一种对多个电池单元进行负载均衡控制的方法及系统与流程

本发明涉及电池使用技术领域，并且更具体地，涉及一种对多个电池单元进行负载均衡控制的方法及系统。

背景技术：

蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，广泛地运用在交通运输、航空航天、电力、通信、军事工业等部门的设备中。其中铅酸蓄电池以其技术成熟、电动势高、放电电流大、温度范围宽、性能稳定、工作可靠、价格低廉和原材料来源丰富等优势始终保持着在蓄电池行业的主导地位。尤其在电动汽车动力源、工矿电机车动力源、电动机车、汽车起动电源等方面得到更为广泛的应用。

现有的电力设备的动力电池多为包括多个单体电池(电池单元)的电池组。由于各单体电池在制造、初始容量、电压、内阻以及电池组中每个单体电池的温度等方面均不完全相同，在使用的过程中，会造成某个或某些单体电池的过充电和过放电现象，严重时会造成个电池的容量比其他电池的容量都低，以至于在放电过程中，其电量首先放完。这就造成了电池的性能存在不一致性，从而引起电池组充放电的不均衡，而充放电的不均衡又进一步扩大了电池之间的不一致性，形成恶性循环，造成电池提前损坏，寿命大大缩短。

技术实现要素：

本发明提出一种对多个电池单元进行负载均衡控制的方法及系统，以解决如何对电池单元进行负载均衡控制，以延长电池组使用寿命的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种对多个电池单元进行负载均衡控制的方法，所述方法包括：

获取多个电池单元中每个电池单元在第一预设时间段内的历史使用数据；其中，所述历史使用数据包括：电压统计数据、电流统计数据和温度统计数据；

根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度；

确定每个电池单元的当前状态参数，其中，所述当前状态参数包括：使用环境温度或预计行使里程数；

根据每个电池单元的初始健康度和每个电池单元的当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度；以及

将每个电池单元的动态健康度进行降序排列，根据降序排列结果确定每个电池单元的使用优先级，以根据每个电池单元的使用优先级确定每个电池单元的使用顺序。

优选地，其中所述根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度，包括：

根据每个电池单元的电压统计数据和电流统计数据确定每个电池单元在充电状态为满电时，电压值和电流值与出厂时的电压值和电流值的第一比值和第二比值，根据所述第一比值和第二比值确定每个电池单元的电量健康度；

根据每个电池单元的温度统计数据确定每个电池单元在第二预设时间段内的使用时的平均温度，根据所述平均温度确定每个电池单元的温度健康度；

根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度，包括：

根据每个电池单元的电量健康度、温度健康度以及预设的电量健康度和温度健康度所占的权重，确定每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述根据每个电池单元的初始健康度和所述当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度，包括：

当所述当前状态参数为使用环境温度时，根据所述使用环境温度所对应的温度区间，确定健康度修正值；

根据所述使用环境温度、每个电池单元的平均温度和确定的健康度修正值，确定每个电池单元的健康度附加值；

根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中所述根据每个电池单元的初始健康度和所述当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度，包括：

当所述当前状态参数为预计行驶里程数时，根据所述预计行驶里程数所对应的距离区间、每个电池单元的平均温度确定每个电池单元的健康度附加值；

根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中当用户未输入预计行驶里程数时，计算用户在第二预设时间段内每天的平均行驶里程数作为预计行驶里程数。

优选地，其中所述根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度，包括：

根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种对多个电池单元进行负载均衡控制的系统，所述系统包括：

历史使用数据获取单元，用于获取多个电池单元中每个电池单元在第一预设时间段内的历史使用数据；其中，所述历史使用数据包括：电压统计数据、电流统计数据和温度统计数据；

初始健康度计算单元，用于根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度；

当前状态参数确定单元，用于确定每个电池单元的当前状态参数，其中，所述当前状态参数包括：使用环境温度或预计行使里程数；

动态健康度计算单元，用于根据每个电池单元的初始健康度和每个电池单元的当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度；以及

使用优先级确定单元，用于将每个电池单元的动态健康度进行降序排列，根据降序排列结果确定每个电池单元的使用优先级，以根据每个电池单元的使用优先级确定每个电池单元的使用顺序。

优选地，其中所述初始健康度计算单元，根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度，包括：

电量健康度计算模块，用于根据每个电池单元的电压统计数据和电流统计数据确定每个电池单元在充电状态为满电时，电压值和电流值与出厂时的电压值和电流值的第一比值和第二比值，根据所述第一比值和第二比值确定每个电池单元的电量健康度；

温度健康度计算模块，根据每个电池单元的温度统计数据确定每个电池单元在第二预设时间段内的使用时的平均温度，根据所述平均温度确定每个电池单元的温度健康度；

初始健康度确定模块，用于根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述初始健康度计算模块，根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度，包括：

根据每个电池单元的电量健康度、温度健康度以及预设的电量健康度和温度健康度所占的权重，确定每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述动态健康度计算单元，根据每个电池单元的初始健康度和所述当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度，包括：

健康度修正值确定模块，用于当所述当前状态参数为使用环境温度时，根据所述使用环境温度所对应的温度区间，确定健康度修正值；

健康度附加值确定模块，用于根据所述使用环境温度、每个电池单元的平均温度和确定的健康度修正值，确定每个电池单元的健康度附加值；

动态健康度确定模块，用于根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中所述动态健康度计算模块，根据每个电池单元的初始健康度和所述当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度，包括：

健康度修正值确定模块健康度附加值确定模块，用于当所述当前状态参数为预计行驶里程数时，根据所述预计行驶里程数所对应的距离区间、每个电池单元的平均温度确定每个电池单元的健康度附加值；

动态健康度确定模块，用于根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中当用户未输入预计行驶里程数时，计算用户在第二预设时间段内每天的平均行驶里程数作为预计行驶里程数。

优选地，其中所述动态健康度确定模块，根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度，包括：

根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

本发明提供了一种对多个电池单元进行负载均衡控制的方法及系统，包括：获取多个电池单元中每个电池单元在第一预设时间段内的历史使用数据；根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度；确定每个电池单元的当前状态参数；根据每个电池单元的初始健康度和每个电池单元的当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度；以及将每个电池单元的动态健康度进行降序排列，根据降序排列结果确定每个电池单元的使用优先级，以根据每个电池单元的使用优先级确定每个电池单元的使用顺序。本发明根据电池组中每个电池单元的健康程度确定不同的电池单元的等级，并根据每个电池单元的等级确定电池单元在充电过程与放电过程中的使用优先级,增加了电池组中所有单元的一致性，使得电池组中的所有的电池单元的使用寿命归于一致，从而提高了电池组的使用寿命。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的对多个电池单元进行负载均衡控制的方法100的流程图；以及

图2为根据本发明实施方式的对多个电池单元进行负载均衡控制的系统200的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的对多个电池单元进行负载均衡控制的方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的对多个电池单元进行负载均衡控制的方法，根据电池管理系统bms计算得到的电池组中每个电池单元的健康程度确定不同的电池单元的等级，并根据每个电池单元的等级确定电池单元在充电过程与放电过程中的使用优先级,增加了电池组中所有单元的一致性，使得电池组中的所有的电池单元的使用寿命归于一致，从而提高了电池组的使用寿命。本发明的实施方式提供的对多个电池单元进行负载均衡控制的方法100从步骤101处开始，在步骤101获取多个电池单元中每个电池单元在第一预设时间段内的历史使用数据；其中，所述历史使用数据包括：电压统计数据、电流统计数据和温度统计数据。

在本发明的实施方式中，第一预设时间段可以根据电池组的正常使用期限自定义设置。例如，若电池组的正常使用时间为3年，则可以设置第一预设时间段为2个月或者1个月；若电池组的正常使用时间为1年，则可以设置第一预设时间为1个月或半个月。当然，设置的第一预设时间段越短，则能越好的对电池进行控制管理，以实现电池单元的一致性，从而提高电池组的使用寿命。

在本发明的实施方式中，可以通过电池管理系统(batterymanagementsystem,bms)采集电池组中每个电池单元的电压、电流和温度等关键信息，然后，电池管理系统bms再利用采集的每个电池单元的电压、电流和温度等关键信息组成的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度。

在步骤102，根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度，包括：

根据每个电池单元的电压统计数据和电流统计数据确定每个电池单元在充电状态为满电时，电压值和电流值与出厂时的电压值和电流值的第一比值和第二比值，根据所述第一比值和第二比值确定每个电池单元的电量健康度；

根据每个电池单元的温度统计数据确定每个电池单元在第二预设时间段内的使用时的平均温度，根据所述平均温度确定每个电池单元的温度健康度；

根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度。

在本发明的实施方式中，每个电池单元的初始健康度由每个电池单元对应的电量健康度和温度健康度确定。

在确定每个电池单元的电量健康度时，首先需要根据每个电池单元的电压统计数据和电流统计数据确定每个电池单元在充电状态为满电时，电压值和电流值与出厂时的电压值和电流值的第一比值和第二比值；然后，根据预设的计算规则利用确定的第一比值和第二比值计算电量健康度。

在本发明的实施方式中，可以设置电量健康度的计算规则为：第一比值和第二比值分别与电量健康度的满分值的乘积，按照相应的权重进行求和所得的值作为电量健康度。

例如，若设置电量健康度的满分值为10分，设置第一比值所占的权重为0.5，第二比值所占的权重为0.5。

则对于电池单元1，第一比值为0.8，第二比值为0.9时，电池单元1的电量健康度为：0.8*10*0.5+0.9*10*0.5＝8.5；

对于电池单元2，第一比值为0.8，第二比值为0.85时，电池单元1的电量健康度为：0.8*10*0.5+0.85*10*0.5＝8.25。

其他电池单元也依照上述方法计算对应的电量健康度。

在本发明的实施方式中，第二预设时间段和第一预设时间段相同，均可以自定义设置。由于电池的使用温度和环境温度也有关系，并且环境温度在短期内可能有较大变化，因此可以设置较短的第二预设时间段，以能够高精度的确定每个电池单元的温度健康度。

在确定每个电池单元的温度健康度时，首先需要根据每个电池单元的温度统计数据确定每个电池单元在第二预设时间段内的使用时的平均温度；然后，根据所述平均温度和设置的温度健康度的计算规则确定每个电池单元的温度健康度。

在本发明的实施方式中，可以设置温度健康度的计算规则为：温度健康度的满分值与差值分值的差作为温度健康度；其中，对于一个电池单元，将该电池单元在第二预设时间段内的使用时的平均温度与正常使用温度范围中最接近的温度的差值的绝对值与预设阈值的比值作为差值分值。

例如，若设置温度健康度的满分值为10分，设置预设阈值为5，设置正常使用温度范围为25℃-50℃。

对于电池单元1，在第二预设时间段15天内的使用时的平均温度为20℃时，与正常使用温度范围中最接近的温度为25℃，因此，电池单元1的温度健康度为：10-(|25-20|)/5＝9。

对于电池单元2，在第二预设时间段15天内的使用时的平均温度为52℃时，与正常使用温度范围中最接近的温度为50℃，因此，电池单元2的温度健康度为：10-(|50-52|)/5＝9.6。

对于电池单元3，在第二预设时间段15天内的使用时的平均温度为35℃时，与正常使用温度范围中最接近的温度为35℃，因此，电池单元3的温度健康度为：10-(|35-35|)/5＝10。

其他电池单元也依照上述方法计算对应的电量健康度。

优选地，其中所述根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度，包括：

根据每个电池单元的电量健康度、温度健康度以及预设的电量健康度和温度健康度所占的权重，确定每个电池单元的初始健康度。

例如，在本发明的实施方式中，可以设置电量健康度和温度健康度所占的权重分别为0.4和0.6。对于上述的电池单元1可以计算得到初始健康度为8.5*0.4+9*0.6＝8.8；对于上述的电池单元2可以计算得到初始健康度为8.25*0.4+9.6*0.6＝9.06。

其他电池单元也依照上述方法计算对应的初始健康度。

在步骤103，确定每个电池单元的当前状态参数，其中，所述当前状态参数包括：使用环境温度或预计行使里程数。

在步骤104，根据每个电池单元的初始健康度和每个电池单元的当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中所述根据每个电池单元的初始健康度和所述当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度，包括：

当所述当前状态参数为使用环境温度时，根据所述使用环境温度所对应的温度区间，确定健康度修正值；

根据所述使用环境温度、每个电池单元的平均温度和确定的健康度修正值，确定每个电池单元的健康度附加值；

根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中所述根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度，包括：

根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

在本发明的实施方式中，设置使用环境温度对应的温度区间包括：[-40,-10),[-10,0)，[0,10],(10,30]，(30-50]共五个区间，每个温度区间对应不同的健康度修正值。其中，-40可以替换为小于-10的任一数值；50可以替换为大于30的任一数值。

例如，若当前电池单元的使用环境温度在[-40,-10)范围内,则确定健康度修正值为-2；若使用环境温度在[-10,0)范围内，则确定健康度修正值为-1；若使用环境温度在[0,10]范围内,则确定健康度修正值为0；若使用环境温度在(10,30]范围内，则确定健康度修正值为1；若使用环境温度在(30-50]范围内，则确定健康度修正值为-1。

在本发明的实施方式中，根据所述使用环境温度和每个电池单元的平均温度和确定的健康度修正值，确定每个电池单元的健康度附加值，包括：计算使用环境温度和平均温度的差值并除以10，将得到的数值与确定的健康度修正值求和，从而确定每个电池单元的健康度附加值。

例如，对于电池单元1，若使用环境温度为20度，平均温度为25度，则电池单元1的健康度附加值为(20-25)/10+1＝0.5。

例如，对于电池单元2，若使用环境温度为-10度，平均温度为25度，则电池单元2的健康度附加值为(-10-25)/10-1＝-4.5。

最后，根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

此时，确定的动态健康度即为确定每个电池单元的使用优先级的判断条件。

优选地，其中所述根据每个电池单元的初始健康度和所述当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度，包括：

当所述当前状态参数为预计行驶里程数时，根据所述预计行驶里程数所对应的距离区间、每个电池单元的平均温度确定每个电池单元的健康度附加值；

根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中当用户未输入预计行驶里程数时，计算用户在第二预设时间段内每天的平均行驶里程数作为预计行驶里程数。

优选地，其中所述根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度，包括：

根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

在本发明的实施方式中，设置预计行使里程数对应的距离区间包括：(0,50],(50,100]，(100,200],(200,500]共4个区间，单位为公里。不同的电池单元在不同的距离区间和不同的平均温度状态下，对应不同的健康度附加值。本发明的实施方式中的距离区间和平均温度与健康度附加值的对应关系如下标1所示。在距离区间和平均温度确定的情况下，通过数值匹配即可确定不同的电池单元的健康度附加值。其中，500可以替换为大于200的任一数值，

表1平均温度和预计行使里程对应的健康度附加值表

例如，对于电池单元1，若预计行使里程数为30公里，平均温度为25度，则根据表1可以确定电池单元1的健康度附加值为2；对于电池单元2，若预计行使里程数为230公里，平均温度为30度，则根据表1可以确定电池单元2的健康度附加值为-1。

最后，根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

此时，确定的动态健康度即为确定每个电池单元的使用优先级的判断条件。

在步骤105，将每个电池单元的动态健康度进行降序排列，根据降序排列结果确定每个电池单元的使用优先级，以根据每个电池单元的使用优先级确定每个电池单元的使用顺序。

本发明的实施方式通过计算不同的电池单元的健康度，并根据健康度确定电池单元的使用优先级，根据优先级对电池的使用顺序进行规划。对优先级低的电池单元少充少放(最后充电)，对优先级高的优先用，能够最大限度的降低电池单元的不一致性，最终起到延长电池组使用寿命的目的。

图2为根据本发明实施方式的对多个电池单元进行负载均衡控制的系统200的结构示意图。如图2所示，本发明的实施方式提供的对多个电池单元进行负载均衡控制的系统200，包括：历史使用数据获取单元201、初始健康度计算单元202、当前状态参数确定单元203、动态健康度计算单元204和使用优先级确定单元205。

优选地，所述历史使用数据获取单元201，用于获取多个电池单元中每个电池单元在第一预设时间段内的历史使用数据；其中，所述历史使用数据包括：电压统计数据、电流统计数据和温度统计数据。

优选地，所述初始健康度计算单元202，用于根据所获取的每个电池单元的历史使用数据计算每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述初始健康度计算单元202，包括：电量健康度计算模块2021、温度健康度计算模块2022和初始健康度确定模块2033。

优选地，所述电量健康度计算模块2021，用于根据每个电池单元的电压统计数据和电流统计数据确定每个电池单元在充电状态为满电时，电压值和电流值与出厂时的电压值和电流值的第一比值和第二比值，根据所述第一比值和第二比值确定每个电池单元的电量健康度。

优选地，所述温度健康度计算模块2022，根据每个电池单元的温度统计数据确定每个电池单元在第二预设时间段内的使用时的平均温度，根据所述平均温度确定每个电池单元的温度健康度。

优选地，所述初始健康度确定模块2023，用于根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度。

优选地，其中所述初始健康度计算模块2022，根据每个电池单元的电量健康度和温度健康度确定每个电池单元的初始健康度，包括：根据每个电池单元的电量健康度、温度健康度以及预设的电量健康度和温度健康度所占的权重，确定每个电池单元的初始健康度。

优选地，所述当前状态参数确定单元203，用于确定每个电池单元的当前状态参数，其中，所述当前状态参数包括：使用环境温度或预计行使里程数。

优选地，所述动态健康度计算单元204，用于根据每个电池单元的初始健康度和每个电池单元的当前状态参数计算每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中所述动态健康度计算单元204，包括：健康度修正值确定模块2041、健康度附加值确定模块2042和动态健康度确定模块2043。

优选地，所述健康度修正值确定模块2041，用于当所述当前状态参数为使用环境温度时，根据所述使用环境温度所对应的温度区间，确定健康度修正值。

优选地，所述健康度附加值确定模块2042，用于根据所述使用环境温度、每个电池单元的平均温度和确定的健康度修正值，确定每个电池单元的健康度附加值。

优选地，所述动态健康度确定模块2043，用于根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，所述健康度附加值确定模块2042，用于当所述当前状态参数为预计行驶里程数时，根据所述预计行驶里程数所对应的距离区间、每个电池单元的平均温度确定每个电池单元的健康度附加值。

优选地，所述动态健康度确定模块2043，用于根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度。

优选地，其中当用户未输入预计行驶里程数时，计算用户在第二预设时间段内每天的平均行驶里程数作为预计行驶里程数。

优选地，所述使用优先级确定单元205，用于将每个电池单元的动态健康度进行降序排列，根据降序排列结果确定每个电池单元的使用优先级，以根据每个电池单元的使用优先级确定每个电池单元的使用顺序。

优选地，其中所述动态健康度确定模块205，根据所述每个电池单元的初始健康度和健康度附加值，确定每个电池单元的动态健康度，包括：根据每个电池单元的初始健康度、健康度附加值以及预设的初始健康度和健康度附加值所占的权重，确定每个电池单元的动态健康度。

本发明的实施例的对多个电池单元进行负载均衡控制的系统200与本发明的另一个实施例的对多个电池单元进行负载均衡控制的方法100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。