本發(fā)明涉及到電池組電量均衡領(lǐng)域，特別是涉及到一種電池組的電量均衡方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電池組由若干單體電池(以下簡稱電池)串聯(lián)或者并聯(lián)而成，由于電池電壓、內(nèi)阻、電量等特性不一致，充放電過程中部分電池的電量衰減過快，導(dǎo)致整個電池組與當(dāng)前衰減最快的電池的使用時間一致，即出現(xiàn)了木桶效應(yīng)，為了解決上述問題，即增加電池組的使用時間，一般使用均衡電路均衡電池組中電池的電量，而受到電池組的體積以及成本的影響，一般是電池組中多個電池或者全部電池共同使用一個均衡電路，所以均衡方法的好壞，直接影響電量的均衡效率，進(jìn)而影響電池組的性能，現(xiàn)有的均衡方法中，電量均衡的效率較慢，嚴(yán)重影響電池組的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的為提供種電池組的電量均衡方法及系統(tǒng)，能將快速均衡電池組中的電量，提高電池組性能。

本發(fā)明提出一種電池組的電量均衡方法，包括以下步驟：

控制系統(tǒng)實時計算電池組中每一個電池的電量；

選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法搜索所述第一電池與第二電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑；

利用所述最短路徑將所述第一電池的電量向第二電池轉(zhuǎn)移。

進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)實時計算電池組中每一個電池的電量步驟，包括：

通過所述電池組中設(shè)置的電壓采集電路、電流采集電路與溫度采集電路，實時采集電池組中每個電池的電壓信息，以及電池組的電流信息與溫度信息；

利用所述電壓信息、電流信息與溫度信息計算電池組中每一個電池的電量。

進(jìn)一步地，所述通過所述電池組中設(shè)置的電壓采集電路、電流采集電路與溫度采集電路，實時采集電池組中每個電池的電壓信息，以及電池組的電流信息與溫度信息的步驟之前，包括：

實時監(jiān)控所述電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路中是否存在故障的電路；

若是，關(guān)閉所有均衡電路。

進(jìn)一步地，所述第一電池為電量最高的電池，所述第二電池為電量最低的電池。

進(jìn)一步地，所述電量最高的電池包括充電時電量最高的電池或放電時電量最高的電池，所述電量最低的電池包括充電時電量最低的電池或放電時電量最低的電池。

本發(fā)明還提出一種電池組的電量均衡系統(tǒng)，包括：

計算單元，用于控制系統(tǒng)實時計算電池組中每一個電池的電量。

搜索單元，用于選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法搜索所述第一電池與第二電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑。

均衡單元，用于利用所述最短路徑將所述第一電池的電量向第二電池轉(zhuǎn)移。

進(jìn)一步地，所述計算單元包括：

采集模塊，用于通過所述電池組中設(shè)置的電壓采集電路、電流采集電路與溫度采集電路，實時采集電池組中每個電池的電壓信息，以及電池組的電流信息與溫度信息。

計算模塊，用于利用所述電壓信息、電流信息與溫度信息計算電池組中每一個電池的電量。

進(jìn)一步地，所述電池組的電量均衡系統(tǒng)還包括：

監(jiān)控單元，用于實時監(jiān)控所述電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路中是否存在故障的電路。

關(guān)閉單元，用于若所述電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路中存在故障的電路，則關(guān)閉所有均衡電路。

進(jìn)一步地，所述第一電池為電量最高的電池，所述第二電池為電量最低的電池。

進(jìn)一步地，所述電量最高的電池包括充電時電量最高的電池或放電時電量最高的電池，所述電量最低的電池包括充電時電量最低的電池或放電時電量最低的電池。

本發(fā)明的有益效果：通過計算電池組中電池的電量，選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法有方向地搜索第一電池與第二電池之間轉(zhuǎn)移電量的最短路徑，有方向的搜索大大提高了效率，當(dāng)?shù)谝浑姵貫殡娏枯^高的電池，第二電池為電量較低的電池時，能及時將電量從電量較高的電池轉(zhuǎn)移到電量較低的電池中，均衡電池組中的電量，提高電池組的性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的一種高效均衡算法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一實施例的一種高效均衡算法中啟發(fā)式搜索算法的流程圖；

圖3是本發(fā)明另一實施例的一種高效均衡算法的流程圖；

圖4是本發(fā)明一實施例的一種高效均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5是本發(fā)明一實施例的一種高效均衡系統(tǒng)的計算單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6是本發(fā)明另一實施例的一種高效均衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。

具體實施方式

應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1，提出本發(fā)明一實施例的一種電池組的電量均衡方法，包括以下步驟：

s1、控制系統(tǒng)實時計算電池組中每一個電池的電量。

s2、選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法搜索第一電池與第二電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑。

s3、利用最短路徑將第一電池的電量向第二電池轉(zhuǎn)移。

本實施例通過計算電池組中電池的電量，選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法有方向地搜索第一電池與第二電池之間轉(zhuǎn)移電量的最短路徑，有方向的搜索大大提高了效率，當(dāng)?shù)谝浑姵貫殡娏枯^高的電池，第二電池為電量較低的電池時，能及時將電量從電量較高的電池轉(zhuǎn)移到電量較低的電池中，均衡電池組中的電量，提高電池組的性能。

在本實施例中，實時計算電池的電量一般為間隔100ms，計算電池的電量后，可以選擇由第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，一般第一電池為電量最高的電池，第二電池為電量最低的電池，當(dāng)?shù)谝浑姵夭皇请娏孔罡叩碾姵貢r，依然能夠?qū)崿F(xiàn)電量的轉(zhuǎn)移，只需第一電池的電量高于第二電池即可?！暗谝弧迸c“第二”僅用于描述的目的，在本實施例中，電池電量的計算公式為：

q＝(σi*dt)*μ

其中，q為電量，i為電流，t為時間，μ為固定系數(shù)。實時計算電池的電量，可以實時判斷每個電池的電量情況，通過計算電池組中電量均衡時以及電池組充放電時電量損耗的情況，修正固定系數(shù)μ。

在本實施例s2步驟中，使用啟發(fā)式搜索算法搜索第一電池與第二電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑，最短路徑的起點為初始節(jié)點，終點為目標(biāo)節(jié)點，節(jié)點一般指均衡電路中，導(dǎo)線或者電流通路相交的點。使用啟發(fā)式搜索算法搜索時由初始節(jié)點開始向目標(biāo)節(jié)點方向搜索。在本實施例中，初始節(jié)點是與第一電池的正極耳直接連接的節(jié)點，記為e，目標(biāo)節(jié)點是與第二電池的負(fù)極耳直接連接的節(jié)點，記為t，設(shè)定估價函數(shù)f＝g(n)+h(n)，其中n為中間節(jié)點，g(n)為初始節(jié)點e到中間節(jié)點n的實際最小路徑，h(n)為節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的路徑的估價值，h(n)小于或等于中間節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的實際路徑，例如，可以設(shè)定中間節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的距離為中間節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的直線距離，當(dāng)f值越小時，表示搜索越接近目標(biāo)節(jié)點t，而h(n)值小，f值相對就小，就能能保證最短路的搜索向終點的方向進(jìn)行，所以搜索時，只需h(n)值小越來越小，就能保證搜索越接近目標(biāo)節(jié)點t，直至搜索到目標(biāo)節(jié)點t。

設(shè)置一張open表，用于保存已經(jīng)搜索到的節(jié)點，一張close表用于存儲已使用估價函數(shù)f估算過的節(jié)點，參照圖2，是在一個均衡電路中，搜索電量最高的電池與電量最低的電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑，包括以下步驟：

s200、把初始節(jié)點e放入open表中，計算f值。

s201、判斷open表是否為空。

s202、若是，則搜索失敗。

s203、若否，則選取open表中f值最小的節(jié)點ei，放入close表中，并在open表中刪除節(jié)點ei。

s204、判斷節(jié)點ei是否為目標(biāo)節(jié)點t。

s205、若是，則搜索成功。

s206、若否，則拓展節(jié)點ei，生成節(jié)點ei的子節(jié)點，記節(jié)點ei的子節(jié)點為集合m。

s207、判斷m中是否有節(jié)點在open表中。

s208、若是，則計算m在open表中的節(jié)點的f值是否小于原本在open表中的其他節(jié)點的f值。

s209、若是，則修正原本在open表中的其他節(jié)點的父節(jié)點為節(jié)點ei，在open表中重新計算節(jié)點ei的子節(jié)點的f值，回到步驟s201。

s210、若否，則將m放入open表中，計算m中節(jié)點的f值，重新回到步驟s201。

s211、若否，則進(jìn)一步判斷m中是否有節(jié)點在close表中。

s212、若是，則計算m在close表中的節(jié)點的f值是否小于原本在close表中的其他節(jié)點的f值。

s213、若是，則修正原本在close表中的其他節(jié)點的父節(jié)點為節(jié)點ei，將節(jié)點ei的子節(jié)點放入open中，重新計算f值，回到步驟s201。

s214、若否，則將m放入open表中，計算m中節(jié)點的f值，重新回到步驟s201。

在上述步驟中，初始節(jié)點ei生成子節(jié)點m，由子節(jié)點建立指向ei的指針，子節(jié)點中f值最小的子節(jié)點繼續(xù)拓展搜索，并同樣建立指針，由此建立一個以初始節(jié)點ei為根部的搜索樹，根據(jù)此搜索方式，搜索的方向一直會沿著接近目標(biāo)節(jié)點t的方向搜索，當(dāng)搜索到目標(biāo)節(jié)點t后，計算目標(biāo)節(jié)點t往初始節(jié)點e的指針?biāo)鲋赶虻穆窂剑词亲疃搪窂?。在上述s207步驟與s211步驟中，判斷生成的節(jié)點是否與之前生成節(jié)點重復(fù)，若是則進(jìn)一步進(jìn)行修正節(jié)點之間的父子關(guān)系以及指針的指向，保證搜索正常進(jìn)行。

參照圖3，在本發(fā)明較為具體的一種實施例中，包括以下步驟：

s10、實時監(jiān)控電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路中是否存在故障的電路。

s11、若是，關(guān)閉所有均衡電路。

s12、若否，則通過電池組中設(shè)置的電壓采集電路、電流采集電路與溫度采集電路，實時采集電池組中每個電池的電壓信息，以及電池組的電流信息與溫度信息。

s13、利用電壓信息、電流信息與溫度信息計算電池組中每一個電池的電量。

s14、選擇電量最高的電池電量最低的電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法搜索電量最高的電池與電量最低的電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑。

s15、利用最短路徑將電量最高的電池的電量向電量最低的電池轉(zhuǎn)移。

在本實施例中，電量最高的電池包括充電時電量最高的電池或放電時電量最高的電池，電量最低的電池包括充電時電量最低的電池或放電時電量最低的電池。

本實施例中，通過計算電池組中電池的電量，在同一均衡電路中選擇電量最高的電池向電量最低的轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法有方向地搜索電量最高的電池與電量最低的電池轉(zhuǎn)移電量的最短路徑，有方向的搜索大大提高了效率，能及時將電量從電量最高的電池轉(zhuǎn)移到電量最低的電池中，均衡電池組中的電量，提高電池組的性能。實時監(jiān)控輔助均衡電量的電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路，保證了整個電池組控制系統(tǒng)的安全。

可以理解，使用啟發(fā)搜索算法計算出最短路徑后，在同一個均衡電路中，無論由電量最高的電池向電量最低的電池轉(zhuǎn)移電量，還是由電量較高的電池的電量向電量較低的電池轉(zhuǎn)移電量(只需符合電量從高電量電池轉(zhuǎn)向低電量電池即可)，也無論電量轉(zhuǎn)移時是直接通過均衡電路的導(dǎo)線或者通路轉(zhuǎn)移，還是電量轉(zhuǎn)移時需經(jīng)過路徑中的其他電池，最短的路徑都能使耗費的時間以及損失的能量最少，另外，采集時，關(guān)閉均衡電路，可以使采集的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

參照圖4，本發(fā)明還提出一實施例的一種電池組的電量均衡系統(tǒng)，包括：

計算單元31，用于控制系統(tǒng)實時計算電池組中每一個電池的電量。

搜索單元32，用于選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法搜索第一電池與第二電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑。

均衡單元33，用于利用最短路徑將第一電池的電量向第二電池轉(zhuǎn)移。

本實施例通過計算電池組中電池的電量，選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法有方向地搜索第一電池與第二電池之間轉(zhuǎn)移電量的最短路徑，有方向的搜索大大提高了效率，當(dāng)?shù)谝浑姵貫殡娏枯^高的電池，第二電池為電量較低的電池時，能及時將電量從電量較高的電池轉(zhuǎn)移到電量較低的電池中，均衡電池組中的電量，提高電池組的性能。

在本實施例中，實時計算電池的電量一般為間隔100ms，計算電池的電量后，可以選擇由第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，一般第一電池為電量最高的電池，第二電池為電量最低的電池，當(dāng)?shù)谝浑姵夭皇请娏孔罡叩碾姵貢r，依然能夠?qū)崿F(xiàn)電量的轉(zhuǎn)移，只需第一電池的電量高于第二電池即可?！暗谝弧迸c“第二”僅用于描述的目的，在本實施例中，電池電量的計算公式為：

q＝(σi*dt)*μ

其中，q為電量，i為電流，t為時間，μ為固定系數(shù)。實時計算電池的電量，可以實時判斷每個電池的電量情況，通過計算電池組中電量均衡時以及電池組充放電時電量損耗的情況，修正固定系數(shù)μ。

在本實施例搜索單元32中，使用啟發(fā)式搜索算法搜索第一電池與第二電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑，最短路徑的起點為初始節(jié)點，終點為目標(biāo)節(jié)點，節(jié)點一般指均衡電路中，導(dǎo)線或者電流通路相交的點。使用啟發(fā)式搜索算法搜索時由初始節(jié)點開始向目標(biāo)節(jié)點方向搜索。在本實施例中，初始節(jié)點是與第一電池的正極耳直接連接的節(jié)點，記為e，目標(biāo)節(jié)點是與第二電池的負(fù)極耳直接連接的節(jié)點，記為t，設(shè)定估價函數(shù)f＝g(n)+h(n)，其中n為中間節(jié)點，g(n)為初始節(jié)點到中間節(jié)點n的實際最小路徑，h(n)為節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的路徑的估價值，h(n)小于或等于中間節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的實際路徑，例如，可以設(shè)定中間節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的距離為中間節(jié)點n到目標(biāo)節(jié)點t的直線距離，當(dāng)f值越小時，表示搜索越接近目標(biāo)節(jié)點t，而h(n)值小，f值相對就小，就能能保證最短路的搜索向終點的方向進(jìn)行，所以搜索時，只需h(n)值小越來越小，就能保證搜索越接近目標(biāo)節(jié)點t，直至搜索到目標(biāo)節(jié)點t。

設(shè)置一張open表，用于保存已經(jīng)搜索到的節(jié)點，一張close表用于存儲已使用估價函數(shù)f估算過的節(jié)點，參照圖2，是在一個均衡電路中，搜索電量最高的電池與電量最低的電池之間電量轉(zhuǎn)移的最短路徑，包括以下步驟：

s200、把初始節(jié)點e放入open表中，計算f值。

s201、判斷open表是否為空。

s202、若是，則搜索失敗。

s203、若否，則選取open表中f值最小的節(jié)點ei，放入close表中，并在open表中刪除節(jié)點ei。

s204、判斷節(jié)點ei是否為目標(biāo)節(jié)點t。

s205、若是，則搜索成功。

s206、若否，則拓展節(jié)點ei，生成節(jié)點ei的子節(jié)點，記節(jié)點ei的子節(jié)點為集合m。

s207、判斷m中是否有節(jié)點在open表中。

s208、若是，則計算m在open表中的節(jié)點的f值是否小于原本在open表中的其他節(jié)點的f值。

s209、若是，則修正原本在open表中的其他節(jié)點的父節(jié)點為節(jié)點ei，在open表中重新計算節(jié)點ei的子節(jié)點的f值，回到步驟s201。

s210、若否，則將m放入open表中，計算m中節(jié)點的f值，重新回到步驟s201。

s211、若m中沒有節(jié)點在open表中，則進(jìn)一步判斷m中是否有節(jié)點在close表中，若否，則進(jìn)入s214。

s212、若是，則計算m在close表中的節(jié)點的f值是否小于原本在close表中的其他節(jié)點的f值。

s213、若是，則修正原本在close表中的其他節(jié)點的父節(jié)點為節(jié)點ei，將節(jié)點ei的子節(jié)點放入open中，重新計算f值，回到步驟s201。

s214、若否，則將m放入open表中，計算m中節(jié)點的f值，重新回到步驟s201。

在上述步驟中，初始節(jié)點ei生成子節(jié)點m，由子節(jié)點建立指向ei的指針，子節(jié)點中f值最小的子節(jié)點繼續(xù)拓展搜索，并同樣建立指針，由此建立一個以初始節(jié)點ei為根部的搜索樹，根據(jù)此搜索方式，搜索的方向一直會沿著接近目標(biāo)節(jié)點t的方向搜索，當(dāng)搜索到目標(biāo)節(jié)點t后，計算目標(biāo)節(jié)點t往初始節(jié)點e的指針?biāo)鲋赶虻穆窂剑词亲疃搪窂健?/p>

在上述s207步驟與s211步驟中，判斷生成的節(jié)點是否與之前生成節(jié)點重復(fù)，若是則進(jìn)一步進(jìn)行修正節(jié)點之間的父子關(guān)系以及指針的指向，保證搜索正常進(jìn)行。

參照圖5，在本發(fā)明的一實施例中，計算單元包括：

采集模塊311，用于通過電池組中設(shè)置的電壓采集電路、電流采集電路與溫度采集電路，實時采集電池組中每個電池的電壓信息，以及電池組的電流信息與溫度信息。

計算模塊312，用于利用電壓信息、電流信息與溫度信息計算電池組中每一個電池的電量。

具體地，參照圖6，電池組的電量均衡系統(tǒng)還包括：

監(jiān)控單元330，用于實時監(jiān)控電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路中是否存在故障的電路。

關(guān)閉單元331，用于若電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路中存在故障，則關(guān)閉所有均衡電路。

本實施例中，通過計算電池組中電池的電量，在同一均衡電路中選擇電量最高的電池向電量最低的轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法有方向地搜索電量最高的電池與電量最低的電池轉(zhuǎn)移電量的最短路徑，有方向的搜索大大提高了效率，能及時將電量從電量最高的電池轉(zhuǎn)移到電量最低的電池中，均衡電池組中的電量，提高電池組的性能。實時監(jiān)控輔助均衡電量的電壓采集電路、電流采集電路和溫度采集電路，保證了整個電池組控制系統(tǒng)的安全。

可以理解，使用啟發(fā)搜索算法計算出最短路徑后，在同一個均衡電路中，無論由電量最高的電池向電量最低的電池轉(zhuǎn)移電量，還是由電量較高的電池的電量向電量較低的電池轉(zhuǎn)移電量(只需符合電量從高電量電池轉(zhuǎn)向低電量電池即可)，也無論電量轉(zhuǎn)移時是直接通過均衡電路的導(dǎo)線或者通路轉(zhuǎn)移，還是電量轉(zhuǎn)移時需經(jīng)過路徑中的其他電池，最短的路徑都能使耗費的時間，損失的能量最少，另外，采集時，關(guān)閉均衡電路，可以使采集的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

在本發(fā)明一實施例中，第一電池為電量最高的電池，第二電池為電量最低的電池。在本實施例中，電量最高的電池包括充電時電量最高的電池或放電時電量最高的電池，電量最低的電池包括充電時電量最低的電池或放電時電量最低的電池。

本發(fā)明的有益效果：通過計算電池組中電池的電量，選擇第一電池向第二電池轉(zhuǎn)移電量，使用啟發(fā)式搜索算法有方向地搜索第一電池與第二電池之間轉(zhuǎn)移電量的最短路徑，有方向的搜索大大提高了效率，當(dāng)?shù)谝浑姵貫殡娏枯^高的電池，第二電池為電量較低的電池時，能及時將電量從電量較高的電池轉(zhuǎn)移到電量較低的電池中，均衡電池組中的電量，提高電池組的性能。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。