一种锂离子电池均衡算法验证系统及方法

1.本发明涉及电动汽车电池管理系统技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池均衡算法验证系统及方法。


背景技术：

2.电池作为电动汽车的三电系统之一，直接影响着电动汽车续航里程和安全性，锂离子电池以其能量密度高、自放电效率小、无记忆效应等优点被广泛应用于电动汽车的电池组上。为了满足电动汽车驱动系统高电压和大容量的需求，通常需要将锂离子电池串并联组合成电池组。由于生产制造工艺和后天使用环境的差异，锂离子电池之间存在着不一致性，主要表现在电池容量、自放电效率、内阻等方面，这会导致整个电池组出现短板效应，极大地影响电池组的整体能量使用效率和寿命，所以电池管理系统中的电池均衡管理模块承担着非常重要的角色，可以缓和电池组的不一致性，提高电池组的能量使用效率和寿命，延长电动汽车的续航里程。
3.目前学术界和企业都对电池均衡管理模块进行了大量的研究，主要体现在均衡拓扑和均衡算法两个方面，按照能量是否耗散的方式进行划分，电池均衡可以划分为能量耗散型均衡和能量非耗散型均衡，其中能量耗散型均衡采用旁路电阻的拓扑结构，均衡算法比较单一，能量非耗散型均衡采用电容、电感、变换器等中间储能元件进行拓扑设计，均衡能量流通过程比较灵活，均衡算法可研究性很大。均衡拓扑是载体，均衡算法是核心，目前学术界和企业都提出了众多不同的均衡算法，与普通的均衡策略相比在均衡速度和均衡损耗上都具有显著的改进，但是这些优秀的均衡算法之间却很少有做一个统一的比较，因此，锂离子电池均衡算法验证平台可以很方便地对各种优秀的均衡算法进行验证和对比，对于学习和算法创新研究具有重要的意义。
4.然而现有技术中的算法设计和验证操作都需要在实验平台旁边进行，对于技术人员办公环境以及实验的安全性都具有极大的挑战，同时在需要控制实验温度湿度的场景，通信线路对于把均衡算法验证平台放置在恒温恒湿箱里面是个棘手的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决当前电池均衡算法实验环境不安全的问题，提供一种锂离子电池均衡算法验证系统。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种锂离子电池均衡算法验证系统，包括电池组、均衡管理系统模块、物联网平台模块、应用软件模块：
8.所述均衡管理系统模块用于采集电池组基本参数数据、执行来自物联网平台模块的均衡指令及进行无线通信；
9.所述应用软件模块用于估算soc、设置均衡算法和运行工作、向物联网平台模块发送通过均衡算法计算出的均衡指令及进行无线通信；
10.所述物联网平台模块部署在云服务器上，所述均衡管理系统模块及应用软件模块分别通过无线连接到物联网平台模块上，所述均衡管理系统模块将采集的电池组基本参数数据发送到物联网平台模块上，物联网平台模块将所述数据转发到应用软件模块上进行电池均衡验证实验。
11.在一些实施例中，所述均衡管理系统模块包括采样模块、均衡模块、主控制器以及无线通信模块，所述采样模块采样端连接到所述电池组中每一节电池上，采集每一节电池的基本参数数据，所述采样模块通信端连接到所述主控制器上，所述均衡模块的均衡接口连接到所述电池组上，所述均衡模块的通信端连接到主控制器上，所述主控制器连接到所述无线通信模块上；
12.所述应用软件模块包括soc估算模块、均衡示例算法模块、自定义均衡算法编辑框模块及无线通信模块，所述soc估算模块用于计算每节电池的soc值，通过所述均衡示例算法模块加载示例均衡算法或通过所述自定义均衡算法编辑框模块编写待验证的均衡算法进行电池均衡验证实验。
13.在一些实施例中，所述应用软件模块还包括数据可视化模块及数据存储模块，所述数据可视化模块用于实时动态显示电池组基本参数数据，并通过所述数据存储模块进行历史数据存储。
14.在一些实施例中，所述均衡模块采用双层的均衡拓扑结构，底层采用基于分布式反激式变压器的均衡拓扑结构，顶层采用基于集中式电感的均衡拓扑结构。
15.在一些实施例中，所述均衡管理系统模块包括可编程充电机和可编程电子负载，所述应用软件模块包括电池组充放电工况模块，通过设置电池组充放电工况模块能够让所述可编程充电机、可编程电子负载对电池组执行不同的工况，为均衡算法验证提供不同测试工况。
16.在一些实施例中，所述物联网平台模块包括虚拟产品、虚拟设备和虚拟主题，所述均衡管理系统模块及应用软件模块分别连接到所述虚拟设备上，通过订阅和发布虚拟主题，从而实现数据的通信，所述设备主题包括电池采样数据主题、均衡指令主题、充放电工况主题。
17.在一些实施例中，所述soc估算模块采用安时积分法计算每节电池的soc值。
18.在一些实施例中，所述自定义均衡算法编辑框模块用于编辑和运行自定义的均衡算法，并能够通过所述均衡示例算法模块加载预置的均衡算法进行对比实验，以比较不同均衡算法的特点和效果。
19.本发明还公开了一种锂离子电池均衡算法验证方法，包括以下步骤：
20.s1:均衡管理系统模块订阅物联网平台模块上的虚拟主题；
21.s2:均衡管理系统模块根据虚拟主题周期采集电池组基本参数数据；
22.s3:均衡管理系统模块将采集的数据发布主题到物联网平台模块上；
23.s4:物联网平台模块将所述电池组基本参数数据转发到应用软件模块上；
24.s5:应用软件模块创建和启动多线程，子线程用于监听物联网平台模块的主题推送数据，主线程用于运行均衡算法及向物联网平台模块发布虚拟主题。
25.在一些实施例中，均衡管理系统模块运行过程包括串口中断和定时器中断，串口中断用于接收无线通信模块推送过来的主题信息，根据推送过来的主题信息，提取出主题
与数据，根据主题执行对应的动作；定时器中断用于周期性发布心跳保持数据包和电压采样芯片的看门狗喂狗工作。
26.本发明具有如下有益效果：
27.本发明所述物联网平台模块可以实现均衡管理系统硬件和均衡算法设计的空间隔离，均衡算法设计在应用软件模块上进行，提高了均衡实验的安全性，避免硬件损坏或者电池故障对技术人员造成的安全问题，基于应用软件模块，均衡算法研究者可以随时随地远程连接到均衡算法验证系统上，方便了均衡算法的研究和验证过程，填补了市场上基于物联网的电池组均衡算法验证系统的空白；
28.在一些实施例还具有以下有益效果，
29.本发明所述均衡模块采用双层的均衡拓扑结构，既可以单独在底层和顶层拓扑电路上进行均衡算法设计与验证，也可以综合底层和顶层的拓扑电路进行综合的均衡算法设计与验证，该均衡模块的双层结构和灵活性可以满足多种多样的均衡算法验证和对比实验；
30.本发明所述的应用软件模块还提供了数据可视化和存储功能，可以很直观地查看电池组在均衡过程中一些重要参数的实时变化过程，数据存储方便后续对实验数据进行查看与分析；
31.本发明实施例其他的有益效果将在下述“具体实施方式”中一并阐述。
附图说明
32.图1是本发明实施例中的锂离子电池均衡算法验证系统示意图；
33.图2是本发明实施例中的锂离子电池均衡算法验证系统框图；
34.图3a是本发明实施例中底层均衡模块实现放电均衡时步骤a1示意图；
35.图3b是本发明实施例中底层均衡模块实现放电均衡时步骤a2示意图；
36.图4a是本发明实施例中底层均衡模块实现充电均衡时步骤b1示意图；
37.图4b是本发明实施例中底层均衡模块实现充电均衡时步骤b2示意图；
38.图5是本发明实施例中顶层均衡模块拓扑示意图；
39.图6是本发明实施例中锂离子电池均衡算法验证方法流程图；
40.图7a是本发明实施例中均衡管理系统模块主控制器工作流程图；
41.图7b是本发明实施例中均衡管理系统模块串口中断时工作流程图；
42.图7c是本发明实施例中均衡管理系统模块定时器中断时工作流程图；
43.图8是本发明实施例中应用软件模块工作流程图。
44.附图标记说明如下：
45.b1-第一电池,b2-第二电池,bn-第n电池,g1-底层均衡模块中的第一nmos开关，g2-底层均衡模块中的第二nmos开关,g3-底层均衡模块中的第三nmos开关,g4-底层均衡模块中的第四nmos开关,g2n-1-底层均衡模块中的第2n-1nmos开关，g2n-底层均衡模块中的第2n nmos开关，t1-第一反激式变压器,t2-第二反激式变压器,tn-第n反激式变压器,d1-第一二极管,d2-第二二极管,d5-第五二极管,d6-第六二极管,q1-顶层均衡模块中的第一nmos开关,q2-顶层均衡模块中的第二nmos开关,q5-顶层均衡模块中的第五nmos开关,m1-第一电池模组,m2-第二电池模组。
具体实施方式
46.以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
47.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
48.目前的均衡算法验证平台存在三类比较突出的问题：一是均衡拓扑结构比较简单，对均衡算法的研究比较局限。二是均衡算法验证平台上没有配备可编程充电机和电阻负载，无法对电池组在各种运行工况下进行均衡算法验证。三是均衡算法验证平台都是通过物理线路连接，算法设计和验证操作都需要在实验平台旁边进行，对于技术人员办公环境以及实验的安全性都具有极大的挑战，同时在需要控制实验温度湿度的场景，物理通信线路对于把均衡算法验证平台放置在恒温恒湿箱里面是个棘手的问题。
49.基于以上缺陷本发明实施例研发了一种基于物联网的锂离子电池均衡算法验证系统，如图1所示，本发明实施例的系统包括电池组、均衡管理系统模块、物联网平台模块、应用软件模块：均衡管理系统模块用于采集电池组基本参数数据、执行来自物联网平台模块的均衡指令及进行无线通信；应用软件模块用于估算soc、设置均衡算法和运行工作、向物联网平台模块发送通过均衡算法计算出的均衡指令及进行无线通信；物联网平台模块部署在云服务器上，均衡管理系统模块及应用软件模块分别通过无线连接到物联网平台模块上，均衡管理系统模块将采集的电池组基本参数数据发送到物联网平台模块上，物联网平台模块将所述数据转发到应用软件模块上进行电池均衡验证实验。
50.在本实施例中，均衡管理系统模块包括采样模块、均衡模块、可编程充电机、可编程电子负载、主控制器以及esp8266无线通信模块，采样模块包库电压采样模块、电流采样模块、温度采样模块，均衡模块采用两层的均衡拓扑结构，底层采用基于分布式反激式变压器的均衡拓扑结构，顶层采用基于集中式电感的均衡拓扑结构；电池组整体正负极输出端连接到可编程充电机和电子负载的充放电接口上，可编程充电机和电子负载通信端分别通过rs232(一种串行通信接口标准)总线连接到主控制器上；采样模块采样端连接到电池组中每一节电池上，采集每一节电池的电压、电流和温度数据，采样模块通信端通过spi总线连接到主控制器上；均衡模块均衡接口连接到电池组上，均衡模块通信端通过can总线(一种现场总线)连接到主控制器上；主控制器通过rs232接口连接到esp8266无线通信模块上；物联网平台模块部署在云服务器上，包括虚拟产品、虚拟设备和虚拟主题，“虚拟产品”是指“锂离子电池均衡算法验证系统”这一整个系统(产品)；“虚拟设备”指“均衡管理系统模块”(产品中的某一个模块)；“虚拟主题”是指“虚拟设备”中需要进行无线传输的数据，虚拟主题包括电池采样数据主题、均衡指令主题、充放电工况主题，即“虚拟设备”(均衡管理系统模块)需要进行无线传输或者接收的数据。虚拟产品是在物联网平台模块上创建的一个虚拟产品对象，在虚拟产品对象下面创建了虚拟设备对象，在虚拟设备对象下面创建了不同的虚拟主题；esp8266无线通信模块通过mqtt协议(一种消息列队传输协议)无线连接到虚拟设备上，应用软件模块运行在电脑上的，通过wifi连接到互联网中，实现无线通信，应用软件模块也通过mqtt协议无线连接到虚拟设备上，esp8266无线通信模块和应用软件模块
通过mqtt协议订阅和发布虚拟主题，从而实现数据的通信；应用软件模块包括数据可视化模块、soc估算模块、电池组充放电工况模块、数据存储模块、均衡示例算法模块、自定义均衡算法编辑框模块及无线通信模块。数据可视化模块对采集的电池数据进行可视化，能够实时动态显示电池组中每一节电芯的电压、电流、温度数据等显示电池组基本参数数据，并通过数据存储模块将数据存储在数据库中；通过设置不同的电池组充放电工况可以让可编程充电机和电子负载对电池组执行不同运行工况，通过均衡示例算法模块加载示例均衡算法或者通过自定义均衡算法编辑框模块编写待验证的均衡算法即可进行均衡验证实验。
51.如图2所示为本发明一个实施例的系统框架，本实施例的基于物联网的锂离子电池均衡算法验证系统包括均衡管理系统模块、物联网平台模块和应用软件模块三大部分。其中均衡管理系统模块主要负责电池组基本参数(各节电芯的电压、电流、温度实时数据)的采集与无线发送、执行均衡指令以及执行电池组运行工况；物联网平台模块负责虚拟设备主题的数据转发；应用软件模块主要负责电池组基本参数的可视化、soc估算(剩余电量估算)、电池组运行工况设置、均衡算法设置和运行工作。均衡管理系统模块和应用软件模块通过将物联网平台模块作为桥梁，实现数据与指令的远程无线通信，基于本实施例所提出的系统框架，可以实现均衡实验验证系统硬件与均衡算法设计的空间隔离，提高了均衡算法验证实验的安全性于办公环境的局限性，同时应用软件模块极大地提高均衡算法的设计与验证工作，数据可视化与数据存储可以直观地观察到均衡算法的运行效果以及后续可以方便地对实验数据进行分析与统计。
52.均衡管理系统模块中的均衡模块采用分层的设计思想，将电池组均等划分为m个模组，每个模组中包含n节电池。对于每个模组中的串联电池采用基于反激式变压器的均衡拓扑结构，称之为底层均衡模块；对于每个模组之间采用基于共享电感的均衡拓扑结构，称之为顶层均衡模块。如图3a、图3b、图4a、图4b所示，可见底层均衡模块拓扑结构，对于模组内的n节电池，给每节电池都配置一个双向反激式变压器，所以一个底层均衡模块中有n个反激式变压器，2n个nmos(n型金属-氧化物-半导体)管。双向反激式变压器具有2种工作模式：一种工作模式(工作模式1)是可以实现将其对应的电池能量转移到整个电池模组上即放电均衡，另外一种工作模式(工作模式2)是可以将整个电池模组的能量转移到其对应的电池上即充电均衡，双向的能量流动方式可以提高均衡的速度。参考图3a、图3b，bn是串联电池组中的第n节电池(n＝1、2、3....)，tn是电池bn对应的反激式变压器(n＝1、2、3....)，g2n、g2n-1是反激式变压器tn初级线圈连接的nmos开关(n＝1、2、3....)，ip是以电池b1为例时闭合nmos开关g1，b1电池给反激式变压器t1的初级线圈充电时的电流，is是以电池b1为例时断开nmos开关g1，同时打开nmos开关g2，反激式变压器t1的初级绕组能量反激到次级绕组时，次级绕组给整个小模组(组内的n节串联电池模组)充电时的电流。底层均衡模块工作模式1的工作原理如下：以电池b1为例，a1、首先闭合nmos开关(一种控制电路中的开关器件)g1，电池b1并联到反激式变压器t1的初级线圈上，电池b1的能量转移到初级线圈上，此过程的电流流动方向如图3a中箭头所示；a2、然后断开nmos开关g1同时闭合nmos开关g2，此时反激式变压器初级线圈的能量转移到次级线圈上，能量进而从次级线圈转移到整个电池模组上，此过程的电流流动方向如图3b中箭头所示。重复进行上述过程即可将电池b1的能量持续转移到整个电池模组上，g3、g4、b2、t2组成的单元及其它电池单元同理。
53.图4a、图4b为底层均衡模块工作模式2的工作原理图，以电池b1为例，b1、首先闭合
nmos开关g2，整个电池模组并联到反激式变压器t1的次级线圈上，整个电池模组的能量转移到次级线圈上，此过程的电流流动方向如图4a箭头所示；b2、然后断开nmos开关g2同时闭合nmos开关g1，此时反激式变压器次级线圈的能量转移到初级线圈上，能量进而从初级线圈转移到对应的电池b1上，此过程的电流流动方向如图4b箭头所示。重复进行上述过程即可将整个电池模组的能量持续转移到电池b1上，g3、g4、b2、t2组成的单元及其它电池单元同理。
54.图5为顶层均衡模块拓扑结构示意图，对于m个模组的顶层均衡，采用共享电感的均衡拓扑方式，所以有1个共用的电感l1，(2m 3)个二极管d，m个nmos管和m个pmos管，其中每个电池的左边连接的是nmos管，每个电池的右边连接的是pmos管。顶层均衡模块可以实现任意两个电池模组之间的双向能量转移，以模组m1转移能量给模组m2为例，如图5所示，首先闭合nmos开关q1和pmos开关q2，电池模组m1、q2、d5、d1、l1、d2、q1形成闭合回路，电池模组m1给电感l1充电，达到预定充电时间之后，断开nmos开关q1同时闭合nmos开关q5，此时电池模组m2、q2、d5、d1、l1、d6、q5形成闭合回路，电感l1的能量转移到电池模组m2上，直到电感l1存储的能量完全转移到电池模组m2上，电感l1工作在断续电流模式。重复进行上述过程即可将电池模组m1的能量持续转移到电池模组m2上。
55.底层均衡模块和顶层均衡模块互相独立，既可以单独运行，也可以同时运行，因此此双层均衡拓扑结构非常适合进行多种均衡算法研究。均衡管理系统模块的采样模块需要实时周期的采集电池组中各节电池的电压、电流和温度数据，其中电压采样采用ltc6803芯片，一个ltc6803专用芯片可以在13ms内轮询采集12节电池的电压数据，对于电池数量多的电池组，可以通过独立寻址的spi模式同时控制多个ltc6803专用芯片实现对多节电池电压的采集；电流采样使用霍尔传感器进行采集，使用采样电阻采集电流的方式由于在电流回路中串联了众多采样电阻，会对电池端电压的采集以及能量的消耗都造成一定的影响，而采用无接触的霍尔电流传感器的方式，可以减少电流采样对整体电路的影响；温度采样采用热敏电阻的方式，热敏电阻的阻值与温度值具有一定的函数关系，通过函数拟合查表以及adc(将连续变量的模拟信号转换为离散数字信号)采样即可换算出实际的温度值。
56.均衡管理系统模块的可编程充电机和电子负载通过rs232总线编程控制其对电池组实现充电和放电，可以让电池组工作在不同的充放电工况下，对于验证电池组在实车工况下的均衡效果研究具有重要的意义。均衡管理系统模块的esp8266无线通信模块用于实现对物联网平台模块的无线连接，主控制器通过at指令(应用于终端设备与pc应用之间的连接与通信的指令)设置esp8266无线通信模块工作于station模式(客户端模式)，连接到wifi上，然后连接到物联网平台模块的服务器上，再设置esp8266无线通信模块为透传模式，接着就可以通过mqtt协议发布和订阅主题的信息了。
57.通过设计双层的均衡拓扑结构，底层和顶层采用不同的均衡拓扑，既可以对底层和顶层的均衡拓扑结构进行独立的算法研究，也可以对底层和顶层的均衡拓扑进行综合的均衡算法研究，该双层均衡拓扑结构可以适应多种均衡算法。验证系统上配备了可编程的充电机和电子负载，通过应用软件模块选择不同的电池工况，可以在不同的测试工况下对电池均衡算法进行验证。基于物联网技术可以实现验证系统与算法设计的空间隔离，提高实验的安全性，可以随时随地通过pc机远程连接到验证系统上进行算法设计，极大地方便和提高工作的效率。
58.如图6所示，基于本实施例系统的锂离子电池均衡算法验证方法包括如下步骤：
59.s1:均衡管理系统模块订阅物联网平台模块上的虚拟主题；
60.s2:均衡管理系统模块根据虚拟主题周期采集电池组基本参数数据；
61.s3:均衡管理系统模块将采集的数据发布主题到物联网平台模块上；
62.s4:物联网平台模块将所述电池组基本参数数据转发到应用软件模块上；
63.s5:应用软件模块创建和启动多线程，子线程用于监听物联网平台模块的主题推送数据，主线程用于运行均衡算法及向物联网平台模块发布虚拟主题。
64.具体模块工作流程如下：
65.均衡管理系统模块的主控制器负责整个均衡管理硬件平台的综合控制工作，其工作流程如图7a所示，系统上电之后先初始化需要使用到的总线，包括rs232、spi(串行外设接口)、can，然后通过这些总线初始化各个系统模块，包括采样模块、均衡模块、可编程充电机、可编程电子负载、esp8266无线通信模块，接着通过mqtt协议订阅物联网平台模块上的均衡指令主题和电池工况主题，然后进入一个循环里面，主要是周期采集电池组的电压、电流、温度数据，并通过mqtt协议将采集的数据打包发布电池采样数据主题到物联网平台模块上，物联网平台模块会将该电池采样数据主题的数据转发到应用软件模块上，其中，延时1秒中1秒是采样周期，即每隔1秒时间就采集一次整个电池组中每节电池的电压、电流、温度等电池组基本参数数据，并发送到物联网平台模块上；此外，主控制器还包含了2个重要的中断，一个是串口中断，用于接收esp8266无线通信模块推送过来的主题信息，根据mqtt协议解析推动过来的主题信息，提取出主题与数据，根据主题执行对应的动作，包括启动底层均衡模块、启动顶层均衡模块、启动双层均衡模块、设置电池工况、保持mqtt心跳连接；另外一个是定时器中断，用于周期性发布mqtt心跳保持数据包和ltc6803专用电压采样芯片的看门狗喂狗工作。参考图7b,串口中断步骤包括：判断串口是否中断，若中断则根据mqtt协议解析主题与指令，若未中断则执行主任务；判断解析的主题是否是顶层均衡主题，若是顶层均衡主题则执行顶层均衡动作，若否则判断是否是底层均衡主题，若是底层均衡主题则执行底层均衡动作，若否则判断是否是双层均衡主题，若是双层均衡主题则执行双层均衡动作，若否则判断是否是电池工况主题，若是电池工况主题则可编程充电机和电子负载运行工况，若否则心跳保持。参考图7c,定时器中断步骤包括：判断定时器中断是否发生，若是则发送心跳主题，执行看门狗喂狗任务。
66.如图8所示，应用软件模块工作流程为：在pc机上启动应用软件模块之后，首先执行应用软件模块的初始化工作，通过网络连接到物联网平台模块上，并订阅电池采样参数主题，然后创建和启动一个多线程，在子线程中主要负责监听物联网平台模块的主题推送数据，如果接收到了电池采样数据的推送主题，通过mqtt协议解析该推送数据，提取出电池组中每一节电池的电压、电流、温度数据，然后对数据进行可视化，接着通过安时积分法计算每节电池的soc值，并更新电池的soc值，然后将电池的电压、电流、温度、soc数据进行存储；应用软件模块的主线程首先判断技术人员是否选择了自定义的电池充放电工况，如果选择了自定义充放电工况就通过mqtt协议发布电池充放电工况主题到物联网平台模块上，进而物联网平台模块把电池充放电工况主题推送给电池均衡管理模块硬件进行执行，如果没有选择自定义充放电工况就不执行工况，进行静置过程中的电池均衡验证实验，然后再判断技术人员有没有选择自定义均衡算法，如果技术人员在均衡算法编辑区编写了自定义
的均衡算法，则后续将运行自定义的均衡算法，如果技术人员没有选择自定义均衡算法而是加载了某一种示例均衡算法，则后续将运行预定义的均衡算法，接着主线程进入循环中，检测soc值是否发生了更新，如果发生了更新则需要通过均衡算法计算出当前时刻的均衡指令，并通过mqtt协议发布均衡指令主题到物联网平台模块上，物联网平台模块会将该均衡指令主题推送给电池均衡管理模块硬件进行执行。基于应用软件模块可以很方便地进行电池组充放电工况设置，数据可视化与存储，可以很方便地编辑自定义的均衡算法与验证，并且可以和一些预定义的示例均衡算法进行对比实验，而传统的均衡算法验证平台只能在均衡验证平台硬件设备现场，每更新一次算法都需要重新把代码烧录到主控制器中重新运行，实验过程具有一定的危险性，以及反复烧录程序过程繁杂、耗费时间，因此本实施例可以让用户随时随地进行算法开发，并且不用烧录程序，直接在应用软件模块编辑区中编写好均衡算法就能运行，极大地提高了均衡算法的验证效率。
67.本发明实施例涉及电池均衡算法设计和验证领域，针对目前电池均衡算法百花齐放，需要一套电池均衡算法验证系统用于对各种电池均衡算法进行验证和比较。针对现有技术中采用有线的方式在均衡硬件平台旁边进行算法设计工作的电池均衡实验比较危险、电池均衡算法验证有时候需要将电池组和均衡模块放置在恒温恒湿箱中进行，有线的方式难以关闭恒温恒湿箱门、基于本地的均衡验证平台不能在异地进行算法设计和验证，不方便、均衡拓扑结构太单一，无法进行多种算法的设计和验证工作的缺点，本实施例方法基于物联网技术，充分利用物联网平台可以实现远程无线信息交互的思想，所提出的电池均衡算法验证系统可以提高验证实验的安全性，同时可以实现远程算法设计，非常便捷。本均衡算法验证系统利用物联网技术实现硬件模块和算法设计的空间隔离，提高算法设计环境的条件和安全性，同时该均衡算法验证系统可以实现数据的可视化和数据存储，方便对实验数据进行查看和分析，是一种很有潜力的电池均衡算法验证系统。
68.以下为本实施例与现有技术的对比：
69.目前市面上很少有锂离子电池均衡算法验证平台产品，仅发明专利201911017305.2公开了一种电池均衡策略验证平台，该发明通过上位机控制can总线控制各个监测模块采集数据，然后通过can总线将均衡指令发送给控制模块去执行，控制模块通过控制开关矩阵驱动和dc/dc控制芯片对某一节电池进行充放电均衡。其专利提出的是基于本地的均衡算法验证，均衡拓扑结构单一，不能实现远程算法设计，而本发明实施例基于物联网技术，可以实现均衡实验和算法设计的空间隔离，提高算法设计和验证过程中的安全性，同时本发明实施例提出的双层均衡拓扑结构可以适应多种均衡算法的设计和研究工作，具有重要的意义。且本实施例提出的电池均衡管理算法验证系统技术成熟，方案可行，产品人性化，使用安全性和功能齐全，具有较大的应用市场，高校汽车学院的电动汽车教学实验、电动汽车车企的均衡算法验证测试部门、电池制造企业的均衡算法验证部门都有对本实施例系统的巨大的需求。
70.本实施例可应用于以下场景：可以对电池均衡算法进行设计和验证：
71.在高校汽车学院的电池管理系统研究实验室中，非常需要一台电池均衡验证平台，可以对学生提出的均衡算法进行快速验证和比较，缩短均衡算法开发验证的周期；用于电动汽车和电池制造企业：在产品装车和量产之前，都需要对所设计的均衡算法进行设计和验证，本均衡算法验证平台可以提供一个开放式的验证平台，技术人员可以在上面进行
均衡算法的设计和验证工作，提高算法设计的效率，有利于快速验证产品的可行性，缩短开发周期，快速抢占市场。
72.在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。