CN115693847A - 基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于K‑means聚类的串联电池组群组均衡控制方法。设均衡电路工作阈值为Δ_ref，串联电池组最高单体电量为SOC_max，最低单体电量为SOC_min，若SOC_max与SOC_min的差值大于Δ_ref，均衡电路启动。通过K‑means聚类，将串联电池组中所有单体分为三组；判别序号相邻的高电量单体及序号相邻的低电量单体，并分别聚类成组；对包含单体数量最多的待放电高电量电池群组放电均衡，对包含单体数量最多的待充电低电量电池群组充电均衡。当SOC_max与SOC_min的差值小于等于Δ_ref时，均衡电路停止工作。本发明和基于单体对单体的均衡控制方式相比，在保证均衡效率的同时显著提高均衡速度。

Description

基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法

技术领域

本发明涉电池组均衡技术领域；具体涉及基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，适用于电池储能系统的能量均衡。

背景技术

锂离子电池组广泛应用于配电网储能系统。由于制造工艺、材料等方面不可能完全一致，造成了单体电池(简称为单体)容量、阻抗存在不可避免的一致性差异，这些差异会随着电池组运行时间而增加，进而减少电池组的可用容量及循环寿命，甚至造成过充过放，带来安全隐患。为提高电池组的能量利用率及延长其循环寿命，必须引入有效的均衡来降低电池组的一致性差异。串联电池组相比于并联电池组更容易受到单体电池一致性差异的影响，本发明内容针对串联电池组的均衡展开。

均衡控制指基于一致性指标，控制均衡能量的转移方式。常见一致性指标包含开路电压、工作电压和荷电状态(SOC,State of Charge)等。其中，电池的开路电压参数易得，且在电池处于搁置状态时，开路电压与SOC存在稳定的映射关系，但以开路电压作为均衡指标时每次测量前电池需处于搁置状态并持续一段时间，使得均衡时间较长。与开路电压相比，电池的工作电压测量更加方便快捷，可以在电池的工作过程中实时测量，但其与电池组的负载电流变化有关，当电流变化较大时，会导致电池工作电压出现较大的波动，造成电池组均衡系统发生误动作而频繁启停，甚至出现过均衡；另外，不同类型的锂电池均存在电压平台期，在剩余电量为10％至90％之间时，电压变化很小，这导致如果以电压作为均衡指标，电压的微弱变化可能会导致剩余电量的显著变化，不利于均衡精度的提高。以SOC作为均衡指标，能够保证电池组中各单体同时充满或放完，进而提高电池组的能量利用率，是比较理想的电池组一致性差异指标。

均衡能量转移方式的研究结果主要包括，提出模型预测控制和模糊逻辑控制，相比于常见的基于极值或平均值的单体对单体控制方式能有效地提高均衡速度，并避免过均衡；通过建立基于共识的随机控制算法实现荷电状态均衡，即使荷电状态估计受到噪声干扰，也能保证理想的均衡效果；基于模糊逻辑动态调整均衡电流，以提高均衡速度及效率；通过粒子群优化算法对各单体的均衡路径进行优化，以提高均衡效率及速度，并避免过均衡；基于分层思想建立均衡控制方法，将整个电池组分成若干模块，通过模块内的均衡和模块间的均衡最终实现整个电池组的均衡。以上研究，虽然基于不同算法优化了均衡能量的转移过程，但均是基于“单对单”均衡的思想设计均衡控制方法。每个采样周期内的均衡过程，均衡能量仍然是在单体间，或固定电池模块间转移。也有学者基于聚类的思想提出“多对多”均衡控制方法，主要研究结果包括，基于遗传算法优化的k-means聚类算法，实现聚类均衡；基于自适应均衡拓扑，在传统模糊C均值聚类算法的基础上，引入样本密度的概念，设计基于密度的模糊C均值聚类算法，实现聚类均衡。上述两种聚类均衡相比于基于极值或平均值的“单对单”均衡，虽然有效地提高了均衡速度及效率，但忽视了储能电池组的显著特点是单体数量众多，使得出现一致性差异较小的相邻单体或相邻模块的概率大大增加，进而一致性差异较小的不同个数的相邻单体或模块可以作为电池群组同时参与均衡的可能，并且为实现聚类均衡引入了结构复杂且控制复杂的均衡拓扑，导致均衡效率低、均衡速度慢。

发明内容

本发明提出的基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，在引入聚类均衡思想的同时，基于一致性差异较小的相邻单体建立群组均衡控制方法，实现均衡能量在包含不同个数相邻单体的电池群组间转移，以提高电池储能系统均衡速度。

本发明涉及均衡控制方法的研究，以SOC作为均衡指标，基于K-means聚类算法，将相邻的高电量单体、低电量单体聚类成组，实现群组均衡，最终在既定硬件电路基础上，提高均衡速度。

基于此，本发明以SOC作为均衡指标，提出一种基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，

包括以下步骤：

设均衡电路工作阈值为Δ_ref，串联电池组最高单体电量为SOC_max，最低单体电量为SOC_min，若SOC_max与SOC_min的差值大于Δ_ref，均衡电路启动；

首先，以SOC为聚类依据，通过K-means聚类算法，将串联电池组中所有单体分为三组，分别为SOC较高的单体，SOC适中的单体，SOC较低的单体；

其次，判别序号相邻的高电量单体、序号相邻的低电量单体，序号相邻的高电量单体、序号相邻的低电量单体分别聚类成待放电高电量电池群组、待充电低电量电池群组；

最后，对包含单体数量最多的待放电高电量电池群组放电均衡，对包含单体数量最多的待充电低电量电池群组充电均衡；当SOC_max与SOC_min的差值小于等于Δ_ref时，均衡电路停止工作。

本发明的均衡控制方法和基于单体对单体的均衡控制方法相比，在保证均衡效率的同时，可显著提高均衡速度。

优选的，具体包含以下步骤：

(1)每个采样周期，获取组内各单体的初始SOC，判断是否满足均衡电路启动条件，若满足条件，均衡电路启动，进行步骤(2)，否则均衡电路不工作；

(2)以单体SOC为特征参数，通过K-means聚类算法，将串联电池组内所有单体SOC分为三类：第一类是SOC较高的单体，第二类是SOC适中的单体，第三类是SOC较低的单体；

(3)依照序号从小到大的顺序依次判别出SOC较高的单体，称为高电量单体，将序号相邻的高电量单体分组成待放电高电量电池群组；依照序号从小到大的顺序依次判别出SOC较低的单体，称为低电量单体，将序号相邻的低电量单体分组成待充电低电量电池群组；

(4)对包含相邻高电量单体数最多的待放电高电量电池群组放电均衡，对包含相邻低电量单体数最多的待充电低电量电池群组充电均衡；

(5)如此往复，直至各单体SOC不满足均衡电路启动条件，均衡电路停止。

优选的，SOC较高的单体、SOC较低的单体聚类过程如下所述：

设串联电池组内单体数为i，各单体序号为B₁、B₂、……、B_i；高电量单体聚类过程如下：

首先，判断单体B₁是否为高电量单体，若不是，则判断停止；若是，则判断下一序号单体B₂是否为高电量单体，若B₂不为高电量单体，则将单体B₁独自归为待放电高电量电池群组，判断停止；若B₂为高电量单体，则判断下一序号单体B₃是否为高电量单体，若B₃不为高电量单体，则将单体B₁、B₂归为待放电高电量电池群组，判断停止；若B₃为高电量单体，则判断下一序号单体B₄是否为高电量单体，若B₄不为高电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃归为待放电高电量电池群组，判断停止；若B₄为高电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃、B₄归为待放电高电量电池群组，判断停止；之后，从单体B₂开始，直到单体B_i，重复以上步骤；

对包含高电量单体数量最多的待放电高电量电池群组进行放电均衡，若多个待放电高电量电池群组同时具备最大的单体数量，对包含序号最小单体的待放电高电量电池群组进行放电均衡。

优选的，设串联电池组内单体数为i，各单体序号为B₁、B₂、……、B_i；低电量单体聚类过程如下：

首先，判断单体B₁是否为低电量单体，若不是，则判断停止；若是，则判断下一序号单体B₂是否为低电量单体，若B₂不为低电量单体，则将单体B₁独自归为待充电低电量电池群组，判断停止；若B₂为低电量单体，则判断下一序号单体B₃是否为低电量单体，若B₃不为低电量单体，则将单体B₁、B₂归为待充电低电量电池群组，判断停止；若B₃为低电量单体，则判断下一序号单体B₄是否为低电量单体，若B₄不为低电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃归为待充电低电量电池群组，判断停止；若B₄为低电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃、B₄归为待充电低电量电池群组，判断停止；之后，从单体B₂开始，直到单体B_i，重复以上步骤；

对包含低电量单体数量最多的待充电低电量电池群组进行充电均衡，若多个待充电低电量电池群组同时具备最大的单体数量，对包含序号最大单体的待充电低电量电池群组进行充电均衡。

进一步地，本发明的方法适用于均衡能量可以在单体和单体、单体和电池模块、电池模块和电池模块间转移的均衡拓扑。

本发明的有益效果在于：本发明以SOC作为均衡指标，引入聚类思想，将传统的对单节电池的充/放电均衡方式改为对SOC接近的相邻多节高/低电量单体组成的电池群组间的均衡控制方式，在保证均衡效率的前提下，获得更快的均衡速度。

附图说明

为更加清楚的说明本发明的原理与实施中的技术方案，下面将对本发明涉及的技术方案使用附图作进一步介绍，以下附图仅是本发明的部分实施例子，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下可以根据以下附图获得其他的技术方案。

图1为本发明实施例2的控制策略流程图；

图2为本发明实施例2的12单体串联电池组均衡电路结构图；

图3为本发明实施例2的待放电高电量电池群组聚类流程图；

图4为本发明实施例2的待充电低电量电池群组聚类流程图；

图5为12单体串联电池组的12个单体电量中间高、两边低的情况下，单体对单体均衡控制方法与实施例2的群组均衡控制方法均衡前后单体SOC分布图；

图6为12单体串联电池组的12个单体电量中间高、两边低的情况下，单体对单体均衡控制方法与实施例2的群组均衡控制方法均衡过程中所有单体SOC极差变化图；

图7为12单体串联电池组的12个单体电量两边高、中间低的情况下，单体对单体均衡控制方法与实施例2的群组均衡控制方法均衡前后单体SOC分布图；

图8为12单体串联电池组的12个单体电量两边高、中间低的情况下，单体对单体均衡控制方法和实施例2的群组均衡控制方法均衡过程中所有单体SOC极差变化图；

图9为12单体串联电池组的12个单体电量均匀分布情况下，单体对单体均衡控制方法与实施例2的群组均衡控制方法均衡前后单体SOC分布图；

图10为12单体串联电池组的12个单体电量分布均匀情况下，单体对单体均衡控制方法和实施例2的群组均衡控制方法均衡过程中所有单体SOC极差变化图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，以此发明的示意性实施例解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，包括以下步骤：

以各单体SOC作为均衡变量，以单体SOC极差大于均衡阈值作为均衡电路工作条件，利用K-means聚类算法对各单体进行聚类分组，以待放电高电量电池群组中单体数量设置开关控制信号占空比。

进一步地，包括以下内容：

(1)获取初始SOC，设定均衡电路启动条件

每个采样周期，获取组内各单体的初始SOC，判断是否满足均衡电路启动条件，若满足条件，均衡电路启动，进行步骤(2)，否则均衡电路不工作。

首先，获取串联电池组中各单体初始SOC。

其次，判别串联电池组中最高电量单体SOC为SOC_max，最低电量单体SOC为SOC_min，设定均衡电路工作的阈值为Δ_ref。

当满足：

SOC_max-SOC_min>Δ_ref (1)

均衡电路满足工作条件，均衡电路启动。

(2)利用K-means聚类算法

以单体SOC为特征参数，通过K-means聚类算法，将串联电池组内所有单体分为三类：第一类是SOC较高的单体，第二类是SOC适中的单体，第三类是SOC较低的单体。

①以各单体的SOC为数据集X，从数据集X中随机选择3个元素，作为3个簇的中心点，即质心；

②根据相似度准则，将各单体的SOC分配到最接近的质心，形成不同的簇；

③利用欧式计算公式重新计算3个簇各自的中心，更新各个簇的质心；

④重复②和③，直到各质心不再变化，输出结果；

通过K-means聚类算法，产生3个质心K₁、K₂和K₃，并满足K₁>K₂>K₃；将串联电池组中所有单体分为以下三类：第一类(质心为K₁)是SOC较高的单体，称为高电量单体，需要进行放电均衡；第二类(质心为K₂)是SOC适中的单体，不需要均衡；第三类(质心为K₃)是SOC较低的单体，称为低电量单体，需要进行充电均衡。通过聚类结果，确定相应的单体序号；

(3)判别待放电高电量电池群组、待充电低电量电池群组

从单体B₁到单体B_N(N为电池单体总数)依次进行判断，对于单体B_m(m＝1,2,……,N)，首先，若不满足：

则判断停止；若满足，则单体B_m为高电量单体，判断继续；

然后，若不满足：

则将单体B_m独自归为待放电高电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_m+1为高电量单体，判断继续；

接着，若不满足：

则将单体B_m、B_m+1归为待放电高电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_m+2为高电量单体，判断继续；

最后，若不满足：

则将单体B_m、B_m+1、B_m+2归为待放电高电量电池群组，判断停止；若满足，单体B_m+3为高电量单体，将单体B_m、B_m+1、B_m+2、B_m+3归为待放电高电量电池群组，判断停止；

同理，对于单体B_n(n＝1,2,……,N)，首先，若不满足：

则判断停止；若满足，则单体B_n为低电量单体，判断继续；

然后，若不满足：

则将单体B_n独自归为一组待充电低电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_n+1为低电量单体，判断继续；

接着，若不满足：

则将单体B_n、B_n+1归为待充电低电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_n+2为低电量单体，判断继续；

最后，若不满足：

则将单体B_n、B_n+1、B_n+2归为待充电低电量电池群组，判断停止；若满足，单体B_m+3为低电量单体，将单体B_n、B_n+1、B_n+2、B_n+3归为待充电低电量电池群组，判断停止。

(4)设定控制信号占空比

为防止储能元件饱和，其必须工作在电流断续模式，即在一个开关周期内，电流必须降至零，由此可由参与放电均衡的单体数量制定合适的控制信号占空比，待放电高电量电池群组均衡的控制信号占空比D₁应满足：

待充电低电量电池群组均衡的控制信号占空比D₂为：

D₂＝1-D₁ (11)

(5)群组均衡

对各待放电高电量电池群组中，高电量单体数量最多的群组进行放电均衡，高电量单体数量最多的群组不唯一时，对包含序号最小单体的群组进行放电均衡。

对各待充电低电量电池群组中，低电量单体数量最多的群组进行充电均衡，低电量单体数量最多的群组不唯一时，对包含序号最大单体的群组进行充电均衡。

(6)均衡结束

每个采样周期结束，若各单体SOC满足均衡电路工作条件，均衡电路继续工作，若不满足均衡电路工作条件，均衡电路停止，均衡结束。

实施例2

如图1所示，为本发明实施例2的控制策略流程图。

如图2所示，为本发明实施例2的12单体串联电池组均衡电路结构图，该均衡电路包括12个单体、26个MOS管、22个二极管、1个电感L。每个单体依次标记为B₁，B₂，…，B₁₂；与单体连接的MOS管依次标记为S₀，S₁，…，S₂₅。单体B₂，B₃，…，B₁₂正极的左右桥臂与串联的MOS管和二极管相连接；单体B₁，B₂，…，B₁₁负极的左右桥臂与串联的MOS管和二极管相连接；单体B₁正极的左桥臂与MOS管S₁连接，单体B₁正极的右桥臂与MOS管S₀连接；单体B₁₂负极的左桥臂与MOS管S₂₅连接，单体B₁₂负极的右桥臂与MOS管S₂₄连接；MOS管S₀的源极与编号为偶数的MOS管的漏极连接，MOS管S₂₅的漏极与编号为奇数的MOS管的源极连接；电感L的两端分别与MOS管S₂₅、MOS管S₂₄相连接。

以上述12单体串联电池组均衡电路为例，来验证本发明基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法相对于常见的单体对单体均衡控制方法的优势。使用的单体为18650型三元锂离子电池，标称电压为3.7V，容量为1800mAh。为尽可能地模拟实际工作状况，在本实施例中设置3组电池SOC初始值，分别为实验1、实验2、实验3，其中实验1为12单体串联电池组的12个单体电量分布中间高、两边低的情况；实验2为12单体串联电池组的12个单体电量分布两边高、中间低的情况；实验3为12单体串联电池组的12个单体电量分布均匀的情况。

具体的，包括以下步骤：

(1)获取初始SOC，设定均衡电路启动条件

判别串联电池组中最高电量单体SOC为SOC_max，最低电量单体SOC为SOC_min，设定均衡电路工作的阈值Δ_ref＝1％。

当满足：

SOC_max-SOC_min>1％ (1)

均衡电路满足工作条件，均衡电路启动。

(2)利用K-means聚类算法

①以各单体的SOC为数据集X，从数据集X中随机选择3个元素，作为3个簇的中心点，即质心；

②根据相似度准则，将各单体的SOC分配到最近的质心，形成不同的簇；

③利用欧式计算公式重新计算3个簇各自的中心，更新各个簇的质心；

④重复②和③，直到各质心不再变化，输出结果；

通过K-means聚类算法，产生3个质心K₁、K₂和K₃，并满足K₁>K₂>K₃；将串联电池组中所有单体分为以下三类：第一类(质心为K₁)是SOC较高的单体，称为高电量单体，需要进行放电均衡；第二类(质心为K₂)是SOC适中的单体，不需要均衡；第三类(质心为K₃)是SOC较低的单体，称为低电量单体，需要进行充电均衡。通过聚类结果，确定相应的单体序号；

(3)判别待放电高电量电池群组、待充电低电量电池群组

从单体B₁到单体B₁₂依次进行判断，对于单体B_m(m＝1,2,……,12)，首先，若不满足：

则判断停止；若满足，则单体B_m为高电量单体，判断继续；

然后，若不满足：

则将单体B_m独自归为待放电高电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_m+1为高电量单体，判断继续；

接着，若不满足：

则将单体B_m、B_m+1归为待放电高电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_m+2为高电量单体，判断继续；

最后，若不满足：

则将单体B_m、B_m+1、B_m+2归为待放电高电量电池群组，判断停止；若满足，单体B_m+3为高电量单体，将单体B_m、B_m+1、B_m+2、B_m+3归为待放电高电量电池群组，判断停止；

同理，对于单体B_n(n＝1,2,……,i)，首先，若不满足：

则判断停止；若满足，则单体B_n为低电量单体，判断继续；

然后，若不满足：

则将单体B_n独自归为待充电低电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_n+1为低电量单体，判断继续；

接着，若不满足：

则将单体B_n、B_n+1归为待充电低电量电池群组，判断停止；若满足，则单体B_n+2为低电量单体，判断继续；

最后，若不满足：

则将单体B_n、B_n+1、B_n+2归为待充电低电量电池群组，判断停止；若满足，单体B_m+3为低电量单体，将单体B_n、B_n+1、B_n+2、B_n+3归为待充电低电量电池群组，判断停止；

待放电高电量电池群组、待充电低电量电池群组判别流程如图3、图4所示。

(4)设定控制信号占空比

为防止储能元件饱和，其必须工作在电流断续模式，即在一个开关周期内，电流必须降至零，由此可由参与放电均衡的单体数量制定合适的控制信号占空比，待放电高电量电池群组均衡的控制信号占空比D₁应满足：

待充电低电量电池群组均衡的控制信号占空比D₂为：

D₂＝1-D₁ (11)

由第(3)步可知，待放电单体数量最小为1，最大为4；待充电单体数量最小为1，最大为4；为满足条件，设定：当待放电单体数量为1时，D₁＝50％，D₂＝50％；当待放电单体数量为2时，D₁＝33％，D₂＝67％；当待放电单体数量为3时，D₁＝25％，D₂＝75％；当待放电单体数量为4时，D₁＝20％，D₂＝80％。

(5)群组均衡

对各待放电高电量电池群组中，高电量单体数量最多的群组进行放电均衡，高电量单体数量最多的群组不唯一时，对包含序号最小单体的群组进行放电均衡。

对各待充电低电量电池群组中，低电量单体数量最多的群组进行充电均衡，低电量单体数量最多的群组不唯一时，对包含序号最大单体的群组进行充电均衡。

(6)均衡结束

每个采样周期结束，若各单体SOC满足均衡电路工作条件，均衡电路继续工作，若不满足均衡电路工作条件，均衡电路停止工作，均衡结束。以串联电池组搁置状态的均衡为例，将实施例2在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，模型参数如表1。

表1均衡模型仿真参数

实验1、2、3中单体对单体均衡控制和实施例2的群组均衡控制方法(即基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，以下简称为群组均衡控制方法)的均衡结果如表2、表3、表4所示。

表2实验1均衡仿真结果

表3实验2均衡仿真结果

表4实验3均衡仿真结果

图5、图6分别为实验1(12单体串联电池组的12个单体电量中间高、两边低的情况)中，单体对单体均衡控制方法与实施例2的群组均衡控制方法均衡前后所有单体SOC分布和SOC极差变化。

由图5和表2可知，实施例2的群组均衡控制方法改善串联电池组不一致性的效果更佳，均衡结束后，群组均衡控制对应的单体SOC离散度小于基于单体对单体均衡的控制方式。由图6可知，经过131s的均衡过程，基于实施例2的群组均衡控制，SOC极差由2％缩小至1％，与单体对单体均衡控制方法均衡时间317s相比，均衡速度提升了58.7％。

图7、图8分别为实验2(12单体串联电池组的12个单体电量两边高、中间低的情况)中，单体对单体均衡控制方法与实施例2的群组均衡控制方法均衡前后所有单体SOC分布和SOC极差变化。

由图7和表3可知，实施例2的群组均衡控制方法改善串联电池组不一致性的效果更佳，均衡结束后，群组均衡控制对应的单体SOC离散度小于基于单体对单体均衡的控制方式。由图8可知，经过180s的均衡过程，基于实施例2的群组均衡控制，SOC极差由2％缩小至1％，与单体对单体均衡控制方法均衡时间410s相比，均衡速度提升了56.1％。

图9、图10分别为实验3(12单体串联电池组的12个单体电量分布均匀的情况)中，单体对单体均衡控制方法与本发明群组均衡控制方法均衡前后所有单体SOC分布和SOC极差变化。

由图9和表4可知，实施例2的群组均衡控制方法改善串联电池组不一致性的效果更佳，均衡结束后，群组均衡控制对应的单体SOC离散度小于基于单体对单体均衡的控制方式。由图10可知，经过147s的均衡过程，基于实施例2的群组均衡控制，SOC极差由2％缩小至1％，与单体对单体均衡控制方法均衡时间227s相比，均衡速度提升了35.2％。

综合以上分析，在既定均衡拓扑基础上，针对SOC初始差异的不同分布，本发明的群组均衡控制方法和单体对单体均衡控制方法相比，在均衡效率相差不大的情况下，均衡速度显著提高。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于上述实施例。应当指出，在本技术领域范围内，不脱离本发明技术思路的情况下，对本发明所做的简单润饰、改进、替代、简化和组合，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法；其特征在于，包括以下步骤：

设均衡电路工作阈值为Δ_ref，串联电池组最高单体电量为SOC_max，最低单体电量为SOC_min，若SOC_max与SOC_min的差值大于Δ_ref，均衡电路启动；

首先，以SOC为聚类依据，通过K-means聚类算法，将串联电池组中所有单体分为三组，分别为SOC较高的单体，SOC适中的单体，SOC较低的单体；

其次，判别序号相邻的高电量单体、序号相邻的低电量单体，序号相邻的高电量单体、序号相邻的低电量单体分别聚类成待放电高电量电池群组、待充电低电量电池群组；

最后，对包含单体数量最多的待放电高电量电池群组放电均衡，对包含单体数量最多的待充电低电量电池群组充电均衡；当SOC_max与SOC_min的差值小于等于Δ_ref时，均衡电路停止工作。

2.根据权利要求1所述的基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，其特征在于，具体包含以下步骤：

(1)每个采样周期，获取组内各单体的初始SOC，判断是否满足均衡电路启动条件，若满足条件，均衡电路启动，进行步骤(2)，否则均衡电路不工作；

(2)以单体SOC为特征参数，通过K-means聚类算法，将串联电池组内所有单体SOC分为三类：第一类是SOC较高的单体，第二类是SOC适中的单体，第三类是SOC较低的单体；

(3)依照序号从小到大的顺序依次判别出SOC较高的单体，称为高电量单体，将序号相邻的高电量单体分组成待放电高电量电池群组；依照序号从小到大的顺序依次判别出SOC较低的单体，称为低电量单体，将序号相邻的低电量单体分组成待充电低电量电池群组；

(4)对包含相邻高电量单体数最多的待放电高电量电池群组放电均衡，对包含相邻低电量单体数最多的待充电低电量电池群组充电均衡；

(5)如此往复，直至各单体SOC不满足均衡电路启动条件，均衡电路停止。

3.根据权利要求2所述的基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，其特征在于：

设串联电池组内单体数为i，各单体序号为B₁、B₂、……、B_i；高电量单体聚类过程如下：

首先，判断单体B₁是否为高电量单体，若不是，则判断停止；若是，则判断下一序号单体B₂是否为高电量单体，若B₂不为高电量单体，则将单体B₁独自归为待放电高电量电池群组，判断停止；若B₂为高电量单体，则判断下一序号单体B₃是否为高电量单体，若B₃不为高电量单体，则将单体B₁、B₂归为待放电高电量电池群组，判断停止；若B₃为高电量单体，则判断下一序号单体B₄是否为高电量单体，若B₄不为高电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃归为待放电高电量电池群组，判断停止；若B₄为高电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃、B₄归为待放电高电量电池群组，判断停止；之后，从单体B₂开始，直到单体B_i，重复以上步骤；

对包含高电量单体数量最多的待放电高电量电池群组进行放电均衡，若多个待放电高电量电池群组同时具备最大的单体数量，对包含序号最小单体的待放电高电量电池群组进行放电均衡。

4.根据权利要求2所述的基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，其特征在于：

设串联电池组内单体数为i，各单体序号为B₁、B₂、……、B_i；低电量单体聚类过程如下：

首先，判断单体B₁是否为低电量单体，若不是，则判断停止；若是，则判断下一序号单体B₂是否为低电量单体，若B₂不为低电量单体，则将单体B₁独自归为待充电低电量电池群组，判断停止；若B₂为低电量单体，则判断下一序号单体B₃是否为低电量单体，若B₃不为低电量单体，则将单体B₁、B₂归为待充电低电量电池群组，判断停止；若B₃为低电量单体，则判断下一序号单体B₄是否为低电量单体，若B₄不为低电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃归为待充电低电量电池群组，判断停止；若B₄为低电量单体，则将单体B₁、B₂、B₃、B₄归为待充电低电量电池群组，判断停止；之后，从单体B₂开始，直到单体B_i，重复以上步骤；

对包含低电量单体数量最多的待充电低电量电池群组进行充电均衡，若多个待充电低电量电池群组同时具备最大的单体数量，对包含序号最大单体的待充电低电量电池群组进行充电均衡。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于K-means聚类的串联电池组群组均衡控制方法，其特征在于：所述方法适用于均衡能量可以在单体和单体、单体和电池模块、电池模块和电池模块间转移的均衡拓扑。

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