CN111403761B - 电压均衡方法、装置、计算机设备以及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压均衡方法、装置、计算机设备以及存储介质，一种电压均衡方法，应用于包括多通道电芯的电池，包括：获取各通道电芯的电压；对所述各通道电芯的电压进行赋值；获取对所述电池进行电压均衡的所有可行方案；基于所述可行方案与所述电压赋值确定电压均衡的方案。上述方法，能够在满足均衡芯片限制的情况下确定优选的电压均衡方案，既可以使最高电压的电芯得到均衡，又能够使尽量多的具有更高电压的电芯得到均衡，从而保证电芯之间的最大电压差不会被进一步拉大，实现了均衡效率的最大化，缩短了均衡所需的时间。

Description

电压均衡方法、装置、计算机设备以及可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及电池技术，尤其涉及一种电压均衡方法、装置、计算机设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

在电池应用中，一般希望电池中各个电芯的电压值处在同一个水平，从而提高电池能量利用率。因此当电池中某路电芯的电压差明显高于其他电芯时，通常会使用模拟前端电池保护芯片进行被动均衡，将电芯电压值较高的一路通过电阻消耗能量的方式使其与较低的电芯电压保持一致。

但由于模拟前端电池保护芯片内部的电路设计限制等原因，对可以打开均衡的通道有特殊的要求，当电池中多路电池电芯需要被动均衡时，无法同时打开任意一路电芯电路，传统的均衡方法无法准确地选择对哪路电芯进行均衡，从而使均衡效率较差。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，本发明提供一种电压均衡方法、装置、计算机设备以及存储介质，可以在满足均衡芯片限制的情况下确定优选的电压均衡方案，提高均衡效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种电压均衡方法，应用于包括多通道电芯的电池，所述方法包括：

获取各通道电芯的电压；

对所述各通道电芯的电压进行赋值；

获取对所述电池进行电压均衡的所有可行方案；

基于所述可行方案与所述电压赋值确定电压均衡的方案。

上述电压均衡方法，能够在满足均衡芯片限制的情况下确定优选的电压均衡方案，既可以使最高电压的电芯得到均衡，又能够使尽量多的具有更高电压的电芯得到均衡，从而保证电芯之间的最大电压差不会被进一步拉大，实现了均衡效率的最大化，缩短了均衡所需的时间。

在其中一个实施例中，所述所述对所述各通道电芯的电压进行赋值的步骤包括：

对不满足预设的均衡条件的电芯的电压赋值为0；

对满足预设的均衡条件的电芯按照电压升序进行赋值。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

对每个电芯的电压赋值大于其余所有电压小于该电芯的电芯的电压赋值之和。

在其中一个实施例中，所述基于所述可行方案与所述电压赋值确定电压均衡的方案的步骤包括：

根据所述所有可行方案建立第一矩阵；

根据所述各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵；

基于所述第一矩阵与所述第二矩阵确定电压均衡的方案。

在其中一个实施例中，所述根据所述所有可行方案建立第一矩阵的步骤包括：

对允许打开均衡电路的电芯赋值为1；

对禁止打开均衡电路的电芯赋值为0；

基于各通道电芯的赋值建立所述第一矩阵，其中，所述第一矩阵的行数为进行电压均衡的可行方案数；所述第一矩阵的列数为所述电池的电芯通道数。

在其中一个实施例中，所述根据所述各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵的步骤包括：

所述第二矩阵的行数为所述电池的电芯通道数。

在其中一个实施例中，所述基于所述第一矩阵与所述第二矩阵确定电压均衡的方案的步骤包括：

将所述第一矩阵与所述第二矩阵相乘，以得到第三矩阵；

确定所述第三矩阵中数值最大的一行；

将与所述数值最大的一行所对应的所述第一矩阵中的可行方案作为电压均衡的方案。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电压均衡装置，应用于包括多通道电芯的电池，所述电压均衡装置包括：

电压获取模块，用于获取各通道电芯的电压；

电压赋值模块，用于对所述各通道电芯的电压进行赋值；

方案获取模块，用于获取对所述电池进行电压均衡的所有可行方案；

均衡确定模块，用于基于所述可行方案与所述电压赋值确定电压均衡的方案。

上述电压均衡装置，能够在满足均衡芯片限制的情况下确定优选的电压均衡方案，既可以使最高电压的电芯得到均衡，又能够使尽量多的具有更高电压的电芯得到均衡，从而保证电芯之间的最大电压差不会被进一步拉大，实现了均衡效率的最大化，缩短了均衡所需的时间。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述的电压均衡方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的电压均衡方法。

附图说明

图1为一个实施例中电压均衡方法的流程示意图；

图2为一个实施例中步骤对各通道电芯的电压进行赋值的流程示意图；

图3为一个实施例中步骤基于可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案的流程示意图；

图4为一个实施例中步骤根据所有可行方案建立第一矩阵的流程示意图；

图5为一个实施例中步骤基于第一矩阵与第二矩阵确定电压均衡的方案的流程示意图；

图6为一个实施例中电压均衡装置的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为一个实施例中电压均衡方法的流程示意图，如图1所示，在一个实施例中，一种电压均衡方法，应用于包括多通道电芯的电池，该电压均衡方法包括：

步骤S120：获取各通道电芯的电压。

步骤S140：对各通道电芯的电压进行赋值。

具体地，首先，获取电池内所有通道电芯的电压数据，并根据各通道电芯的电压数据对其进行赋值，赋值具体可以根据各通道电芯的电压高低以及是否需要均衡等因素确定。一般可以设定一个均衡阈值，若某通道电芯的电压超出标准电压的电压差或者与最低电压的电压差小于等于均衡阈值时，则可认为该电芯不需要均衡，可以对其赋值为0，若某通道电芯的电压超出标准电压的电压差或者与最低电压的电压差大于均衡阈值时，则可认为该电芯需要均衡，对该通道电芯的电压赋值一般可以与其电压成正比。

步骤S160：获取对电池进行电压均衡的所有可行方案。

具体地，由于均衡芯片存在电路设计限制，可能无法同时对任意通道的电芯进行均衡，由于均衡芯片的均衡电芯通道数是有限的，必然存在有限数量的满足“芯片限制”的均衡方案组合，因此需要统计当前电池的均衡芯片能够对各通道电芯进行均衡的所有可行方案。可行方案的数量具体可以根据均衡芯片的电路限制以及电池内的电芯通道数确定。例如在一个具体的实施例中，电池中采取的LAPIS半导体公司的型号为ML5238的模拟前端电池保护芯片，该芯片对均衡电路的限制为：相邻电芯的均衡电路开关不能被同时打开；某一路被关闭的电路两侧的均衡电路(即相互间隔的电路)不能同时打开。基于上述原则，若当前电池中包括有4个通道的电芯，则ML5238芯片进行均衡的可行方案有三种，即同时对第一通道和第四通道的电芯进行均衡、单独对第二通道的电芯进行均衡，以及单独对第三通道的电芯进行均衡。

步骤S180：基于可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案。

具体的，为了实现电压均衡的最优方案，一般需要使最高电压的电芯必须得到均衡，保证电芯间的最大电压差不会被进一步拉大，在最高电压的电芯得到均衡的前提下，还应该使尽量多的具有更高电压的电芯能够得到均衡，以提高均衡的效率，缩短均衡所需的时间。在步骤S160所得到的所有均衡的可行方案中，按照对各通道电芯电压的赋值，计算得出电压赋值累加和最高的可行方案，即可以认为能够实现最高的均衡效率，得到最优的电压均衡方案，从而可以根据该均衡方案对电池中相应通道的电芯进行电压均衡。

上述电压均衡方法，能够在满足均衡芯片限制的情况下确定优选的电压均衡方案，既可以使最高电压的电芯得到均衡，又能够使尽量多的具有更高电压的电芯得到均衡，从而保证电芯之间的最大电压差不会被进一步拉大，实现了均衡效率的最大化，缩短了均衡所需的时间。

图2为一个实施例中上述步骤对各通道电芯的电压进行赋值的流程示意图，如图2所示，在上述技术方案的基础上，步骤S140具体可以包括：

步骤S142：对不满足预设的均衡条件的电芯的电压赋值为0。

步骤S144：对满足预设的均衡条件的电芯按照电压升序进行赋值。

具体地，在获取电池内各通道电芯的电压数据后，可以将各通道电芯的电压按照从小至大的进行顺序，对于不满足预设的均衡条件的电芯，均将其电压赋值为0。而对于满足预设的均衡条件的电芯，可以按照电压升序的顺序对其进行赋值，使得电压更高的电芯赋值更大，从而能够优先得到均衡，以提高均衡效率。

进一步地，在一个实施例中，上述步骤S120还可以包括：

步骤S146：对每个电芯的电压赋值大于其余所有电压小于该电芯的电芯的电压赋值之和。

具体地，对于满足预设的均衡条件的电芯的电压赋值，具体可以通过按照电压升序的顺序，并使其满足下列不等式根据数学归纳法求证为真：

例如，基于上述不等式，具体地将满足均衡条件的各通道电芯电压由低到高依次赋值为1、2、4、8…。由上述不等式可知，电压最高电芯的电压赋值必大于其他所有电芯的电压赋值之和，从而实现了最高电压的电芯必须得到均衡的条件。同理可得，在电压最高的电芯得到均衡后，除去电压最高的电芯之外，同样满足于电压值第二高的电芯，并依次类推皆可成立，从而实现均衡芯片始终优先对当前电压最高的电芯进行均衡。

图3为上述实施例中步骤基于可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案的流程示意图，如图3所示，在上述技术方案的基础上，步骤S180具体可以包括：

步骤S182：根据所有可行方案建立第一矩阵。

步骤S184：根据各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵。

步骤S186：基于第一矩阵与第二矩阵确定电压均衡的方案。

具体地，在得到的所有均衡的可行方案，以及各通道电芯电压的赋值后，为便于计算得出电压赋值累加和最高的可行方案，可以通过建立矩阵计算的方式。首先以每种可行方案中对哪个或哪些通道进行均衡建立第一矩阵，再按照各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵，后续可通过第一矩阵与第二矩阵相乘等方式，计算出电压赋值累加和最高的可行方案，即均衡芯片进行电压均衡的最优方案。

图4为上述实施例中步骤根据所有可行方案建立第一矩阵的流程示意图，如图4所示，在上述技术方案的基础上，本实施例中的步骤S182具体可以包括：

步骤S1822：对允许打开均衡电路的电芯赋值为1。

步骤S1824：对禁止打开均衡电路的电芯赋值为0。

步骤S1826：基于各通道电芯的赋值建立所述第一矩阵，其中，第一矩阵的行数为进行电压均衡的可行方案数；第一矩阵的列数为所述电池的电芯通道数。

具体地，对于建立包含所有均衡可行方案的第一矩阵门，可以根据均衡芯片的电路限制，将芯片允许打开均衡电路的电芯赋值为1，将芯片禁止打开电路赋值的电芯为0。例如在一个具体的实施例中，当使用上述的ML5238模拟前端电池保护芯片时，由于该芯片对相邻电芯的均衡电路开关不能被同时打开；且对某一路被关闭的电路两侧的均衡电路(即相互间隔的电路)不能同时打开，因此若电池中总共包括4通道电芯，按则按照该芯片的电路限制，可以得到三种均衡可行方案，进行赋值后可以建立第一矩阵：

其中，第一矩阵的每一行表示一种可行的均衡方案组合，第一矩阵的每一列表示电池中的一个通道电芯。

进一步地，在一个实施例中，在上述技术方案的基础上，步骤S184具体可以包括：第二矩阵的行数为电池的电芯通道数。

具体地，在建立第一矩阵后，好可以根据每一通道电芯的电压赋值得到第二矩阵，第二矩阵中每个通道电芯的电压赋值可以表示为bn。例如若电池中总共包括4通道电芯，其电压赋值分别为b1、b2、b3、b4，可以根据该电压赋值建立第二矩阵：

其中，第一矩阵的每一行表示电池中的一个通道电芯，从而使得第一矩阵和第二矩阵可以进行相乘运算。

图5为上述实施例中步骤基于第一矩阵与第二矩阵确定电压均衡的方案的流程示意图，如图5所示，在上述技术方案的基础上，本实施例中的步骤S186具体可以包括：

步骤S1862：将第一矩阵与第二矩阵相乘，以得到第三矩阵。

步骤S1864：确定第三矩阵中数值最大的一行。

步骤S1866：将与数值最大的一行所对应的第一矩阵中的可行方案作为电压均衡的方案。

具体地，在得到包含所有可行方案的第一矩阵以及各通道电芯电压赋值的第二矩阵后，可以将第一矩阵与第二矩阵相乘，得到一个新的矩阵，即C＝A x

其中，第三矩阵的每一行表示一种可行方案的均衡电压赋值累加和，选取c1,c2,c3中数值最大的一行，其表示均衡的电压赋值最多的可行方案，即为最优的均衡方案，均衡的效率最高。在一个具体的实施例中，当使用上述的ML5238模拟前端电池保护芯片，电池中包括4通道电芯时，第一矩阵为/>

若各通道的电压赋值分别为1、2、4、8，则第二矩阵为

从而可以计算得到第三矩阵为/>

即第一行的可行方案的数值最大，第一种可行方案为最优的均衡方案，即同时对第一通道和第四通道电芯进行均衡。

图6为一个实施例中电压均衡装置的结构示意图，如图6所示，在一个实施例中，一种电压均衡装置300，应用于包括多通道电芯的电池，电压均衡装置300包括：电压获取模块320，用于获取各通道电芯的电压；电压赋值模块340，用于对各通道电芯的电压进行赋值；方案获取模块360，用于获取对电池进行电压均衡的所有可行方案；均衡确定模块380，用于基于可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案。

具体地，电压获取模块320获取电池内所有通道电芯的电压数据，并将该电压数据发送至电压赋值模块340。电压赋值模块340接收到各通道电芯的电压数据后，判断其是否满足预设的均衡条件，对不满足均衡条件的电芯的电压赋值为0，对满足均衡条件的电芯按照电压升序进行赋值，为实现始终优先对当前电压最高的电芯进行均衡，可以对每个电芯的电压赋值大于其余所有电压小于该电芯的电芯的电压赋值之和，完成赋值后电压赋值模块340将各通道电芯的电压赋值数据发送至均衡确定模块380。方案获取模块360根据均衡芯片的电路限制以及电芯通道数确定均衡芯片能够对各通道电芯进行均衡的所有可行方案，方案获取模块360将所有可行方案数据发送给均衡确定模块380。

均衡确定模块380根据所接收的所有可行方案建立第一矩阵，根据所接收的各通道电芯电压赋值建立第二矩阵，并将第一矩阵与第二矩阵进行相乘运算得到第三矩阵，从而在第三矩阵中确定均衡电压赋值累加和最高的一种可行方案，并将其确定为最优的均衡方案，从而根据该方案对相应通道的电芯进行电压均衡。

上述电压均衡装置300，能够在满足均衡芯片限制的情况下确定优选的电压均衡方案，既可以使最高电压的电芯得到均衡，又能够使尽量多的具有更高电压的电芯得到均衡，从而保证电芯之间的最大电压差不会被进一步拉大，实现了均衡效率的最大化，缩短了均衡所需的时间。

可以理解的是，本发明实施例所提供的电压均衡装置可执行本发明任意实施例所提供的电压均衡方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。上述实施例中电压均衡装置所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

在一个实施例中，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可以在处理器上运行的计算机程序。处理器在运行该程序时可以执行如下步骤：获取各通道电芯的电压；对各通道电芯的电压进行赋值；获取对电池进行电压均衡的所有可行方案；基于可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案。

可以理解的是,本发明实施例所提供的一种计算机设备,其处理器执行存储在存储器上的程序不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的电压均衡方法中的相关操作。

进一步地，上述计算机中处理器的数量可以是一个或多个，处理器与存储器可以通过总线或其他方式连接。存储器可主要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、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

在一个实施例中，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以使得处理器执行如下步骤：获取各通道电芯的电压；对各通道电芯的电压进行赋值；获取对电池进行电压均衡的所有可行方案；基于可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案。

可以理解的是,本发明实施例所提供的一种包含计算机程序的计算机可读存储介质,其计算机可执行的程序不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的电压均衡方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例中所述的方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的较佳实施例及所运用技术原理，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明专利的保护范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电压均衡方法，应用于包括多通道电芯的电池，其特征在于，包括：

获取各通道电芯的电压；

对所述各通道电芯的电压进行赋值；

获取对所述电池进行电压均衡的所有可行方案；

基于所述可行方案与电压赋值确定电压均衡的方案；其中，所述对所述各通道电芯的电压进行赋值的步骤包括：

对不满足预设的均衡条件的电芯的电压赋值为0；

对满足预设的均衡条件的电芯按照电压升序进行赋值；

其中，所述基于所述可行方案与所述电压赋值确定电压均衡的方案的步骤包括：

根据所述所有可行方案建立第一矩阵；

根据所述各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵；

基于所述第一矩阵与所述第二矩阵确定电压均衡的方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对每个电芯的电压赋值大于其余所有电压小于该电芯的电芯的电压赋值之和。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述所有可行方案建立第一矩阵的步骤包括：

对允许打开均衡电路的电芯赋值为1；

对禁止打开均衡电路的电芯赋值为0；

基于各通道电芯的赋值建立所述第一矩阵，其中，所述第一矩阵的行数为进行电压均衡的可行方案数；所述第一矩阵的列数为所述电池的电芯通道数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵的步骤包括：

所述第二矩阵的行数为所述电池的电芯通道数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一矩阵与所述第二矩阵确定电压均衡的方案的步骤包括：

将所述第一矩阵与所述第二矩阵相乘，以得到第三矩阵；

确定所述第三矩阵中数值最大的一行；

将与所述数值最大的一行所对应的所述第一矩阵中的可行方案作为电压均衡的方案。

6.一种电压均衡装置，应用于包括多通道电芯的电池，其特征在于，包括：

电压获取模块，用于获取各通道电芯的电压；

电压赋值模块，用于对所述各通道电芯的电压进行赋值；

方案获取模块，用于获取对所述电池进行电压均衡的所有可行方案；

均衡确定模块，用于基于所述可行方案与所述电压赋值确定电压均衡的方案；

其中，电压赋值模块，具体用于对不满足均衡条件的电芯的电压赋值为0，对满足均衡条件的电芯按照电压升序进行赋值；

均衡确定模块，具体用于根据所述所有可行方案建立第一矩阵；根据所述各通道电芯的电压赋值建立第二矩阵；基于所述第一矩阵与所述第二矩阵确定电压均衡的方案。

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的电压均衡方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电压均衡方法。

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