电池组的电量均衡方法及系统与流程

本发明涉及到电池组电量均衡领域，特别是涉及到一种电池组的电量均衡方法及系统。

背景技术：

电池组由若干单体电池(以下简称电池)串联或者并联而成，由于电池电压、内阻、电量等特性不一致，充放电过程中部分电池的电量衰减过快，导致整个电池组与当前衰减最快的电池的使用时间一致，即出现了木桶效应，为了解决上述问题，即增加电池组的使用时间，一般使用均衡电路均衡电池组中电池的电量，而受到电池组的体积以及成本的影响，一般是电池组中多个电池或者全部电池共同使用一个均衡电路，所以均衡方法的好坏，直接影响电量的均衡效率，进而影响电池组的性能，现有的均衡方法中，电量均衡的效率较慢，严重影响电池组的性能。

技术实现要素：

本发明的主要目的为提供种电池组的电量均衡方法及系统，能将快速均衡电池组中的电量，提高电池组性能。

本发明提出一种电池组的电量均衡方法，包括以下步骤：

控制系统实时计算电池组中每一个电池的电量；

选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法搜索所述第一电池与第二电池之间电量转移的最短路径；

利用所述最短路径将所述第一电池的电量向第二电池转移。

进一步地，所述控制系统实时计算电池组中每一个电池的电量步骤，包括：

通过所述电池组中设置的电压采集电路、电流采集电路与温度采集电路，实时采集电池组中每个电池的电压信息，以及电池组的电流信息与温度信息；

利用所述电压信息、电流信息与温度信息计算电池组中每一个电池的电量。

进一步地，所述通过所述电池组中设置的电压采集电路、电流采集电路与温度采集电路，实时采集电池组中每个电池的电压信息，以及电池组的电流信息与温度信息的步骤之前，包括：

实时监控所述电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路中是否存在故障的电路；

若是，关闭所有均衡电路。

进一步地，所述第一电池为电量最高的电池，所述第二电池为电量最低的电池。

进一步地，所述电量最高的电池包括充电时电量最高的电池或放电时电量最高的电池，所述电量最低的电池包括充电时电量最低的电池或放电时电量最低的电池。

本发明还提出一种电池组的电量均衡系统，包括：

计算单元，用于控制系统实时计算电池组中每一个电池的电量。

搜索单元，用于选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法搜索所述第一电池与第二电池之间电量转移的最短路径。

均衡单元，用于利用所述最短路径将所述第一电池的电量向第二电池转移。

进一步地，所述计算单元包括：

采集模块，用于通过所述电池组中设置的电压采集电路、电流采集电路与温度采集电路，实时采集电池组中每个电池的电压信息，以及电池组的电流信息与温度信息。

计算模块，用于利用所述电压信息、电流信息与温度信息计算电池组中每一个电池的电量。

进一步地，所述电池组的电量均衡系统还包括：

监控单元，用于实时监控所述电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路中是否存在故障的电路。

关闭单元，用于若所述电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路中存在故障的电路，则关闭所有均衡电路。

进一步地，所述第一电池为电量最高的电池，所述第二电池为电量最低的电池。

进一步地，所述电量最高的电池包括充电时电量最高的电池或放电时电量最高的电池，所述电量最低的电池包括充电时电量最低的电池或放电时电量最低的电池。

本发明的有益效果：通过计算电池组中电池的电量，选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法有方向地搜索第一电池与第二电池之间转移电量的最短路径，有方向的搜索大大提高了效率，当第一电池为电量较高的电池，第二电池为电量较低的电池时，能及时将电量从电量较高的电池转移到电量较低的电池中，均衡电池组中的电量，提高电池组的性能。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种高效均衡算法的流程图；

图2是本发明一实施例的一种高效均衡算法中启发式搜索算法的流程图；

图3是本发明另一实施例的一种高效均衡算法的流程图；

图4是本发明一实施例的一种高效均衡系统的结构框图；

图5是本发明一实施例的一种高效均衡系统的计算单元的结构框图；

图6是本发明另一实施例的一种高效均衡系统的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，提出本发明一实施例的一种电池组的电量均衡方法，包括以下步骤：

s1、控制系统实时计算电池组中每一个电池的电量。

s2、选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法搜索第一电池与第二电池之间电量转移的最短路径。

s3、利用最短路径将第一电池的电量向第二电池转移。

本实施例通过计算电池组中电池的电量，选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法有方向地搜索第一电池与第二电池之间转移电量的最短路径，有方向的搜索大大提高了效率，当第一电池为电量较高的电池，第二电池为电量较低的电池时，能及时将电量从电量较高的电池转移到电量较低的电池中，均衡电池组中的电量，提高电池组的性能。

在本实施例中，实时计算电池的电量一般为间隔100ms，计算电池的电量后，可以选择由第一电池向第二电池转移电量，一般第一电池为电量最高的电池，第二电池为电量最低的电池，当第一电池不是电量最高的电池时，依然能够实现电量的转移，只需第一电池的电量高于第二电池即可。“第一”与“第二”仅用于描述的目的，在本实施例中，电池电量的计算公式为：

q＝(σi*dt)*μ

其中，q为电量，i为电流，t为时间，μ为固定系数。实时计算电池的电量，可以实时判断每个电池的电量情况，通过计算电池组中电量均衡时以及电池组充放电时电量损耗的情况，修正固定系数μ。

在本实施例s2步骤中，使用启发式搜索算法搜索第一电池与第二电池之间电量转移的最短路径，最短路径的起点为初始节点，终点为目标节点，节点一般指均衡电路中，导线或者电流通路相交的点。使用启发式搜索算法搜索时由初始节点开始向目标节点方向搜索。在本实施例中，初始节点是与第一电池的正极耳直接连接的节点，记为e，目标节点是与第二电池的负极耳直接连接的节点，记为t，设定估价函数f＝g(n)+h(n)，其中n为中间节点，g(n)为初始节点e到中间节点n的实际最小路径，h(n)为节点n到目标节点t的路径的估价值，h(n)小于或等于中间节点n到目标节点t的实际路径，例如，可以设定中间节点n到目标节点t的距离为中间节点n到目标节点t的直线距离，当f值越小时，表示搜索越接近目标节点t，而h(n)值小，f值相对就小，就能能保证最短路的搜索向终点的方向进行，所以搜索时，只需h(n)值小越来越小，就能保证搜索越接近目标节点t，直至搜索到目标节点t。

设置一张open表，用于保存已经搜索到的节点，一张close表用于存储已使用估价函数f估算过的节点，参照图2，是在一个均衡电路中，搜索电量最高的电池与电量最低的电池之间电量转移的最短路径，包括以下步骤：

s200、把初始节点e放入open表中，计算f值。

s201、判断open表是否为空。

s202、若是，则搜索失败。

s203、若否，则选取open表中f值最小的节点ei，放入close表中，并在open表中删除节点ei。

s204、判断节点ei是否为目标节点t。

s205、若是，则搜索成功。

s206、若否，则拓展节点ei，生成节点ei的子节点，记节点ei的子节点为集合m。

s207、判断m中是否有节点在open表中。

s208、若是，则计算m在open表中的节点的f值是否小于原本在open表中的其他节点的f值。

s209、若是，则修正原本在open表中的其他节点的父节点为节点ei，在open表中重新计算节点ei的子节点的f值，回到步骤s201。

s210、若否，则将m放入open表中，计算m中节点的f值，重新回到步骤s201。

s211、若否，则进一步判断m中是否有节点在close表中。

s212、若是，则计算m在close表中的节点的f值是否小于原本在close表中的其他节点的f值。

s213、若是，则修正原本在close表中的其他节点的父节点为节点ei，将节点ei的子节点放入open中，重新计算f值，回到步骤s201。

s214、若否，则将m放入open表中，计算m中节点的f值，重新回到步骤s201。

在上述步骤中，初始节点ei生成子节点m，由子节点建立指向ei的指针，子节点中f值最小的子节点继续拓展搜索，并同样建立指针，由此建立一个以初始节点ei为根部的搜索树，根据此搜索方式，搜索的方向一直会沿着接近目标节点t的方向搜索，当搜索到目标节点t后，计算目标节点t往初始节点e的指针所述指向的路径，即是最短路径。在上述s207步骤与s211步骤中，判断生成的节点是否与之前生成节点重复，若是则进一步进行修正节点之间的父子关系以及指针的指向，保证搜索正常进行。

参照图3，在本发明较为具体的一种实施例中，包括以下步骤：

s10、实时监控电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路中是否存在故障的电路。

s11、若是，关闭所有均衡电路。

s12、若否，则通过电池组中设置的电压采集电路、电流采集电路与温度采集电路，实时采集电池组中每个电池的电压信息，以及电池组的电流信息与温度信息。

s13、利用电压信息、电流信息与温度信息计算电池组中每一个电池的电量。

s14、选择电量最高的电池电量最低的电池转移电量，使用启发式搜索算法搜索电量最高的电池与电量最低的电池之间电量转移的最短路径。

s15、利用最短路径将电量最高的电池的电量向电量最低的电池转移。

在本实施例中，电量最高的电池包括充电时电量最高的电池或放电时电量最高的电池，电量最低的电池包括充电时电量最低的电池或放电时电量最低的电池。

本实施例中，通过计算电池组中电池的电量，在同一均衡电路中选择电量最高的电池向电量最低的转移电量，使用启发式搜索算法有方向地搜索电量最高的电池与电量最低的电池转移电量的最短路径，有方向的搜索大大提高了效率，能及时将电量从电量最高的电池转移到电量最低的电池中，均衡电池组中的电量，提高电池组的性能。实时监控辅助均衡电量的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路，保证了整个电池组控制系统的安全。

可以理解，使用启发搜索算法计算出最短路径后，在同一个均衡电路中，无论由电量最高的电池向电量最低的电池转移电量，还是由电量较高的电池的电量向电量较低的电池转移电量(只需符合电量从高电量电池转向低电量电池即可)，也无论电量转移时是直接通过均衡电路的导线或者通路转移，还是电量转移时需经过路径中的其他电池，最短的路径都能使耗费的时间以及损失的能量最少，另外，采集时，关闭均衡电路，可以使采集的数据更加准确。

参照图4，本发明还提出一实施例的一种电池组的电量均衡系统，包括：

计算单元31，用于控制系统实时计算电池组中每一个电池的电量。

搜索单元32，用于选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法搜索第一电池与第二电池之间电量转移的最短路径。

均衡单元33，用于利用最短路径将第一电池的电量向第二电池转移。

本实施例通过计算电池组中电池的电量，选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法有方向地搜索第一电池与第二电池之间转移电量的最短路径，有方向的搜索大大提高了效率，当第一电池为电量较高的电池，第二电池为电量较低的电池时，能及时将电量从电量较高的电池转移到电量较低的电池中，均衡电池组中的电量，提高电池组的性能。

在本实施例中，实时计算电池的电量一般为间隔100ms，计算电池的电量后，可以选择由第一电池向第二电池转移电量，一般第一电池为电量最高的电池，第二电池为电量最低的电池，当第一电池不是电量最高的电池时，依然能够实现电量的转移，只需第一电池的电量高于第二电池即可。“第一”与“第二”仅用于描述的目的，在本实施例中，电池电量的计算公式为：

q＝(σi*dt)*μ

其中，q为电量，i为电流，t为时间，μ为固定系数。实时计算电池的电量，可以实时判断每个电池的电量情况，通过计算电池组中电量均衡时以及电池组充放电时电量损耗的情况，修正固定系数μ。

在本实施例搜索单元32中，使用启发式搜索算法搜索第一电池与第二电池之间电量转移的最短路径，最短路径的起点为初始节点，终点为目标节点，节点一般指均衡电路中，导线或者电流通路相交的点。使用启发式搜索算法搜索时由初始节点开始向目标节点方向搜索。在本实施例中，初始节点是与第一电池的正极耳直接连接的节点，记为e，目标节点是与第二电池的负极耳直接连接的节点，记为t，设定估价函数f＝g(n)+h(n)，其中n为中间节点，g(n)为初始节点到中间节点n的实际最小路径，h(n)为节点n到目标节点t的路径的估价值，h(n)小于或等于中间节点n到目标节点t的实际路径，例如，可以设定中间节点n到目标节点t的距离为中间节点n到目标节点t的直线距离，当f值越小时，表示搜索越接近目标节点t，而h(n)值小，f值相对就小，就能能保证最短路的搜索向终点的方向进行，所以搜索时，只需h(n)值小越来越小，就能保证搜索越接近目标节点t，直至搜索到目标节点t。

设置一张open表，用于保存已经搜索到的节点，一张close表用于存储已使用估价函数f估算过的节点，参照图2，是在一个均衡电路中，搜索电量最高的电池与电量最低的电池之间电量转移的最短路径，包括以下步骤：

s200、把初始节点e放入open表中，计算f值。

s201、判断open表是否为空。

s202、若是，则搜索失败。

s203、若否，则选取open表中f值最小的节点ei，放入close表中，并在open表中删除节点ei。

s204、判断节点ei是否为目标节点t。

s205、若是，则搜索成功。

s206、若否，则拓展节点ei，生成节点ei的子节点，记节点ei的子节点为集合m。

s207、判断m中是否有节点在open表中。

s208、若是，则计算m在open表中的节点的f值是否小于原本在open表中的其他节点的f值。

s209、若是，则修正原本在open表中的其他节点的父节点为节点ei，在open表中重新计算节点ei的子节点的f值，回到步骤s201。

s210、若否，则将m放入open表中，计算m中节点的f值，重新回到步骤s201。

s211、若m中没有节点在open表中，则进一步判断m中是否有节点在close表中，若否，则进入s214。

s212、若是，则计算m在close表中的节点的f值是否小于原本在close表中的其他节点的f值。

s213、若是，则修正原本在close表中的其他节点的父节点为节点ei，将节点ei的子节点放入open中，重新计算f值，回到步骤s201。

s214、若否，则将m放入open表中，计算m中节点的f值，重新回到步骤s201。

在上述步骤中，初始节点ei生成子节点m，由子节点建立指向ei的指针，子节点中f值最小的子节点继续拓展搜索，并同样建立指针，由此建立一个以初始节点ei为根部的搜索树，根据此搜索方式，搜索的方向一直会沿着接近目标节点t的方向搜索，当搜索到目标节点t后，计算目标节点t往初始节点e的指针所述指向的路径，即是最短路径。

在上述s207步骤与s211步骤中，判断生成的节点是否与之前生成节点重复，若是则进一步进行修正节点之间的父子关系以及指针的指向，保证搜索正常进行。

参照图5，在本发明的一实施例中，计算单元包括：

采集模块311，用于通过电池组中设置的电压采集电路、电流采集电路与温度采集电路，实时采集电池组中每个电池的电压信息，以及电池组的电流信息与温度信息。

计算模块312，用于利用电压信息、电流信息与温度信息计算电池组中每一个电池的电量。

具体地，参照图6，电池组的电量均衡系统还包括：

监控单元330，用于实时监控电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路中是否存在故障的电路。

关闭单元331，用于若电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路中存在故障，则关闭所有均衡电路。

本实施例中，通过计算电池组中电池的电量，在同一均衡电路中选择电量最高的电池向电量最低的转移电量，使用启发式搜索算法有方向地搜索电量最高的电池与电量最低的电池转移电量的最短路径，有方向的搜索大大提高了效率，能及时将电量从电量最高的电池转移到电量最低的电池中，均衡电池组中的电量，提高电池组的性能。实时监控辅助均衡电量的电压采集电路、电流采集电路和温度采集电路，保证了整个电池组控制系统的安全。

可以理解，使用启发搜索算法计算出最短路径后，在同一个均衡电路中，无论由电量最高的电池向电量最低的电池转移电量，还是由电量较高的电池的电量向电量较低的电池转移电量(只需符合电量从高电量电池转向低电量电池即可)，也无论电量转移时是直接通过均衡电路的导线或者通路转移，还是电量转移时需经过路径中的其他电池，最短的路径都能使耗费的时间，损失的能量最少，另外，采集时，关闭均衡电路，可以使采集的数据更加准确。

在本发明一实施例中，第一电池为电量最高的电池，第二电池为电量最低的电池。在本实施例中，电量最高的电池包括充电时电量最高的电池或放电时电量最高的电池，电量最低的电池包括充电时电量最低的电池或放电时电量最低的电池。

本发明的有益效果：通过计算电池组中电池的电量，选择第一电池向第二电池转移电量，使用启发式搜索算法有方向地搜索第一电池与第二电池之间转移电量的最短路径，有方向的搜索大大提高了效率，当第一电池为电量较高的电池，第二电池为电量较低的电池时，能及时将电量从电量较高的电池转移到电量较低的电池中，均衡电池组中的电量，提高电池组的性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。