电池组不平衡可信度确定方法、装置及电子设备

技术领域

本公开涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电池组不平衡可信度确定方法、装置及电子设备。

背景技术

锂离子电池在电动汽车中广泛应用，具有功率和能量密度高、寿命长、自放电率低等优点。然而，由于电池的原材料、制造工艺、生产设备存在差异，往往会导致电池组中电池的不一致性，出现容量、电压和内阻的差异，进而会影响电池组的循环寿命、充电效率、安全性问题等等，一些电池可能存在过充、过放、短路等安全隐患，增加了电池使用过程中的风险，因此，研究电池组平衡技术以减少不一致性、延长使用寿命变得必要。

发明内容

本公开提出了一种电池组不平衡可信度确定方法、装置及电子设备，旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本公开第一方面实施例提出了一种电池组不平衡可信度确定方法，包括：获取电池组中每个单体电池的电荷状态；基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值；基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度；以及基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度。

本公开第三方面实施例提出了一种电池组不平衡可信度确定装置，包括：获取模块，用于获取电池组中每个单体电池的电荷状态；第一计算模块，用于基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值；第二计算模块，用于基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度；以及确定模块，用于基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度。

本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开实施例的电池组不平衡可信度确定方法。

本公开第四方面实施例提出了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开实施例公开的电池组不平衡可信度确定方法。

本实施例中，通过获取电池组中每个单体电池的电荷状态，并基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值，并基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度，以及基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度，能够综合单体电池的不平衡可信度以及单体电池对电池组不平衡可信度的影响确定电池组的不平衡可信度，从而提升不平衡可信度的准确性，有利于后续进行电池组均衡控制，进而提升电池组使用寿命。

本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本公开一实施例提供的电池组不平衡可信度确定方法的流程示意图；

图2是根据本公开实施例提供的电池组均衡控制流程示意图；

图3A是根据本公开另一实施例提供的电池组均衡拓扑结构示意图；

图3B是根据本公开另一实施例提供的电池组等效电路示意图；

图4是根据本公开另一实施例提供的电池组不平衡可信度确定装置的示意图；

图5示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本实施例的电池组不平衡可信度确定方法的执行主体可以为电池组不平衡可信度确定装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置在电子设备中，电子设备可以包括但不限于终端、服务器端等。

正如背景技术中所述的，火电厂设备如不能安全运行，就会造成人身伤亡、设备损坏和事故，而且不能连续向用户供电，酿成重大经济损失。鉴于此，本公开实施例提供一种利用神经网络模型识别设备故障的方法。

图1是根据本公开一实施例提供的电池组不平衡可信度确定方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S101：获取电池组中每个单体电池的电荷状态。

其中，电池组由多个单体电池构成，单体电池的数量可以用n表示，该电池组可以是应用于任意场景中的电池组，例如，新能源汽车中的电池组，对此不作限制。

而本实施例，首先获取每个单体电池的电荷状态(State-Of-Charge，SOC)，每个单体电池的电荷状态可以用SOC

S102：基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值。

本实施例中，不平衡可信度也可以被称为不均衡度，用于表征电池组出现不均衡的可信度。

其中，本实施例可以分别基于每个单体电池的SOC计算该单体电池的不平衡可信度，该单体电池的不平衡可信度被称为第一不平衡可信度，其可以用F

一些实施例，在计算每个单体电池的第一不平衡可信度F

进一步地，在单体电池i的第一绝对值

根据上式可得，第一不平衡可信度F

图2是根据本公开实施例提供的电池组均衡控制流程示意图，如图2所示，在实际应用中，若单体电池出现第一不平衡可信度F

可以理解的是，电池组整体的不平衡可信度由电池组中每个单体电池的不平衡可信度共同决定，可以直接反映电池组能量状态的离散程度。鉴于此，本实施例还基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值。

其中，影响值用于表征每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响，其可以用F

一些实施例，在计算每个单体电池i对电池组不平衡可信度的影响值F

并且，计算电池组中全部单体电池的第二绝对值的平均值作为电池组的离散度，计算公式如下：

其中，ε表示离散度，n表示单体电池数量。

进一步地，基于第二绝对值和离散度确定电池组中的第一单体电池和第二单体电池，其中，第二绝对值小于等于离散度的单体电池被作为第一单体电池(即，|SOC

进一步地，分别计算每个第一单体电池对电池组不平衡可信度的影响值，并分别计算每个第二单体电池对电池组不平衡可信度的影响值。

一些实施例，在计算每个第一单体电池对电池组不平衡可信度的影响值F

同理，在计算每个第二单体电池对电池组不平衡可信度的影响值F

其中，第一单体电池和第二单体电池的影响值F

S103：基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度。

上述针对每个单体电池计算第一不平衡可信度F

一些实施例，在计算每个单体电池的第二不平衡可信度

S104：基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度。

其中，综合不平衡可信度用于表征电池组整体的不平衡可信度，其可以用

一些实施例，在确定电池组的综合不平衡可信度

一些实施例，在相邻两个单体电池的第二不平衡可信度

另一些实施例，在相邻两个单体电池的第二不平衡可信度

另一些实施例，在相邻两个单体电池的第二不平衡可信度

进一步地，基于多组相邻单体电池的第三不平衡可信度确定综合不平衡可信度

在实际应用中，如图2所示，可以预先设置电池组的不平衡可信度阈值，其可以用

本实施例中，通过获取电池组中每个单体电池的电荷状态，并基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值，并基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度，以及基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度，能够综合单体电池的不平衡可信度以及单体电池对电池组不平衡可信度的影响确定电池组的不平衡可信度，从而提升不平衡可信度的准确性，有利于后续进行电池组均衡控制，进而提升电池组使用寿命。

此外，传统的Buck-Boost均衡拓扑包含m个单元、2m-2MOSFE、2m-2二极管和m-1电感。当电池进行均衡时，能量通过电感传递，控制相对简单，但当电池数量较大时，均衡时间较慢，且开关管的导通损耗随着开关数量的增加而增加。

鉴于此，本公开还提供一种基于零电压开关准谐振变换器(ZVS QRC)的两级均衡拓扑，图3A是根据本公开另一实施例提供的电池组均衡拓扑结构示意图，如图3A所示，组内均衡子电路包含p个单个电池、2p个双层开关(包括上开关和下开关)和ZVS QRC。p个双层开关分别接在每个电池的正负极上。ZVS QRC由两个电感L和Lr、一个电容Cr、一个开关管(MOSFET)Sa和两个二极管D1和D2组成。

这种均衡拓扑具有以下三个优点：

第一可以通过选择开关的开/关实现任意单元间的能量传递，从而缩短了能量传递路径，减少了均衡时间。第二采用ZVS QRC，可以有效降低开关管的导通损耗，提高均衡效率。第三使用普通开关代替MOSFET管，控制简单，成本较低。

对平衡电路的拓扑结构进行分析。假设电池B1的能量最高，而电池B2的能量最低，能量传递过程将在电池B1和B2之间进行，能量传递过程可以分为两个主要阶段。

阶段1：在平衡电路的高能量端，较低的开关S1闭合，开关管Sa导通，单个电池B1、下开关S1、开关管Sa、电感Lr和L组成B1的放电回路。单个电池B1的能量被传递到电感L上。由于谐振电感Lr的值远小于电感L的值，为了方便分析，可以忽略Lr。

假设放电过程中开关管Sa的导通电阻为R1，放电回路的电路方程为：

式中，i

电感器L的电流可由式(1)计算。

式中i

电感器电流L的最大值为：

阶段2：当开关管Sa关闭时，低能量端的上开关K2关闭，二极管D2导通。单个电池B2、上开关K2、二极管D2和电感L组成B2的充电回路。电感L中的能量被传递到单个电池B2中。

假设电路中二极管和电感L的内部电阻为R

式中，VB2为单芯B2的端子电压，VD为二极管的管压降，i

由式(4)可知，单个电池B2充电时电感器L的电流可计算为：

在Sa关断期间，引入了电容Cr和电感Lr，使电路处于谐振状态。利用电感和电容之间的能量转换，消除了开启损耗。

在时刻t0之前，开关管Sa处于导通状态，二极管D1处于截止状态，u

t

通过求解(7)，可得u

在t4-t5，u

在t

由式(8)和式(9)可知，要实现开关Sa的零电压导通，需要满足谐振过程中u

在不引入准谐振电路的情况下，电池B1放电过程中B1的容量减少和B2的容量增加分别为：

引入准谐振电路后，电池B2的充电电流为：

i

因此，引入准谐振电路后，电池B1的容量减少和B2的容量增加分别为：

SOC与单个电池容量的关系为：

从(11)和(16)可以看出，引入准谐振电路可以增加电池B1的SOC降低幅度。在电池B2充电过程中，SOC的增量较大，以看出本申请提出的拓扑结构有助于提高容量利用率。

为了实现上述实施例，本公开还提出一种电池组不平衡可信度确定装置。

图4是根据本公开另一实施例提供的电池组不平衡可信度确定装置的示意图。

如图4所示，该电池组不平衡可信度确定装置40，包括：

获取模块401，用于获取电池组中每个单体电池的电荷状态；

第一计算模块402，用于基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值；

第二计算模块403，用于基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度；以及

确定模块404，用于基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度。

一些实施例，第一计算模块402，具体用于：计算每个单体电池的电荷状态与电池组的平均电荷状态之间的差值的第一绝对值；响应于第一绝对值大于等于零且小于等于设定阈值，基于以下公式计算单体电池的第一不平衡可信度：

一些实施例，第一计算模块402，具体用于：计算电池组的平均电荷状态与每个单体电池的电荷状态之间差值的第二绝对值，并计算多个单体电池的第二绝对值的平均值作为电池组的离散度；基于第二绝对值和离散度确定电池组中的第一单体电池和第二单体电池，其中，第一单体电池对应的第二绝对值小于等于离散度，第二单体电池对应的第二绝对值大于离散度；以及分别计算每个第一单体电池对电池组不平衡可信度的影响值，并分别计算每个第二单体电池对电池组不平衡可信度的影响值。

一些实施例，第一计算模块402，具体用于：计算第一单体电池对应的第二绝对值的第一总和；以及计算每个第一单体电池的电荷状态与平均电荷状态之间差值的第三绝对值，并计算第三绝对值与第一总和的比值作为每个第一单体电池对应的影响值。

一些实施例，第一计算模块402，具体用于：计算第二单体电池对应的第二绝对值的第二总和；以及计算每个第二单体电池的电荷状态与平均电荷状态之间差值的第四绝对值，并计算第四绝对值与第二总和的比值作为每个第二单体电池对应的影响值。

一些实施例，第二计算模块403，具体用于：确定每个单体电池的第一不平衡可信度与0之间的最大值；以及计算最大值与影响值之积作为单体电池的第二不平衡可信度。

一些实施例，确定模块404，具体用于：基于相邻两个单体电池的第二不平衡可信度，计算第三不平衡可信度；以及基于多组相邻单体电池的第三不平衡可信度确定综合不平衡可信度。

一些实施例，确定模块404，具体用于：响应于相邻两个单体电池的第二不平衡可信度均大于零，计算第二不平衡可信度之和与第二不平衡可信度之积的差值作为第三不平衡可信度；或者响应于相邻两个单体电池的第二不平衡可信度均小于零，计算第二不平衡可信度之和与第二不平衡可信度之积的和作为第三不平衡可信度；或者响应于相邻两个单体电池的第二不平衡可信度之积小于零，计算1与第二不平衡可信度绝对值中最小值之间的差值，并计算第二不平衡可信度之和与差值的比值作为第三不平衡可信度。

本实施例中，通过获取电池组中每个单体电池的电荷状态，并基于电荷状态计算每个单体电池的第一不平衡可信度，并基于电荷状态计算每个单体电池对电池组不平衡可信度的影响值，并基于每个单体电池的第一不平衡可信度和影响值，计算每个单体电池的第二不平衡可信度，以及基于多个单体电池对应的多个第二不平衡可信度，确定电池组的综合不平衡可信度，能够综合单体电池的不平衡可信度以及单体电池对电池组不平衡可信度的影响确定电池组的不平衡可信度，从而提升不平衡可信度的准确性，有利于后续进行电池组均衡控制，进而提升电池组使用寿命。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。

为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本公开前述实施例提出的电池组不平衡可信度确定方法。

图5示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。图5显示的电子设备12仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture；以下简称：ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture；以下简称：MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics StandardsAssociation；以下简称：VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral ComponentInterconnection；以下简称：PCI)总线。

电子设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。

尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(Compact Disc Read OnlyMemory；以下简称：CD-ROM)、数字多功能只读光盘(Digital Video Disc Read OnlyMemory；以下简称：DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。

电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备12交互的设备通信，和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local Area Network；以下简称：LAN)，广域网(Wide Area Network；以下简称：WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用，例如实现前述实施例中提及的电池组不平衡可信度确定方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。