一种基于电压偏离的电池组均衡方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于锂电池状态管理，具体涉及一种基于电压偏离的电池组均衡方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、电池组的性能和寿命在很大程度上受到各个单体电池状态一致性的影响。由于生产工艺、工作环境和使用条件的差异，电池组中的单体电池在容量、内阻、电压等方面常常存在不一致性。这种不一致性会导致电池组整体性能的下降，甚至引发安全问题。

2、电池均衡算法是实现电池均衡的重要部分，它决定了均衡系统的效率和效果。现有技术中均衡方法包括基于电压的均衡方法主要通过监测每个单体电池的电压差异，进行均衡操作，使各单体电池的电压趋于一致；基于soc的均衡方法通过估算每个单体电池的soc值进行均衡操作，使所有电池单体的soc趋于一致；基于容量的均衡方法通过测量和估算每个单体电池的容量进行均衡，使所有电池单体的容量趋于一致。

3、然后上述均衡方法还存在如下缺陷：

4、1.基于电压的方法通常是根据电池组的单体之间的短时实时压差信息，即当压差达到设定阈值时进行单体的均衡控制，然而该方法中简单的短时压差信息并不能充分反应电池组各单体之间的一致性状态，因此基于所述不充分的一致性状态信息，便无法达到更优的均衡效果。

5、2.基于soc和容量的方法均衡精度和效果更好，但对于电池soc和容量的准确估计有很高的要求，实现难度较大且成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于提供一种基于电压偏离的电池组均衡方法、系统、设备及介质，以解决背景技术中提出的问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、第一方面、本发明提出了一种基于电压偏离的电池组均衡方法，所述方法包括如下步骤：

4、s1、获取设定周期内电池组各个单体电压和电压中位数；

5、s2、根据各时刻的单体电压与电压中位数的差值依次确定各个单体的电压偏离状态、偏离平均压差和偏离概率，基于所述偏离平均压差、所述偏离概率分别与预设的电压偏离概率阈值和预设的电压偏离平均压差阈值的关系来确定待均衡单体及其编号；

6、s3、根据所述偏离平均压差确定待均衡单体的压差中线和均衡量，并结合电池组参数和均衡电流，确定待均衡单体的均衡时长；

7、s4、根据待均衡单体编号和均衡时长、以及bms内预先配置的均衡电路启动电池组均衡。

8、进一步的，所述步骤s2包括：

9、s2.1、计算各时刻各个单体电压与电压中位数的差值：

10、

11、式中，为第j个单体的第i个时刻的电压与电压中位数之间的差值；为第j个单体的第i个时刻的电压；为第i个时刻的所有单体电压的电压中位数；

12、s2.2、根据电压偏离压差阈值判断各个时刻各个单体电压偏离状态：

13、若则记状态值为1，表示正向偏离；

14、若则记状态值为-1，表示负向偏离；

15、否则，记状态值为0，表示无偏离；

16、式中，δvthret为电压偏离压差阈值；

17、s2.3、根据各个单体的偏离状态值计算偏离平均压差：

18、

19、

20、式中，为第j个单体的正向偏离平均压差；为第j个单体的负向偏离平均压差；为第j个单体的第i个偏离状态值为1时刻的偏离压差；为第j个单体的第i个偏离状态值为-1时刻的偏离压差；m为第j个单体的偏离状态值为1的数据帧数；n为第j个单体的偏离状态值为-1的数据帧数；

21、s2.4、根据偏离平均压差计算各个单体的偏离概率：

22、

23、式中，为第j个单体的电压正向偏离概率；为第j个单体的电压负向偏离概率；n1为第j个单体的状态值为1的数据帧数；n-1为第j个单体的状态值为-1的数据帧数；n为时间周期内的所有数据帧数；

24、s2.5、当某单体的电压正向或负向偏离概率和平均压差满足预定阈值时，判断该单体为待均衡单体：

25、若()或(且)时，则记该单体待均衡，单体由单体编号进行标识；

26、式中，pthret为电压偏离概率阈值；为电压偏离平均压差阈值。

27、进一步的，所述步骤s3包括：

28、s3.1、计算待均衡单体的压差中线：

29、

30、式中，mj为第j个待均衡单体的压差中线值；

31、s3.2、根据压差中线计算待均衡单体的均衡量：

32、δvj＝mj-mmin

33、式中，δvj为第j个待均衡单体的均衡量；mj为第j个待均衡单体的压差中线值；mmin为所有待均衡单体压差中线值的最小值；

34、s3.3、基于电池组参数、均衡电流以及待均衡单体的均衡量，计算待均衡单体的均衡时长：

35、

36、式中，tj为第j个待均衡单体的均衡时长，c为电池组标称容量，ε为容量温度系数；i为平均均衡电流，δvj为第j个待均衡单体的均衡量，vs为电池标称电压，tthret为单次均衡的最大允许均衡时长。

37、第二方面、本发明提出了一种基于电压偏离的电池组均衡系统，所述系统包括：

38、数据采集模块，用于获取设定周期内电池组各个单体电压和电压中位数；

39、均衡单体判断模块，用于根据各时刻的单体电压与电压中位数的差值依次确定各个单体的电压偏离状态、偏离平均压差和偏离概率，基于所述偏离平均压差、所述偏离概率与预设的电压偏离概率阈值和预设的电压偏离平均压差阈值的关系来确定待均衡单体及其编号；

40、均衡时长判断模块，用于根据所述偏离平均压差确定待均衡单体的压差中线和均衡量，并结合电池组参数和均衡电流，确定待均衡单体的均衡时长；

41、均衡执行模块，用于根据待均衡单体编号和均衡时长、以及bms内预先配置的均衡电路启动电池组均衡。

42、进一步的，所述均衡单体判断模块包括：

43、第一计算单元，用于计算各时刻各个单体电压与电压中位数的差值；

44、第二计算单元，用于根据电压偏离压差阈值判断各个时刻各个单体电压偏离状态；

45、第三计算单元，用于根据各个单体的偏离状态值计算偏离平均压差；

46、第四计算单元，用于根据偏离平均压差计算各个单体的偏离概率；

47、判断单元，用于当某单体的电压正向或负向偏离概率和平均压差满足预定阈值时，判断该单体为待均衡单体。

48、进一步的，所述均衡时长判断模块包括：

49、第五计算单元，用于计算待均衡单体的压差中线；

50、第六计算单元，用于根据压差中线计算待均衡单体的均衡量；

51、第七计算单元，用于基于电池组参数、均衡电流以及待均衡单体的均衡量，计算待均衡单体的均衡时长。

52、进一步的，所述均衡执行模块包括一均衡电路，所述均衡电路与电池组bms信号连接，用于在所述bms控制下启动对电池组中的待均衡单体进行均衡。

53、第三方面、本发明提出了一种电子设备，包括：

54、处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

55、其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上述的电池组均衡方法。

56、第四方面、本发明提出了一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上述的电池组均衡方法。

57、本发明的有益效果在于：

58、1.本发明提出的均衡方法综合考虑了单体电池的电压偏离状态、偏离概率和偏离平均压差等多个因素，充分评估电池组各单体间的一致性状态，能够更精确地识别出需要均衡的单体电池，并计算出每个单体所需的最优均衡时长。这种精细化的管理方式能够最大化地优化均衡效果，减少不必要的能耗和时间浪费。

59、2.本发明能够及时对电池组中性能较差的单体电池进行均衡处理，防止了因性能差异过大而导致的单体电池过充或过放现象，从而显著延长了整个电池组的使用寿命。

60、3.本发明通过精准地判断和处理性能异常的单体电池，能够有效避免因单体电池故障而引发的电池组安全问题，提高了系统的安全性和可靠性。

61、4.本发明利用bms系统的均衡电路实现了自动化的均衡管理，不仅提高了管理的便捷性和效率，还增强了系统的智能化水平，为电池组的管理和维护提供了强有力的技术支持。