CN117691720A - 电芯均衡方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，公开了一种电芯均衡方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数；基于各个电池电芯对应的第一变换函数与第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个电池电芯的电压变化值；基于各个电池电芯对应的电压变化值与所有电压变化值中的最大值的比值，得到各个电池电芯的平台期均衡系数；当任一电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯；在本次充电平台期对第一目标电芯进行均衡。本发明能够解决电池管理***的电芯均衡效果较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及电芯均衡方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质。
背景技术
在电池管理***（Battery Management System，BMS）被动均衡的情况下，新出厂的电池管理***的单体电芯一致性较好。但在复杂工况下，在电芯进行多次充放电循环后，电芯的寿命随之降低，在电池管理***充电末期的时候，单体电芯之间的压差也会逐渐显现，导致电池管理***的整体均衡性下降。
在相关技术中，电池管理***在检测到单体电芯之间的电压差异较大时，会开启被动均衡，通过将电流从电压较高的单体电芯流向电压较低的单体电芯，以达到均衡的目的。
但是，这种被动均衡方式需要在充电末期单体电芯的电压差异显著增大时，才能够识别出需要进行均衡的单体电芯，而受限于较小的被动均衡电流与较短的充电末期持续时间，这种被动均衡方式直到电池管理***充满时，也难以达到较好的均衡效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电芯均衡方法、装置、设备及存储介质，以解决电池管理***的电芯均衡效果较差的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电芯均衡方法，所述方法包括：
获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有所述电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数；
基于各个所述电池电芯对应的所述第一变换函数与所述第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个所述电池电芯对应的电压变化值；
基于各个所述电池电芯对应的电压变化值与所有所述电压变化值中的最大值的比值，得到各个所述电池电芯的平台期均衡系数；
当任一所述电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯；
在本次充电平台期对所述第一目标电芯进行均衡。
作为上述方案的改进，所述平台期均衡系数通过以下公式计算得到：
；
其中，为第i个所述电池电芯的平台期均衡系数，t1为上一次充电末期的开始时间，t2为上一次充电末期的结束时间，fi(t)为第一变换函数在t时刻的函数值，f(t)avg为第二变换函数在t时刻的函数值，/>为第i个所述电池电芯对应的电压变化值，Max为用于查询最大值的函数。
作为上述方案的改进，所述在本次充电平台期对所述第一目标电芯进行均衡，包括：
获取所述第一目标电芯在上一次充电结束时的理论充满容量、实际充满容量和目标均衡补偿容量；
基于所述实际充满容量与所述理论充满容量的容量差值，得到本次容量增量；
基于所述目标均衡补偿容量与所述本次容量增量的和值，得到平台期均衡补偿容量；
基于所述平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长；
在本次充电平台期，基于所述平台期均衡时长对所述第一目标电芯进行均衡。
作为上述方案的改进，所述基于所述平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长，包括：
获取所述第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流；
基于所述平台期均衡补偿容量与所述均衡有效电流的比值，得到所述平台期均衡时长。
作为上述方案的改进，所述获取所述第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流，包括：
获取所述第一目标电芯在本次充电平台期的平均电压和均衡电阻；
基于所述平均电压与所述均衡电阻的比值，得到所述均衡有效电流。
作为上述方案的改进，所述方法还包括：
在本次充电末期，获取各个所述电池电芯的第一目标电压；
基于所有所述第一目标电压的平均值，得到第一电压平均值；
基于各个所述电池电芯的第一目标电压与所述第一电压平均值的导数之差，得到各个所述电池电芯对应的末期均衡系数；
当任一所述电池电芯的所述末期均衡系数大于预设末期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第二目标电芯；
在本次充电末期对所述第二目标电芯进行均衡。
作为上述方案的改进，在所述在本次充电末期对所述第二目标电芯进行均衡之后，所述方法还包括：
获取各个所述电池电芯的第二目标电压；
基于所有所述第二目标电压的平均值，得到第二电压平均值；
当任一所述第二目标电芯的第二目标电压与所述第二电压平均值的差值小于预设最大开启电压差时，停止对该第二目标电芯进行均衡。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种电芯均衡装置，所述装置包括：
电芯数据获取模块，用于获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有所述电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数；
积分之差运算模块，用于基于各个所述电池电芯对应的所述第一变换函数与所述第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个所述电池电芯对应的电压变化值；
均衡系数运算模块，用于基于各个所述电池电芯对应的电压变化值与所有所述电压变化值中的最大值的比值，得到各个所述电池电芯的平台期均衡系数；
均衡电芯选择模块，用于当任一所述电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯；
平台期均衡模块，用于在本次充电平台期对所述第一目标电芯进行均衡。
为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述任一实施方式的电芯均衡方法。
为实现上述目的，本发明实施例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指令，计算机指令用于使计算机执行上述任一实施方式的电芯均衡方法。
与现有技术相比，上述发明实施例中的一个实施例具有如下有益效果：
本发明首先获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数。然后基于各个电池电芯的第一变换函数与第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，确定各个电池电芯在上一次充电末期的电压变化值。并根据各个电池电芯在上一次充电末期的电压变化值与电压变化值中的最大值的比值，确定各个电池电芯的平台期均衡系数。因此，能够利用平台期均衡系数来体现电池电芯在上一次充电末期的电压差的动态变化过程，进而根据平台期均衡系数确定更需要均衡的第一目标电芯，以利用充电平台期的时间长的特性，在本次充电平台期内有效均衡第一目标电芯，从而提高电池管理***的电芯均衡效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是根据本发明实施例的一种电芯均衡方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的一种电池电芯的电压与时间的曲线示意图；
图3是根据本发明实施例的一种电芯均衡装置的结构框图；
图4是根据本发明实施例的一种计算机设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。
在电池管理***被动均衡的情况下，新出厂的电池管理***的单体电芯一致性较好。但在复杂工况下，在电芯进行多次充放电循环后，电芯的寿命随之降低，在电池管理***充电末期的时候，单体电芯之间的压差也会逐渐显现，导致电池管理***的整体均衡性下降。
在相关技术中，电池管理***在检测到单体电芯之间的电压差异较大时，开启被动均衡的均衡方式，受限于较小的被动均衡电流与较短的充电末期持续时间，直到电池管理***充满也达不到较好的均衡效果。
有鉴于此，在本发明实施例中提供了一种电芯均衡方法，可用于上述的电池管理***。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种电芯均衡方法的流程示意图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S11，获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数。
需要说明的是，在实际操作中，可根据各个电池电芯在上一次充电末期的电压与时间之间的对应关系，构建第一变换函数。根据所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值与时间之间的对应关系，构建第二变换函数。具体地，根据各个电池电芯在上一次充电末期的电压随时间变换的电压-时间曲线，构建第一变换函数，以及根据所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值随时间变换的电压平均值-时间曲线，构建第二变换函数。
步骤S12，基于各个电池电芯对应的第一变换函数与第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个电池电芯对应的电压变化值。
具体地，电压变换值通过以下公式计算得到：；其中，wi为第i个电池电芯的电压变换值，t1为上一次充电末期的开始时间，t2为上一次充电末期的结束时间，fi(t)为第一变换函数在t时刻的函数值，f(t)avg为第二变换函数在t时刻的函数值。
步骤S13，基于各个电池电芯对应的电压变化值与所有电压变化值中的最大值的比值，得到各个电池电芯的平台期均衡系数。
具体地，平台期均衡系数的取值范围为0-1。
需要说明的是，由于电池电芯的截止电压根据电流、温度、电池状态SOX来变化，所以依据充电末期的各个电池电芯的电压差来确定需要均衡的电池电芯是一个动态变化的过程。在本实施例中引入充电末期的单体电池电芯的电压、上一次充电末期的单体电池电芯的电压与所有电池电芯的电压平均值的积分之差、以及各个积分之差与积分之差中的最大值的比值，得到各个电池电芯的平台期均衡系数，以作为平台期均衡的判定系数。因此，即使多组电池电芯的截止电压相等，也能够根据平台期均衡系数来确定更需要均衡的电池电芯。
步骤S14，当任一电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯。
可选地，预设平台期均衡阈值为0.8。此外，预设平台期均衡阈值还可以为0.75或0.9，可根据实际情况对预设平台期均衡阈值的取值进行调整。
需要说明的是，若平台期均衡系数越大，则说明电池电芯的工作状态越差，充电截止时间更短，所以在本实施中，将平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值的电池电芯作为需要在充电平台期均衡的第一目标电芯。
步骤S15，在本次充电平台期对第一目标电芯进行均衡。
具体地，可通过判断是否有充电电流来判断电池是否处于充电状态，若有充电电流，则表明电池处于充电状态。在电池处于充电状态时，根据电池荷电状态（State ofCharge, SOC）和电池电芯的平均电压判断当前为充电平台期还是充电末期。
本实施例提供的电芯均衡方法，首先获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数。然后基于各个电池电芯的第一变换函数与第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，确定各个电池电芯在上一次充电末期的电压变化值。并根据各个电池电芯在上一次充电末期的电压变化值与电压变化值中的最大值的比值，确定各个电池电芯的平台期均衡系数。因此，能够利用平台期均衡系数来体现电池电芯在上一次充电末期的电压差的动态变化过程，进而根据平台期均衡系数确定更需要均衡的第一目标电芯，以利用充电平台期的时间长的特性，在本次充电平台期内有效均衡第一目标电芯，从而提高电池管理***的电芯均衡效果。
可选地，上述步骤S11-步骤S14在每次充电结束时执行，以预测本次充电时，需要在本次充电平台期进行均衡的第一目标电芯，并通过Flash记录本次充电平台期的第一目标电芯的电芯序号，并设置对应的均衡标志。从而在本次充电开始时，基于Flash所记录的均衡标志/电芯序号确定本次充电平台期需要均衡的第一目标电芯。
作为其中一种可选的实施方式，在上述步骤S13中平台期均衡系数通过以下公式计算得到：
；
其中，为第i个电池电芯的平台期均衡系数，t1为上一次充电末期的开始时间，t2为上一次充电末期的结束时间，fi(t)为第一变换函数在t时刻的函数值，f(t)avg为第二变换函数在t时刻的函数值，/>为第i个电池电芯对应的电压变化值，Max为用于查询最大值的函数。
需要说明的是，i为正整数，i的取值范围为1到电池电芯的总数。
示例性地，如图2所示，在图2中，电池电芯a的电压提前达到充电截止电压，导致其余电池电芯均未充满。假设电池电芯c是健康的电芯，可将电池电芯c的电压视为所有电池电芯的电压平均值。因此，在充电末期的t1到t2时间内，电池电芯a、b对应的曲线的积分和电池电芯c对应的曲线的积分作差，得到电池电芯a的平台期均衡系数，和电池电芯b的平台期均衡系数；其中，fa(t)为电池电芯a在上一次充电末期的电压对于时间的变换函数，fb(t)为电池电芯b在上一次充电末期的电压对于时间的变换函数，fc(t)为电池电芯c在上一次充电末期的电压对于时间的变换函数。如图2所示，虽然电池电芯a、b均在同一时刻充满，但是电池电芯a的电压普遍高于平均电压值，那么电池电芯a的平台期均衡系数会比电池电芯b的平台期均衡系数更大，即电池电芯a比电池电芯b更需要均衡，因此，可将电池电芯a作为本次充电平台期需要均衡的第一目标电芯。
作为其中一种可选的实施方式，在上述步骤S15中，在本次充电平台期对第一目标电芯进行均衡，包括：获取第一目标电芯在上一次充电结束时的理论充满容量、实际充满容量和目标均衡补偿容量；基于实际充满容量与理论充满容量的容量差值，得到本次容量增量；基于目标均衡补偿容量与本次容量增量的和值，得到平台期均衡补偿容量；基于平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长；在本次充电平台期，基于平台期均衡时长对第一目标电芯进行均衡。
可选地，目标均衡补偿容量为上一次充电末期的均衡补偿容量。或者，目标均衡补偿容量为上一次充电平台期的均衡补偿容量与上一次充电末期的均衡补偿容量的和值。
需要说明的是，在电池充满时，微控制单元mcu会记录对应电池电芯的电芯序号和所均衡的时间Tiend；其中，i为电芯序号，end表示充电末期阶段。均衡时第i个电池电芯的电压为Vi，均衡电阻为Ri，则第i个电池电芯的均衡电流为Ii(t)=Vi/Ri。因此，充电末期均衡第i个电池电芯的均衡补偿容量。Flash记录充电末期进行均衡的电池电芯的电芯序号和对应的均衡补偿容量。
本实施例提供的电芯均衡方法，运用容量增量法，基于第一目标电芯在上一次充电结束时的理论充满容量、实际充满容量和目标均衡补偿容量，计算第一目标电芯需要均衡的容量大小，即平台期均衡补偿容量。然后，运用平均有效电流法，基于平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长，因此，能够准确确定第一目标电芯在本次充电平台期的均衡时长，以提前规划好第一目标电芯的均衡策略，从而能够进一步提高电池管理***的电池均衡效果。
作为其中一种可选的实施方式，上述基于平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长，包括：获取第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流；基于平台期均衡补偿容量与均衡有效电流的比值，得到平台期均衡时长。
具体地，平台期均衡时长通过以下公式计算得到：Tjduring=ΔCj/Ijavg；其中，Tjduring为第j个第一目标电芯的平台期均衡时长，ΔCj为第j个第一目标电芯的平台期均衡补偿容量，Ijavg为第j个第一目标电芯的均衡有效电流。
进一步地，第j个第一目标电芯的平台期均衡补偿容量通过以下公式计算得到：ΔCj=ΔCj补偿+ΔCjend；其中，ΔCj补偿为第j个第一目标电芯的本次容量增量，ΔCjend为第j个第一目标电芯在上一次充电末期的目标均衡补偿容量。
进一步地，本次容量增量通过以下公式计算得到：ΔCj补偿=Cj实际-Cj理论；其中，Cj实际为第j个第一目标电芯的实际充满容量，Cj理论第j个第一目标电芯的理论充满容量。
作为其中一种可选的实施方式，上述获取第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流，包括：获取第一目标电芯在本次充电平台期的平均电压和均衡电阻；基于平均电压与均衡电阻的比值，得到均衡有效电流。
具体地，通过以下公式计算均衡有效电流：Ijavg=Vjavg/Rj；其中，Vjavg为第j个第一目标电芯的平均电压，Rj为第j个第一目标电芯的均衡电阻。
值得说明的是，在确定第一目标电芯之后，本实施例需要根据历史数据分析每个电池电芯在上一次充电结束时的目标均衡补偿容量，若任一电池电芯在上一次充电末期有均衡开启，那么在对应的电池电芯（即第一目标电芯）的本次容量增量中，需要加上被充电末期均衡掉的容量，再根据均衡电阻的大小使用平均有效电流（即均衡有效电流）计算出第一目标电芯在本次充电平台期的平台期均衡时长。以在充电平台期对第一目标电芯开启均衡，来消除容量增量。可以理解地，由于充电平台期的时间较长，所以在此期间内消除容量增量可以达到较好的均衡效果。
示例性地，如图2所示，假设电池电芯a的理论充满容量为Ca，电池电芯b的理论充满容量为Cb，将健康的电池电芯c的理论充满容量Cc作为实际充满容量，则电池电芯a的本次容量增量ΔCa补偿 = Cc-Ca，电池电芯b的本次容量增量ΔCb补偿 = Cc-Cb。若上一次充电末期的电池电芯a和电池电芯b的目标均衡补偿容量分别为ΔCaend和ΔCbend，则电池电芯a的平台期均衡补偿容量为，电池电芯b的平台期均衡补偿容量为。假设电池电芯a被确定为本次充电平台期需要均衡的第一目标电芯，若电池电芯a对应的均衡电阻为Ra和本次充电平台期的平均电压为Vaavg，则电池电芯a的均衡有效电流为Iaavg=Vaavg/Ra。然后，根据容量差就可以计算出电池电芯a在本次充电平台期需要均衡的平台期均衡时长Taduring=ΔCa/Iaavg。因此，在本次充电平台期，电池电芯a的均衡时间为Taduring。Flash记录本次充电平台期需要均衡的电池电芯a的电芯序号和对应的均衡时间，等待进入本次充电平台期时，对电池电芯a进行均衡。
作为其中一种可选的实施方式，本发明所提供的电芯均衡方法还包括：在本次充电末期，获取各个电池电芯的第一目标电压；基于所有第一目标电压的平均值，得到第一电压平均值；基于各个电池电芯的第一目标电压与第一电压平均值的导数之差，得到各个电池电芯对应的末期均衡系数；当任一电池电芯的末期均衡系数大于预设末期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第二目标电芯；在本次充电末期对第二目标电芯进行均衡。
需要说明的是，电池管理***出厂时，电池电芯一致性较好，在使用过程中发生第一次均衡时通常是在充电末期均衡修正的过程中。
具体地，末期均衡系数通过以下公式计算得到：；/>为第i个电池电芯对应的末期均衡系数，Vi为第i个电池电芯的第一目标电压，Vavg为第一电压平均值，dVi/dt为Vi在t时刻的导数，dVavg/dt为Vavg在t时刻的导数。
本实施例提供的电芯均衡方法，在本次充电平台期，对第一目标电芯进行均衡后，在充电末期，进一步根据电池电芯的电压与各个电池电压的电压平均值的导数之差，得到各个电池电芯的末期均衡系数。通过末期均衡系数确定在充电末期需要均衡的第二目标电芯，以对第二目标电芯进行均衡。因此，能够在由于复杂工况所导致充电末期再次出现电池电芯之间不均衡时，及时对不均衡的电池电芯进行均衡操作，以进一步提高电池的均衡效果，从而提高电池的放电容量和使用寿命。
值得说明的是，由于充电末期均衡时，仅依靠电池电芯的电压差来判断在充电末期需要均衡的电池电芯达不到提前均衡的效果，因此本实施例在充电末期过程中引入第一目标电压对时间的一阶导数和电池电芯的第一电压平均值对时间的一阶导数之差，即末期均衡系数，以在充电过程中通过实时检测末期均衡系数的变化趋势来作为是否需要均衡的反馈信号，从而提前对需要在充电末期进行均衡的第二电池电芯开启均衡。
作为其中一种可选的实施方式，本发明所提供的电芯均衡方法在本次充电末期对第二目标电芯进行均衡之后，还包括：获取各个电池电芯的第二目标电压；基于所有第二目标电压的平均值，得到第二电压平均值；当任一第二目标电芯的第二目标电压与第二电压平均值的差值小于预设最大开启电压差时，停止对该第二目标电芯进行均衡。
需要说明的是，预设末期均衡阈值和预设最大开启电压差需要根据实际情况进行确定，在此不对其具体取值进行限定。
值得说明的是，本发明使用基于历史数据分析的被动均衡方法，在不改***件条件（即均衡电流较小）的情况下使用基于历史数据分析的被动均衡方法，在电池充满时单体电池电芯的一致性会大大提高，从而能够提高电池的放电容量和使用寿命。
在本实施例中还提供了一种电芯均衡装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种电芯均衡装置，如图3所示，包括：
电芯数据获取模块21，用于获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数；
积分之差运算模块22，用于基于各个电池电芯对应的第一变换函数与第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个电池电芯对应的电压变化值；
均衡系数运算模块23，用于基于各个电池电芯对应的电压变化值与所有电压变化值中的最大值的比值，得到各个电池电芯的平台期均衡系数；
均衡电芯选择模块34，用于当任一电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯；
平台期均衡模块25，用于在本次充电平台期对第一目标电芯进行均衡。
在一些可选的实施方式中，均衡系数运算模块23通过以下公式计算得到平台期均衡系数：
；
其中，为第i个电池电芯的平台期均衡系数，t1为上一次充电末期的开始时间，t2为上一次充电末期的结束时间，fi(t)为第一变换函数在t时刻的函数值，f(t)avg为第二变换函数在t时刻的函数值，/>为第i个电池电芯对应的电压变化值，Max为用于查询最大值的函数。
在一些可选的实施方式中，平台期均衡模块25包括：
补偿数据获取单元，用于获取第一目标电芯在上一次充电结束时的理论充满容量、实际充满容量和目标均衡补偿容量；
容量增量计算单元，用于基于实际充满容量与理论充满容量的容量差值，得到本次容量增量；
补偿容量计算单元，用于基于目标均衡补偿容量与本次容量增量的和值，得到平台期均衡补偿容量；
均衡时长计算单元，用于基于平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长；
平台期均衡单元，用于在本次充电平台期，基于平台期均衡时长对第一目标电芯进行均衡。
在一些可选的实施方式中，均衡时长计算单元包括：
均衡电流获取子单元，用于获取第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流；
均衡时长计算子单元，用于基于平台期均衡补偿容量与均衡有效电流的比值，得到平台期均衡时长。
在一些可选的实施方式中，均衡电流获取子单元具体用于：获取第一目标电芯在本次充电平台期的平均电压和均衡电阻；基于平均电压与均衡电阻的比值，得到均衡有效电流。
在一些可选的实施方式中，本发明的电芯均衡装置还包括充电末期均衡模块；其中，充电末期均衡模块包括：
第一电压监测单元，用于在本次充电末期，获取各个电池电芯的第一目标电压；
第一均值计算单元，用于基于所有第一目标电压的平均值，得到第一电压平均值；
末期系数计算单元，用于基于各个电池电芯的第一目标电压与所述第一电压平均值的导数之差，得到各个所述电池电芯对应的末期均衡系数；
末期电芯选择单元，用于当任一所述电池电芯的所述末期均衡系数大于预设末期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第二目标电芯；
充电末期均衡单元，用于在本次充电末期对所述第二目标电芯进行均衡。
在一些可选的实施方式中，充电末期均衡模块还包括：
第二电压监测单元，用于获取各个电池电芯的第二目标电压；
第二均值计算单元，用于基于所有第二目标电压的平均值，得到第二电压平均值；
末期均衡停止单元，用于当任一第二目标电芯的第二目标电压与第二电压平均值的差值小于预设最大开启电压差时，停止对该第二目标电芯进行均衡。
上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本实施例中的电芯均衡装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
参见图4，是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构框图。
本发明实施例提供的一种计算机设备，包括处理器31、存储器32以及存储在存储器32中且被配置为由处理器31执行的计算机程序，处理器31执行计算机程序时实现如上述任一实施例的电芯均衡方法。
处理器31执行计算机程序时实现上述电芯均衡方法实施例中的步骤，例如图1所示的电芯均衡方法的所有步骤。或者，处理器31执行计算机程序时实现上述电芯均衡装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示的电芯均衡装置的各模块的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器32中，并由处理器31执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机设备中的执行过程。
计算机设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。计算机设备可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是计算机设备的示例，并不构成对计算机设备的限定，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，例如计算机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31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）、现场可编程门阵列（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，处理器31是计算机设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机设备的各个部分。
存储器32可用于存储计算机程序和/或模块，处理器31通过运行或执行存储在存储器32内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器32内的数据，实现计算机设备的各种功能。存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、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）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，计算机设备集成的模块/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，本发明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，计算机程序可存储于一种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，计算机程序包括计算机程序代码，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。计算机可读介质可以包括：能够携带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（ROM, Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM, RandomAccess Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种电芯均衡方法，其特征在于，所述方法包括：
获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有所述电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数；
基于各个所述电池电芯对应的所述第一变换函数与所述第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个所述电池电芯对应的电压变化值；
基于各个所述电池电芯对应的电压变化值与所有所述电压变化值中的最大值的比值，得到各个所述电池电芯的平台期均衡系数；
当任一所述电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯；
在本次充电平台期对所述第一目标电芯进行均衡。
2.如权利要求1所述的电芯均衡方法，其特征在于，所述平台期均衡系数通过以下公式计算得到：
；
其中，为第i个所述电池电芯的平台期均衡系数，t1为上一次充电末期的开始时间，t2为上一次充电末期的结束时间，fi(t)为第一变换函数在t时刻的函数值，f(t)avg为第二变换函数在t时刻的函数值，/>为第i个所述电池电芯对应的电压变化值，Max为用于查询最大值的函数。
3.如权利要求1所述的电芯均衡方法，其特征在于，所述在本次充电平台期对所述第一目标电芯进行均衡，包括：
获取所述第一目标电芯在上一次充电结束时的理论充满容量、实际充满容量和目标均衡补偿容量；
基于所述实际充满容量与所述理论充满容量的容量差值，得到本次容量增量；
基于所述目标均衡补偿容量与所述本次容量增量的和值，得到平台期均衡补偿容量；
基于所述平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长；
在本次充电平台期，基于所述平台期均衡时长对所述第一目标电芯进行均衡。
4.如权利要求3所述的电芯均衡方法，其特征在于，所述基于所述平台期均衡补偿容量确定平台期均衡时长，包括：
获取所述第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流；
基于所述平台期均衡补偿容量与所述均衡有效电流的比值，得到所述平台期均衡时长。
5.如权利要求4所述的电芯均衡方法，其特征在于，所述获取所述第一目标电芯在本次充电平台期的均衡有效电流，包括：
获取所述第一目标电芯在本次充电平台期的平均电压和均衡电阻；
基于所述平均电压与所述均衡电阻的比值，得到所述均衡有效电流。
6.如权利要求1所述的电芯均衡方法，其特征在于，所述方法还包括：
在本次充电末期，获取各个所述电池电芯的第一目标电压；
基于所有所述第一目标电压的平均值，得到第一电压平均值；
基于各个所述电池电芯的第一目标电压与所述第一电压平均值的导数之差，得到各个所述电池电芯对应的末期均衡系数；
当任一所述电池电芯的所述末期均衡系数大于预设末期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第二目标电芯；
在本次充电末期对所述第二目标电芯进行均衡。
7.如权利要求6所述的电芯均衡方法，其特征在于，在所述在本次充电末期对所述第二目标电芯进行均衡之后，所述方法还包括：
获取各个所述电池电芯的第二目标电压；
基于所有所述第二目标电压的平均值，得到第二电压平均值；
当任一所述第二目标电芯的第二目标电压与所述第二电压平均值的差值小于预设最大开启电压差时，停止对该第二目标电芯进行均衡。
8.一种电芯均衡装置，其特征在于，所述装置包括：
电芯数据获取模块，用于获取各个电池电芯在上一次充电末期的电压对于时间的第一变换函数，以及所有所述电池电芯在上一次充电末期的电压平均值对于时间的第二变换函数；
积分之差运算模块，用于基于各个所述电池电芯对应的所述第一变换函数与所述第二变换函数在上一次充电末期的积分之差，得到各个所述电池电芯对应的电压变化值；
均衡系数运算模块，用于基于各个所述电池电芯对应的电压变化值与所有所述电压变化值中的最大值的比值，得到各个所述电池电芯的平台期均衡系数；
均衡电芯选择模块，用于当任一所述电池电芯的平台期均衡系数大于预设平台期均衡阈值时，将该电池电芯确定为第一目标电芯；
平台期均衡模块，用于在本次充电平台期对所述第一目标电芯进行均衡。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至7中任一项所述的电芯均衡方法。
10.一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指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的电芯均衡方法。
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| WO2008110350A1 (de) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Varta Microbattery Gmbh | Vorrichtung zur kontrolle des ladevorgangs bei einem galvanischen element |
| CN103730936A (zh) * | 2014-01-03 | 2014-04-16 | 桂林电子科技大学 | 电动汽车动力电池均衡管理***和均衡管理方法 |
-
2024
- 2024-01-31 CN CN202410133075.0A patent/CN117691720B/zh active Active
Patent Citations (2)
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