CN117977770A - 针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，以单位电压间隔内的电池容量变化率细颗粒度的表达了对当前扩容模式下的每个电池组串的充放电控制的特征表现，然后以平衡因子来衡量具有细颗粒度的充放电控制表现特征的单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间相互影响的关系，从而将内阻也作为考量因素纳入到串并联扩容场景下的电池管理中，提高了串并联扩容模式下对电池的管理效果，以及可优化多电池***的充、放电状态。

Description

针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法。

背景技术

对串并联扩容场景下的电池管理，其管理内容通常包括对串、并联扩容后电池的充放电管理，对功率变换器（如DC/DC功率变换器）的输入输出电压的控制，对扩容后的电池模块的充电上限或放电下限电压的控制，将多个电池模块的输出电压调节到一致等。针对扩容场景，现有方案中，通常通过功率变换器基于扩容后或扩容前后的充放电数据（主要包括功率变换器对扩容后或扩容前后的各电池模块采集到的输入电压、输出电压）进行充放电管理（如对各电池模块进行充电均衡或放电均衡）。但不同的扩容场景下，相同的电池模块对扩容后的整体电池的内阻变化的影响量通常并不相同，比如在A扩容场景，电池模块1和电池模块2串联，两个电池模块在A扩容场景下的内阻假设均为r，整体电池的内阻为2r，此时电池模块1对整体电池的内阻影响量可以表达为r/2r，为50%。而在B扩容场景，电池模块1和电池模块2并联，整体电池在B扩容场景的内阻为r/2，则电池模块1对整体电池的内阻影响量为r与r/2的比值，为200%。当整体电池中各电池模块的串、并联关系更为复杂时，电池模块对整体电池的内阻影响关系更为多样，具体到电池模块中的每个单体电池时，单体电池的内阻对整体电池的内阻影响关系则更为复杂。

不同的电池内阻会消耗不同的能量。在非串并联扩容场景下，各电池模块对整体电池的内阻影响关系的种类较为单一，因此在进行电池管理时，整体电池中的各电池模块的内阻通常被忽略。但在串并联扩容场景下，由于电池模块对整体电池的内阻影响关系更为多样，若忽略多样的内阻影响关系，对电池管理效果会产生直接影响。但在串并联扩容场景下，如何将内阻作为重要的考量因素纳入到电池管理中，现有方法中缺乏有效的技术手段。

发明内容

本发明以在串并联扩容场景下，将内阻作为考量因素纳入到电池管理中，以提高电池管理效果为目的，提供了一种针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，包括步骤：

S1，计算当前扩容模式下的电池组串，在单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间的待评价平衡因子，并获取所述当前扩容模式的历史平衡因子；

S2，判断所述待评价平衡因子与所述历史平衡因子的偏离度是否超过针对所述电池组串预设的偏离度阈值，

若是，则反溯得到对所述电池组串的充电或放电控制校正参数，然后转入步骤S3；

若否，则以反溯前的控制参数维持对所述电池组串的充电或放电控制；

S3，功率变换器以所述控制校正参数控制所述电池组串在所述当前扩容模式下的充电或放电状态。

作为优选，步骤S1中，计算所述待评价平衡因子的方法包括步骤：

A1，在所述电池组串中确定作为电池健康度计算的参照对象的单体电池；

A2，计算所述电池组串中的每个所述单体电池的健康度；

A3，对健康度出现漂移的所述单体电池，进一步计算内阻异常率；

A4，对关联同个单体电池的所述健康度和所述内阻异常率进行加权求和，得到所述单体电池的待评价平衡子因子；

A5，计算所述电池组串中的各所述单体电池对应的所述待评价平衡子因子的平均值作为所述电池组串在所述当前扩容模式下的所述待评价平衡因子。

作为优选，步骤A1中，确定以最短的充电时长或放电时长达到间隔单位电压的所述单体电池为电池健康度计算的所述参照对象。

作为优选，步骤A2中，计算所述健康度的方法包括步骤：

A21，以所述电池组串中的各所述单体电池均达到间隔一个单位电压为数据获取触发条件，获取各所述单体电池的充放电数据和充放电控制数据序列；

A22，以所述参照对象关联的所述充放电控制数据序列中的元素数量为数据截取长度，从所述电池组串中剩余的每个所述单体电池关联的所述充放电控制数据序列中截取出若干个具有所述数据截取长度的子序列；

A23，计算关联同个所述单体电池的每个所述子序列的电池可用容量变化量与压差变化量的比率均值，然后计算各所述子序列的所述比率均值的平均值，定义为比率均值平均值；

A24，计算所述比率均值平均值和所述参照对象的单位电压间隔内的电池容量变化率的差值绝对值作为所述单体电池的所述健康度。

作为优选，步骤A21中，所述充放电数据包括单位电压间隔内对每个所述单体电池的充电电流或放电电流、充电时长或放电时长、电池可用容量变化率、所述单体电池在所述单位电压间隔的起始时点和截止时点分别对应的第一电池可用容量和第二电池可用容量，以及分别对应的第一电池电压和第二电池电压，以及对所述电池组串在上一次相同的扩容模式下，针对所述电池组串中的每个所述单体电池计算的历史内阻，

所述充放电控制数据序列为按照在所述单位电压间隔内的每个数据采集时点的先后顺序，对所述单体电池先后采集到的当前数据采集时点距离上一数据采集时点的历经充电时长或放电时长、采集时点电压、和/或采集时点电流排序得到的数据序列；

所述电池组串中的每个所述单体电池的充放电控制数据的采集频率相同。

作为优选，步骤A22中，截取所述子序列的方法为：

以数据截取对象中的每个元素为所述子序列中排序在首位的首个元素，在所述数据截取对象中截取出排列在所述首个元素之后且连续的个元素构成所述子序列，直至截取到所述子序列中排序最末的元素为所述数据截取对象本身的所述充放电控制数据序列中排序最末的同个元素，/>表示所述数据截取长度。

作为优选，步骤A23中，所述比率均值的计算方法包括步骤：

A231，从所述子序列中抽取出排列连续的两个元素，组成元素组合，然后获取每个所述元素组合中的每个元素对应的充放电控制数据；

A232，根据针对每个所述元素组合获取的所述充放电控制数据，计算从所述元素组合中的第一元素的第一数据采集时点历经到第二元素的第二数据采集时点的电池可用容量变化量和压差变化量的比率；

A233，对从同个所述子序列中抽取出的各所述元素组合分别对应的所述比率求均值作为所述比率均值。

作为优选，步骤A3中，当所述单体电池的所述健康度与所述参照对象的单位电压间隔内的电池容量变化率的差值绝对值超过预设的健康度阈值时，判定所述单体电池出现漂移；

步骤A3中，计算所述内阻异常率的方法包括步骤：

A31，将出现漂移的所述健康度作为在当前次扩容的上一次相同的扩容模式下对相同的所述单体电池构建的内阻拟合函数的自变量，求解出因变量的值作为对健康度出现漂移的所述单体电池在所述当前扩容模式下的内阻预测值；

A32，判断所述内阻预测值是否超出预设内阻值边界，所述内阻值边界为在上一次相同的扩容模式中对作为所述参照对象的所述单体电池根据所述内阻拟合函数求解的因变量的上限值和下限值，

若是，则判定所述单体电池的内阻异常，然后获取在上一次相同的扩容模式下完成充放电控制后，对该所述单体电池采用交流注入法计算得到的历史内阻，然后转入步骤A33；

若否，则终止内阻异常率计算流程；

A33，计算关联同个所述单体电池的所述内阻预测值与历史内阻的差值绝对值和所述历史内阻的比率作为所述内阻异常率。

作为优选，步骤S2中，反溯所述控制校正参数的方法包括步骤：

S21，在步骤S2中的“若是”判定下，判断求解所述待评价平衡因子的参数中是否包括内阻异常率，

若是，则明确所述电池组串中未计算所述内阻异常率的各单体电池作为所述控制校正参数的反溯对象，然后转入步骤S22；

若否，则抽取用于计算所述待评价平衡因子的值由小到大排列的前个健康度分别对应的所述单体电池作为所述控制校正参数的所述反溯对象，然后转入步骤S22；

S22，获取每个所述反溯对象的比率均值平均值，所述比率均值平均值为计算所述反溯对象的健康度的其中一个参数；

S23，计算每个所述反溯对象的所述比率均值平均值在所有所述反溯对象中的占比作为对所述反溯对象的所述控制校正参数；

S24，所述功率变换器将对所述电池组串计算的校正量以所述占比分配给对应的所述反溯对象。

本发明具有以下有益效果：

1、通过电池容量变化率来体现对当前扩容模式下的各电池组串的充放电控制的效果，以单位电压间隔内的电池容量变化率细颗粒度的表达了对当前扩容模式下的每个电池组串的充放电控制的特征表现，然后以平衡因子来衡量具有细颗粒度的充放电控制表现特征的单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间相互影响的关系，从而将内阻也作为考量因素纳入到串并联扩容场景下的电池管理中，提高了串并联扩容模式下对电池的管理效果。

2、以比率均值平均值作为对单体电池健康度计算的依据，细颗粒度的考虑了单体电池在间隔单位电压的区间范围内的每个数据采集间隔期间的电池可用容量变化量与压差变化量之间的关系的表现特征。单体电池可用容量变化状态下，压差变化量受单体电池内阻直接影响，因此将单体电池在不同扩容模式下因内阻变化对电池健康度的影响反映到间隔单位电压的区间范围内的每个数据采集间隔期间的时间片段上，细颗粒度的表现出了单体电池的可用容量变化量与压差变化量之间的关系特征，以比率均值平均值来表达这个关系特征实现了对上述表现特征的具体量化。

3、步骤A31中构建的内阻拟合函数的项系数以间隔单位电压内的每个数据采集间隔期间（时间片段）的单体电池健康度与实际内阻经数据拟合得到，以间隔单位电压内的时间片段为颗粒度细化表征了单体电池内阻与健康度之间的关系特征，然后以单体电池的内阻与健康度的特征关系逐级反映到电池组串，反映到相同或不同电池组串在相同或不同扩容模式下单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间相互影响的关系，然后通过逐级放大后的特征关系识别出反溯对象，并调整对反溯对象的充放电控制参数后，对反溯对象调整充放电控制方式，提升了电池的管理效果。

4、对反溯对象进行充放电控制校正时，考虑了反溯对象在当前扩容模式下的健康度对功率变换器针对电池组串整体作出的校正量的消化能力或应答能力，使得各单体电池能够在自身健康状态下快速响应功率变换器对电池组串的充放电校正控制，进而提高了对电池的充放电管理效果。反溯对象对校正量的消化能力以前期计算的比率均值平均值与所有反溯对象的所有比率均值平均值的和值的比值（占比）来表征，由于在计算健康度时，以及计算了比率均值平均值，使得对反溯对象对校正量的消化能力的计算过程更加简单、响应速度更快，提升了电池管理的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明一实施例提供的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法的实现步骤图；

图2是一整体电池的示例图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，如图1所示，包括步骤：

S1，计算当前扩容模式下的电池组串，在单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间的待评价平衡因子，并获取当前扩容模式的历史平衡因子；

图2示出了一整体电池的示例图，该整体电池中假设具有4个电池组串1，每个电池组串连接功率变换器，由功率变换器实现对电池组串的输入、输出电压的采集及调控，功率变换器连接外接电源或负载。图2中示例的电池组串1可以与其他剩余的3个电池组串中的一个或多个以串联或并联扩容的方式对整体电池进行容量扩容。比如，图2中的电池组串1工作，剩余的3个电池组串不工作，该模式定义为A扩容模式；电池组串1和电池组串2并联工作，剩余的2个电池组串不工作，该模式定义为B扩容模式；电池组串1和电池组串3串联工作，剩余的2个电池组串不工作，该模式定义为C扩容模式等。

以下以A扩容模式，即图2中仅电池组串1工作为当前扩容模式为例，对步骤S1中计算电池组串的待评价平衡因子的方法进行说明：

首先对单位电压间隔内的电池容量变化率进行含义解释。以对电池组串进行充电为例，假设电池组串从时刻充电到/>时刻，电池组串的电压变化达到1个单位电压，则该电池组串在/>时刻的电池容量与/>时刻的电池容量的差值，即为该电池组串在单位电压间隔内的电池容量变化率。

步骤S1中，计算当前扩容模式下的电池组串的待评价平衡因子的方法具体包括步骤：

A1，在电池组串中确定作为电池健康度计算的参照对象的单体电池，确定方法为：

确定以最短的充电时长或放电时长达到间隔单位电压的单体电池为电池健康度计算的参照对象。比如，在对电池组串进行恒流充电控制时，充电达到间隔单位电压经过的充电时长最短的单体电池作为电池健康度计算的参照对象。若是对电池组串进行恒流放电，确定电池健康度计算的参照对象的方法同恒流充电是确定参照对象的方法，不再赘述。

A2，计算电池组串中的每个单体电池的健康度，计算方法具体包括步骤：

A21，以电池组串中的各单体电池均达到间隔一个单位电压为数据获取触发条件，获取各单体电池从充放电数据和充放电控制数据序列；

举例而言，A扩容模式下，图2中所示的电池组串1中具有4个单体电池，在对该电池组串进行恒流充电过程中，假设以时刻为采集用于计算健康度的数据的起始时刻，则在时刻开始，开始对这4个单体电池进行用于计算健康度的数据采集，并根据采集到的数据计算充放电数据，然后当在/>时刻，所有的单体电池均充电达到一个单位电压时，用于计算健康度的数据获取的触发条件已满足，然后在/>时刻去获取对各单体电池采集的充放电控制数据序列，以及根据充放电控制数据序列分析计算得到的充放电数据。

充放电控制数据序列为按照在单位电压间隔内的每个数据采集时点的先后顺序，对单体电池先后采集到的当前数据采集时点距离上一数据采集时点的历经充电时长或放电时长、采集时点电压、和/或采集时点电流排序得到的数据序列。举例而言，假设对于某单体电池进行恒流充电，在对该单体电池进行用于健康度计算的数据采集时，从采集的时刻（起始时点）历经6个采集时点达到结束采集的/>时刻（截止时点），从/>时刻到/>时刻，该单体电池正好间隔一个单位的充电电压。这6个采集时点按先后顺序排列假设分别为/>、、/>、/>、/>、/>，则针对该单体电池，形成的充放电控制数据序列可以表达为：，/>表示该单体电池下/>时刻采集到的电池电压、和/或充电电流、和/或从/>时刻历经到/>时刻的充电时长。

这里需要说明的是，为了降低平衡因子的计算复杂度，优选地，电池组串中的每个单体电池的充放电控制数据的采集频率相同。

充放电数据则包括单位电压间隔内对每个单体电池的充电电流或放电电流、充电时长或放电时长、电池可用容量变化率、单体电池在单位电压间隔的起始时点和截止时点分别对应的第一电池可用容量、第二电池可用容量，以及还分别对应的第一电池电压和第二电池电压，以及对该电池组串在上一次相同的扩容模式下，针对电池组串中的每个单体电池计算的历史内阻。

这里需要说明的是，获取当前扩容模式下的电池组串在上一次相同的扩容模式下，对每个单体电池计算的历史内阻，目的是为了获取后续用于计算平衡因子的另一个变量——内阻异常率。历史内阻的计算采用交流注入法，当在当前扩容模式下对该电池组串的充放电管理结束后，采用交流注入法计算该电池组串中的每个单体电池的内阻，然后作为该电池组串在当前扩容模式下的充放电数据的其中一项数据内容进行保存。然后在下一次对该电池组串以相同的扩容模式扩容时，作为历史内阻使用。

经步骤A21获取到用于计算健康度的数据后，健康度计算的步骤转入：

A22，以参照对象关联的充放电控制数据序列中的元素数量为数据截取长度，从电池组串中剩余的每个单体电池关联的充放电控制数据序列中截取出若干个具有该数据截取长度的子序列，截取方法具体为：

以数据截取对象中的每个元素为子序列中排序在首位的首个元素，在数据截取对象中截取出排列在首个元素之后且连续的个元素构成子序列，直至截取到子序列中排序最末的元素为数据截取对象本身的充放电控制数据序列中排序最末的同个元素，表示数据截取长度。

举例而言，假设数据截取对象表达为，则根据上述的数据截取规则，对该数据截取对象截取的子序列包括：/>、/>、/>、、/>。

A23，计算关联同个单体电池的每个子序列的电池可用容量变化量与压差变化量的比率均值，然后计算各子序列的比率均值的平均值，定位为比率均值平均值；

比率均值通过如下方法步骤计算而得：

A231，从子序列中抽取出排序连续的两个元素，组成元素组合，然后获取每个元素组合中的每个元素对应的充放电控制数据；

A232，根据针对每个元素组合获取的充放电控制数据，计算从元素组合中的第一元素的第一数据采集时点历经到第二元素的第二数据采集时点的电池可用容量变化量和压差变化量的比率；

A233，对从同个子序列中抽取出来的各元素组合分别对应的比率求均值作为比率均值。

以子序列为例，计算/>采集时点该单体电池的第一可用容量，并获取该时点采集的第一电池电压，并计算/>采集时点该单体电池的第二可用容量，并获取该时点采集的第二电池电压，然后求解第二电池电压和第一电池电压的差值绝对值作为压差变化量，计算第二可用容量与第一可用容量的差值绝对值作为该单体电池的可用容量变化量，然后计算该单体电池从/>采集时点历经到/>采集时点的可用容量变化量与压差变化量的比率。另外，以同样的方式计算/>采集时点历经到/>采集时点的比率，/>采集时点历经到/>采集时点的比率，然后计算所有比率的均值作为比率均值。

计算到单体电池的比率均值平均值后，健康度计算转入步骤：

A24，计算比率均值平均值和参照对象的单位电压间隔内的电池容量变化率的差值绝对值作为单体电池的健康度。

完成对当前扩容模式下的电池组串中的每个单体电池的健康度计算后，步骤S1中，计算待评价平衡因子的方法转入步骤：

A3，对健康度出现漂移的单体电池，进一步计算内阻异常率；

判断单体电池的健康度是否出现漂移的方法为：当单体电池的健康度与参照对象的单位电压间隔内的电池容量变化率的插值绝对值超过预设的健康度阈值时，判定单体电池出现漂移。

内阻异常率的计算方法具体包括步骤：

A31，将出现漂移的健康度作为在当前次扩容的上一次相同的扩容模式下对相同的单体电池构建的内阻拟合函数的自变量，求解出因变量的值作为对健康度出现漂移的单体电池在当前扩容模式下的内阻预测值；

举例而言，在3月22日的上午10:00-10:20这一时间段内，当前次扩容的扩容模式为对图2中所示的电池组串1单独进行充放电控制，比如充电控制。对该电池组串1执行相同的扩容模式的上一次时间段比如为3月22日的上午8:10-8:40这一时间段。在历史的3月22日的上午8:10-8:40的这一时间段，对相同的该扩容模式下对该电池组串1中的某个单体电池构建的内阻拟合函数比如表达为/>，/>为项系数，/>根据在该历史时段的单体电池的实际内阻与健康度构成的数据对，通过上述的拟合函数经曲线拟合得到项系数/>。

单体电池的实际内阻，本实施例中优选采用交流注入法测得。在每个时间片段中，对单体电池会做一次交流注入，以测得该单体电池在该时间片段内的内阻。这里需要说明的是，时间片段为间隔单位电压内的两个数据采集时点间的时间片段，并非上述举例的8:10-8:40的时间段。另外，若是在每一扩容模式下，对单体电池在每个间隔单位电压内的每个时间片段均通过交流注入法进行内阻测量，这会打乱对单体电池的充电或放电进程，且内阻测量、分析计算过程比较麻烦，每次去拟合构建内阻拟合函数会比较麻烦，客观上也不会这样去做。所以，本实施例中，对于相同的电池组串，在历史多次相同的扩容模式下，只需要在历史的多次相同扩容模式下选择一次进行函数拟合构建即可。但为了确保函数拟合的精度，相同扩容模式的历史多次优选限定时间范围，比如选定历史1个月时间内，该电池组串在相同的扩容模式下的某次为函数构建依据。

A32，判断内阻预测值是否超出预设内阻值边界，内阻值边界为在上一次相同的扩容模式中（或者构建内阻拟合函数的历史次相同的扩容模式下）对作为参照对象的单体电池根据内阻拟合函数求解的因变量的上限值和下限值（比如若内阻预测值超过上限值或小于下限值，均判定超出预设的内阻值边界），

若是，则判定单体电池的内阻异常，然后获取在上一次相同的扩容模式下完成充放电控制后，对该单体电池采用交流注入法计算得到的历史内阻，然后转入步骤A33；

若否，则终止内阻异常率计算流程；

这里需要说明的是，步骤A32中的“若是”判定条件下所述的上一次相同的扩容模式优选为与当前次扩容模式具有相同扩容模式的上一次对相同的电池组串的扩容，即完成每次扩容模式下的充放电管理后，优选对该扩容模式下的电池组串中的每个单体电池通过交流注入法测得实际内阻并保存。

A33，计算关联同个单体电池的内阻预测值与历史内阻的差值绝对值和该历史内阻的比率作为内阻异常率。

完成内阻率的计算后，待评价平衡因子的计算方法转入步骤：

A4，对关联同个单体电池的健康度和内阻异常率进行加权求和，得到该单体电池的待评价平衡子因子；

这里需要说明的是，健康度和内阻异常率分别占比的权重多少并非是本发明要求权利保护的范围，因此不做具体说明。

A5，计算电池组串中的各单体电池对应的待评价平衡子因子的平均值作为电池组串在当前扩容模式下的待评价平衡因子。

另外需要说明的，图1中所示的步骤S1中所述的当前扩容模式的历史平衡因子，优选为针对相同的电池组串在当前扩容模式的上一次扩容模式下采集并分析的充放电数据、充放电控制数据序列计算得到的历史平衡因子。历史平衡因子使用与待评价平衡因子相同的方法求解而得，不同的是，历史平衡因子求解过程中，可能不存在内阻异常率，只是各单体电池健康度的均值，或者同样是健康度与内阻异常率的加权求和值。

完成执行图1中所示的步骤1，完成待评价平衡因子的计算，以及获取到历史平衡因子后，如图1所示，本实施例提供的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法转入步骤：

S2，判断待评价平衡因子与历史平衡因子的偏离度（优选为待评价平衡因子与历史平衡因子的差值绝对值）是否超过针对该电池组串预设的偏离度阈值，

若是，则根据偏离度，反溯得到对电池组串的充电或放电控制校正参数，然后转入步骤S3；

若否，则以反溯前的控制参数维持电池组串的充电或放电控制；

反溯控制校正参数的方法具体包括如下步骤：

S21，在步骤S2的“若是”判定下，判断求解待评价平衡因子的参数中是否包括内阻异常率，

若是，则明确电池组串中未计算内阻异常率的各单体电池作为控制校正参数的反溯对象，然后转入步骤S22；

若否，则抽取用于计算待评价平衡因子的值由小到大排列的前个健康度分别对应的单体电池作为控制校正参数的反溯对象，然后转入步骤S22；

这里需要解释的是，单体电池出现内阻异常的原因主要为：1、旧电池更换为新电池，或新电池更换为旧电池引起的内阻改变，这种改变容易出现内阻突变，内阻突变后，所计算的内阻异常率会上升。但无论是旧电池更换为新电池，还是新电池更换为旧电池，本实施例中都不对该更换后的单体电池纳入为反溯对象，原因是，若是旧电池更改为新电池，新电池的内阻通常比旧电池小，更加不需要将其列为反溯对象，而若是将新电池更改为旧电池，更改后，该单体电池的内阻更大，电池性能更差，对其进行充放电控制的调节难度更大，不如直接调节剩余的单体电池的充放电控制参数效果更好。2、A类型电池更换为B类型电池，对类型更换的电池不纳入为反溯对象的理由与上述原因1中的理由原理是一致的。对于电池类型的更换通常是人为强制性行为，类型更换后的电池性能如何还需要通过数据分析才可得知，会影响当前次扩容模式下对电池的管理效率，因此也不将其纳入为反溯对象。

S22，获取每个反溯对象的比率均值平均值，比率均值平均值为计算反溯对象的健康度的其中一个参数，比率均值平均值如何计算在上述内容中作了详细交代，不再赘述；

S23，计算每个反溯对象的比例均值平均值在所有反溯对象中的占比作为对该反溯对象的控制校正参数；

S24，功率变换器将对电池组串计算的校正量以步骤S23中计算的占比分配给对应的反溯对象。

这里需要说明的是，功率变换器以步骤S1中的待评价平衡因子与历史平衡因子的偏离度为输入，通过内设的算法程序，计算输出在该扩容模式下对电池组串整体的校正量。这个校正量具体如何计算并非本发明要求权利保护的范围，因此也不做具体交代。

综上，本发明以单位电压间隔内的电池容量变化率细颗粒度的表达了对当前扩容模式下 的每个电池组串的充放电控制的特征表现，然后以平衡因子来衡量具有细颗粒度的充放电控制表现特征的单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间相互影响的关系，从而将内阻也作为考量因素纳入到串并联扩容场景下的电池管理中，提高了串并联扩容模式下对电池的管理效果。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (9)

1.一种针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，包括步骤：

S1，计算当前扩容模式下的电池组串，在单位电压间隔内的电池容量变化率与内阻之间的待评价平衡因子，并获取所述当前扩容模式的历史平衡因子；

S2，判断所述待评价平衡因子与所述历史平衡因子的偏离度是否超过针对所述电池组串预设的偏离度阈值，

若是，则反溯得到对所述电池组串的充电或放电控制校正参数，然后转入步骤S3；

若否，则以反溯前的控制参数维持对所述电池组串的充电或放电控制；

S3，功率变换器以所述控制校正参数控制所述电池组串在所述当前扩容模式下的充电或放电状态。

2.根据权利要求1所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤S1中，计算所述待评价平衡因子的方法包括步骤：

A1，在所述电池组串中确定作为电池健康度计算的参照对象的单体电池；

A2，计算所述电池组串中的每个所述单体电池的健康度；

A3，对健康度出现漂移的所述单体电池，进一步计算内阻异常率；

A4，对关联同个单体电池的所述健康度和所述内阻异常率进行加权求和，得到所述单体电池的待评价平衡子因子；

A5，计算所述电池组串中的各所述单体电池对应的所述待评价平衡子因子的平均值作为所述电池组串在所述当前扩容模式下的所述待评价平衡因子。

3.根据权利要求2所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤A1中，确定以最短的充电时长或放电时长达到间隔单位电压的所述单体电池为电池健康度计算的所述参照对象。

4.根据权利要求2所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤A2中，计算所述健康度的方法包括步骤：

A21，以所述电池组串中的各所述单体电池均达到间隔一个单位电压为数据获取触发条件，获取各所述单体电池的充放电数据和充放电控制数据序列；

A22，以所述参照对象关联的所述充放电控制数据序列中的元素数量为数据截取长度，从所述电池组串中剩余的每个所述单体电池关联的所述充放电控制数据序列中截取出若干个具有所述数据截取长度的子序列；

A23，计算关联同个所述单体电池的每个所述子序列的电池可用容量变化量与压差变化量的比率均值，然后计算各所述子序列的所述比率均值的平均值，定义为比率均值平均值；

A24，计算所述比率均值平均值和所述参照对象的单位电压间隔内的电池容量变化率的差值绝对值作为所述单体电池的所述健康度。

5.根据权利要求4所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤A21中，所述充放电数据包括单位电压间隔内对每个所述单体电池的充电电流或放电电流、充电时长或放电时长、电池可用容量变化率、所述单体电池在所述单位电压间隔的起始时点和截止时点分别对应的第一电池可用容量和第二电池可用容量，以及分别对应的第一电池电压和第二电池电压，以及对所述电池组串在上一次相同的扩容模式下，针对所述电池组串中的每个所述单体电池计算的历史内阻；

所述充放电控制数据序列为按照在所述单位电压间隔内的每个数据采集时点的先后顺序，对所述单体电池先后采集到的当前数据采集时点距离上一数据采集时点的历经充电时长或放电时长、采集时点电压、和/或采集时点电流排序得到的数据序列；

所述电池组串中的每个所述单体电池的充放电控制数据的采集频率相同。

6.根据权利要求4所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤A22中，截取所述子序列的方法为：

以数据截取对象中的每个元素为所述子序列中排序在首位的首个元素，在所述数据截取对象中截取出排列在所述首个元素之后且连续的个元素构成所述子序列，直至截取到所述子序列中排序最末的元素为所述数据截取对象本身的所述充放电控制数据序列中排序最末的同个元素，/>表示所述数据截取长度。

7.根据权利要求4所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤A23中，所述比率均值的计算方法包括步骤：

A231，从所述子序列中抽取出排列连续的两个元素，组成元素组合，然后获取每个所述元素组合中的每个元素对应的充放电控制数据；

A232，根据针对每个所述元素组合获取的所述充放电控制数据，计算从所述元素组合中的第一元素的第一数据采集时点历经到第二元素的第二数据采集时点的电池可用容量变化量和压差变化量的比率；

A233，对从同个所述子序列中抽取出的各所述元素组合分别对应的所述比率求均值作为所述比率均值。

8.根据权利要求2所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤A3中，当所述单体电池的所述健康度与所述参照对象的单位电压间隔内的电池容量变化率的差值绝对值超过预设的健康度阈值时，判定所述单体电池出现漂移；

步骤A3中，计算所述内阻异常率的方法包括步骤：

A31，将出现漂移的所述健康度作为在当前次扩容的上一次相同的扩容模式下对相同的所述单体电池构建的内阻拟合函数的自变量，求解出因变量的值作为对健康度出现漂移的所述单体电池在所述当前扩容模式下的内阻预测值；

A32，判断所述内阻预测值是否超出预设内阻值边界，所述内阻值边界为在上一次相同的扩容模式中对作为所述参照对象的所述单体电池根据所述内阻拟合函数求解的因变量的上限值和下限值，

若是，则判定所述单体电池的内阻异常，然后获取在上一次相同的扩容模式下完成充放电控制后，对该所述单体电池采用交流注入法计算得到的历史内阻，然后转入步骤A33；

若否，则终止内阻异常率计算流程；

A33，计算关联同个所述单体电池的所述内阻预测值与历史内阻的差值绝对值和所述历史内阻的比率作为所述内阻异常率。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的针对充放电控制和串并联扩容的锂电池管理方法，其特征在于，步骤S2中，反溯所述控制校正参数的方法包括步骤：

S21，在步骤S2中的“若是”判定下，判断求解所述待评价平衡因子的参数中是否包括内阻异常率，

若是，则明确所述电池组串中未计算所述内阻异常率的各单体电池作为所述控制校正参数的反溯对象，然后转入步骤S22；

若否，则抽取用于计算所述待评价平衡因子的值由小到大排列的前个健康度分别对应的所述单体电池作为所述控制校正参数的所述反溯对象，然后转入步骤S22；

S22，获取每个所述反溯对象的比率均值平均值，所述比率均值平均值为计算所述反溯对象的健康度的其中一个参数；

S23，计算每个所述反溯对象的所述比率均值平均值在所有所述反溯对象中的占比作为对所述反溯对象的所述控制校正参数；

S24，所述功率变换器将对所述电池组串计算的校正量以所述占比分配给对应的所述反溯对象。