主动均衡方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及电池控制技术领域，尤其涉及一种主动均衡方法、系统及存储介质。

背景技术

电池管理系统(Battery Management System，BMS)是由电子电路设备构成的实时监测系统，可以有效地监测电池电压、电池电流、电池簇绝缘状态、电池SOC、电池模组及单体状态(电压、电流、温度、SOC等)。BMS电池管理系统包括有电池模组管理单元(BMU)、电池簇管理单元(BCMS)、和电池堆管理系统(Battery Array Management System，BAMS)；BMU负责采集管理单体电芯的电压、电流、温度信息并上传给BCMS，并管理模组内的单体电池，实现单体电池均衡功能；BCMS负责采集簇内电池模组的电压、电流、温度等信息并打包上传给BAMS，并管理簇内电池模组，实现簇内均衡功能；BAMS负责采集堆内电池簇所有电池的电压、电流、温度等信息并进行数据分析，作出控制和保护策略以及外部通信，并管理堆所有内电池。

为了保证电池有效充满，增加电池最大可用容量，延长电池使用寿命，对电池簇内电芯的均衡尤为重要。目前的电芯均衡方法，在进行均衡时，通常是先确定所有的待均衡电芯，再将所有的待均衡电芯同时开启均衡，由于BCMS到BMU通信上存在时延以及均衡电路的启动时间并不是完全相同，会造成辅助供电的电压发生波动，从而在电池均衡过程中形成干扰，不利于电池均衡的稳定进行。因此，如何提高电池均衡的稳定性，成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出了一种主动均衡方法、系统及存储介质，能够提高电池均衡的稳定性。

根据本申请的第一方面实施例的主动均衡方法，应用于主动均衡系统，所述主动均衡系统包括：

变压器；

电池簇，所述电池簇包括多个电芯，多个所述电芯位于所述变压器的一侧；

辅助供电电源，所述辅助供电电源设置于所述变压器的另一侧；

所述主动均衡方法包括：

获取所述电池簇内的待均衡电芯集；

判断所述待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有充电电芯；

当含有所述充电电芯，添加一个所述充电电芯到预设的开启队列；

判断所述待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有放电电芯；

当含有所述放电电芯，添加一个所述放电电芯到所述开启队列；

判断所述开启队列的放电电芯数是否达到预设的数值；

当所述开启队列的放电电芯数达到所述数值，判断所述开启队列是否为非空队列；其中，所述非空队列表示所述开启队列包括至少一个所述充电电芯，或，至少一个所述放电电芯；

当所述开启队列为非空队列，对所述开启队列中的所述充电电芯、所述放电电芯进行均衡。

根据本申请实施例的主动均衡方法，至少具有如下有益效果：第一步，获取电池簇内的待均衡电芯集；第二步，判断待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有充电电芯；第三步，当含有充电电芯，添加一个充电电芯到预设的开启队列；第四步，判断待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有放电电芯；第五步，当含有放电电芯，添加一个放电电芯到开启队列；第六步，判断开启队列的放电电芯数是否达到预设的数值；第七步，当开启队列的放电电芯数达到数值，判断开启队列是否为非空队列；其中，非空队列表示开启队列包括至少一个充电电芯，或，至少一个放电电芯；第八步，当开启队列为非空队列，对开启队列中的充电电芯、放电电芯进行均衡。本申请的主动均衡方法，通过设置变压器、辅助供电电源，当电池簇内部的电芯需要均衡时，通过获取待均衡电芯的数量，并通过设定数值的方式，来指定同时进行均衡的充电电芯和放电电芯，该数值的设定，能够使得整个均衡回路中充电所需功率和放电所需功率相互匹配，从而能够避免充电功率和放电功率相差过大，导致回路中的电压发生较大波动，进而避免了回路中的辅助供电电源电压波动，提高了电池均衡过程中的稳定性。因此，本申请的主动均衡方法，能够通过避免辅助供电电源电压波动的方式，提高电池均衡的稳定性。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述主动均衡方法还包括：

当待均衡电芯不含有所述充电电芯，跳转至步骤：

判断所述开启队列的放电电芯数是否达到预设的数值。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述主动均衡方法还包括：

当待均衡电芯不含有所述放电电芯，跳转至步骤：

判断所述开启队列是否为非空队列。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述主动均衡方法还包括：

当在设定时间内，所述开启队列的放电电芯数未达到所述数值，则对当前所述开启队列中的所述充电电芯、所有所述放电电芯进行均衡。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述数值通过如下步骤计算得到：

通过所述充电电芯均衡时的第一电芯电压、均衡电流、均衡效率，计算得到所述充电电芯在均衡过程中的第一均衡功率；其中，所述均衡电流表示均衡回路在进行均衡时产生的电流，所述均衡回路由所述待均衡电芯和所述变压器构成，所述均衡效率通过测量均衡回路的损耗计算得到；

通过所述放电电芯均衡时的第二电芯电压、所述均衡电流、所述均衡效率，计算得到所述放电电芯在均衡过程中的第二均衡功率；其中，所述第一电芯电压等于所述第二电芯电压；

通过所述第一均衡功率、所述第二均衡功率，设定所述数值。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述通过所述第一均衡功率、所述第二均衡功率，设定所述数值，包括：

计算得到所述第一均衡功率和所述第二均衡功率的比值，并根据所述比值、均衡回路中控制开关的功率消耗情况，设定所述数值。

根据本申请第一方面的一些实施例，所述主动均衡方法还包括：

当所述开启队列不为非空队列，结束所述主动均衡方法。

根据本申请第二方面实施例的主动均衡系统，包括：

变压器；

电池簇，所述电池簇包括多个电芯；

通道选择模块，所述通道选择模块设置于所述变压器的一侧，所述通道选择模块用于将多个所述电芯中的待均衡电芯连接至所述变压器；

辅助供电电源，所述辅助供电电源设置于所述变压器的另一侧；

第一开关模块，设置于所述通道选择模块和所述变压器的一侧之间；

第二开关模块，设置于所述变压器的另一侧和所述辅助供电电源；

控制模块，所述控制模块用于执行如第一方面实施例所述的主动均衡方法。

根据本申请第三方面实施例的主动均衡系统，包括：

至少一个存储器；

至少一个处理器；

至少一个程序；

所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如第一方面实施例所述的主动均衡方法。

根据本申请第四方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面实施例所述的主动均衡方法。

本申请的附加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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一个实施例所提供的主动均衡方法的流程示意图；

图2为本申请一个实施例所提供的主动均衡系统的连接示意图；

图3为本申请另一实施例所提供的主动均衡方法的流程示意图；

图4为本申请另一实施例所提供的主动均衡系统的结构示意图。

附图标记：

存储器200、处理器300。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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申请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。

下面，根据图1-4描述本申请实施例的主动均衡方法。

可以理解的是，如图1和图2所示，提供了一种主动均衡方法，应用于主动均衡系统，主动均衡系统包括：

变压器；

电池簇，电池簇包括多个电芯，多个电芯位于变压器的一侧；

辅助供电电源，辅助供电电源设置于变压器的另一侧；

主动均衡方法包括：

步骤S100，获取电池簇内的待均衡电芯集；

步骤S110，判断待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有充电电芯；

步骤S120，当含有充电电芯，添加一个充电电芯到预设的开启队列；

步骤S130，判断待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有放电电芯；

步骤S140，当含有放电电芯，添加一个放电电芯到开启队列；

步骤S150，判断开启队列的放电电芯数是否达到预设的数值；

步骤S160，当开启队列的放电电芯数达到数值，判断开启队列是否为非空队列；其中，非空队列表示开启队列包括至少一个充电电芯，或，至少一个放电电芯；

步骤S170，当开启队列为非空队列，对开启队列中的充电电芯、放电电芯进行均衡。

第一步，获取电池簇内的待均衡电芯集；第二步，判断待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有充电电芯；第三步，当含有充电电芯，添加一个充电电芯到预设的开启队列；第四步，判断待均衡电芯集中的待均衡电芯是否含有放电电芯；第五步，当含有放电电芯，添加一个放电电芯到开启队列；第六步，判断开启队列的放电电芯数是否达到预设的数值；第七步，当开启队列的放电电芯数达到数值，判断开启队列是否为非空队列；其中，非空队列表示开启队列包括至少一个充电电芯，或，至少一个放电电芯；第八步，当开启队列为非空队列，对开启队列中的充电电芯、放电电芯进行均衡。本申请的主动均衡方法，通过设置变压器、辅助供电电源，当电池簇内部的电芯需要均衡时，通过获取待均衡电芯的数量，并通过设定数值的方式，来指定同时进行均衡的充电电芯和放电电芯，该数值的设定，能够使得整个均衡回路中充电所需功率和放电所需功率相互匹配，从而能够避免充电功率和放电功率相差过大，导致回路中的电压发生较大波动，进而避免了回路中的辅助供电电源电压波动，提高了电池均衡过程中的稳定性。因此，本申请的主动均衡方法，能够通过避免辅助供电电源电压波动的方式，提高电池均衡的稳定性。

可以理解的是，如图3所示，主动均衡方法还包括：

当待均衡电芯不含有充电电芯，跳转至步骤：

判断开启队列的放电电芯数是否达到预设的数值。

可以理解的是，如图3所示，主动均衡方法还包括：

当待均衡电芯不含有放电电芯，跳转至步骤：

判断开启队列是否为非空队列。

可以理解的是，如图3所示，主动均衡方法还包括：

当在设定时间内，开启队列的放电电芯数未达到数值，则对当前开启队列中的充电电芯、所有放电电芯进行均衡。

可以理解的是，如图3所示，主动均衡方法还包括：

当在设定时间内，开启队列的放电电芯数未达到数值，判断待均衡电芯中是否还有充电电芯；

当待均衡电芯中还有充电电芯，将所有充电电芯加入开启队列，并对当前开启队列中的充电电芯、所有放电电芯进行均衡。

可以理解的是，如图3所示，数值通过如下步骤计算得到：

通过充电电芯均衡时的第一电芯电压、均衡电流、均衡效率，计算得到充电电芯在均衡过程中的第一均衡功率；其中，均衡电流表示均衡回路在进行均衡时产生的电流，均衡回路由待均衡电芯和变压器构成，均衡效率通过测量均衡回路的损耗计算得到；

通过放电电芯均衡时的第二电芯电压、均衡电流、均衡效率，计算得到放电电芯在均衡过程中的第二均衡功率；其中，第一电芯电压等于第二电芯电压；

通过第一均衡功率、第二均衡功率，设定数值。

可以理解的是，如图3所示，通过第一均衡功率、第二均衡功率，设定数值，包括：

计算得到第一均衡功率和第二均衡功率的比值，并根据比值、均衡回路中控制开关的功率消耗情况，设定数值。

需要说明的是，该数值可以为4。具体设定过程如下：

参照图2，结合实验，提供较佳实施案例，具体为：

主动均衡系统需要通过24v辅助供电电源做为能量传递通道进行能量交换，基于变压器T1两端的能量转化效率故有以下公式来确定充电均衡和放电均衡所需功率比例：

充电所需均衡功率＝(电芯电压*均衡电流)/55％；

放电均衡放出功率＝(电芯电压*均衡电流)*55％；

故充电均衡所需功率与放电均衡所需功率比例为1：3.3，由于外部开关电压提供的功率要远大于外部已消耗的功率，故可以将这个比例提高到1：4。其中，55％为均衡效率，数值来源为变压器两端损耗以及MOS管、保险丝等一系列的电路损耗，数值为电路实测值。电芯电压可以理解为待均衡电芯的电压，均衡电流由辅助供电电源提供，并保证恒流供电。

需要说明的是，上述均衡功率的计算，与电芯电压、均衡电流为相关系数，充电所需均衡效率与放电所需均衡效率保持同一比例。结合图3，本申请实施例的主动均衡方法如下：

第1步，基于上述计算出来的比例数值，判断是否有待均衡的充电电芯，若有则将其添加进均衡队列中，若不存在待均衡的充电电芯，则判断是否有待均衡的放电电芯。

第2步，若存在待均衡的放电电芯则将其添加进开启队列中。

第3步，判断开启队列中的放电电芯数量是否等于四颗，若等于四颗则将开启队列中的所有电芯同时开启均衡，若开启队列中放电电芯数量小于四颗，则将剩余的放电均衡的电芯与这颗充电均衡的电芯同时开启。当然，若开启队列中放电电芯数量小于四颗，还可以继续判断是否还存在待均衡的充电电芯，并将所有待均衡的充电电芯加入开启队列并同时开启。

第4步，在开启一轮均衡后继续2-4步，若均衡充电电芯与均衡放电电芯数量都为0则结束。

本方法的目的在于将所有需要均衡的电芯进行分组开启，有效提高了24v辅助供电电源的稳定性。

现有方法中，需要全部电芯一起开启均衡的方法，由于通信延时以及电路本身的电容电阻的误差，会存在逻辑上同时开启，电路上启动时间存在差异的问题。故会导致24v辅助供电上均衡充电功率远远大于均衡放电功率时，开关电源提供的功率不足就会导致24v辅助供电电压下降，用来维持均衡电路2A的恒流供电；若24v辅助供电上均衡放电功率远远大于均衡充电功率时，这时24v辅助供电电压上升以维持均衡电路2A的恒流供电。

采用本申请的主动均衡方法，采取分组开启的方式，可以保证在均衡开启时24v辅助供电上的均衡充电功率与均衡放电功率能保持在比较小的范围内，不会对24v辅助供电上的电压存在干扰。

具体地，假设24V辅助供电电源上提供的功率为100w、提供的负载为30w、电芯电压为3.3v、均衡电流为2A。此时开启一颗充电电芯的充电均衡，根据前文计算得到充电所需均衡功率为12w，也就是需要消耗12w，此时24v辅助供电上剩余功率为88w，紧着接开启4路放电电芯进行均衡，根据前文计算得到放电均衡放出功率为14.52w，此时有12w功率与充电均衡相抵消，剩余2.52w。最终2.52w的功率被分配到负载上，故负载剩余27.48w，全程都超过辅助供电电源提供的功率以及负载消耗能力，因此，不会引起辅助供电电源的电压波动。

可以理解的是，如图3所示，主动均衡方法还包括：

当开启队列不为非空队列，结束主动均衡方法。

可以理解的是，如图2所示，本身还提供了一种主动均衡系统，包括：

变压器；

电池簇，电池簇包括多个电芯；

通道选择模块，通道选择模块设置于变压器的一侧，通道选择模块用于将多个电芯中的待均衡电芯连接至变压器；

辅助供电电源，辅助供电电源设置于变压器的另一侧；

第一开关模块，设置于通道选择模块和变压器的一侧之间；

第二开关模块，设置于变压器的另一侧和辅助供电电源；

控制模块，控制模块用于执行如上述实施例的主动均衡方法。

需要说明的是，第一开关模块和第二开关模块可以为MOS关管，用于控制回路的通断，通道选择模块能够被控制模块控制选择待均衡的电芯，并将待均衡的电芯并入变压器的一侧。

下面参照图4描述根据本申请实施例的主动均衡系统。

可以理解的是，如图4所示，主动均衡系统，包括：

至少一个存储器200；

至少一个处理器300；

至少一个程序；

程序被存储在存储器200中，处理器300执行至少一个程序以实现上述的主动均衡方法。图4以一个处理器300为例。

处理器300和存储器200可以通过总线或其他方式连接，图4以通过总线连接为例。

存储器200作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及信号，如本申请实施例中的主动均衡系统对应的程序指令/信号。处理器300通过运行存储在存储器200中的非暂态软件程序、指令以及信号，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的主动均衡方法。

存储器200可以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系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储上述主动均衡方法的相关数据等。此外，存储器200可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器200可选包括相对于处理器300远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至主动均衡系统。上述网络的实例包括但不限于物联网、软件定义网络、传感器网络、互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个信号存储在存储器200中，当被一个或者多个处理器300执行时，执行上述任意方法实施例中的主动均衡方法。例如，执行以上描述的图1或图3中的方法。

下面参照图4描述根据本申请实施例的计算机可读存储介质。

如图4所示，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器300执行，例如，被图4中的一个处理器300执行，可使得上述一个或多个处理器300执行上述方法实施例中的主动均衡方法。例如，执行以上描述的图1或图3中的方法。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读信号、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。