CN117791838A - 一种备电电池组重构方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种备电电池组重构方法、装置及存储介质，应用于电池供电技术领域，以解决传统的电池组能量利用率低，实施困难的问题，控制器可以调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，包括：获取串联结构参数s和并联结构参数p；确定出N个电池各自的健康度并从中选取出n个电池且按照健康度排序；对开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j‑1组电池支路中的任意1个电池的健康度。应用本发明的方案，提高了备电的电池组的能量利用率，保障其工作的可靠性并提高其循环使用寿命。

Description

一种备电电池组重构方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及电池供电技术领域，特别是涉及一种备电电池组重构方法、装置及存储介质。

背景技术

目前的存储系统通常采用的是PSU（Power Supply Unit，电源模块）+BBU（BatteryBackup Unit，电池备电单元）的主备冗余供电模式，当机房的市电掉电时，存储系统可以从PSU供电无缝切换到BBU供电，以确保存储系统写缓存中的数据能够完整而安全地写入非易失性存储介质，如HDD（Hard Disk Drive，机械硬盘）、SSD（Solid State Disk，固态硬盘）等存储介质，避免数据丢失。

为了满足存储系统的功率要求，需要采用多节电池进行串、并联的组合，构成BBU电池组从而为存储系统供电。例如目前常见的有3s1p、3s2p、3s3p、4s1p、4s2p、4s3p等电池组结构。以4s3p电池组为例，是由4节电池串联构成1条串联支路，再由3条这样的串联支路并联构成4s3p的电池组，也即一共由12节电池构成4s3p的电池组结构。

由于电池生产工艺等原因，单节电池之间不可避免地存在不一致性，具体表现为电芯容量差异、内阻差异、自放电率差异等，而随着充放电循环的进行，电池之间的不一致性会越来越严重，部分电池性能变差，健康度衰减，具体表现为满放容量的减少。就像木桶的短板，性能差的电池会制约性能较好的电池的使用，使其仍有电量无法放出，不仅会造成电池容量的浪费，也会直接对电池组的循环寿命造成影响，进而影响存储系统的工作可靠性。目前通常采用能量均衡技术实现电池组的充放电均衡，例如被动均衡技术是利用电阻预先将满放容量高的电池电量放掉部分，从而使得电池组各电池能量状态达成一致，这样的方式具有实现简单的优点，但会浪费掉大量能量，导致能量利用率很低。而另一种主动均衡技术需要实时且准确地估算每一节电池的SOC（State of Charge，荷电状态），从而将高电量电池中的多余电量通过储能元器件向低电量电池转移，虽然能量利用率较高，但由于电池之间均衡电流的影响，导致实时且准确地估算每一节电池的SOC很困难，并且如果均衡速度较慢，往往电池之间的能量没有达到一致，充电或放电过程就已经结束，使得该技术的受限因素较多，实现较为困难。

综上所述，如何有效地提高备电的电池组的能量利用率，保障其工作的可靠性并提高其循环使用寿命，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种备电电池组重构方法、装置及存储介质，以有效地提高备电的电池组的能量利用率，保障其工作的可靠性并提高其循环使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种备电电池组重构方法，备电电池组重构装置中包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与所述开关网络连接，所述开关网络中的各个开关均与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，调整所述备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，所述备电电池组重构方法应用于所述控制器中，包括：

获取串联结构参数s和并联结构参数p；

确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度；

从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序；

对所述开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度；

其中，j为正整数且2≤j≤p，n为小于等于N的正整数且n=s×p。

另一方面，确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度，包括：

确定出电池的工作电压范围；

将所述工作电压范围划分为连续的k个电压区间；k为不小于2的正整数；

对于每个电压区间，建立相对应的健康度估算模型；

基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。

另一方面，对于每个电压区间，建立相对应的健康度估算模型，包括：

对于每个电压区间，将健康因子t _v 作为自变量，将健康度作为因变量，建立多项式形式的健康度估算模型，并基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，健康因子t _v 表示的是将电池开路电压从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时；

M为电芯充电实验数据的组数且M为不小于2的正整数，i为正整数且1≤i≤M，M组电芯充电实验数据中的第i组电芯充电实验数据为（t _vi ，SOH _i ），SOH _i 为第i组电芯充电实验数据中的健康度，t _vi 表示的是当电池的健康度为SOH _i 时，将电池从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时为tv _i 。

另一方面，所建立的多项式形式的健康度估算模型具体表示为：

；

，/>，/>，/>，/>以及/>均为所建立的多项式形式的健康度估算模型中的系数。

另一方面，基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型，包括：

基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，按照，求解出所述健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，A为该电压区间的健康度估算模型的系数矩阵，且A表示为，T表示的是矩阵转置，/>为该电压区间的健康度估算模型的系数，q的数值等于该电压区间的健康度估算模型的系数数量减1，H为范德蒙矩阵且/>，Y为基于预先确定出的M组电芯充电实验数据所得到的观测矩阵，且。

另一方面，基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度，包括：

依次对所述备电电池组重构装置中的N个电池进行充电；

在对N个电池中的任意1个电池进行充电的过程中，确定出该电池的电池开路电压从任意1个电压区间的下限电压，充电至该电压区间的上限电压的耗时，作为该电池当前的健康因子，并将该电池当前的健康因子代入至对应于该电压区间的健康度估算模型中，确定出该电池的健康度。

另一方面，还包括：

在市电掉电的第一时长内，通过所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为负载供电，并按照掉电策略降低负载的电能消耗；

在市电掉电超过第一时长时，对所述开关网络进行控制，以使得n个电池所构成的电路拓扑结构中的a组电池支路被旁路；

其中，a为正整数且a＜p。

另一方面，被旁路的a组电池支路为从p组电池支路中随机选取的a组电池支路。

另一方面，被旁路的a组电池支路为p组电池支路中平均健康度最低的a组电池支路。

另一方面，按照掉电策略降低负载的电能消耗，包括：

在市电掉电的第一时长内，降低风扇转速，降低中央处理器运行频率，关闭预设的第一类设备；

在市电掉电超过第一时长时，关闭预设的第二类设备。

另一方面，所述开关网络包括：N个电池开关装置，第一开关连接网络以及第二开关连接网络；

每个电池开关装置中均包括第一开关，第二开关，第三开关，第四开关以及第五开关，且所述备电电池组重构装置中的N个电池分别设置在N个电池开关装置中；

对于每个电池开关装置，该电池开关装置中的第一开关的第一端与该电池开关装置中的电池正极连接，且连接端作为该电池开关装置的A0端口；该电池开关装置中的第一开关的第二端分别与该电池开关装置中的第二开关的第一端以及第三开关的第一端连接，该电池开关装置中的第二开关的第二端作为该电池开关装置的D0端口；该电池开关装置中的第四开关的第一端与该电池开关装置中的电池负极连接，且连接端作为该电池开关装置的B0端口，该电池开关装置中的第四开关的第二端分别与该电池开关装置中的第五开关的第一端以及第三开关的第二端连接，该电池开关装置中的第五开关的第二端作为该电池开关装置的C0端口；

所述第一开关连接网络包括第1至第N一类子网络，所述第二开关连接网络包括第1至第N二类子网络；

第1一类子网络包括N-1个开关，且N-1个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第1一类子网络的第一端，所述第1一类子网络的第一端与第1电池开关装置的D0端口连接；所述第1一类子网络中的N-1个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置的A0端口；

第x一类子网络包括N-2个开关，且N-2个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第x一类子网络的第一端，所述第x一类子网络的第一端与第x电池开关装置的D0端口连接；所述第x一类子网络中的N-2个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置中除去第x电池开关装置之外的各个电池开关装置的A0端口；x为从2依次取值为N的正整数；

第1二类子网络包括N-1个开关，且N-1个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第1二类子网络的第一端，所述第1二类子网络的第一端与第1电池开关装置的C0端口连接；所述第1二类子网络中的N-1个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置的B0端口；

第x二类子网络包括N-2个开关，且N-2个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第x二类子网络的第一端，所述第x二类子网络的第一端与第x电池开关装置的C0端口连接；所述第x二类子网络中的N-2个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置中除去第x电池开关装置之外的各个电池开关装置的B0端口；

N个电池开关装置中的全部开关，所述第一开关连接网络以及所述第二开关连接网络中的全部开关均与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，调整所述备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构。

另一方面，所述第一开关连接网络中的每个开关，以及所述第二开关连接网络中的每个开关均为防电流倒灌式的开关。

另一方面，所述第一开关连接网络中的每个开关，以及所述第二开关连接网络中的每个开关均是由双向MOS管所串联而成的开关。

本发明还提供了一种备电电池组重构装置，所述备电电池组重构装置中包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与所述开关网络连接，所述开关网络中的各个开关均与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，调整所述备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，所述控制器包括：

结构参数获取模块，用于获取串联结构参数s和并联结构参数p；

健康度确定模块，用于确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度；

健康度排序选取模块，用于从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序；

电路拓扑结构更新模块，用于对所述开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度；

其中，j为正整数且2≤j≤p，n为小于等于N的正整数且n=s×p。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例中所述的备电电池组重构方法的步骤。

应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到电池的满放容量会体现在其健康度上，因此，本申请的方案并不需要准确估算每一节电池的SOC，而是会确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。并且本申请的方案中，会基于N个电池各自的健康度来调整电路拓扑结构，具体的，备电电池组重构装置中包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与开关网络连接，开关网络中的各个开关均与控制器连接，以在控制器的控制下，调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，也就是说，本申请的备电电池组重构装置，支持进行N个电池的电路拓扑结构的任意调整。具体调整时，本申请需要获取串联结构参数s和并联结构参数p，会从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序，排序的目的，是使得对开关网络进行控制之后，所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，即满足串联结构参数s和并联结构参数p对于电路拓扑结构的要求，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度，也就是说，本申请的方案，将健康度相近的电池进行了串联，这样有效地降低了满放容量低的电池对于满放容量高的电池的影响，保障了能量利用率的同时，有效地保障了备电电池组的使用寿命。此外需要说明的是，本申请的方案无需实时检测电池的荷电状态，而是检测的电池的健康度，电池的健康度在短时间内不会大幅改变，也就意味着本申请的方案可以提前确定出各电池的健康度，进而将电路拓扑结构调整为合适的状态，因此本申请的方案在实施时，并不需要在市电掉电之后临时进行备电电池组重构，也即不会出现传统方案中由于均衡速度较慢而充电或放电过程已经结束的情况。

综上所述，本申请的方案可以有效地提高备电的电池组的能量利用率，保障其工作的可靠性并提高其循环使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种备电电池组重构方法的实施流程图；

图2为将健康度相近的电池划分至同一组进行串联的效果比较示意图；

图3为恒流充电时，不同健康度下的与开路电压变化曲线；

图4为本发明一种具体实施方式中的单个电池开关装置的结构示意图；

图5为本发明一种具体实施方式中实现两个电池串联的示意图；

图6为本发明一种具体实施方式中实现两个电池并联的示意图；

图7为本发明一种具体实施方式中实现电池旁路的示意图；

图8为本发明一种具体实施方式中第一开关连接网络和第二开关连接网络的结构示意图；

图9为本发明一种具体实施方式中两个N沟道的MOS管串联所构成的双向MOS管结构的示意图；

图10为本发明一种具体实施方式中备电电池组重构装置的结构示意图；

图11为本发明一种具体实施方式中备电电池组重构装置中的控制器的功能模块示意图；

图12为本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种备电电池组重构方法，可以有效地提高备电的电池组的能量利用率，保障其工作的可靠性并提高其循环使用寿命。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参考图1，图1为本发明中一种备电电池组重构方法的实施流程图，本申请的备电电池组重构装置中可以包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与开关网络连接，开关网络中的各个开关均与控制器连接，以在控制器的控制下，调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，本申请的备电电池组重构方法应用于控制器中，可以包括以下步骤：

步骤S101：获取串联结构参数s和并联结构参数p。

具体的，在实际应用中，可以在任意时段来执行本申请的方案，实现备电电池组的电路拓扑结构的重构，即实现BBU的电路拓扑结构的重构，也就是说，本申请的方案并不需要在市电掉电之后临时进行备电电池组重构，也就不会出现传统方案中由于均衡速度较慢而充电或放电过程已经结束的情况。

在实际应用中，通常可以周期性地执行本申请的方案，并且可以理解的是，电池的健康度在短时间内不会大幅改变，因此该周期可以设置地较长。

串联结构参数s表示的是每条并联支路中有多少个电池进行串联，而并联结构参数p则表示的是并联支路的数量，例如对于4s3p的备电电池组，串联结构参数s为4，并联结构参数p为3，则该备电电池组是由4个电池串联构成1条串联支路，再由3条这样的串联支路并联构成4s3p的备电电池组，也即一共由12个电池构成4s3p的备电电池组。又如，对于3s3p的备电电池组，串联结构参数s为3，并联结构参数p为3，则该备电电池组是由3个电池串联构成1条串联支路，再由3条这样的串联支路并联构成3s3p的备电电池组，也即一共由9个电池构成3s3p的备电电池组。

串联结构参数s和并联结构参数p的具体数值，可以由工作人员预先进行设定，通常是基于负载所需要的功率来确定，并且可以根据需要进行调整。

步骤S102：确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。

电池的健康度也即电池的健康程度，完全健康时，健康度为100%，而随着电池不断被使用，健康度会不断降低，在实际应用中，电池的健康度通常会高于60%，如果低于60%则会淘汰，当然，具体场合中，淘汰的触发条件可以根据需要进行调整。

确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度时，具体实施方式可以有多种，只要能够准确地确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度即可，例如在实际应用中，可以通过一些能够反映出电池健康度的参数，依次得到N个电池各自的健康度。

步骤S103：从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序。

确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度之后，需要从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序，n为小于等于N的正整数且n=s×p，即N的数值表示的是备电电池组重构装置中的总的电池数量，n的数值表示的是当前所设定的电路拓扑结构中需要使用的电池数量。

并且可以理解的是，在实际应用中，n通常等于N，这是因为在实际应用中，进行备电电池组的设计时，通常就是按照负载的需求进行电路拓扑结构的设计，并据此在备电电池组重构装置中布置所需要的电池数量。例如一种场合中设置为N=12，在市电掉电之后，n个电池所构成的电路拓扑结构要求是4s3p的电路拓扑结构，也即n=12，该例子中，便需要对全部的N个电池中按照健康度进行排序。仅在少部分场合中，负载所需功耗较低，备电电池组重构装置中的电池数量较多时，会出现n小于N的情况，此时，便需要从N个电池中选取出n个电池，具体选取方式可以多种，例如可以是随机选取，又如可以优先选取健康度高的电池。

从N个电池中选取出n个电池之后，由于本申请的方案确定出了N个电池各自的健康度，因此便可以按照健康度进行排序，例如可以按照健康度从小到大的顺序进行排序，或者是按照健康度从大到小的顺序进行排序，具体的排序方式可以根据需要进行设定，能够方便后续步骤中进行的分组即可。

步骤S104：对开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度。

从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序之后，便需要按照串联结构参数s和并联结构参数p的要求对开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，例如上文例子中，进行12个电池的健康度排序之后，需要对开关网络进行控制，以使得所选取出的12个电池所构成的电路拓扑结构为4s3p的电路拓扑结构。

并且本申请的方案中，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度，j为正整数且2≤j≤p。也就是说，本申请的方案中，是将健康度相近的电池划分至同一组从而进行串联。仍然以4s3p的电路拓扑结构为例，此时，第1组电池支路中包括4个串联的电池，且这4个电池是12个电池中健康度最低的4个电池，而第3组电池支路中也包括4个串联的电池，且这4个电池是12个电池中健康度最高的4个电池，第2组电池支路中包括4个串联的电池，且这4个电池是12个电池中健康度居中的4个电池。如果此前是按照从低至高的顺序进行健康度的排序，此时便是将1至4号电池作为第1组电池支路，将5至8号电池作为第2组电池支路，将9至12号电池作为第3组电池支路。

将健康度相近的电池划分至同一组进行串联，有效地降低了满放容量低的电池对于满放容量高的电池的影响，保障了能量利用率的同时，有效地保障了备电电池组的使用寿命。

以图2为例，图2为将健康度相近的电池划分至同一组进行串联的效果比较示意图，图2以2条支路为例，每条支路包括串联连接的2个电池。图2的左侧为重构之前的电路连接关系，电池1与电池3串联连接，电池2与电池4串联连接，电池1和电池3构成的支路，与电池2和电池4构成的支路并联连接，例如电池1的健康度为95％，满放容量为2660mAh，电池3的健康度为80％，满放容量为2240mAh，电池2的健康度为90％，满放容量为2520mAh；电池4的健康度为85％，满放容量为2380 mAh。由于串联电池组的容量因受限于健康度最差的电池，则电池1和电池3串联连接之后，该支路的满放容量为2240mAh，同理，电池2和电池4串联连接之后，该支路的满放容量为2380mAh，因此，图2左侧这4节电池的实际满放容量为4620mAh。

如果把图2左侧这4个电池进行重构，变成图2右侧的连接方式，具体的，是把电池3与电池4串联连接，电池1与电池2串联连接，电池3和电池4构成的支路，与电池1和电池2构成的支路并联连接，进行了这样的重构之后，电池1和电池2串联后的支路的满放容量为2520mAh，电池3和电池4串联后的支路的满放容量为满放容量为2240mAh，此时，图2右侧这4节电池的实际满放容量为4760mAh，相比重构前，同样的4个电池，实际满放容量多出了140mAh。并且重构后，由于相同的串联支路中的电池的健康度接近，电池的性能一致性接近，也有利于保障电池的使用寿命。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S102可以具体包括：

步骤一：确定出电池的工作电压范围；

步骤二：将工作电压范围划分为连续的k个电压区间；k为不小于2的正整数；

步骤三：对于每个电压区间，建立相对应的健康度估算模型；

步骤四：基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。

本申请的方案中，需要确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度，该种实施方式则考虑到，电池在恒流充电过程中，其开路电压能够有效地反映出电池的健康度，但是开路电压与健康度之间并非线性的对应关系。可参阅图3，为恒流充电时，不同健康度下的与开路电压变化曲线，图3的横轴为时间，纵轴为开路电压，SOH则表示的是健康度，在同一电压区间内，健康度越高的电池，充电所需要的耗时越长。

对此，该种实施方式中，可以确定出电池的工作电压范围，例如一种场合中，电池的工作电压范围为2.5V-4.2V，图3的例子中也采用的是这一工作电压范围。之后，可以将工作电压范围划分为连续的k个电压区间，通常会进行均匀的划分，k为不小于2的正整数，例如一种场合中，每0.05V作为一个电压区间，则当工作电压范围为2.5V-4.2V时，便需要将该工作电压范围划分为连续的34个电压区间，依次为2.5V-2.55V，2.55V-2.6V，2.6V-2.65V，以此类推，第34个电压区间是4.15V-4.2V。

对于这34个电压区间中的每个电压区间，可以建立相对应的健康度估算模型，使得后续可以基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。

例如该例子中，第1个电压区间便是2.5V至2.55V，当某个电池在恒流充电过程中，开路电压从2.5V上升至2.55V时，便可以基于这一过程的耗时，代入相对应的健康度估算模型中，从而确定出该电池的健康度。

所建立的健康度估算模型的具体形式可以根据需要进行设定和调整，能够准确、有效地得到健康度即可。

例如在本发明的一种具体实施方式中，上述步骤三可以具体包括：

对于每个电压区间，将健康因子t _v 作为自变量，将健康度作为因变量，建立多项式形式的健康度估算模型，并基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，健康因子t _v 表示的是将电池开路电压从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时；

M为电芯充电实验数据的组数且M为不小于2的正整数，i为正整数且1≤i≤M，M组电芯充电实验数据中的第i组电芯充电实验数据为（t _vi ，SOH _i ），SOH _i 为第i组电芯充电实验数据中的健康度，t _vi 表示的是当电池的健康度为SOH _i 时，将电池从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时为tv _i 。

具体的，该种实施方式中，为了便于描述，将电池开路电压从某个电压区间的下限电压充电至该电压区间的上限电压的耗时，称为健康因子。仍然以上文的第1个电压区间，即以2.5V至2.55V的电压区间为例，对于这一个电压区间，当健康度不同时，该电压区间的充电耗时会不同，即健康因子不同，健康度越高时，健康因子的数值会越大。因此，需要将健康因子t _v 作为自变量，将健康度作为因变量，建立多项式形式的健康度估算模型，进而基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型。

该种实施方式中，具体采用的是多项式形式的健康度估算模型，多项式形式的模型较为通用，也方便以最小二乘法等方式，求解出该多项式形式的健康度估算模型中的相关系数。

例如在一种场合中，所建立的多项式形式的健康度估算模型具体表示为：

；

，/>，/>，/>，/>以及/>均为所建立的多项式形式的健康度估算模型中的系数。该种实施方式是5阶形式的健康度估算模型，在实际应用中，经过验证，可以较为准确地基于健康因子而确定出电池的健康度，且计算量也不会太高。

在本发明的一种具体实施方式中，基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型，可以具体包括：

基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，按照，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，A为该电压区间的健康度估算模型的系数矩阵，且A表示为，T表示的是矩阵转置，/>为该电压区间的健康度估算模型的系数，q的数值等于该电压区间的健康度估算模型的系数数量减1，H为范德蒙矩阵且/>，Y为基于预先确定出的M组电芯充电实验数据所得到的观测矩阵，且。A和Y中的T均表示的是矩阵的转置。

M为不小于2的正整数，i为正整数且1≤i≤M，便于描述以M=9为例进行说明，即一共有9组电芯充电实验数据，可以依次表示为（t _v1，SOH ₁），（t _v2，SOH ₂），...（t _v9，SOH ₉），如上文的描述，M组电芯充电实验数据中的第i组电芯充电实验数据为（t _vi ，SOH _i ），这M组电芯充电实验数据可以预先通过实验等方式获知。仍然以2.5V至2.55V的电压区间为例，则（t _v1，SOH ₁）表示的是当电池的健康度为SOH ₁时，将该电池进行充电，其开路电压从2.5V上升至2.55V时所需要的耗时为t _v1。并且可以理解的是，当电池的健康度越高时，电池的开路电压从2.5V上升至2.55V时所需要的耗时越长，因此，利用这M组电芯充电实验数据，便可以通过拟合的方式，得到对应于2.5V至2.55V这一电压区间的健康度估算模型。

在拟合时，可以基于最小二乘法的原理进行拟合，最小二乘法的思想是为最小化误差的平方和寻找与数据匹配的最佳函数，对于本申请的方案，以所建立的多项式形式的健康度估算模型具体为为例，且例如M=9，则需要让已知的9组电芯充电实验数据各自的健康因子数据点到拟合曲线的误差平方和最小，该例子中的误差平方和可以表示为：

。

要使得误差平方和达到最小，可求对健康度估算模型的各系数求偏导数，并令偏导数等于0，则有：

。

简化之后可得：

。并且可以将该式写作矩阵的形式，即可以表示为HA=Y的形式。

H属于范德蒙矩阵类型，在该例子中，。A为要求解的拟合模型系数矩阵，在该例子中，/>。Y为观测矩阵，在该例子中，。

由于H是一个对称正定矩阵，因此存在唯一解：。求得拟合模型系数矩阵A之后，也就得到了所建立的与2.5V至2.55V这一电压区间相对应的健康度估算模型。按照相同的原理，可以建立各个电压区间的健康度估算模型。

在本发明的一种具体实施方式中，上述步骤四可以具体包括：

依次对备电电池组重构装置中的N个电池进行充电；

在对N个电池中的任意1个电池进行充电的过程中，确定出该电池的电池开路电压从任意1个电压区间的下限电压，充电至该电压区间的上限电压的耗时，作为该电池当前的健康因子，并将该电池当前的健康因子代入至对应于该电压区间的健康度估算模型中，确定出该电池的健康度。

按照上文实施例的描述，可以建立各个电压区间各自的健康度估算模型，此外可以理解的是，各个电压区间各自的健康度估算模型，可以预先建立完毕，后续在应用时，便可以如该种实施方式的描述，在对N个电池中的任意1个电池进行充电的过程中，通过确定出该电池的电池开路电压从任意1个电压区间的下限电压，充电至该电压区间的上限电压的耗时，作为该电池当前的健康因子，进而将该电池当前的健康因子代入至对应于该电压区间的健康度估算模型中，确定出该电池的健康度。

例如一种场合中，当电池开始充电时，电池开路电压为2.5V，此时开始计时，当该电池的电池开路电压上升至2.55V时停止计时，然后将这一计时时长作为健康因子，代入对应于2.5V至2.55V这一电压区间的健康度估算模型中，得到的结果便是所确定出的该电池的健康度。

又如一种场合中，当电池开始充电时，电池开路电压为2.57V，由于2.57V并不是所设定的某个电压区间的下限，因此暂时不会进行计时，可以等到该电池的电池开路电压上升至2.6V开始计时，当该电池的电池开路电压上升至2.65V时停止计时，然后将这一计时时长作为健康因子，代入对应于2.6V至2.65V这一电压区间的健康度估算模型中，得到的结果便是所确定出的该电池的健康度。

此外还需要说明的是，在上述例子中，也可以不选择在电池开路电压为2.6V开始计时，只要在进行充电的过程中，从任意1个电压区间的下限电压开始计时即可，例如该例子中，可以选择电池开路电压上升至3.1V时开始计时，当该电池的电池开路电压上升至3.15V时停止计时，然后将这一计时时长作为健康因子，代入对应于3.1V至3.15V这一电压区间的健康度估算模型中，同样可以得到该电池的健康度。并且由于本申请的方案准确性很高，使得无论是选取哪一个电压区间的健康度估算模型，对于同一电池，所确定出的该电池的健康度均是一致的，也即都能够准确地得到该电池的健康度。

此外，在进行电池的充电时，通常会采用恒流充电的模式。

由于本申请的方案需要基于电池的健康度调整电池的电路拓扑结构，而电池的健康度可能发生变化，因此，本申请的方案中，设置了开关网络，使得在控制器的控制下，通过调整开关网络，可以实现N个电池的电路拓扑结构的任意调整。

开关网络的具体实现方式可以有多种，满足本申请实现N个电池的电路拓扑结构的任意调整的需求即可，例如在本发明的一种具体实施方式中，开关网络可以具体包括：N个电池开关装置，第一开关连接网络以及第二开关连接网络；

每个电池开关装置中均包括第一开关，第二开关，第三开关，第四开关以及第五开关，且备电电池组重构装置中的N个电池分别设置在N个电池开关装置中；

对于每个电池开关装置，该电池开关装置中的第一开关的第一端与该电池开关装置中的电池正极连接，且连接端作为该电池开关装置的A0端口；该电池开关装置中的第一开关的第二端分别与该电池开关装置中的第二开关的第一端以及第三开关的第一端连接，该电池开关装置中的第二开关的第二端作为该电池开关装置的D0端口；该电池开关装置中的第四开关的第一端与该电池开关装置中的电池负极连接，且连接端作为该电池开关装置的B0端口，该电池开关装置中的第四开关的第二端分别与该电池开关装置中的第五开关的第一端以及第三开关的第二端连接，该电池开关装置中的第五开关的第二端作为该电池开关装置的C0端口。

可参阅图4，为一种具体实施方式中的单个电池开关装置的结构示意图，图4中将该电池开关装置中的第一开关，第二开关，第三开关，第四开关以及第五开关依次标记为SW1，SW2，SW3，SW4以及SW5，通过这样的电池开关装置的设计，使得两个电池开关装置连接时，通过进行电池开关装置中的开关通断的控制，可以实现电池的串联，并联或者旁路。

便于理解可参阅图5，图6以及图7，图5为实现两个电池串联的示意图，可以看出，将左侧的电池开关装置的D0端口与右侧的电池开关装置的A0端口相连，将左侧的电池开关装置的C0端口与右侧的电池开关装置的B0端口相连，当控制器控制左侧的电池开关装置中的第二开关和第四开关断开，其余开关导通时，此时，左侧的电池开关装置中设置的电池的正极，便连接了右侧的电池开关装置中设置的电池的负极，也即实现了这2个电池开关装置中的电池的串联连接，说明本申请的方案可以实现相连接的电池开关装置的串联连接配置。

图6为实现两个电池并联的示意图，可以看出，将左侧的电池开关装置的D0端口与右侧的电池开关装置的A0端口相连，将左侧的电池开关装置的C0端口与右侧的电池开关装置的B0端口相连，当控制器控制左侧的电池开关装置中的第三开关断开，其余开关导通时，此时，左侧的电池开关装置中设置的电池的正极，便连接了右侧的电池开关装置中设置的电池的正极，左侧的电池开关装置中设置的电池的负极，便连接了右侧的电池开关装置中设置的电池的负极，也即实现了这2个电池开关装置中的电池的并联连接，说明本申请的方案可以实现相连接的电池开关装置的并联连接配置。

图7为实现电池旁路的示意图，可以看出，将左侧的电池开关装置的D0端口与右侧的电池开关装置的A0端口相连，将左侧的电池开关装置的C0端口与右侧的电池开关装置的B0端口相连，当控制器控制左侧的电池开关装置中的第三开关，第四开关以及第五开关断开，其余开关导通时，此时，左侧的电池开关装置中设置的电池在电路中会被旁路，也即该电池不会为负载供电，说明本申请的方案可以实现电池的旁路配置。

将备电电池组重构装置中的N个电池分别设置在N个电池开关装置中之后，便需要实现N个电池开关装置的相互连接，本申请的该种实施方式中具体是通过第一开关连接网络和第二开关连接网络实现。

具体的，可参阅图8，为第一开关连接网络和第二开关连接网络的结构示意图。

第一开关连接网络包括第1至第N一类子网络，第二开关连接网络包括第1至第N二类子网络。图8的例子中N=12，为了便于查看，图8中仅示出了第1一类子网络，第2一类子网络，第3一类子网络以及第12一类子网络中的一部分，且仅示出了第1二类子网络，第2二类子网络，第3二类子网络以及第12二类子网络中的一部分。

第1一类子网络包括N-1个开关，且N-1个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第1一类子网络的第一端，第1一类子网络的第一端与第1电池开关装置的D0端口连接；第1一类子网络中的N-1个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置的A0端口；

第x一类子网络包括N-2个开关，且N-2个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第x一类子网络的第一端，第x一类子网络的第一端与第x电池开关装置的D0端口连接；第x一类子网络中的N-2个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置中除去第x电池开关装置之外的各个电池开关装置的A0端口；x为从2依次取值为N的正整数。

由于该例子中N=12，因此，第1一类子网络包括11个开关，这11个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第1一类子网络的第一端，从而连接至第1电池开关装置的D0端口，而这11个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置的A0端口，在图8的例子中，将第2电池开关装置的A0端口的电气网络名标记为Net2-1，同样的，Net3-1指的是第3电池开关装置的A0端口的电气网络名，Net4-1指的是第4电池开关装置的A0端口的电气网络名，Net11-1指的是第11电池开关装置的A0端口的电气网络名，Net12-1指的是第12电池开关装置的A0端口的电气网络名，将相同的电气网络名进行连接之后，便可以使得第1一类子网络中的11个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置的A0端口；

第2至第12一类子网络均包括10个开关，以第2一类子网络为例，第2一类子网络中的这10个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第2一类子网络的第一端，第2一类子网络的第一端与第2电池开关装置的D0端口连接。第2一类子网络中的这10个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置中除去第2电池开关装置之外的各个电池开关装置的A0端口，也就是说，第2一类子网络中的这10个开关的第二端，电气网络名依次为Net3-1，Net4-1，Net5-1，以此类推直至Net12-1，以分别依次连接至第3电池开关装置至第12电池开关装置的A0端口。

再以第3一类子网络为例，第3一类子网络中的这10个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第3一类子网络的第一端，第3一类子网络的第一端与第3电池开关装置的D0端口连接。第3一类子网络中的这10个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置中除去第3电池开关装置之外的各个电池开关装置的A0端口，也就是说，第3一类子网络中的这10个开关的第二端，电气网络名依次为Net2-1，Net4-，Net5-1，以此类推直至Net12-1，以分别依次连接至第2电池开关装置，第4电池开关装置直至第12电池开关装置的A0端口。

第1二类子网络包括N-1个开关，且N-1个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第1二类子网络的第一端，第1二类子网络的第一端与第1电池开关装置的C0端口连接；第1二类子网络中的N-1个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置的B0端口；

第x二类子网络包括N-2个开关，且N-2个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第x二类子网络的第一端，第x二类子网络的第一端与第x电池开关装置的C0端口连接；第x二类子网络中的N-2个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置中除去第x电池开关装置之外的各个电池开关装置的B0端口；

N个电池开关装置中的全部开关，第一开关连接网络以及第二开关连接网络中的全部开关均与控制器连接，以在控制器的控制下，调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构。

由于该例子中N=12，因此，第1二类子网络包括11个开关，这11个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第1二类子网络的第一端，从而连接至第1电池开关装置的C0端口，而这11个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置的B0端口，在图8的例子中，将第2电池开关装置的B0端口的电气网络名标记为Net2-2，同样的，Net3-2指的是第3电池开关装置的B0端口的电气网络名，Net4-2指的是第4电池开关装置的B0端口的电气网络名，Net11-2指的是第11电池开关装置的B0端口的电气网络名，Net12-2指的是第12电池开关装置的B0端口的电气网络名，将相同的电气网络名进行连接之后，便可以使得第1二类子网络中的11个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置的B0端口；

第2至第12二类子网络均包括10个开关，以第2二类子网络为例，第2二类子网络中的这10个开关的第一端均相互连接，且连接端作为第2二类子网络的第一端，第2二类子网络的第一端与第2电池开关装置的C0端口连接。第2二类子网络中的这10个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第12电池开关装置中除去第2电池开关装置之外的各个电池开关装置的C0端口，也就是说，第2二类子网络中的这10个开关的第二端，电气网络名依次为Net3-2，Net4-2直至Net12-12，以分别依次连接至第3电池开关装置至第12电池开关装置的B0端口。

可以看出，采用该种实施方式中的开关网络，在控制器的控制下，可以任意调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，即可以实现N个电池的电路拓扑结构的任意调整，并且具体调整时，通过控制相应开关的通断状态即可实现调整，非常方便快捷。

在本发明的一种具体实施方式中，考虑到本申请通过第一开关连接网络和第二开关连接网络，实现了任意电池开关装置的相互连接，因此，第一开关连接网络中的每个开关，以及第二开关连接网络中的每个开关可以均为防电流倒灌式的开关，以避免由于开关管的体二极管的存在而出现的电流倒灌情况。

防电流倒灌式的开关的具体形式可以有多种，例如在本发明的一种具体实施方式中，第一开关连接网络中的每个开关，以及第二开关连接网络中的每个开关均是由双向MOS管所串联而成的开关。

可参阅图9，示出的是两个N沟道的MOS管串联所构成的双向MOS管结构，由于二者的体二极管的方向相反，因此可以有效的防止出现电流倒灌的情况，也即在默认状态下，这种双向MOS管所串联而成的开关，电流无法从左侧流向右侧，也无法从右侧流向左侧。此外，将图9的两个MOS管左右位置互换的话，同样属于双向MOS管所串联而成的开关，可以实现防电流倒灌的效果。

在本发明的一种具体实施方式中，还可以包括：

在市电掉电的第一时长内，通过所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为负载供电，并按照掉电策略降低负载的电能消耗；

在市电掉电超过第一时长时，对开关网络进行控制，以使得n个电池所构成的电路拓扑结构中的a组电池支路被旁路；

其中，a为正整数且a＜p。

该种实施方式考虑到，在市电掉电的第一时长内，可以通过所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为负载供电，并且可以按照掉电策略降低负载的电能消耗，以延长备电电池组的可工作时长。

在市电掉电超过第一时长时，说明长时间不来电，此时的存储系统通常会继续降低非关键设备的功耗，使得此时的负载功率需求进一步降低，例如一些场合中，存储系统通知NVRAM（Non-Volatile Random Access Memory，非易失性随机访问存储器）盘将其DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器）中数据存储到Flash中，写缓存的数据保存后，可以停止对该部分负载的供电。因此该种实施方式中，会对开关网络进行控制，以使得n个电池所构成的电路拓扑结构中的a组电池支路被旁路，例如一种场合中，在市电掉电的第一时长内，采用的是4s3p的电路拓扑结构，而在市电掉电超过第一时长时，由于负载功率需求进一步降低，可以从3组电池支路中选取1组电池支路进行旁路，使得电路拓扑结构变成4s2p的电路拓扑结构。

选取a组电池支路进行旁路时，具体实现方式可以有多种，例如一种简单的实现方式中，被旁路的a组电池支路可以为从p组电池支路中随机选取的a组电池支路。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，被旁路的a组电池支路为p组电池支路中平均健康度最低的a组电池支路。这是考虑到电池健康度越低，剩余寿命越少，该种实施方式中，优先将健康度低的电池支路进行旁路，有利于实现备电电池组总体的电池的健康度的均衡，也就有利于保障备电电池组的整体使用寿命。

按照掉电策略降低负载的电能消耗时，具体实现方式可以有多种，例如在本发明的一种具体实施方式中，按照掉电策略降低负载的电能消耗，可以具体包括：

在市电掉电的第一时长内，降低风扇转速，降低中央处理器运行频率，关闭预设的第一类设备；

在市电掉电超过第一时长时，关闭预设的第二类设备。

该种实施方式中，在市电掉电的第一时长内，可以先降低风扇转速，降低中央处理器运行频率，从而降低负载能耗，并且对于一些不重要的设备可以进行关闭，也即关闭预设的第一类设备。进一步的，在市电掉电超过第一时长时，可以关闭预设的第二类设备，即关闭一些较为重要但并非最核心的设备，由于此时掉电时间较长，市电长时间未来电，因此这类设备可以在此时进行关闭以进一步降低负载功耗。

应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到电池的满放容量会体现在其健康度上，因此，本申请的方案并不需要准确估算每一节电池的SOC，而是会确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。并且本申请的方案中，会基于N个电池各自的健康度来调整电路拓扑结构，具体的，备电电池组重构装置中包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与开关网络连接，开关网络中的各个开关均与控制器连接，以在控制器的控制下，调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，也就是说，本申请的备电电池组重构装置，支持进行N个电池的电路拓扑结构的任意调整。具体调整时，本申请需要获取串联结构参数s和并联结构参数p，会从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序，排序的目的，是使得对开关网络进行控制之后，所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，即满足串联结构参数s和并联结构参数p对于电路拓扑结构的要求，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度，也就是说，本申请的方案，将健康度相近的电池进行了串联，这样有效地降低了满放容量低的电池对于满放容量高的电池的影响，保障了能量利用率的同时，有效地保障了备电电池组的使用寿命。此外需要说明的是，本申请的方案无需实时检测电池的荷电状态，而是检测的电池的健康度，电池的健康度在短时间内不会大幅改变，也就意味着本申请的方案可以提前确定出各电池的健康度，进而将电路拓扑结构调整为合适的状态，因此本申请的方案在实施时，并不需要在市电掉电之后临时进行备电电池组重构，也即不会出现传统方案中由于均衡速度较慢而充电或放电过程已经结束的情况。

综上所述，本申请的方案可以有效地提高备电的电池组的能量利用率，保障其工作的可靠性并提高其循环使用寿命。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种备电电池组重构装置，可与上文相互对应参照，可参阅图10，该备电电池组重构装置中可以包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与开关网络连接，开关网络中的各个开关均与控制器连接，以在控制器的控制下，调整备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，可参阅图11，该控制器可以包括：

结构参数获取模块801，用于获取串联结构参数s和并联结构参数p；

健康度确定模块802，用于确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度；

健康度排序选取模块803，用于从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序；

电路拓扑结构更新模块804，用于对开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度；

其中，j为正整数且2≤j≤p，n为小于等于N的正整数且n=s×p。

在本发明的一种具体实施方式中，健康度确定模块802包括：

工作电压范围确定单元，用于确定出电池的工作电压范围；

电压区间划分单元，用于将工作电压范围划分为连续的k个电压区间；k为不小于2的正整数；

健康度估算模型建立单元，用于对于每个电压区间，建立相对应的健康度估算模型；

健康度确定单元，用于基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。

在本发明的一种具体实施方式中，健康度估算模型建立单元，具体用于：

对于每个电压区间，将健康因子t _v 作为自变量，将健康度作为因变量，建立多项式形式的健康度估算模型，并基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，健康因子t _v 表示的是将电池开路电压从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时；

M为不小于2的正整数，i为正整数且1≤i≤M，M组电芯充电实验数据中的第i组电芯充电实验数据为（t _vi ，SOH _i ），SOH _i 为第i组电芯充电实验数据中的健康度，t _vi 表示的是当电池的健康度为SOH _i 时，将电池从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时为tv _i 。

在本发明的一种具体实施方式中，所建立的多项式形式的健康度估算模型具体表示为：

；

，/>，/>，/>，/>以及/>均为所建立的多项式形式的健康度估算模型中的系数。

在本发明的一种具体实施方式中，健康度估算模型建立单元基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型，具体包括：

基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，按照，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，A为该电压区间的健康度估算模型的系数矩阵，且A表示为，/>为该电压区间的健康度估算模型的系数，q的数值等于该电压区间的健康度估算模型的系数数量减1，H为范德蒙矩阵且/>，Y为基于预先确定出的M组电芯充电实验数据所得到的观测矩阵，且。

在本发明的一种具体实施方式中，健康度确定单元，具体用于：

依次对备电电池组重构装置中的N个电池进行充电；

在对N个电池中的任意1个电池进行充电的过程中，确定出该电池的电池开路电压从任意1个电压区间的下限电压，充电至该电压区间的上限电压的耗时，作为该电池当前的健康因子，并将该电池当前的健康因子代入至对应于该电压区间的健康度估算模型中，确定出该电池的健康度。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括旁路控制模块，用于：

在市电掉电的第一时长内，通过所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为负载供电，并按照掉电策略降低负载的电能消耗；

在市电掉电超过第一时长时，对开关网络进行控制，以使得n个电池所构成的电路拓扑结构中的a组电池支路被旁路；

其中，a为正整数且a＜p。

在本发明的一种具体实施方式中，被旁路的a组电池支路为从p组电池支路中随机选取的a组电池支路。

在本发明的一种具体实施方式中，被旁路的a组电池支路为p组电池支路中平均健康度最低的a组电池支路。

在本发明的一种具体实施方式中，旁路控制模块按照掉电策略降低负载的电能消耗，具体用于：

在市电掉电的第一时长内，降低风扇转速，降低中央处理器运行频率，关闭预设的第一类设备；

在市电掉电超过第一时长时，关闭预设的第二类设备。

相应于上面的方法和装置实施例，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，可参阅图12，该计算机可读存储介质90上存储有计算机程序91，计算机程序91被处理器执行时实现如上述任一实施例中所述的备电电池组重构方法的步骤。这里所说的计算机可读存储介质90包括随机存储器、内存、只读存储器、电可编程、电可擦除可编程、寄存器、硬盘、可移动磁盘、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。

还需要说明的是，在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。

本领域技术人员还可以进一步意识到，结合本申请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、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。

本申请中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种备电电池组重构方法，其特征在于，备电电池组重构装置中包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与所述开关网络连接，所述开关网络中的各个开关均与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，调整所述备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，所述备电电池组重构方法应用于所述控制器中，包括：

获取串联结构参数s和并联结构参数p；

确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度；

从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序；

对所述开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度；

其中，j为正整数且2≤j≤p，n为小于等于N的正整数且n=s×p。

2.根据权利要求1所述的备电电池组重构方法，其特征在于，确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度，包括：

确定出电池的工作电压范围；

将所述工作电压范围划分为连续的k个电压区间；k为不小于2的正整数；

对于每个电压区间，建立相对应的健康度估算模型；

基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度。

3.根据权利要求2所述的备电电池组重构方法，其特征在于，对于每个电压区间，建立相对应的健康度估算模型，包括：

对于每个电压区间，将健康因子t _v 作为自变量，将健康度作为因变量，建立多项式形式的健康度估算模型，并基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，健康因子t _v 表示的是将电池开路电压从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时；

M为电芯充电实验数据的组数且M为不小于2的正整数，i为正整数且1≤i≤M，M组电芯充电实验数据中的第i组电芯充电实验数据为（t _vi ，SOH _i ），SOH _i 为第i组电芯充电实验数据中的健康度，t _vi 表示的是当电池的健康度为SOH _i 时，将电池从当前的电压区间的下限电压，充电至当前的电压区间的上限电压的耗时为tv _i 。

4.根据权利要求3所述的备电电池组重构方法，其特征在于，所建立的多项式形式的健康度估算模型具体表示为：

；

，/>，/>，/>，/>以及/>均为所建立的多项式形式的健康度估算模型中的系数。

5.根据权利要求3所述的备电电池组重构方法，其特征在于，基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，求解出健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型，包括：

基于预先确定出的M组电芯充电实验数据，按照，求解出所述健康度估算模型中的系数，得到所建立的相对应该电压区间的健康度估算模型；

其中，A为该电压区间的健康度估算模型的系数矩阵，且A表示为，/>为该电压区间的健康度估算模型的系数，q的数值等于该电压区间的健康度估算模型的系数数量减1，H为范德蒙矩阵且/>，Y为基于预先确定出的M组电芯充电实验数据所得到的观测矩阵，且，T表示的是矩阵转置。

6.根据权利要求3所述的备电电池组重构方法，其特征在于，基于所建立的k个健康度估算模型，依次确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度，包括：

依次对所述备电电池组重构装置中的N个电池进行充电；

在对N个电池中的任意1个电池进行充电的过程中，确定出该电池的电池开路电压从任意1个电压区间的下限电压，充电至该电压区间的上限电压的耗时，作为该电池当前的健康因子，并将该电池当前的健康因子代入至对应于该电压区间的健康度估算模型中，确定出该电池的健康度。

7.根据权利要求1所述的备电电池组重构方法，其特征在于，还包括：

在市电掉电的第一时长内，通过所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为负载供电，并按照掉电策略降低负载的电能消耗；

在市电掉电超过第一时长时，对所述开关网络进行控制，以使得n个电池所构成的电路拓扑结构中的a组电池支路被旁路；

其中，a为正整数且a＜p。

8.根据权利要求7所述的备电电池组重构方法，其特征在于，被旁路的a组电池支路为从p组电池支路中随机选取的a组电池支路。

9.根据权利要求7所述的备电电池组重构方法，其特征在于，被旁路的a组电池支路为p组电池支路中平均健康度最低的a组电池支路。

10.根据权利要求7所述的备电电池组重构方法，其特征在于，按照掉电策略降低负载的电能消耗，包括：

在市电掉电的第一时长内，降低风扇转速，降低中央处理器运行频率，关闭预设的第一类设备；

在市电掉电超过第一时长时，关闭预设的第二类设备。

11.根据权利要求1至10任一项所述的备电电池组重构方法，其特征在于，所述开关网络包括：N个电池开关装置，第一开关连接网络以及第二开关连接网络；

每个电池开关装置中均包括第一开关，第二开关，第三开关，第四开关以及第五开关，且所述备电电池组重构装置中的N个电池分别设置在N个电池开关装置中；

对于每个电池开关装置，该电池开关装置中的第一开关的第一端与该电池开关装置中的电池正极连接，且连接端作为该电池开关装置的A0端口；该电池开关装置中的第一开关的第二端分别与该电池开关装置中的第二开关的第一端以及第三开关的第一端连接，该电池开关装置中的第二开关的第二端作为该电池开关装置的D0端口；该电池开关装置中的第四开关的第一端与该电池开关装置中的电池负极连接，且连接端作为该电池开关装置的B0端口，该电池开关装置中的第四开关的第二端分别与该电池开关装置中的第五开关的第一端以及第三开关的第二端连接，该电池开关装置中的第五开关的第二端作为该电池开关装置的C0端口；

所述第一开关连接网络包括第1至第N一类子网络，所述第二开关连接网络包括第1至第N二类子网络；

第1一类子网络包括N-1个开关，且N-1个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第1一类子网络的第一端，所述第1一类子网络的第一端与第1电池开关装置的D0端口连接；所述第1一类子网络中的N-1个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置的A0端口；

第x一类子网络包括N-2个开关，且N-2个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第x一类子网络的第一端，所述第x一类子网络的第一端与第x电池开关装置的D0端口连接；所述第x一类子网络中的N-2个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置中除去第x电池开关装置之外的各个电池开关装置的A0端口；x为从2依次取值为N的正整数；

第1二类子网络包括N-1个开关，且N-1个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第1二类子网络的第一端，所述第1二类子网络的第一端与第1电池开关装置的C0端口连接；所述第1二类子网络中的N-1个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置的B0端口；

第x二类子网络包括N-2个开关，且N-2个开关的第一端均相互连接，且连接端作为所述第x二类子网络的第一端，所述第x二类子网络的第一端与第x电池开关装置的C0端口连接；所述第x二类子网络中的N-2个开关的第二端依次连接至第2电池开关装置至第N电池开关装置中除去第x电池开关装置之外的各个电池开关装置的B0端口；

N个电池开关装置中的全部开关，所述第一开关连接网络以及所述第二开关连接网络中的全部开关均与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，调整所述备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构。

12.根据权利要求11所述的备电电池组重构方法，其特征在于，所述第一开关连接网络中的每个开关，以及所述第二开关连接网络中的每个开关均为防电流倒灌式的开关。

13.根据权利要求12所述的备电电池组重构方法，其特征在于，所述第一开关连接网络中的每个开关，以及所述第二开关连接网络中的每个开关均是由双向MOS管所串联而成的开关。

14.一种备电电池组重构装置，其特征在于，所述备电电池组重构装置中包括控制器，开关网络以及N个电池，N个电池均与所述开关网络连接，所述开关网络中的各个开关均与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，调整所述备电电池组重构装置中的N个电池的电路拓扑结构，所述控制器包括：

结构参数获取模块，用于获取串联结构参数s和并联结构参数p；

健康度确定模块，用于确定出所述备电电池组重构装置中的N个电池各自的健康度；

健康度排序选取模块，用于从N个电池中选取出n个电池并按照健康度进行排序；

电路拓扑结构更新模块，用于对所述开关网络进行控制，以使得所选取出的n个电池所构成的电路拓扑结构为p组电池支路并联，且每组电池支路由s个电池串联的电路拓扑结构，并且，第j组电池支路中的任意1个电池的健康度，高于第j-1组电池支路中的任意1个电池的健康度；

其中，j为正整数且2≤j≤p，n为小于等于N的正整数且n=s×p。

15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至13任一项所述的备电电池组重构方法的步骤。