的待充电电池的参考排序结果与待充电电池的目标排序结果之间的相似度，及每种均衡影响条件对应的待放电电池的参考排序结果与待放电电池的目标排序结果之间的相似度。如果两部分相似度均大于阈值，再将该均衡影响条件作为目标均衡影响条件。

这样，通过依据不同的均衡影响条件，对电池组中的电池进行排序，并将每种均衡影响条件对应的参考排序结果与目标排序结果进行比对，可以确定出电池组当前的使用环境中影响电池单体的差异情况的主要影响因素。

需要说明的是，上述相似度的计算方式可以根据实际情况进行选择，比如可以计算位序相同的电池在所有电池中的第一占比作为相似度，或者，可以计算参考排序结果和目标排序结果中同时出现的待充电电池占所有电池的第二占比作为相似度，或者，可以计算参考排序结果和目标排序结果中同时出现的待放电电池占所有电池的第三占比作为相似度，又或者，可以对上述第一占比、第二占比、第三占比加权相加，得到相似度，等等。

相应的，下一次进行电池均衡时，终端设备可以获取目标均衡影响条件的实时参数值，如电池实时的实际使用时长、安装位置、实时温度等，并按照目标均衡影响条件的实时参数值进行排序，利用排序结果进行电池均衡。这样，下一次电池均衡不需要再重复进行电量差计算，能够提高电池均衡的效率，同时，由于参考了影响电池单体的差异情况的主要影响因素，减少了环境中的主要影响因素以外的其他均衡影响条件对均衡判定的影响，排序结果能够贴合电池组所处的实际环境，提高了电池均衡的可靠性。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本申请，某些步骤可以采用其它顺序进行。

如图7所示为本申请实施例提供的一种电池均衡装置700的结构示意图，所述电池均衡装置700配置于终端设备上。

具体的，所述电池均衡装置700可以包括：

电池数据获取单元701，用于获取电池组在历史充放电周期的电池数据；

积分数据计算单元702，用于根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分和所述电池组中每个电池的能量积分，所述电量积分包括所述电池组从所述历史充放电周期的起始时刻到所述历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，所述能量积分包括每个所述电池从所述起始时刻到每个所述采样时刻累计的能量值；

电量差确定单元703，用于将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，每个所述电池的目标时刻为其能量积分与所述参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；

电池均衡单元704，用于根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡。

在本申请的一些实施方式中，上述能量积分模型可以为：E_mn＝E_i(n-k)+E_mk；其中，i∈(1,2,3,……,N)，k∈(1,2,3,……,n)，n为所述历史充放电周期的时间长度，N为所述电池组中电池的总数量；E_mn为所述参考电池在所述历史充放电周期的结束时刻的能量积分；E_mk为所述参考电池在第k个采样时刻的能量积分；E_i(n-k)为电池i在(n-k)个采样时刻的能量积分。

在本申请的一些实施方式中，上述电量差确定单元703可以具体用于：对在至少两个所述采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定所述电池组在所述目标时刻的电量积分；将所述电池组在目标时刻的电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述参考电池之间的电量差。

在本申请的一些实施方式中，上述电量差确定单元703可以具体用于：获取预设的第一采样时刻，所述第一采样时刻为第k_j个所述采样时刻，k_j大于或等于0；根据与所述目标时刻对应的电池的能量积分、所述参考电池的能量积分和第一计算公式，计算所述电池组在所述第一采样时刻的第一能量积分差值

和在第二采样时刻的第二能量积分差值

所述第一计算公式表示为：

所述第二采样时刻第(k_j+1)个所述采样时刻；若所述第一能量积分差值

和所述第二能量积分差值

不满足差值条件，则对所述第一采样时刻和所述第二采样时刻进行更新，并重新计算所述第一能量积分差值和所述第二能量积分差值，直至所述第一能量积分差值和所述第二能量积分差值满足所述差值条件，利用所述电池组在所述第一采样时刻的电量积分和所述电池组在所述第二采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定所述电池组在所述目标时刻的电量积分；其中，所述差值条件为：所述第一能量积分差值小于或等于0，且所述第二能量积分差值大于0。

在本申请的一些实施方式中，上述电量差确定单元703可以具体用于：根据所述电池组在所述第一采样时刻的电量积分

在所述第二采样时刻的电量积分

所述第一能量积分差值

和所述第二能量积分差值

以及第二计算公式，拟合得到所述电池组在所述目标时刻的电量积分ΔQ_k，其中，所述第二计算公式表示为

在本申请的一些实施方式中，上述电量差确定单元703可以具体用于：根据与所述目标时刻对应的电池的能量积分、所述参考电池的能量积分、与所述目标时刻对应的电池在所述历史充放电周期的直流功率均值，以及第三计算公式，计算k_j，并将第k_j个所述采样时刻作为第一采样时刻；所述第三计算公式表示为：

其中，

表示所述直流功率均值；Δt表示相邻的两个采样时刻之间的间隔值，(int)表示取整。

在本申请的一些实施方式中，上述电池数据可以包括电池组在每个所述采样时刻的电流I_k；上述积分数据计算单元702可以具体用于：根据电池组在每个所述采样时刻的电流I_k，以及第四计算公式，计算所述电池组的电量积分Q_k；所述第四计算公式表示为：

其中，k∈(1,2,3,……,n)，n为所述历史充放电周期的时间长度，I_k表示所述电池组在采样时刻t_k的电流。

在本申请的一些实施方式中，上述电池数据可以包括电池组在每个所述采样时刻的电流I_k和每个所述电池的电压U_ik；上述积分数据计算单元702可以具体用于：根据电池组在每个所述采样时刻的电流I_k、每个所述电池的电压U_ik，以及第五计算公式，计算每个所述电池的能量积分E_ik；所述第五计算公式表示为：

其中，i∈(1,2,3,……,N)，k∈(1,2,3,……,n)，n为所述历史充放电周期的时间长度，N为所述电池组中电池的总数量，U_ik为电池i在采样时刻t_k的电压，I_k表示所述电池组在采样时刻t_k的电流。

在本申请的一些实施方式中，上述电池均衡单元704可以具体用于：依据所述电量差的大小对所述电池组中的电池进行排序，得到目标排序结果；根据所述目标排序结果，对所述电池组进行电池均衡。

在本申请的一些实施方式中，上述电池均衡装置700还可以包括条件筛选单元，具体用于：在所述得到目标排序结果之后，依据不同的均衡影响条件，对所述电池组中的电池进行排序，得到每种所述均衡影响条件对应的参考排序结果；分别计算每种所述均衡影响条件对应的参考排序结果与所述目标排序结果之间的相似度；根据所述相似度，从所述均衡影响条件中确定目标均衡影响条件。

在本申请的一些实施方式中，上述电池均衡单元704可以具体用于：计算所有所述电池的电量差的电量差均值；将所述电量差与所述电量差均值之差大于或等于预设阈值的电池作为待均衡电池；对所述待均衡电池进行电池均衡。

需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述电池均衡装置700的具体工作过程，可以参考图1至图6所述方法的对应过程，在此不再赘述。

如图8所示，为本申请实施例提供的一种终端设备的示意图。该终端设备8可以包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，例如电池均衡程序。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个电池均衡方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图7所示的电池数据获取单元701、积分数据计算单元702、电量差确定单元703和电池均衡单元704。

所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。

例如，所述计算机程序可以被分割成：电池数据获取单元、积分数据计算单元、电量差确定单元和电池均衡单元。

各单元具体功能如下：电池数据获取单元，用于获取电池组在历史充放电周期的电池数据；积分数据计算单元，用于根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分和所述电池组中每个电池的能量积分，所述电量积分包括所述电池组从所述历史充放电周期的起始时刻到所述历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，所述能量积分包括每个所述电池从所述起始时刻到每个所述采样时刻累计的能量值；电量差确定单元，用于将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，每个所述电池的目标时刻为其能量积分与所述参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；电池均衡单元，用于根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡。

所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器81可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述终端设备的结构还可以参考方法实施例中对结构的具体描述，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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各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申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元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，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电池均衡方法，其特征在于，包括：

获取电池组在历史充放电周期的电池数据；

根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分和所述电池组中每个电池的能量积分，所述电量积分包括所述电池组从所述历史充放电周期的起始时刻到所述历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，所述能量积分包括每个所述电池从所述起始时刻到每个所述采样时刻累计的能量值；

将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，每个所述电池的目标时刻为其能量积分与所述参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；

根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡。

2.如权利要求1所述的电池均衡方法，其特征在于，

所述能量积分模型为：E_mn＝E_i(n-k)+E_mk；

其中，i∈(1，2，3，......，N)，k∈(1，2，3，......，n)，n为所述历史充放电周期的时间长度，N为所述电池组中电池的总数量；E_mn为所述参考电池在所述历史充放电周期的结束时刻的能量积分；E_mk为所述参考电池在第k个采样时刻的能量积分；E_i(n-k)为电池i在(n-k)个采样时刻的能量积分。

3.如权利要求2所述的电池均衡方法，其特征在于，所述将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，包括：

对在至少两个所述采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定所述电池组在所述目标时刻的电量积分；

将所述电池组在目标时刻的电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述参考电池之间的电量差。

4.如权利要求3所述的电池均衡方法，其特征在于，所述对在至少两个所述采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定所述电池组在所述目标时刻的电量积分，包括：

获取预设的第一采样时刻，所述第一采样时刻为第k_j个所述采样时刻，k_j大于或等于0；

根据与所述目标时刻对应的电池的能量积分、所述参考电池的能量积分和第一计算公式，计算所述电池组在所述第一采样时刻的第一能量积分差值

和在第二采样时刻的第二能量积分差值

所述第一计算公式表示为：

所述第二采样时刻为第(k_j+1)个所述采样时刻；

若所述第一能量积分差值

和所述第二能量积分差值

不满足差值条件，则对所述第一采样时刻和所述第二采样时刻进行更新，并重新计算所述第一能量积分差值和所述第二能量积分差值，直至所述第一能量积分差值和所述第二能量积分差值满足所述差值条件，利用所述电池组在所述第一采样时刻的电量积分和所述电池组在所述第二采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定所述电池组在所述目标时刻的电量积分；其中，所述差值条件为：所述第一能量积分差值

小于或等于0，且所述第二能量积分差值

大于0。

5.如权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，所述利用所述电池组在所述第一采样时刻的电量积分和所述电池组在所述第二采样时刻的电量积分进行线性拟合，确定所述电池组在所述目标时刻的电量积分，包括：

根据所述电池组在所述第一采样时刻的电量积分

在所述第二采样时刻的电量积分

所述第一能量积分差值

和所述第二能量积分差值

以及第二计算公式，拟合得到所述电池组在所述目标时刻的电量积分ΔQ_k，其中，所述第二计算公式表示为

6.如权利要求4所述的电池均衡方法，其特征在于，所述获取预设的第一采样时刻，包括：

根据与所述目标时刻对应的电池的能量积分、所述参考电池的能量积分、与所述目标时刻对应的电池在所述历史充放电周期的直流功率均值，以及第三计算公式，计算k_j，并将第k_j个所述采样时刻作为第一采样时刻；

所述第三计算公式表示为：

其中，

表示所述直流功率均值；Δt表示相邻的两个采样时刻之间的间隔值，(int)表示取整。

7.如权利要求1至6任意一项所述的电池均衡方法，其特征在于，所述电池数据包括所述电池组在每个所述采样时刻的电流I_k；

所述根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分，包括：

根据电池组在每个所述采样时刻的电流I_k，以及第四计算公式，计算所述电池组的电量积分Q_k；

所述第四计算公式表示为：

其中，k∈(1，2，3，......，n)，n为所述历史充放电周期的时间长度，I_k表示所述电池组在采样时刻t_k的电流。

8.如权利要求1至6任意一项所述的电池均衡方法，其特征在于，所述电池数据包括所述电池组在每个所述采样时刻的电流I_k和每个所述电池的电压U_ik；

所述电池组中每个电池的能量积分的计算步骤，包括：

根据电池组在每个所述采样时刻的电流I_k、每个所述电池的电压U_ik，以及第五计算公式，计算每个所述电池的能量积分E_ik；

所述第五计算公式表示为：

其中，i∈(1，2，3，......，N)，k∈(1，2，3，......，n)，n为所述历史充放电周期的时间长度，N为所述电池组中电池的总数量，U_ik为电池i在采样时刻t_k的电压，I_k表示所述电池组在采样时刻t_k的电流。

9.如权利要求1至6任意一项所述的电池均衡方法，其特征在于，所述根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡，包括：

依据所述电量差的大小对所述电池组中的电池进行排序，得到目标排序结果；

根据所述目标排序结果，对所述电池组进行电池均衡。

10.如权利要求9所述的电池均衡方法，其特征在于，在所述得到目标排序结果之后，所述电池均衡方法包括：

依据不同的均衡影响条件，对所述电池组中的电池进行排序，得到每种所述均衡影响条件对应的参考排序结果；

分别计算每种所述均衡影响条件对应的参考排序结果与所述目标排序结果之间的相似度；

根据所述相似度，从所述均衡影响条件中确定目标均衡影响条件。

11.如权利要求1至6任意一项所述的电池均衡方法，其特征在于，所述根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡，包括：

计算所有所述电池的电量差的电量差均值；

将所述电量差与所述电量差均值之差大于或等于预设阈值的电池作为待均衡电池；

对所述待均衡电池进行电池均衡。

12.一种电池均衡装置，其特征在于，包括：

电池数据获取单元，用于获取电池组在历史充放电周期的电池数据；

积分数据计算单元，用于根据所述电池数据，计算所述电池组的电量积分和所述电池组中每个电池的能量积分，所述电量积分包括所述电池组从所述历史充放电周期的起始时刻到所述历史充放电周期的每个采样时刻累计的电量值，所述能量积分包括每个所述电池从所述起始时刻到每个所述采样时刻累计的能量值；

电量差确定单元，用于将目标时刻的所述电量积分作为与所述目标时刻对应的电池和所述电池组中的参考电池之间的电量差，每个所述电池的目标时刻为其能量积分与所述参考电池的能量积分满足能量积分模型的时刻；

电池均衡单元，用于根据所述电量差，对所述电池组进行电池均衡。

13.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至11任一项所述电池均衡方法的步骤。

14.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至11任一项所述电池均衡方法的步骤。

Images