一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质

1.本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着新能源电动汽车的快速发展，如何解决新能源电动汽车的安全问题，成为汽车行业新的话题和难点。由于单个电池电压达不到电动汽车的使用要求，在使用过程中通常将多个电池串联成电池组，但串联锂离子电池的数量较多，通常将其进行分组。由于各电池的内阻变化、容量不相等、老化、环境温度的变化等因素，导致了电池组的不一致性，对电池组的性能和使用寿命造成一定的影响。为了降低不一致性带来的影响，需要对电池组进行均衡。
3.目前常用的均衡方法有最大值法、均值差分法以及模型预测法。
4.传统的最大值法和均值差分法可以较容易的实现电池组均衡，但是其均衡效率不高。模型预测法可以快实现电池组均衡，但是依赖于数学模型，由于电池组中各单体电池容量内阻的不一致性差异，为电池建立一个精确的数学模型难度较大。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中电池均衡效率低的问题。
6.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种电池两级均衡方法，包括：
8.获取单一电池组所有的单体电池的soc值；
9.根据单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池；
10.计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值；
11.根据待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的soc值。
12.优选的，根据单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池，包括：
13.当单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值的差值大于预设组内均衡阈值时，则单一电池组内当前soc的最大值和最小值所对应的单体电池为待均衡电池。
14.优选的，计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值，包括：
15.计算单一电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc；
16.根据电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc，计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值。
17.优选的，本方法还包括：
18.获取多个电池组的soc值；
19.根据多个电池组中当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池组；
20.计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值；
21.根据待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及待均衡电池组的soc差值，进行组间均衡并更新均衡后电池组的soc值。
22.优选的，根据多个电池组中当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池组，包括：
23.当多个电池组中当前soc的最大值和最小值的差值大于预设组间均衡阈值时，则多个电池组中当前soc的最大值和最小值所对应的电池组为待均衡电池组。
24.优选的，计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值，包括：
25.计算所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc；
26.根据所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc，计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值。
27.优选的，进行组内均衡或者组间均衡，包括：
28.根据模糊规则表和隶属度函数进行推理，通过解模糊器进行去模糊化得到均衡电流；
29.将电池的输出电流和均衡电流进行比较，得到控制信号，控制电池进行均衡。
30.第二方面，本发明还提供了一种电池两级均衡装置，包括：
31.获取模块，用于获取单一电池组所有的单体电池的soc值；
32.判断模块，用于根据单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池；
33.计算模块，用于计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值；
34.均衡模块，用于根据待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的soc值。
35.第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
36.存储器，用于存储程序；
37.处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现上述任一种实现方式中的电池两级均衡方法中的步骤。
38.第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任一种实现方式中的电池两级均衡方法中的步骤。
39.采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质，通过获取电池的soc，找出最大和最小的soc，判断其差值是否需要进行均衡，若超过预设阈值，则为待均衡电池，计算电池的平均soc差异值和待均衡电池的soc差值，并对电池进行均衡，本发明电池均衡方法的均衡速度快、能量利用率高。
附图说明
40.图1为本发明提供的电池两级均衡方法中组内均衡的一实施例的流程示意图；
41.图2为本发明提供的电池两级均衡方法中组间均衡的一实施例的流程示意图；
42.图3为本发明提供的电池两级均衡装置的一实施例的结构示意图；
43.图4为本发明实施例提供的电池两级均衡电子设备的结构示意图。
具体实施方式
44.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
45.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
47.本发明提供了一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质，以下分别进行说明。
48.请参阅图1，图1为本发明提供的电池两级均衡方法中组内均衡的一实施例的流程示意图，本发明的一个具体实施例，公开了一种电池两级均衡方法，包括：
49.s101、获取单一电池组所有的单体电池的soc值；
50.s102、根据单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池；
51.s103、计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值；
52.s104、根据待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的soc值。
53.在步骤s101中，车用电池往往都是将多个电池组成电池组，通过多个电池组为汽车供电，对电池进行均衡时，先对电池进行组内均衡，采集电池组中所有单体电池的soc值。
54.在步骤s102中，根据获取的单一电池组内所有单体电池的soc，通过soc最大值和最小值的差值来确定是否需要进行均衡，若需要进行均衡，则此时soc最大值和最小值所对应的电池为均衡电池。
55.在步骤s103中，本发明是根据电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值来实现均衡的，根据单一电池组的所有电池的soc计算平均soc差异值，根据待均衡电池的soc计算待均衡电池的soc差值。
56.在步骤s104中，通过待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值，对待均衡电池进行均衡，当均衡结束后更新单一电池组内所有单体电池的soc值，并重复判断该单一电池组内的所有单体电池是否需要均衡，直至整个电池组的所有单一电池不需要均衡。可以理解的是，电池的组内均衡是一个重复的过程，需要重复的获取单体电池的soc值，重复判断是否需要进行均衡，以及完成均衡后更新单体电池的soc值。
57.在上述实施例中，采集多组电池组的单体电池soc值，判断单一电池组内的单体电池是否需要进行均衡，若需要均衡则计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值，并进行均衡，均衡结束后更新所有单体电池的soc，并重复判断当前单一电池是否需要均衡，直至所有单体电池不满足均衡条件，则完成电池组内均衡。
58.与现有技术相比，本实施例提供的一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质，通过获取电池的soc，找出最大和最小的soc，判断其差值是否需要进行均衡，若超过预设阈值，则为待均衡电池，计算电池的平均soc差异值和待均衡电池的soc差值，并对电池进行均衡，本发明电池均衡方法的均衡速度快、能量利用率高。
59.在本发明的一些实施例中，根据单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池，包括：
60.当单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值的差值大于预设组内均衡阈值时，则单一电池组内当前soc的最大值和最小值所对应的单体电池为待均衡电池。
61.在上述实施例中，预设组内均衡阈值δsoc
setb
为2.5％，通过计算单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值的差值与预设组内均衡阈值进行比较，若大于预设组内均衡阈值，则这两个电池需要进行均衡，将这连个电池定义为待均衡电池。
62.在本发明的一些实施例中，计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值，包括：
63.计算单一电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc；
64.根据电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc，计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值。
65.在上述实施例中，计算单一电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc，其公式如下：
[0066][0067][0068]
其中，n为单一电池组内单体电池的数量，soc
maxb
为组内当前单体电池的最大soc，soc
minb
为组内当前单体电池的最小soc，为单一电池组的单体电池的平均soc，为待均衡电池的平均soc。
[0069]
计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值soc
difb
和待均衡电池的soc差值δsocb，其公式如下：
[0070][0071]
δsocb＝|soc
maxb-soc
minb
|。
[0072]
请参阅图2，图2为本发明提供的电池两级均衡方法中组间均衡的一实施例的流程示意图，在本发明的一些实施例中，本方法还包括：
[0073]
s201、获取多个电池组的soc值；
[0074]
s202、根据多个电池组中当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池组；
[0075]
s203、计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的
soc差值；
[0076]
s204、根据待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及待均衡电池组的soc差值，进行组间均衡并更新均衡后电池组的soc值。
[0077]
在步骤s201中，把多个单一电池组成的电池组作为一个整体，获取多个电池组的soc值，通过多个电池组的soc值对多个电池组进行均衡。
[0078]
在步骤s202中，获取所有电池组的soc值之后，根据所有电池组的soc值，根据电池组中soc的最大值和最小值的差值与预设组件均衡阈值的大小判断是否需要进行组间均衡，以及待均衡电池组。
[0079]
在步骤s203中，本发明是根据待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及待均衡电池组的soc差值对电池组进行均衡的，在判断电池组需要进行均衡后，根据采集到的所有电池组的soc进一步计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及待均衡电池组的soc差值。
[0080]
在步骤s204中，通过待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及待均衡电池组的soc差值，对待均衡电池组进行均衡，当均衡完成后更新所有电池组的soc值，并重复判断所有电池组是否还需要进行均衡，直至所有的电池组不满足均衡的条件。可以理解的是，电池组的组间均衡是一个重复的过程，需要重复的获取电池组的soc值，重复判断电池组是否需要进行均衡，在完成均衡后还需要重复更新所有电池组的soc值。
[0081]
在上述实施例中，首先获取所有电池组的soc值，然后根据所有电池组的soc值判断是否需要进行组间均衡，若需要进行组间均衡，则计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及待均衡电池组的soc差值，并进行组间均衡，在完成组间均衡后还需要更新电池组的soc值，并重复判断当前所有电池组是否还需要均衡，直至所有电池组不满足均衡条件，则完成电池组间均衡。
[0082]
在本发明的一些实施例中，根据多个电池组中当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池组，包括：
[0083]
当多个电池组中当前soc的最大值和最小值的差值大于预设组间均衡阈值时，则多个电池组中当前soc的最大值和最小值所对应的电池组为待均衡电池组。
[0084]
在上述实施例中，预设组间均衡阈值δsoc
setp
为1％，通过计算多个电池组中当前soc的最大值和最小值的差值，并与预设组间均衡阈值的大小进行判断是否需要进行组间均衡，若差值大于预设组间均衡阈值，则这两个电池组需要进行均衡，定义它们为待均衡电池组。
[0085]
在本发明的一些实施例中，计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值，包括：
[0086]
计算所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc；
[0087]
根据所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc，计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值。
[0088]
在上述实施例中，计算所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc，其公式如下：
[0089]
[0090][0091]
其中，n为电池组的数量，soc
maxp
为当前电池组的最大soc，soc
minp
为当前电池组的最小soc，为电池组的平均soc，为待均衡的两电池组的平均soc。
[0092]
计算待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值soc
difp
以及待均衡电池组的soc差值δsoc
p
，其公式如下：
[0093][0094]
δsoc
p
＝|soc
maxp-soc
minp
|。
[0095]
在本发明的一些实施例中，进行组内均衡或者组间均衡，包括：
[0096]
根据模糊规则表和隶属度函数进行推理，通过解模糊器进行去模糊化得到均衡电流；
[0097]
将电池的输出电流和均衡电流进行比较，得到控制信号，控制电池进行均衡。
[0098]
在上述实施例中，当进行组内均衡时，将待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值soc
difb
和待均衡电池的soc差值δsocb发送至模糊逻辑控制器，当进行组间均衡时，将待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值soc
difp
以及待均衡电池组的soc差值δsoc
p
发送至模糊逻辑控制器，模糊逻辑控制器输出均衡电流，通过和输出电流比较，输出pwm波控制mosfet的开关，驱动组内均衡电路工作。
[0099]
需要说明的是，模糊逻辑控制器根据模糊规则表和隶属度函数进行推理，通过解模糊器进行去模糊化得到均衡电流。均衡电流和输出电流进行比较，产生mosfet管的pwm控制信号，控制开关管的开关，实现组内均衡。
[0100]
为了更好实施本发明实施例中的电池两级均衡方法，在电池两级均衡方法基础之上，对应的，请参阅图3，图3为本发明提供的电池两级均衡装置的一实施例的结构示意图，本发明实施例提供了一种电池两级均衡装置300，包括：
[0101]
获取模块301，用于获取单一电池组所有的单体电池的soc值；
[0102]
判断模块302，用于根据单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池；
[0103]
计算模块303，用于计算待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值；
[0104]
均衡模块304，用于根据待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及待均衡电池的soc差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的soc值。
[0105]
这里需要说明的是：上述实施例提供的装置300可实现上述各方法实施例中描述的技术方案，上述各模块或单元具体实现的原理可参见上述方法实施例中的相应内容，此处不再赘述。
[0106]
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的电池两级均衡电子设备的结构示意图。基于上述电池两级均衡方法，本发明还相应提供了一种电池两级均衡设备，电池两级均衡设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该电池两级均衡设备包括处理器410、存储器420及显示器430。图4仅示出了电子设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
[0107]
存储器420在一些实施例中可以是电池两级均衡设备的内部存储单元，例如电池
两级均衡设备的硬盘或内存。存储器420在另一些实施例中也可以是电池两级均衡设备的外部存储设备，例如电池两级均衡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，存储器420还可以既包括电池两级均衡设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器420用于存储安装于电池两级均衡设备的应用软件及各类数据，例如安装电池两级均衡设备的程序代码等。存储器420还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器420上存储有电池两级均衡程序440，该电池两级均衡程序440可被处理器410所执行，从而实现本技术各实施例的电池两级均衡方法。
[0108]
处理器410在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit,cpu)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器420中存储的程序代码或处理数据，例如执行电池两级均衡方法等。
[0109]
显示器430在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器430用于显示在电池两级均衡设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。电池两级均衡设备的部件410-430通过系统总线相互通信。
[0110]
在一实施例中，当处理器410执行存储器420中电池两级均衡程序440时实现如上的电池两级均衡方法中的步骤。
[0111]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电池两级均衡方法，其特征在于，包括：获取单一电池组所有的单体电池的soc值；根据所述单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池；计算所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值；根据所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及所述待均衡电池的soc差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的soc值。2.根据权利要求1所述的电池两级均衡方法，其特征在于，所述根据所述单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池，包括：当所述单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值的差值大于预设组内均衡阈值时，则所述单一电池组内当前soc的最大值和最小值所对应的单体电池为待均衡电池。3.根据权利要求1所述的电池两级均衡方法，其特征在于，所述计算所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值，包括：计算单一电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc；根据所述电池组的单体电池的平均soc和待均衡电池的平均soc，计算所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值。4.根据权利要求1所述的电池两级均衡方法，其特征在于，还包括：获取多个电池组的soc值；根据所述多个电池组中当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池组；计算所述待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值；根据所述待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值以及所述待均衡电池组的soc差值，进行组间均衡并更新均衡后电池组的soc值。5.根据权利要求4所述的电池两级均衡方法，其特征在于，所述根据所述多个电池组中当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池组，包括：当所述多个电池组中当前soc的最大值和最小值的差值大于预设组间均衡阈值时，则所述多个电池组中当前soc的最大值和最小值所对应的电池组为待均衡电池组。6.根据权利要求4所述的电池两级均衡方法，其特征在于，所述计算所述待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值，包括：计算所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc；根据所述所有电池组的平均soc和待均衡电池组的平均soc，计算所述待均衡电池组与其他电池组的平均soc差异值；及计算待均衡电池组的soc差值。7.根据权利要求1或4所述的电池两级均衡方法，其特征在于，进行组内均衡或者组间均衡，包括：根据模糊规则表和隶属度函数进行推理，通过解模糊器进行去模糊化得到均衡电流；将电池的输出电流和所述均衡电流进行比较，得到控制信号，控制电池进行均衡。8.一种电池两级均衡装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取单一电池组所有的单体电池的soc值；
判断模块，用于根据所述单一电池组内所有单体电池的当前soc的最大值和最小值确定待均衡电池；计算模块，用于计算所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值；及计算待均衡电池的soc差值；均衡模块，用于根据所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均soc差异值以及所述待均衡电池的soc差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的soc值。9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，所述存储器，用于存储程序；所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述权利要求1至7中任一项所述电池两级均衡方法中的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，能够实现上述权利要求1至7中任一项所述电池两级均衡方法中的步骤。

技术总结
本发明涉及一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质，包括：获取单一电池组所有的单体电池的SOC值；根据所述单一电池组内所有单体电池的当前SOC的最大值和最小值确定待均衡电池；计算所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均SOC差异值以及待均衡电池的SOC差值；根据所述待均衡电池与同组电池所有的单体电池的平均SOC差异值；及计算所述待均衡电池的SOC差值，进行组内均衡并更新均衡后单体电池的SOC值。本发明提供的一种电池两级均衡方法、装置、设备及存储介质，根据电池SOC的最大值和最小值来确定均衡电池，并根据平均SOC差异值以及待均衡电池的SOC差值进行均衡，均衡速度快、能量利用率高。能量利用率高。能量利用率高。


技术研发人员：廖力 陈珩 张瑾 胡玄同 李宏光 綦艺博 吴铁洲
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2022/3/8