电池主动均衡方法及车辆与流程

本技术涉及电池，具体涉及一种电池主动均衡方法及车辆。

背景技术：

1、随着动力电池技术的持续发展，电池包内电芯数量不断增加，其电池结构也日益复杂。在电池长期使用过程中，由于各电芯的制造差异、温度梯度分布、自放电率差异及老化不一致等因素，电池会逐渐出现荷电状态（state of charge‌，soc）离散化现象，影响电池整体的可用能量输出和实际续航能力。

2、因此，亟需提出一种较好的电池主动均衡方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例致力于提供一种电池主动均衡方法及车辆，能够解决现有技术中影响电池整体的可用能量输出和实际续航能力等技术问题。

2、第一方面，本技术提供了一种电池主动均衡方法，所述方法包括：

3、获取目标电池的行程需求数据，所述行程需求数据至少包括行程预测数据和电芯状态数据，所述行程预测数据为基于所述目标电池对应的历史出行数据预测获得的下次行程数据，所述电芯状态数据至少用于指示所述目标电池中各电芯的当前可用容量和当前荷电状态；

4、基于所述行程需求数据中的行程预测数据和电芯状态数据进行目标荷电状态计算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态，所述目标荷电状态用于指示对应电芯在所述行程预测数据所指示的下次行程中所需要的电池荷电状态；

5、在所述目标电池满足预设的均衡启动条件时，基于所述目标电池中各电芯的目标荷电状态进行电芯能量重分配，以实现所述目标电池的主动均衡。

6、在一些实施例中，所述行程预测数据包括下次行程里程和对应的置信上限值，所述置信上限值用于反映预测的所述下次行程里程允许达到的上限值，所述基于所述行程需求数据中的行程预测数据和电芯状态数据进行目标荷电状态计算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态包括：

7、基于所述下次行程里程对应的置信上限值进行能量需求计算，得到对应的行程总能量需求，所述行程总能量需求用于反映所述下次行程里程所需电池放电的总能量；

8、基于所述电芯状态数据和所述行程总能量需求进行各电芯的目标荷电状态逆向推算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态。

9、在一些实施例中，所述行程预测数据包括下次行程里程和对应的置信区间，所述置信区间用于反映预测的所述下次行程里程允许达到的上限值和下限值，所述基于所述行程需求数据中的行程预测数据和电芯状态数据进行目标荷电状态计算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态包括：

10、基于所述下次行程里程和对应的所述置信区间进行场景生成，得到对应的生成场景，所述生成场景用于在对应场景下对所述下次行程里程及其所需的荷电状态进行限定；

11、基于所述生成场景，确定对应的目标函数和约束条件，所述目标函数包括所述目标电池中任意两个电芯的电芯荷电状态的方差值最小化的函数，所述电芯荷电状态为对应电芯在所述生成场景中所述下次行程里程结束时的荷电状态，且所述电芯荷电状态与对应电芯的所述目标荷电状态相关，所述约束条件至少用于指示对所述目标电池中任意电芯的目标荷电状态的约束；

12、基于所述目标函数和所述约束条件对各电芯的目标荷电状态进行求解，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态。

13、在一些实施例中，所述行程预测数据包括下次行程里程和对应的置信区间，所述置信区间用于反映预测的所述下次行程里程允许达到的上限值和下限值，所述基于所述行程需求数据中的行程预测数据和电芯状态数据进行目标荷电状态计算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态包括：

14、确定参考数据，所述参考数据包括至少一个参考荷电状态、所述参考荷电状态对应的参考行程里程和参考区间；

15、基于所述参考数据、所述下次行程里程和所述置信区间进行多维插值，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态。

16、在一些实施例中，所述基于所述目标电池中各电芯的目标荷电状态进行电芯能量重分配包括：

17、基于所述目标电池中各电芯的当前荷电状态和目标荷电状态进行偏差计算，得到所述目标电池中各电芯的荷电状态偏差值，所述荷电状态偏差值用于反映对应电芯的当前荷电状态和目标荷电状态之间的差值；

18、基于所述目标电池中各电芯的荷电状态偏差值进行电芯配对，得到至少一个电芯对，所述电芯对包括第一电芯和第二电芯，所述第一电芯为所述目标电池中各电芯的荷电状态偏差值为正值、且所述荷电状态偏差值的绝对值超过预设数值的电芯，所述第二电芯为所述目标电池中各电芯的荷电状态偏差值为负值、且所述荷电状态偏差值的绝对值超过预设数值的电芯；

19、基于至少一个所述电芯对中的第一电芯和第二电芯进行电芯间的能量重分配。

20、在一些实施例中，所述基于至少一个所述电芯对中的第一电芯和第二电芯进行电芯间的能量重分配包括以下任一项：

21、在所述第一电芯的荷电状态偏差值的绝对值处于预设第一范围时，基于预设的第一均衡电流将所述第一电芯的电芯能量迁移至所述第二电芯；

22、在所述第一电芯的荷电状态偏差值的绝对值处于预设第二范围时，基于第二均衡电流将所述第一电芯的电芯能量迁移至所述第二电芯，所述第二均衡电流为基于所述第一电芯的荷电状态偏差值的绝对值进行比例控制获得的电流值；

23、在所述第一电芯的荷电状态偏差值的绝对值处于预设第三范围时，基于预设的第三均衡电流将所述第一电芯的电芯能量迁移至所述第二电芯；

24、其中，所述预设第一范围的下限值大于或等于所述预设第二范围的上限值、所述预设第二范围的下限值大于或等于所述预设第三范围的上限值，所述第一均衡电流大于所述第二均衡电流大于所述第三均衡电流。

25、在一些实施例中，所述行程需求数据包括行程预测数据，所述获取目标电池的行程需求数据包括：

26、获取所述目标电池对应的历史出行数据，所述历史出行数据至少包括所述目标电池所在车辆的行驶记录数据、导航数据、充电行为数据和日程安排数据中的一个；

27、基于所述历史出行数据进行特征提取，得到对应的历史出行特征，所述历史出行特征至少包括时间周期特征、出行模式特征、历史统计特征、充电关联行为特征中的一个；

28、基于所述历史出行特征和行程预测模型进行下次行程预测，得到所述行程预测数据，所述行程预测数据包括下次行程里程和对应的置信区间，所述置信区间包括置信上限值和置信下限值，所述行程预测模型为预先基于所述目标电池的历史行程数据进行训练好的。

29、在一些实施例中，所述均衡启动条件包括：

30、所述目标电池处于充电状态；

31、所述目标电池中各电芯的目标荷电状态的平均值超过预设第一阈值；

32、所述目标电池中各电芯的目标荷电状态均处于预设荷电范围内；

33、所述行程预测数据中的置信度超过预设第二阈值；

34、所述目标电池中各电芯的当前荷电状态和目标荷电状态之间的偏差值均超过预设第三阈值；以及，

35、所述目标电池对应的主动均衡电路自检成功。

36、在一些实施例中，所述方法还包括：

37、在所述目标电池中任意电芯的目标荷电状态未处于预设荷电范围时，对所述任意电芯进行告警提示；和/或，

38、在所述目标电池满足预设的均衡结束条件时，停止所述电芯能量重分配或停止所述目标电池的主动均衡，所述均衡结束条件包括所述目标电池中各电芯的荷电状态偏差值的绝对值均小于预设第四阈值，或者所述目标电池结束充电。

39、第二方面，本技术提供了一种电池主动均衡装置，所述装置包括：

40、获取模块，用于获取目标电池的行程需求数据，所述行程需求数据至少包括行程预测数据和电芯状态数据，所述行程预测数据为基于所述目标电池对应的历史出行数据预测获得的下次行程数据，所述电芯状态数据至少用于指示所述目标电池中各电芯的当前可用容量和当前荷电状态；

41、处理模块，用于基于所述行程需求数据中的行程预测数据和电芯状态数据进行目标荷电状态计算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态，所述目标荷电状态用于指示对应电芯在所述行程预测数据所指示的下次行程中所需要的电池荷电状态；

42、所述处理模块，还用于在所述目标电池满足预设的均衡启动条件时，基于所述目标电池中各电芯的目标荷电状态进行电芯能量重分配，以实现所述目标电池的主动均衡。

43、关于本技术实施例中未介绍或未描述的内容可对应参考前述方法实施例中的相关描述，这里不再赘述。

44、第三方面，本技术提供了一种车辆，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令实现上述电池主动均衡方法的步骤。

45、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述电池主动均衡方法的步骤。

46、本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术获取目标电池的行程需求数据，所述行程需求数据至少包括行程预测数据和电芯状态数据，所述行程预测数据为基于所述目标电池对应的历史出行数据预测获得的下次行程数据，所述电芯状态数据至少用于指示所述目标电池中各电芯的当前可用容量和当前荷电状态；基于所述行程需求数据中的行程预测数据和电芯状态数据进行目标荷电状态计算，得到所述目标电池中各电芯的目标荷电状态，所述目标荷电状态用于指示对应电芯在所述行程预测数据所指示的下次行程中所需要的电池荷电状态；在所述目标电池满足预设的均衡启动条件时，基于所述目标电池中各电芯的目标荷电状态进行电芯能量重分配，以实现所述目标电池的主动均衡。这样，可以使主动均衡不再简单地在充电末期将各电芯荷电状态调节至统一水平，而是与预测的下次行程放电需求相关联，通过采用与行程需求适配的目标荷电状态和电芯能量重分配的方式，避免容量较小或老化较快的电芯先触及荷电状态下限保护而限制电池整体可用能量的释放，从而提高了电池整体可用能量的输出和实际续航能力，同时减少了因均衡目标与行程需求解耦导致的主动均衡不足或过度均衡的问题，从而有利于提升电池主动均衡的实用性和可靠性。

47、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。