本發(fā)明屬于鋰電池狀態(tài)管理，具體涉及一種基于電壓偏離的電池組均衡方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電池組的性能和壽命在很大程度上受到各個(gè)單體電池狀態(tài)一致性的影響。由于生產(chǎn)工藝、工作環(huán)境和使用條件的差異，電池組中的單體電池在容量、內(nèi)阻、電壓等方面常常存在不一致性。這種不一致性會(huì)導(dǎo)致電池組整體性能的下降，甚至引發(fā)安全問題。

2、電池均衡算法是實(shí)現(xiàn)電池均衡的重要部分，它決定了均衡系統(tǒng)的效率和效果。現(xiàn)有技術(shù)中均衡方法包括基于電壓的均衡方法主要通過監(jiān)測每個(gè)單體電池的電壓差異，進(jìn)行均衡操作，使各單體電池的電壓趨于一致；基于soc的均衡方法通過估算每個(gè)單體電池的soc值進(jìn)行均衡操作，使所有電池單體的soc趨于一致；基于容量的均衡方法通過測量和估算每個(gè)單體電池的容量進(jìn)行均衡，使所有電池單體的容量趨于一致。

3、然后上述均衡方法還存在如下缺陷：

4、1.基于電壓的方法通常是根據(jù)電池組的單體之間的短時(shí)實(shí)時(shí)壓差信息，即當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行單體的均衡控制，然而該方法中簡單的短時(shí)壓差信息并不能充分反應(yīng)電池組各單體之間的一致性狀態(tài)，因此基于所述不充分的一致性狀態(tài)信息，便無法達(dá)到更優(yōu)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，但對(duì)于電池soc和容量的準(zhǔn)確估計(jì)有很高的要求，實(shí)現(xiàn)難度較大且成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于提供一種基于電壓偏離的電池組均衡方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，以解決背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、第一方面、本發(fā)明提出了一種基于電壓偏離的電池組均衡方法，所述方法包括如下步驟：

4、s1、獲取設(shè)定周期內(nèi)電池組各個(gè)單體電壓和電壓中位數(shù)；

5、s2、根據(jù)各時(shí)刻的單體電壓與電壓中位數(shù)的差值依次確定各個(gè)單體的電壓偏離狀態(tài)、偏離平均壓差和偏離概率，基于所述偏離平均壓差、所述偏離概率分別與預(yù)設(shè)的電壓偏離概率閾值和預(yù)設(shè)的電壓偏離平均壓差閾值的關(guān)系來確定待均衡單體及其編號(hào)；

6、s3、根據(jù)所述偏離平均壓差確定待均衡單體的壓差中線和均衡量，并結(jié)合電池組參數(shù)和均衡電流，確定待均衡單體的均衡時(shí)長；

7、s4、根據(jù)待均衡單體編號(hào)和均衡時(shí)長、以及bms內(nèi)預(yù)先配置的均衡電路啟動(dòng)電池組均衡。

8、進(jìn)一步的，所述步驟s2包括：

9、s2.1、計(jì)算各時(shí)刻各個(gè)單體電壓與電壓中位數(shù)的差值：

10、

11、式中，為第j個(gè)單體的第i個(gè)時(shí)刻的電壓與電壓中位數(shù)之間的差值；為第j個(gè)單體的第i個(gè)時(shí)刻的電壓；為第i個(gè)時(shí)刻的所有單體電壓的電壓中位數(shù)；

12、s2.2、根據(jù)電壓偏離壓差閾值判斷各個(gè)時(shí)刻各個(gè)單體電壓偏離狀態(tài)：

13、若則記狀態(tài)值為1，表示正向偏離；

14、若則記狀態(tài)值為-1，表示負(fù)向偏離；

15、否則，記狀態(tài)值為0，表示無偏離；

16、式中，δvthret為電壓偏離壓差閾值；

17、s2.3、根據(jù)各個(gè)單體的偏離狀態(tài)值計(jì)算偏離平均壓差：

18、

19、

20、式中，為第j個(gè)單體的正向偏離平均壓差；為第j個(gè)單體的負(fù)向偏離平均壓差；為第j個(gè)單體的第i個(gè)偏離狀態(tài)值為1時(shí)刻的偏離壓差；為第j個(gè)單體的第i個(gè)偏離狀態(tài)值為-1時(shí)刻的偏離壓差；m為第j個(gè)單體的偏離狀態(tài)值為1的數(shù)據(jù)幀數(shù)；n為第j個(gè)單體的偏離狀態(tài)值為-1的數(shù)據(jù)幀數(shù)；

21、s2.4、根據(jù)偏離平均壓差計(jì)算各個(gè)單體的偏離概率：

22、

23、式中，為第j個(gè)單體的電壓正向偏離概率；為第j個(gè)單體的電壓負(fù)向偏離概率；n1為第j個(gè)單體的狀態(tài)值為1的數(shù)據(jù)幀數(shù)；n-1為第j個(gè)單體的狀態(tài)值為-1的數(shù)據(jù)幀數(shù)；n為時(shí)間周期內(nèi)的所有數(shù)據(jù)幀數(shù)；

24、s2.5、當(dāng)某單體的電壓正向或負(fù)向偏離概率和平均壓差滿足預(yù)定閾值時(shí)，判斷該單體為待均衡單體：

25、若()或(且)時(shí)，則記該單體待均衡，單體由單體編號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)；

26、式中，pthret為電壓偏離概率閾值；為電壓偏離平均壓差閾值。

27、進(jìn)一步的，所述步驟s3包括：

28、s3.1、計(jì)算待均衡單體的壓差中線：

29、

30、式中，mj為第j個(gè)待均衡單體的壓差中線值；

31、s3.2、根據(jù)壓差中線計(jì)算待均衡單體的均衡量：

32、δvj＝mj-mmin

33、式中，δvj為第j個(gè)待均衡單體的均衡量；mj為第j個(gè)待均衡單體的壓差中線值；mmin為所有待均衡單體壓差中線值的最小值；

34、s3.3、基于電池組參數(shù)、均衡電流以及待均衡單體的均衡量，計(jì)算待均衡單體的均衡時(shí)長：

35、

36、式中，tj為第j個(gè)待均衡單體的均衡時(shí)長，c為電池組標(biāo)稱容量，ε為容量溫度系數(shù)；i為平均均衡電流，δvj為第j個(gè)待均衡單體的均衡量，vs為電池標(biāo)稱電壓，tthret為單次均衡的最大允許均衡時(shí)長。

37、第二方面、本發(fā)明提出了一種基于電壓偏離的電池組均衡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

38、數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取設(shè)定周期內(nèi)電池組各個(gè)單體電壓和電壓中位數(shù)；

39、均衡單體判斷模塊，用于根據(jù)各時(shí)刻的單體電壓與電壓中位數(shù)的差值依次確定各個(gè)單體的電壓偏離狀態(tài)、偏離平均壓差和偏離概率，基于所述偏離平均壓差、所述偏離概率與預(yù)設(shè)的電壓偏離概率閾值和預(yù)設(shè)的電壓偏離平均壓差閾值的關(guān)系來確定待均衡單體及其編號(hào)；

40、均衡時(shí)長判斷模塊，用于根據(jù)所述偏離平均壓差確定待均衡單體的壓差中線和均衡量，并結(jié)合電池組參數(shù)和均衡電流，確定待均衡單體的均衡時(shí)長；

41、均衡執(zhí)行模塊，用于根據(jù)待均衡單體編號(hào)和均衡時(shí)長、以及bms內(nèi)預(yù)先配置的均衡電路啟動(dòng)電池組均衡。

42、進(jìn)一步的，所述均衡單體判斷模塊包括：

43、第一計(jì)算單元，用于計(jì)算各時(shí)刻各個(gè)單體電壓與電壓中位數(shù)的差值；

44、第二計(jì)算單元，用于根據(jù)電壓偏離壓差閾值判斷各個(gè)時(shí)刻各個(gè)單體電壓偏離狀態(tài)；

45、第三計(jì)算單元，用于根據(jù)各個(gè)單體的偏離狀態(tài)值計(jì)算偏離平均壓差；

46、第四計(jì)算單元，用于根據(jù)偏離平均壓差計(jì)算各個(gè)單體的偏離概率；

47、判斷單元，用于當(dāng)某單體的電壓正向或負(fù)向偏離概率和平均壓差滿足預(yù)定閾值時(shí)，判斷該單體為待均衡單體。

48、進(jìn)一步的，所述均衡時(shí)長判斷模塊包括：

49、第五計(jì)算單元，用于計(jì)算待均衡單體的壓差中線；

50、第六計(jì)算單元，用于根據(jù)壓差中線計(jì)算待均衡單體的均衡量；

51、第七計(jì)算單元，用于基于電池組參數(shù)、均衡電流以及待均衡單體的均衡量，計(jì)算待均衡單體的均衡時(shí)長。

52、進(jìn)一步的，所述均衡執(zhí)行模塊包括一均衡電路，所述均衡電路與電池組bms信號(hào)連接，用于在所述bms控制下啟動(dòng)對(duì)電池組中的待均衡單體進(jìn)行均衡。

53、第三方面、本發(fā)明提出了一種電子設(shè)備，包括：

54、處理器；用于存儲(chǔ)所述處理器可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器；

55、其中，所述處理器被配置為執(zhí)行所述指令，以實(shí)現(xiàn)如上述的電池組均衡方法。

56、第四方面、本發(fā)明提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的指令由電子設(shè)備的處理器執(zhí)行時(shí)，使得電子設(shè)備能夠執(zhí)行如上述的電池組均衡方法。

57、本發(fā)明的有益效果在于：

58、1.本發(fā)明提出的均衡方法綜合考慮了單體電池的電壓偏離狀態(tài)、偏離概率和偏離平均壓差等多個(gè)因素，充分評(píng)估電池組各單體間的一致性狀態(tài)，能夠更精確地識(shí)別出需要均衡的單體電池，并計(jì)算出每個(gè)單體所需的最優(yōu)均衡時(shí)長。這種精細(xì)化的管理方式能夠最大化地優(yōu)化均衡效果，減少不必要的能耗和時(shí)間浪費(fèi)。

59、2.本發(fā)明能夠及時(shí)對(duì)電池組中性能較差的單體電池進(jìn)行均衡處理，防止了因性能差異過大而導(dǎo)致的單體電池過充或過放現(xiàn)象，從而顯著延長了整個(gè)電池組的使用壽命。

60、3.本發(fā)明通過精準(zhǔn)地判斷和處理性能異常的單體電池，能夠有效避免因單體電池故障而引發(fā)的電池組安全問題，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

61、4.本發(fā)明利用bms系統(tǒng)的均衡電路實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的均衡管理，不僅提高了管理的便捷性和效率，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的智能化水平，為電池組的管理和維護(hù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。