一种电池辅助装置及相关设备的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池辅助装置及相关设备。


背景技术：

2.近年来，得益于移动电子和电动车的快速发展，相关电池技术也随之飞跃发展。其中，电池平衡作为非常关键的技术不仅可以延长电池的寿命，还可以提升电池的性能。
3.电池均衡一般分为主动均衡和被动均衡两种。目前为止，绝大多数的电池平衡技术都是采用被动式平衡。被动式平衡拥有成本低的优势，但是，其工作原理其实是让被平衡的电池单元把多余的电荷释放，这也就造成了电池容量的浪费。主动式平衡可以让电池单元内的电荷得到重新分配，虽然可以避免电池容量的浪费，但是其电路结构复杂，器件繁多，成本较高。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种电池辅助装置及相关设备，可以减少电池平衡所占用的电路面积，实现电池平衡的轻量化。
5.本技术实施例提供的电池辅助装置可以应用于包含多个电池芯的电子设备中。该电子设备可以为移动终端、电动车和储能系统，等等。其中，移动终端可以包括：笔记本电脑、平板电脑、相机、扫地机器人、智能音箱、收音机、便携式投影仪，等等；电动车可以包括：电动汽车、平衡车、电动轮椅、高尔夫球车、电动自行车、电动摩托车、电动叉车、无人机、机器人，等等；储能系统可以包括：光伏发电站中的储能系统，也可以是家用太阳能中的储能系统，等等。对此，本技术实施例不作具体限定。
6.进一步地，该电池辅助装置可以具体应用于上述电子设备中的电池管理系统(battery management system，bms)，或者由bms控制，以实时智能化管理及维护电子设备中的各个电池芯。
7.进一步地，上述电池芯可以为铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池等中的任意一种。对此，本技术实施例不作具体限定。
8.第一方面，本技术实施例提供了一种电池辅助装置，其特征在于，包括压电变压器组和驱动电路组，所述压电变压器组包括n个压电变压器，所述驱动电路组包括n个驱动电路；所述n个驱动电路各自的输出端与所述n个压电变压器各自的输入端一一对应连接，所述n个压电变压器各自的输出端与电池组中的n个电池芯一一对应连接；n为大于1的整数；所述n个驱动电路中的m个驱动电路，用于向所述n个压电变压器中的m个压电变压器分别输出第一脉冲信号；m为小于n的正整数；所述m个压电变压器中的每个压电变压器，用于接收所述第一脉冲信号，并在所述第一脉冲信号下输出电能至与每个所述压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得所述n个电池芯的电压一致。
9.常规的电池平衡技术包括被动式电池平衡和主动式电池平衡，其中，被动式电池平衡一般只需要数个负载电阻消耗电荷便可以实现电池平衡，成本较低，但容易导致电池
容量的浪费；而主动式电池平衡虽然无需浪费电池容量，但需要额外增加磁芯变压器或者电感、电容等器件，电路结构复杂，成本高。在本技术实施例中，可以采用多个压电变压器与电池组中的多个电池芯一一对应相连，然后通过驱动电路控制其中的一个或多个压电变压器传输电能至与其相连的一个或多个电池芯进行充电，以使得电池组中的多个电池芯的电压一致，从而实现了采用压电变压器代替传统的磁芯变压器完成主动式电池平衡。如此，相比于现有的电池平衡技术中大多中采用磁芯变压器，而由于磁铁体积大、重量大，导致电池平衡占用的电路面积大且笨重的方案而言，本技术实施例可以采用体积小、重量轻、转换效率高的压电变压器，实现高效且轻量化的电池平衡，在有效维持各个电池芯的电压一致以延长电池的使用寿命的同时，还可以极大程度上减少电池平衡所占用的电路面积和重量等，继而可以减少电子设备整体的体积和重量，大大满足了各类型电子设备轻量化、集成化的实际市场需求，为用户带来便利。
10.在一些可能的实施方式中，所述n个驱动电路，还用于向所述n个压电变压器分别输出第二脉冲信号；其中，所述第二脉冲信号的频率高于所述第一脉冲信号的频率；所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器，用于接收所述第二脉冲信号，并在所述第二脉冲信号下产生超声波，所述超声波用于检测与每个所述压电变压器对应的电池芯的健康状况。
11.在本技术实施例中，可以通过驱动电路输出高频的脉冲信号(例如第二脉冲信号)至压电变压器，从而控制该压电变压器产生超声波。压电变压器产生的超声波可以用于检测电池芯的健康状况。如此，相比于现有的超声波检测电池健康的技术中，需要配备额外的体积大重量大的超声波发生器，从而导致电池健康检测成本高、设备繁多的方案而言，本技术实施例可以仅通过体积小、重量轻的压电变压器产生超声波，从而实现简单便捷且低成本的电池健康检测。
12.此外，如上所述，本技术实例在通过压电变压器实现电池平衡的同时，还可以通过该压电变压器实现电池健康检测，即通过电路中相同的压电变压器同时满足电池平衡和电池健康检测两项需求，大大提高了器件的复用率，降低了电池平衡和电池健康检测的整体成本，并减小了电池平衡和电池健康检测整体所占用的电路面积，进一步满足了设备轻量化、集成化的市场需求。
13.在一些可能的实施方式中，所述装置还包括电压检测电路和数字处理电路，所述数字处理电路的输出端与所述n个驱动电路各自的输入端连接；所述电压检测电路分别与所述n个电池芯，以及所述数字处理电路连接；所述电压检测电路，用于检测所述n个电池芯各自的电压值，并将所述n个电池芯各自的电压值发送至所述数字处理电路；所述数字处理电路，用于根据所述n个电池芯各自的电压值，从所述n个电池芯中确定出m个电池芯；所述m个电池芯各自的电压值低于n-m个电池芯中的最低电压值；所述n-m个电池芯属于所述n个电池芯；所述m个压电变压器与所述m个电池芯一一对应连接。可选地，该m个电池芯可以为电压值低于n个电池芯的电压平均值的一个或多个电池芯，也可以为n个电池芯中电压值最低的电池芯(即m＝1)，也可以为n个电池芯中除电压值最高的电池芯外的其余所有电池芯(即m＝n-1)，或者，还可以为在n个电池芯中占预设比例(例如为20％或者50％等)的电压值较低的一个或多个电池芯，等等，本技术实施例对此不作具体限定，具体可参考下述实施例中的描述，此处不再展开详述。
14.在一些可能的实施方式中，该数字处理电路，具体可以用于根据所述n个电池芯各自的电压值，计算得到所述n个电池芯的电压平均值，并从所述n个电池芯中确定出m个电池芯；所述m个电池芯各自的电压值低于所述n个电池芯的电压平均值。
15.在本技术实施例中，可以通过与多个电池芯相连的电压检测电路(例如包括模数转换器)检测该多个电池芯当前各自的电压值，并将该多个电池芯各自的电压值分别输出至数字处理电路(例如包括微处理器等)。然后，数字处理电路可以根据该多个电池信各自的电压值计算出该多个电池芯当前的电压平均值，并由此确定出电压低于该平均值的一个或多个电池芯(例如m个电池芯)。然后，数字处理电路可以控制相应的驱动电路向相应的压电变压器输出脉冲信号，以对该一个或多个电压较低(即当前可用电量较少)的电池芯进行充电。从而实现通过压电变压器完成可靠、高效的电池平衡，相较于传统的磁芯变压器，本技术实施例可以采用体积小、重量轻、转换效率高的压电变压器，实现高效且轻量化的电池平衡，在有效维持各个电池芯的电压一致以延长电池的使用寿命的同时，还可以极大程度上减少电池平衡所占用的电路面积和重量等，继而可以减少电子设备整体的体积和重量。
16.在一些可能的实施方式中，所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层通过隔绝层耦合；所述第一压电层与所述压电变压器的输入端连接，所述第二压电层与所述压电变压器的输出端连接；其中，所述第一压电层和所述第二压电层的厚度在预设厚度范围内，所述预设厚度范围中的最小值满足所述压电变压器的最低转换效率，所述预设厚度范围中的最大值满足超声波产生条件；所述最低转换效率满足在所述第一脉冲信号下，使得所述n个电池芯的电压一致。
17.在本技术实施例中，压电变压器可以包括分别与输入端和输出端连接的第一压电层和第二压电层。本技术实施例对压电变压器中第一压电层和第二压电层的厚度进行了优化设计，使其既能满足压电变压器的最低转换效率，即可以通过第一压电层到第二压电层之间发生的电能-机械能-电能的转换，输出足够的电能至相应的电池芯，从而保证电池平衡的可靠、高效；也能满足超声波的产生条件，即可以在接收到高频脉冲信号后，第一压电层和第二压电层产生相应的高频振动(频率至少等于超声波的最低频率(一般为20khz))，从而发射出超声波。如此，本技术实施例通过对压电变压器结构上的优化设计，使得本技术实施例中的压电变压器能够满足电池平衡和电池健康检测的工作条件，从而大大提高了电路中器件(包括但不限于压电变压器，例如还有开关等)的复用率，减少了电路面积，并显著降低了整体得生产制造成本，等等。
18.需要说明的是，压电层越薄，振动频率越高，越容易产生超声波，但是，振动频率越高意味着产生的机械能越多，对电能的损耗也就越大，压电变压器的转换效率便会随之下降，即输出端的电能远远小于输入端的电能。因此，再次强调，本技术实施例是在本质上对压电变压器的结构进行了分析和优化设计，从而为后续电池平衡和电池健康检测的可靠实现提供有效保障。
19.在一些可能的实施方式中，所述n个压电变压器，具体用于：通过所述n个压电变压器中每个所述压电变压器的所述第一压电层和所述第二压电层在所述第二脉冲信号作用下产生的高频振动，产生所述超声波，并向与每个所述压电变压器对应的电池芯发射所述超声波。
20.在本技术实施例中，如上所述，可以基于超声波的产生条件将压电变压器中压电层的厚度控制在一定范围内，进而可以通过输入的高频脉冲信号使得压电变压器中的压电层产生相应的高频振动，从而产生超声波发射至相应的电池芯。如此，本技术实施例可以通过压电变压器代替传统体积大、成本高的超声波发生器(或者说超声波传感器)，实现更高效、便捷的电池健康检测，以实时智能检测并维护电池健康，保证用户的使用体验。
21.在一些可能的实施方式中，所述n个驱动电路各自的输入端与所述电池组相连，所述第一脉冲信号的电压、所述第二脉冲信号的电压为所述n个电池芯串联的电压。
22.应理解，由于电池组中的各个电池芯本身即为电源，该多个电池芯可以通过串联形成一个高压电源。因此，在本技术实施例中，各个驱动电路可以与电池组相连，在多个电池芯串联提供的高压电源下，输出电池平衡和电池健康检测分别所需的脉冲信号(例如第一脉冲信号和第二脉冲信号)。脉冲信号的电压即为该多个电池芯串联得到的电压。如此，本技术实施例中的电池平衡和电池健康检测的实现均无需外加电源，继而达到节能、轻便且高效的电池平衡和电池健康检测的目的。
23.在一些可能的实施方式中，所述装置还包括接收电路，所述接收电路分别与所述压电变压器组，以及所述数字处理电路连接；所述接收电路，用于接收每个所述压电变压器在发射所述超声波时产生的第一电信号，以及每个所述压电变压器在接收到对应的电池芯反射的回波时产生的第二电信号，并将所述第一电信号和所述第二电信号传输至所述数字处理电路；所述数字处理电路，还用于基于每个所述电池芯的回波时延，确定每个所述电池芯的健康状况；其中，所述回波时延为所述接收电路接收到所述第一电信号与所述第二电信号之间的时间间隔。
24.在本技术实施例中，在进行电池健康检测时，可以通过与多个电池芯连接的接收电路，依次接收压电变压器在发射超声波时产生的电信号(例如第一电信号)，以及压电变压器在接收到电池芯反射的回波时产生的电信号(例如第二电信号)。然后，根据该前后两个电信号之间的时间间隔，确定电池芯的回波时延，并根据该回波时延确定电池芯的健康状况。可以理解的是，在电池芯逐渐老化的过程中，电池芯会不断膨胀变厚，因此，当回波时延越短，则意味着电池芯越新，其健康程度越好；相应的，当回波时延越长，则意味着电池芯越旧，其健康程度越差。如此，本技术实施例可以通过压电变压器产生超声波，实现简单、准确且快速的电池健康检测，以实时维护各个电池芯的健康，从而保证用户的使用体验。例如，在电动车领域，还可以进一步保障用户的驾驶安全，避免交通事故的发生。
25.在一些可能的实施方式中，所述接收电路包括放大器组和模数转换器；所述放大器组包括n个放大器，所述n个放大器各自的输入端与所述n个压电变压器各自的输出端一一对应连接，所述n个放大器各自的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述数字处理电路连接；其中，所述n个放大器中的每个放大器，用于接收与每个所述放大器对应的所述压电变压器依次产生的所述第一电信号和所述第二电信号，将所述第一电信号和所述第二电信号进行放大，并将放大后的所述第一电信号和所述第二电信号依次输出至所述模数转换器；所述模数转换器，用于将放大后的所述第一电信号和所述第二电信号转换成相应的第一数字信号和第二数字信号，并依次输出所述第一数字信号和所述第二数字信号至所述数字处理电路；所述数字处理电路，具体用于基于依次接收到的所述第一数字信号和所述第二数字信号确定与每个所述放大器对应的电池芯的回波时
延。
26.在本技术实施例中，该接收电路具体可以包括与多个压电变压器各自的输出端一一对应连接的多个放大器，该放大器可以对上述压电变压器产生的第一电信号和第二电信号进行放大，从而保证电池健康检测的准确性，避免因电信号太弱对电池健康检测带来的影响，例如漏测和误测，等等。如此，本技术实施例在采用压电变压器产生超声波从而减少电路面积和成本的前提下，还可以保证电池健康检测的准确和高效，满足实际需求。
27.第二方面，本技术实施例提供了一种电池辅助方法，应用于电子设备，该电子设备包括电池组、压电变压器组和驱动电路组；所述压电变压器组包括n个压电变压器，所述驱动电路组包括n个驱动电路；所述n个驱动电路各自的输出端与所述n个压电变压器各自的输入端一一对应连接，所述n个压电变压器各自的输出端与电池组中的n个电池芯一一对应连接；n为大于1的整数；所述方法包括：通过所述n个驱动电路中的m个驱动电路，向所述n个压电变压器中的m个压电变压器分别输出第一脉冲信号；m为小于n的正整数；通过所述m个压电变压器中的每个压电变压器，接收所述第一脉冲信号，并在所述第一脉冲信号下输出电能至与每个所述压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得所述n个电池芯的电压一致。
28.在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：检测所述n个电池芯各自的电压值，并根据所述n个电池芯各自的电压值，从所述n个电池芯中确定出所述m个电池芯；所述m个电池芯各自的电压值低于n-m个电池中的最低电压值；所述n-m个电池芯属于所述n个电池芯。可选地，可以根据所述n个电池芯各自的电压值，计算得到所述n个电池芯的电压平均值，从而在所述n个电池芯中确定出该m个电池芯；该m个电池芯各自的电压值低于所述n个电池芯的电压平均值。
29.在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：通过所述n个驱动电路，向所述n个压电变压器分别输出第二脉冲信号；其中，所述第二脉冲信号的频率高于所述第一脉冲信号的频率；通过所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器，接收所述第二脉冲信号，并在所述第二脉冲信号下产生超声波，所述超声波检测与每个所述压电变压器对应的电池芯的健康状况。
30.在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：依次接收每个所述压电变压器在发射所述超声波时产生的第一电信号，以及每个所述压电变压器在接收到对应的电池芯反射的回波时产生的第二电信号；基于接收到所述第一电信号和所述第二电信号之间的时间间隔，确定与每个所述压电变压器对应的电池芯的回波时延，并基于每个所述电池芯的回波时延，确定每个所述电池芯的健康状况。
31.第三方面，本技术实施例提供了一种电池包，包括电池组和上述第一方面中任意一项所述的电池辅助装置；所述电池组包括n个电池芯，n为大于1的整数。可选地，该电池包中还可以包括处理器，处理器被配置为支持该电池包执行上述第二方面提供的任意一种电池辅助方法中相应的功能。可选地，该电池组和电池辅助装置可以封装成一个独立的电池包，可以安装或拆卸于任何可能的电子设备中。
32.第四方面，本技术实施例提供了一种汽车，该汽车包括充电接口、电池总成、动力总成；其中，所述电池总成包括上述第三方面中所述的一种电池包，所述动力总成包括电动机和变速器等。可选地，该电池包内的电池组可以为该汽车的动力电池，与动力总成连接，或者，该电池组也可以为该汽车内的低压蓄电池，与汽车内的用电设备(例如音响、收音机、
照明灯等)连接，为其供电；该电池包内的电池辅助装置可以应用于该汽车内的bms，或者由bms控制。可选地，该汽车还可以包括高压电控总成，高压电控总成可以包括车载直流-直流变换器和车载充电机等。可选地，该汽车可以为电动汽车、平衡车、电动轮椅、高尔夫球车、电动自行车、电动摩托车、电动叉车、无人机或者机器人，等等。可选地，电动汽车可以为纯电动汽车，也可以为汽油和电力混动的汽车，进一步地，混动汽车的动力总成中还可以包括内燃机。
33.第五方面，本技术实施例提供了一种储能系统，该储能系统包括充放电控制模块、电能变换模块，以及上述第三方面中所述的一种电池包；其中，所述电能变换模块可以包括交流-直流变换模块和直流-直流变换模块等。可选地，该储能系统可以与交流电网连接，该储能系统可以为光伏或者风力等发电站中的储能系统，也可以是家用太阳能中的储能系统，等等。相关技术中，储能系统的应用主要分为配网侧储能和用户侧储能。其中，针对用户侧储能，储能系统的电池寿命基本上可以通过循环次数来计算，随着循环次数的增加，电池状态恶化，给用户用电带来诸多不便。基于此，本技术实施例可以通过所提供的电池辅助装置对电池组内的多个电池芯进行电池平衡以及电池健康检测，以保证储能系统的稳定运行，保障用户的用电质量和安全。
34.第六方面，本技术实施例提供了一种电子设备，该电子设备中包括处理器，处理器被配置为支持该电子设备执行第二方面提供的任意一种电池辅助方法中相应的功能。该电子设备还可以包括存储器，存储器用于与处理器耦合，其保存该电子设备必要的程序指令和数据。该电子设备还可以包括通信接口，用于该电子设备与其他设备或通信网络通信。
35.第七方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面中任意一项所述的电池辅助方法流程。
36.第八方面，本技术实施例提供了一种计算机程序，该计算机程序包括指令，当该计算机程序被计算机执行时，使得计算机可以执行上述第二方面中任意一项所述的电池辅助方法流程。
37.第九方面，本技术实施例提供了一种芯片，该芯片包括处理器和通信接口，所述处理器用于从该通信接口调用并运行指令，当该处理器执行所述指令时，使得该芯片执行上述第二方面中任意一项所述的电池辅助方法流程。
38.综上，电池平衡技术是有效延长电池使用寿命，保证电池健康状况的一种方式，而电池健康检测是实时保障电池使用安全的一种方式。现有的由多个电池芯提供电能的电子设备中往往都需要进行电池平衡和电池健康检测，从而保证用户的使用体验以及人身安全。基于此，本技术实施例对常规的压电传感器进行了优化设计，并采用该优化后的压电传感器代替传统的磁芯变压器进行电池平衡，同时，采用该优化后的压电传感器代替传统的超声波传感器进行电池健康检测。一方面，基于压电变压器体积小、重量轻、转换效率高的优点，本技术实施例可以大大减少电池平衡所占用的电路面积和重量，实现轻量且高效的电池平衡。另一方面，同样的，基于压电变压器体积小、重量轻的优点，本技术实施例也可以大大减少电池健康检测所占用的电路面积和重量，实现简单、便捷、高效的电池健康检测。进一步地，如上所述书，由于本技术实施例可以采用相同的压电变压器分别实现电池平衡和电池健康检测，因此本技术实施例还大大提升了电路中器件(包括但不限于压电变压器)
的复用率，可以极大程度上减少电池平衡和电池健康检测整体所占用的电路面积。相应的，显著降低了电子设备整体的生产制造成本，并满足电子设备轻量化的发展趋势和用户需求。
附图说明
39.图1是一种被动式电池平衡的电路结构示意图。
40.图2是一种主动式电池平衡的电路结构示意图。
41.图3是本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
42.图4是本技术实施例提供的一种电动车的结构示意图。
43.图5是本技术实施例提供的一种电池辅助装置的结构示意图。
44.图6a-图6b是本技术实施例提供的一组电池辅助装置的工作示意图。
45.图7是本技术实施例提供的一种压电变压器的结构示意图。
46.图8是本技术实施例提供的又一种电池辅助装置的结构示意图。
47.图9是本技术实施例提供的一种电池平衡及电池健康检测的电路结构示意图。
48.图10是本技术实施例提供的另一种电池平衡及电池健康检测的电路结构示意图。
49.图11是本技术实施例提供的一种电池辅助方法的流程示意图。
具体实施方式
50.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例进行描述。
51.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。需要说明的是，当一个元件被称作与另一个或多个元件“耦合”、“连接”时，它可以是一个元件直接连接到另一个或多个元件，也可以是间接连接至该另一个或多个元件。
52.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
53.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本邻域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
54.在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理
器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在处理器上运行的应用和处理器都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在2个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。
55.首先，对本技术中的部分用语进行解释说明，以便于本邻域技术人员理解。
56.(1)电池平衡，指利用电力电子技术，使锂离子电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池(或者称之为电池芯)在正常的使用时保持相同状态，例如保持相同的电压，以避免电池过充、过放的发生，从而延长电池的寿命，提升电池的性能。电池平衡一般包括被动平衡和主动平衡两种方式，在本技术实施例中，可以采用压电变压器代替常规的磁芯变压器实现主动平衡，具体实现可参考后续实施例中的描述，此处不再展开详述。
57.(2)电池健康检测，主要用于检查电池的老化情况、健康程度，包括电池的荷电状态(state of charge，soc)。常见的电池健康检测方法包括采用电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy，eis)或者超声波，其中采用超声波进行电池健康检测相对来说更加简单便捷，主要通过超声波的发射和电池反射的回波接收，检测电池的物理变化，从而快速、准确地获得电池的健康情况变化。在本技术实施例中，可以通过压电变压器中压电体的高频震荡，产生超声波，从而实现电池健康检测，具体实现可参考后续实施例中的描述，此处不再展开详述。
58.(3)压电变压器，是利用极化后的压电体的压电效应和逆压电效应来实现电能传输的，相比传统的电磁变压器，压电变压器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、转换效率高等优点。其工作原理如下：在压电变压器的输入部分用一个电压信号驱动，通过逆压电效应使输入部分产生振动，振动波通过输入和输出部分的机械结构耦合到输出部分，输出部分再通过正压电效应产生电荷，实现压电体的电能
→
机械能
→
电能的机电能量的二次变换。进一步地，当输入部分和输出部分的阻抗不相等时，两者的电压和电流也不相等，从而实现输入和输出之间的电压和电流大小变换的功能，即实现所谓的“变压”。在本技术实施例中，可以通过对压电变压器中输入和输出部分的压电体的尺寸(例如厚度)的控制，使其在不同频率的驱动信号作用下所产生的不同震动频率，可以分别满足压电变压器需要的转换效率，以及超声波的产生条件(例如频率大于20khz)，从而通过相同的压电变压器分别实现电池平衡和电池健康检测，显著提升了器件的复用率，减少了电路面积，降低了成本。
59.首先，为了便于理解本技术实施例，进一步分析并提出本技术所具体要解决的技术问题。在现有技术中，关于电池平衡技术，包括多种方案，以下示例性的列举如下几种较为常见的方案。
60.请参阅图1，图1是一种被动式电池平衡的电路结构示意图。如图1所示，该电路结构中可以包括由多个电池芯组成的电池组，该多个电池芯具体包括图1所示的电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4。如图1所示，该电路结构中还包括分别与电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4一一对应连接的电阻1、电阻2、电阻3和电阻4，以及相应的多个开关。如图1所示，该电路结构中还包括分别与电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4连接的模数转换器
(analog to digital converter，adc)。
61.请一并参阅图1，常规的被动式电池平衡包括：通过adc分别测量电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4的电压，当各个电池芯的电压不相等时，可以通过与电压较高的多个电池芯对应相连的多个电阻，释放该多个电池芯中多余的电压，从而使得所有电池芯的电压均与最低电压一致，因此这些电阻也被称为旁路电阻或者泄放电阻。例如，通过adc测量得到电池芯1的电压为3v，电池芯2的电压为3.2v，电池芯的电压为3.5v，电池芯4的电压为3.3v，则可以通过分别与电池芯2、电池芯3和电池芯4一一对应连接的电阻2、电阻3和电阻4，消耗电池芯2、电池芯3和电池芯4中多余的电荷，从而使得电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4均为3v。显然，如上所述，被动式电池平衡会严重浪费电池容量，无法满足用户的实际需求。
62.相应的，请参阅图2，图2是一种主动式电池平衡的电路结构示意图。如图2所示，该电路结构可以包括电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4，以及分别与电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4连接的adc。如图2所示，该电路结构中还包括分别与电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4连接的磁芯变压器。如图2所示，该磁芯变压器左侧的主绕组与串联的电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4连接，该磁芯变压器右侧的4个次绕组分别与电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4一一对应连接。
63.请一并参阅图2，常规的主动式电池平衡包括：通过adc分别测量电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4的电压，当各个电池芯的电压不相等时，首先，可以闭合磁芯变压器的主绕组开关，此时，电池组向磁芯变压器充电；然后，断开磁芯变压器的主绕组开关，并闭合相应的次绕组开关(即电压较低的电池芯所对应连接的次绕组开关)，此时，磁芯变压器储存的电能便能转移到相应的电池芯上，如此，通过多个电池芯串联的电压向电压较低的电池芯进行充电，从而使得多个电池芯的电压一致。
64.如上所述，虽然常规的主动式电池平衡相较于被动式平衡不会消耗电池芯的电压，不会造成电池容量的浪费，但是其成本高，电路结构复杂，并且磁芯变压器体积大，重量大，容易造成电池平衡所占的电路面积大且重。
65.因此，为了解决当前电池平衡技术中不满足实际需求的问题，本技术实际要解决的技术问题包括如下方面：利用压电变压器代替传统的磁芯变压器，基于压电变压器体积小、重量轻的优点减少电池平衡所占用的电路面积和重量，实现高效、轻量化的电池平衡。
66.此外，关于现有的电池健康检测技术，相比于传统的电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy，eis)的方式，虽然现有的超声波可以通过检测电池芯的物理变化，更加直接和便捷的获得电池芯的健康状况，但是，在现有的超声波检测电池健康的技术中，往往需要配备额外的体积大且重量大的超声波发生器，容易导致电池健康检测成本高、设备繁多且笨重，无法满足实际需求。基于此，进一步地，本技术还可以通过对压电变压器进行优化设计，如此，在利用压电变压器实现上述电池平衡的同时，还可以利用相同的压电变压器产生超声波，继而实现电池健康检测，极大程度上提高了器件复用率，减少了电池平衡和电池健康检测整体占用的电路面积和成本。
67.请参阅图3，图3是本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。本技术实施例的技术方案可以在图3举例所示的结构或类似的结构中具体实施。
68.如图3所示，该电子设备100可以包括处理器101、充电接口102、充电管理模块103、
电源管理模块104和电池105。其中，电池105可以包括多个电池芯。
69.充电管理模块103用于从充电器接收充电输入。其中，充电器可以是无线充电器，也可以是有线充电器。在一些有线充电的实施例中，充电管理模块103可以通过充电接口102接收有线充电器的充电输入。在一些无线充电的实施例中，充电管理模块103可以通过电子设备100的无线充电线圈接收无线充电输入。可选地，充电管理模块103为电池105充电的同时，还可以通过电源管理模块104为电子设备供电。
70.电源管理模块104用于连接电池105，充电管理模块103与处理器101。电源管理模块104接收电池105和/或充电管理模块103的输入，为电子设备100中的各个部件(例如图3中处理器101，还例如图3中未示出的内部存储器，外部存储器，显示屏，摄像头和无线通信模块等)供电。在本技术的一些实施例中，电源管理模块104还可以用于监测电池105的电池容量，检测电池105中各个电池芯的健康状态，并进行电池平衡等，以实时智能化管理以及维护电子设备100中的各个电池芯。
71.可选地，在本技术的一些实施例中，电池105中的多个电池芯可以与多个压电变压器一一对应连接，继而通过该多个压电变压器实现高效且轻量化的电池平衡和电池健康检测。可选地，该多个压电变压器可以位于电池105中，也可以设置于电源管理模块104中，甚至可以独立设置于其他硬件电路中。在一些可能的实施例中，电源管理模块104也可以设置于处理器101中。在另一些实施例中，电源管理模块104和充电管理模块103也可以设置于同一个器件中。可选地，该电源管理模块104和充电管理模块103等可以构成电子设备100中的电池管理系统(battery management system，bms)。
72.可以理解的是，图2所示的电子设备结构只是本技术实施例中的一种示例性的实施方式，本技术实施例中的电子设备包括但不仅限于以上结构。在一些可能的实施例中，电子设备可以包括比图3所示更多或者更少的部件，例如还可以包括存储器、显示屏和摄像头，等等，本技术实施例对此不作具体限定。
73.可选地，该电子设备100具体可以为包含多个电池芯的移动终端、电动车和储能系统，等等。例如：笔记本电脑、平板电脑、相机、扫地机器人、智能音箱、收音机、便携式投影仪；电动汽车、平衡车、电动轮椅、高尔夫球车、电动自行车、电动摩托车、电动叉车、无人机、机器人；光伏发电站中的储能系统，也可以是家用太阳能中的储能系统，等等。对此，本技术实施例不作具体限定。
74.下面，将以上述电子设备100为电动车为例，对本技术实施例的应用场景进行详细阐述。请参阅图4，图4是本技术实施例提供的一种电动车的结构示意图。本技术实施例提供的一种电池辅助方法可以应用于如图4所示的电动车200中。在一些可能的实施例中，电动车200可以配置为完全或部分地自动驾驶模式。在电动车200处于自动驾驶模式中时，可以将电动车200置为在没有和人交互的情况下操作。
75.电动车200可以包括各种子系统，例如行进系统202、传感系统204、控制系统206、一个或多个外围设备208以及电源210、计算机系统212和用户接口216。可选地，电动车200可包括更多或更少的子系统，并且每个子系统可包括多个元件。另外，电动车200的每个子系统和元件可以通过有线或者无线互连。
76.行进系统202可包括为电动车200提供动力运动的组件。在一个实施例中，行进系统202可包括引擎218、能量源219、传动装置220和车轮221。引擎218可以是内燃引擎、电动
机、空气压缩引擎或者其他类型的引擎组合，例如汽油发动机和电动机组成的混动引擎，内燃引擎和空气压缩引擎组成的混动引擎。引擎218可以将能量源219转换成机械能量。
77.能量源219的示例包括汽油、柴油、其他基于石油的燃料、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇，还可以包括太阳能电池板、电池和其他电力来源。能量源219也可以为电动车200的其他系统提供能量。
78.传动装置220可以将来自引擎218的机械动力传送到车轮221。传动装置220可包括变速箱、差速器和驱动轴。在一个实施例中，传动装置220还可以包括其他器件，比如离合器。其中，驱动轴可包括可耦合到一个或多个车轮221的一个或多个轴。
79.传感系统204可包括若干个传感器，该若干个传感器可以用于采集关于电动车200周边的环境信息(例如可以包括电动车200周围的地形、道路、机动车辆、非机动车辆、行人、路障、交通标志、交通信号灯、动物、建筑和植物等等)。如图4所示，传感系统204可以包括定位系统222(定位系统可以是全球定位系统(global positioning system，gps)系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)224、雷达226、激光测距仪228、相机230以及计算机视觉系统232等等。
80.定位系统222可用于估计电动车200的地理位置。imu 224用于基于惯性加速度来感测电动车200的位置和朝向变化。在一个实施例中，imu 224可以是加速度计和陀螺仪的组合。
81.雷达226可利用无线电信号来感测电动车200的周边环境内的物体。在一些可能的实施例中，雷达226还可以用于感测电动车200周边车辆的速度和/或行进方向等等。其中，该雷达226可以为激光雷达，还可以为毫米波雷达等。
82.激光测距仪228可利用激光来感测电动车200所位于的环境中的物体。在一些可能的实施例中，激光测距仪228可包括一个或多个激光源、一个或多个激光扫描器以及一个或多个检测器，以及其他系统组件。
83.相机230可用于捕捉电动车200的周边环境的多个图像，用于辅助驾驶或者自动驾驶。在一些可能的实施例中，相机230可以是静态相机或者视频相机。
84.计算机视觉系统232可以操作来处理和分析由相机230捕捉的图像以便识别电动车200周边环境中的物体和/或特征。所述物体和/或特征可包括地形、机动车辆、非机动车辆、行人、建筑、交通信号、道路边界和障碍物等等。计算机视觉系统232可使用物体识别算法、运动中恢复结构(structure from motion，sfm)算法、视频跟踪和其他计算机视觉技术。
85.控制系统206为控制电动车200及其组件的操作。控制系统206可包括各种元件，其中包括油门234、制动单元236和转向系统240。
86.油门234用于控制引擎218的操作速度并进而控制电动车200的速度。
87.制动单元236用于控制电动车200减速。制动单元236可使用摩擦力来减慢车轮221。在其他实施例中，制动单元236可将车轮221的动能转换为电流。制动单元236也可采取其他形式来减慢车轮221转速从而控制电动车200的速度。
88.转向系统240可操作来调整电动车200的前进方向。
89.当然，在一个实例中，控制系统206可以增加或替换地包括除了所示出和描述的那些以外的组件。或者也可以减少一部分上述示出的组件。
90.电动车200通过外围设备208与外部传感器、其他车辆、其他计算机系统或用户之间进行交互。外围设备208可包括无线通信系统246、车载电脑248、麦克风250和/或扬声器252。
91.在一些实施例中，外围设备208提供电动车200的用户与用户接口216交互的手段。例如，车载电脑248可向电动车200的用户提供信息。用户接口216还可操作车载电脑248来接收用户的输入。车载电脑248可以通过触摸屏进行操作。在其他情况中，外围设备208可提供用于电动车200与位于车内的其它设备通信的手段。例如，麦克风250可从电动车200的用户接收音频(例如，语音命令或其他音频输入)。类似地，扬声器252可向电动车200的用户输出音频。
92.无线通信系统246可以直接地或者经由通信网络来与一个或多个设备无线通信。例如，无线通信系统246可使用第三代移动通信网络(3rd generation mobile networks，3g)蜂窝通信，例如码分多址(code division multiple access，cdma)、全球移动通讯系统(global system for mobile communications，gsm)/通用分组无线业务(general packet radio service，gprs)，或者第四代移动通信网络(4th generation mobile networks，4g)蜂窝通信，例如长期演进技术(long term evolution，lte)。或者第三代移动通信网络(5th generation mobile networks，5g)蜂窝通信。无线通信系统246还可以利用无线保真技术(wireless-fidelity，wifi)与无线局域网(wireless local area network，wlan)通信。在一些实施例中，无线通信系统246可利用红外链路、蓝牙等与设备直接通信。其他无线协议，例如：各种车辆通信系统，例如，无线通信系统246可包括一个或多个专用短程通信(dedicated short range communications，dsrc)设备，这些设备可包括车辆和/或路边台站之间的公共和/或私有数据通信。
93.电源210可向电动车200的各种组件提供电力。在一个实施例中，电源210可以为可再充电锂离子电池或铅酸电池。这种电池的一个或多个电池组(每个电池组中可以包括多个电池芯)可被配置为电源为电动车200的各种组件提供电力。在一些实施例中，电源210和能量源219可一起实现，例如一些全电动车中那样。在本技术的一些实施例中，该电源210内还可以包括与多个电池芯一一对应连接的多个压电变压器，利用该多个压电变压器可以实现对电动车200内多个电池芯的电池平衡和电池健康检测，以智能化保证用户的驾驶体验和驾驶安全。
94.电动车200的部分或所有功能受计算机系统212控制。计算机系统212可包括至少一个处理器213，处理器213执行存储在例如存储器214这样的非暂态计算机可读介质中的指令215。计算机系统212还可以是采用分布式方式控制电动车200的个体组件或子系统的多个计算设备。
95.处理器213可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的中央处理器(central processing unit，cpu)。可选地，该处理器可以是诸如特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)或其它基于硬件的处理器的专用设备。尽管图4功能性地图示了处理器、存储器和在相同块中的计算机系统212的其它元件，但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器或存储器实际上可以包括不存储在相同的物理外壳内的多个处理器或存储器。例如，存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于计算机系统212的外壳内的其它存储介质。因此，对处理器或存储器的引用将被理解为包括对可以或者可以不并行操
作的处理器或存储器的集合的引用。不同于使用单一的处理器来执行此处所描述的步骤，例如传感系统204中的一些组件每个都可以具有其自己的处理器，所述处理器只执行与特定于组件的功能相关的计算。例如，电源210内可以具有自己的处理器，用于控制相应的压电变压器对电池芯进行电池平衡和电池健康检测，等等，此处不再展开详述。
96.在此处所描述的各个方面中，处理器213可以位于远离该车辆并且与该车辆进行无线通信。在其它方面中，此处所描述的过程中的一些在布置于车辆内的处理器上执行而其它则由远程处理器执行。
97.在一些实施例中，存储器214可包含指令215(例如，程序逻辑)，指令215可被处理器213执行来执行电动车200的各种功能，包括以上描述的那些功能，例如控制上述压电变压器进行相应的电池平衡和电池健康检测。存储器214也可包含额外的指令，包括向行进系统202、传感系统204、控制系统206和外围设备208中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。
98.除了指令215以外，存储器214还可存储数据，例如传感系统204在行驶过程中采集到的大量传感器数据，比如可以包括传感系统204内的相机230拍摄到的图像数据以及雷达226采集到的点云数据，等等。在本技术的一些实施例中，存储器214还可存储例如电源210内多个电池芯各自的电压值和健康状况(例如老化程度)，以及其他信息，等等。这种信息可在电动车200行驶期间被电动车200中的无线通信系统246或者计算机系统212等使用。
99.用户接口216，用于向电动车200的用户提供信息或从其接收信息。可选地，用户接口216可包括在外围设备208的集合内的一个或多个输入/输出设备，例如无线通信系统246、车载电脑248、麦克风250和扬声器252。
100.可选地，上述这些组件中的一个或多个可与电动车200分开安装或关联。例如，存储器214可以部分或完全地与电动车200分开存在。上述组件可以按有线和/或无线方式来通信地耦合在一起。
101.综上所述，电动车200可以为电动汽车、平衡车、电动轮椅、高尔夫球车、电动自行车、电动摩托车、电动叉车、无人机、机器人等，还可以为卡车、割草机、游乐场设备、施工设备，等等，本技术实施例对此不作具体限定。
102.可以理解的是，图4所示的电动车结构只是本技术实施例中的一种示例性的实施方式，本技术实施例中的电动车包括但不仅限于以上结构。
103.请参阅图5，图5是本技术实施例提供的一种电池辅助装置的结构示意图。如图5所示，该电池辅助装置30可以应用于电子设备中，例如上述图3所示的电子设备100，具体可以将该电池辅助装置30设置于电池105中或者电源管理模块104中。
104.如图5所示，该电池辅助装置30可以与电子设备中的电池组303连接，该电池组可以包括n个电池芯，例如包括图5所示的电池芯1、电池芯2、电池芯3等。如图5所示，该电池辅助装置30包括驱动电路组301和压电变压器组302。其中，驱动电路组301包括n个驱动电路，例如包括图5所示的驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3等。其中，压电变压器组302包括n个压电变压器，例如包括图5所示的压电变压器1、压电变压器2、压电变压器3等。n为大于1的整数。
105.进一步的，如图5所示，n个驱动电路各自的输出端与n个压电变压器各自的输入端一一对应连接；n个压电变压器各自的输出端与电池组303中的n个电池芯一一对应连接。
106.其中，该n个驱动电路中的m个驱动电路，可以用于向n个压电变压器中的m个压电变压器分别输出第一脉冲信号；m为小于n的正整数。其中，该m个压电变压器对应连接的m个电池芯为电压值较低的电池芯，例如为电压值低于这n个电池芯的电压平均值的m个电池芯。
107.相应的，该m个压电变压器中的每个压电变压器，可以用于接收该第一脉冲信号，并在该第一脉冲信号下输出电能至与每个压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得所述n个电池芯的电压一致，从而实现主动式电池平衡。
108.如上所述，本技术实施例可以采用压电变压器代替传统的磁芯变压器完成主动式电池平衡。如此，相比于现有的电池平衡技术中大多中采用磁芯变压器，而由于磁铁体积大、重量大，导致电池平衡占用的电路面积大且笨重的方案而言，本技术实施例可以采用体积小、重量轻、转换效率高的压电变压器，实现高效且轻量化的电池平衡，在有效维持各个电池芯的电压一致以延长电池的使用寿命的同时，还可以极大程度上减少电池平衡所占用的电路面积和重量等，继而可以减少电子设备整体的体积和重量，大大满足了各类型电子设备轻量化、集成化的实际市场需求，为用户带来便利。
109.进一步地，该n个驱动电路，还可以用于向该n个压电变压器分别输出第二脉冲信号；其中，第二脉冲信号的频率高于该第一脉冲信号的频率。第二脉冲信号的频率至少大于20khz(即满足最低的超声波产生条件)，一般情况下，可以为几百khz至几mhz。
110.相应的，该n个压电变压器中的每个压电变压器，还可以用于接收该第二脉冲信号，并在该第二脉冲信号下产生超声波。该超声波发射至对应的n个电池芯，可以用于检测每个电池芯的健康状况。可以理解的是，该第二脉冲信号的频率等于压电变压器所产生的超声波的频率。
111.需要说明的是，随着电池的老化，即健康程度的下降，电池会逐渐膨胀，也就是说电池的厚度会逐渐增加，基于此，本技术可以利用压电变压器发射超声波到电池芯反射回波之间的时间间隔(或者说回波时延)，直接、高效的检测电池芯的健康状况。回波时延越短，意味着电池的厚度越薄，电池芯越新，其健康程度越好；相应的，当回波时延越长，则意味着电池的厚度越厚，电池芯越旧，其健康程度越差。
112.如上所述，相比于现有的超声波检测电池健康的技术中，需要配备额外的体积大重量大的超声波发生器，从而导致电池健康检测成本高、设备繁多的方案而言，本技术实施例可以仅通过体积小、重量轻的压电变压器产生超声波，从而实现简单便捷且低成本的电池健康检测，以实时维护各个电池芯的健康，从而保证用户的使用体验。例如，在电动车领域，还可以进一步保障用户的驾驶安全，避免交通事故的发生。
113.综上，本技术实例在通过压电变压器实现电池平衡的同时，还可以通过该压电变压器实现电池健康检测，即通过电路中相同的压电变压器同时满足电池平衡和电池健康检测两项需求，大大提高了器件的复用率，降低了电池平衡和电池健康检测的整体成本，并减小了电池平衡和电池健康检测整体所占用的电路面积，进一步满足了设备轻量化、集成化的市场需求。
114.可选地，请参阅图6a-图6b，图6a-图6b是本技术实施例提供的一组电池辅助装置的工作示意图。图6a和图6b所示的电路结构具体可以参考上述图5所示实施例中的描述，此处不再进行赘述。可选地，每个驱动电路中可以包括个或多个金属-氧化物半导体场效应晶
体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)，或者双极结型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)，等等，本技术实施例对此不作具体限定。可选地，如图6a和图6b所示，该电池辅助装置中还可以包括有2*n个二极管，例如包括图6a和图6b中所示的二极管1a、二极管1b、二极管2a、二极管2b、
……
、二极管na、二极管nb等。其中，每个压电变压器的输出端可以分别通过两个二极管与对应的电池芯连接，例如，压电变压器1的输出端通过二极管1a、二极管1b与电池芯1连接，压电变压器2的输出端通过二极管2a、二极管2b与电池芯2连接，等等，此处不再赘述。
115.如图6a和图6b所示，每个电池芯与其对应的压电变压器和二极管可以构成一个电池芯模组，图6a和图6b所示的电路结构中可以包括n个电池芯模组，这n个电池芯模组可以进一步构成图6a和图6b所示的电池包。可选地，电池包还可以包括上述n个驱动电路，以及其他可能的部件，例如开关电路，以及后续实施例中的电压检测电路和接收电路，等等，本技术实施例对此不作具体限定。
116.进一步地，请参阅图7，图7是本技术实施例提供的一种压电变压器的结构示意图。如图7所示，n个压电变压器中的每个压电变压器可以包括第一压电层和第二压电层，第一压电层和第二压电层可以通过隔绝层耦合。其中，第一压电层与压电变压器的输入端连接，具体的；第二压电层与所述压电变压器的输出端连接，具体地，如图7所示，第二压电层与输出端1和输出端2连接，其中，请一并参阅图6a或图6b，该输出端1和输出端2可以分别与图6a或图6b中的两个二极管连接。
117.需要说明的是，本技术实施例中的压电变压器的第一压电层和第二压电层的厚度在预设厚度范围内。该预设厚度范围中的最小值满足压电变压器的最低转换效率，该预设厚度范围中的最大值满足超声波产生条件。其中，所谓的最低转换效率能够满足该压电变压器在第一脉冲信号的作用下，输出足够的电能对电池芯进行充电，从而使得n个电池芯的电压一致，完成电池平衡。
118.如上所述，本技术实施例对压电变压器中第一压电层和第二压电层的厚度进行了优化设计，使其既能满足压电变压器在电池平衡时所需的最低转换效率，即可以通过第一压电层到第二压电层之间发生的电能-机械能-电能的转换，输出足够的电能至相应的电池芯，从而保证电池平衡的可靠、高效；也能满足超声波的产生条件，即可以在接收到高频脉冲信号后，第一压电层和第二压电层产生相应的高频振动，从而发射出超声波。如此，本技术实施例中的压电变压器能够满足电池平衡和电池健康检测的工作条件，从而大大提高了电路中器件(包括但不限于压电变压器，例如还有开关等)的复用率，减少了电路面积，并显著降低了整体得生产制造成本，等等。
119.下面，将结合图6a和图6b所示的电路结构，以及图7所示的压电变压器结构，分别就电池平衡和电池健康检测这两种工作方式，对本技术实施例提供的电池辅助装置进行详细阐述。
120.如图6a所示，以该电池辅助装置用于电池平衡为例。当该多个电池芯的电压不相等时，例如电池芯1和电池芯2的电压较低时，该电池辅助装置中相应的驱动电路(例如驱动电路1和驱动电路2)可以输出第一脉冲信号至对应连接的压电变压器(例如压电变压器1和压电变压器2)。如图7所示，压电变压器1和压电变压器2可以通过第一压电层接收来自第一脉冲信号的电能，通过逆压电效应使第一压电层产生振动，振动波通过第一压电层和第二
压电层之间的机械结构耦合到第二压电层，第二压电层再通过正压电效应产生电能，并输出至对应连接的电池芯1和电池芯2，以对电池芯1和电池芯2进行充电，继而完成电池平衡。可选地，压电变压器输出的电能为交流电，因此，图6a所示的二极管主要用于对压电变压器输出的交流电进行整流，整流后得到的直流电才能可靠地对电池芯进行充电。
121.如图6b所示，以该电池辅助装置用于电池健康检测为例。该电池辅助装置中的每个驱动电路(例如驱动电路1、驱动电路2
……
驱动电路n)可以分别输出第二脉冲信号至对应的压电变压器(例如压电变压器1、压电变压器2
……
压电变压器n)。相应的，每个压电变压器在高频的第二脉冲信号的作用下，其中的第一压电层和第二压电层会产生相应的高频振动，即产生超声波，并发射至对应的电池芯。可选地，该超声波可以通过设置在压电变压器和电池芯之间的一系列介质(例如油或者胶等)传递至电池芯中。如图6b所示，超声波可以穿过电池芯后，电池芯可以反射相应的回波。然后，如上所述，可以根据压电变压器发射超声波到电池芯反射回波之间的时间间隔(或者说回波时延)，直接、高效的检测电池芯的健康状况，等等，此处不再进行赘述。
122.请参阅图8，图8是本技术实施例提供的又一种电池辅助装置的结构示意图。如图8所示，该电池辅助装置还可以包括数字处理电路304、电压检测电路305和接收电路306。其中，数字处理电路的输出端与驱动电路组301中的n个驱动电路各自的输入端连接；电压检测电路305分别与电池组303中的n个电池芯以及该数字处理电路304连接；接收电路306与该压电变压器组302中的n个压电变压器各自的输出端连接。如图8所示，该驱动电路组301中的n个驱动电路各自的输入端还可以与电池组303连接，由电池组303中串联的n个电池芯向n个驱动电路分别提供电能(即驱动电路输出的脉冲信号(比如第一脉冲信号和第二脉冲信号)的电压为n个电池芯串联得到的电压)，以驱动控制相应的压电变压器。
123.其中，电压检测电路305主要用于电池平衡，接收电路306主要用于超声波电池健康检测。可选地，电压检测电路305和接收电路306中的部分器件(例如模数转换器)可以复用。下面，将结合图8所示的结构，对本技术中的电池平衡和超声波电池健康检测进行详细说明。
124.一方面，在电池平衡工作中，电压检测电路305，用于检测电池组303中n个电池芯各自的电压值，并将n个电池芯各自的电压值发送至数字处理电路304。可选地，该电压检测电路可以包括模数转换器。
125.数字处理电路304，用于根据n个电池芯各自的电压值，获取n个电池芯的电压平均值，并从n个电池芯中确定出m个电池芯。其中，该m个电池芯各自的电压值可以低于n个电池芯的电压平均值；该m个电池芯与上述m个压电变压器一一对应连接。后续，驱动电路组301中与该m个压电变压器相应连接的m个驱动电路可以基于数字处理电路的指示，向m个压电变压器输出第一脉冲信号，从而使得该m个压电变压器在第一脉冲信号下传递电能至对应的电池芯进行充电，以完成电池平衡。
126.可选地，m个驱动电路中每个驱动电路输出第一脉冲信号的时长可以不同。数字处理电路可以根据m个电池芯中每个电池芯的电压值与电压平均值之间的偏差，计算出相应驱动电路需要输出多长时间的第一脉冲信号，即压电变压器需要对相应的电池芯进行多长时间的充电。可以理解的是，一般电池芯的电压值越低，与电压平均值的偏差越大，其相应驱动电路需要输出越长时间的第一脉冲信号，即压电变压器需要对电池芯进行越长时间的
充分充电；相应的，电池芯的电压值越高，与电压平均值的偏差越小，其相应驱动电路需要输出越短时间的第一脉冲信号，即压电变压器需要对电池芯进行短时间的适当充电即可，从而精确、高效的达到电池平衡的目的。
127.可选地，在进行了一次充电后，电压检测电路305可以再次检测n个电池芯各自的电压值，若该n个电池芯各自的电压值仍不相等，或者最大电压值和最小电压值之间的偏差大于预设值(例如0.1v、0.2v或者0.4v等)，则可以通过数字处理电路304根据当前该n个电池芯各自的电压值，再次确定需要进行充电的电池芯，以及相应的充电时长(即输出第一脉冲信号的时长)等，以控制相应的驱动电路和压电变压器对相应的电池芯进行再次充电，直至该n个电池芯各自的电压值相等，或者最大电压值和最小电压值之间的偏差小于预设值，从而实现高质量的电池平衡，严格保证电池平衡的可靠性，进而保证用户的使用体验。
128.可选地，该数字处理电路304可以包括一个或多个微处理器，或者cpu，等等，用于分析计算。可选地，该数字处理电路304可以为上述图3对应实施例中的电源管理模块104或者处理器101，还可以是上述图4对应实施例中的处理器213，等等。
129.另一方面，在超声波电池健康检测工作中，数字处理电路304，还可以用于控制驱动电路组301中的n个驱动电路输出高频的第二脉冲信号。可选地，数字处理电路304可以控制该n个驱动电路同时输出第二脉冲信号，从而同时实现对该n个电池芯的健康检测，或者，可以控制该n个驱动电路依次输出第二脉冲信号，从而依次实现对该n个电池芯的健康检测，等等，本技术实施例对此不作具体限定，具体方式可以根据实际需求和电路结构决定。
130.压电变压器组302中的每个压电变压器，用于在第二脉冲信号的作用下，通过其中的第一压电层和第二压电层产生相应频率的高频振动，从而产生超声波，并发射超声波至对应连接的电池芯。
131.需要说明的是，压电变压器组302中的每个压电变压器在高频脉冲信号下产生高频振动的同时，基于前述论述的压电效应等，仍会输出一定的电能(例如第一电信号)，由于高频振动会转换掉大量的电能，因此，在进行超声波电池健康检测时，压电变压器的转换效率极低，主要将电能转换成了高频振动的机械能(即产生的超声波)进行消耗，最终输出的电能十分微弱，对电池芯的充电作用可以忽略不计。
132.相应的，电池芯反射的回波在作用到压电变压器上时，压电变压器中的第一压电层和第二压电层也会产生相应的振动(即形变)，因此，基于前述论述的压电效应等，此时压电变压器也会输出一定的电能(例如第二电信号)。
133.接收电路306，用于接收每个压电变压器在发射所述超声波时产生的第一电信号，以及每个压电变压器在接收到对应的电池芯反射的回波时产生的第二电信号。可选地，该接收电路中可以包括n个放大器和模数转换器等，其中，该n个放大器各自的输入端可以与n个压电变压器的输出端一一对应连接，该n个放大器各自的输出端可以与模数转换器的输入端连接。
134.可选地，该n个放大器中的每个放大器，可以用于接收对上述压电变压器产生的第一电信号和第二电信号，并对该第一电信号和第二电信号进行放大。然后，放大器可以将放大后的第一电信号和第二电信号输出至模数转换器。通过放大器对电信号的放大作用，可以有效保证电池健康检测的准确性，避免因电信号太弱对电池健康检测带来的影响，例如漏测和误测，等等。
135.模数转换器，用于接收放大后的第一电信号和第二电信号，并将放大后的第一电信号和第二电信号转换成对应的第一数字信号和第二数字信号；然后，依次输出该第一数字信号和所述第二数字信号至所述数字处理电路。可选地，接收电路306中的模数转换器可以复用电压检测电路305中的模数转换器，本技术实施例对此不作具体限定。
136.数字处理电路304，还用于基于依次接收到的该第一数字信号和所述第二数字信号之间的时间间隔，确定与每个放大器对应的电池芯的回波时延；然后，基于每个电池芯对应的回波时延，确定每个电池芯的健康状况，至此，完成利用压电变压器产生的超声波对电池芯进行健康检测。如上所述，本技术实施例可以基于压电变压器在高频振动时(即产生超声波时)输出的第一电信号，与压电变压器在回波作用下发生振动时输出的第二电信号之间的时间间隔(即第一数字信号与第二数字信号之间的时间间隔)，可靠、便捷的获得每个电池芯的回波时延，进而获得每个电池芯的健康状况。由此，相较于常规超声波电池健康检测中需要设置额外的超声波发射器和相应的超声波接收器的方案而言，本技术实施例可以通过体积小、重量轻的压电变压器实现高效、准确和便捷的超声波电池健康检测，并极大程度上减少电路面积和重量，满足用户的实际需求。
137.进一步地，请参阅图9，图9是本技术实施例提供的一种电池平衡及电池健康检测的电路结构示意图。如图9所示，该电路结构主要以包含4个电池芯的电池组，以及相应的4个驱动电路、4个压电变压器、4个放大器和1个模数转换器为例。
138.如图9所示，驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3和驱动电路4的输入端与串联的4个电池芯连接，基于此，驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3和驱动电路4可以在多个电池芯串联提供的高压电源下，输出电池平衡和电池健康检测分别所需的脉冲信号(例如第一脉冲信号和第二脉冲信号)。脉冲信号的电压即为该4个电池芯串联得到的电压。如此，本技术实施例中的电池平衡和电池健康检测的实现均无需外加电源，继而达到节能、轻便且高效的电池平衡和电池健康检测的目的。
139.如图9所示，驱动电路1、驱动电路2、驱动电路3和驱动电路4的输出端与压电变压器1、压电变压器2、压电变压器3和压电变压器4的输入端一一对应连接。压电变压器1、压电变压器2、压电变压器3和压电变压器4的另一个输入端接地。
140.进一步地，压电变压器1、压电变压器2、压电变压器3和压电变压器4的两个输出端分别通过两个二极管与电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4一一对应连接。例如，如图9所示，压电变压器1通过二极管1a和二极管1b与电池芯1对应连接，压电变压器2通过二极管2a和二极管2b与电池芯2对应连接，等等，此处不再进行赘述。如图9所示，压电变压器1、压电变压器2、压电变压器3和压电变压器4的两个输出端还分别与放大器1、放大器2、放大器3和放大器4的两个输入端一一对应连接。
141.如图9所示，放大器1、放大器2、放大器3和放大器4的输出端分别通过相应的开关与adc连接。例如，如图9所示，放大器1通过开关1a与adc连接，放大器2通过开关2a与adc连接，等等，此处不再进行赘述。
142.如图9所示，电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4的正极分别通过相应的开关与adc连接。例如，如图9所示，电池芯1的正极通过开关1b与adc连接，电池芯2通过开关2b与adc连接，等等，此处不再进行赘述。
143.需要说明的是，在电池平衡工作中，可以闭合开关1b、开关2b、开关3b和开关4b，并
断开开关1a、开关2a、开关3a和开关4a。在超声波电池健康检测工作中，可以闭合开关1a、开关2a、开关3a和开关4a，并断开开关1b、开关2b、开关3b和开关4b。
144.请参阅图10，图10是本技术实施例提供的另一种电池平衡及电池健康检测的电路结构示意图。如图10所示，该电路结构主要体现每一个电池芯对应的电路结构，对每个电池芯而言，均对应有依次连接的高压电源(该高压电源由电池组中串联的多个电池芯提供)，驱动电路，压电变压器，二极管，放大器和adc。图10中所示的高压电源、驱动电路、压电变压器以及adc在电池平衡和电池健康检测中复用，这极大程度上提高了电路中器件的复用率，有效减少电路面积和生产制造成本。
145.下面，将基于上述图9和图10所示的电路结构，通过多个具体情况的举例，对本技术实施例中的电池平衡和电池健康检测进行进一步详细阐述。
146.(1)在电池平衡工作中
147.首先，通过adc检测电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4各自的电压值，例如分别为3v、3.2v、2.8v、3v。然后，adc将电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4各自的电压值输出至数字处理电路(例如微处理器，图9中未示出)。数字处理电路基于电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4各自的电压值，计算得到4个电池芯的电压平均值为3v，其中电池芯3的电压值(2.8v)低于该平均值。
148.然后，数字处理电路可以控制与该电池芯3对应的驱动电路3输出一段时间的第一脉冲信号(12v，即3v+3.2v+2.8v+3v)，从而通过相应的压电变压器在第一脉冲信号下输出电能至电池芯3进行充电，如此，利用压电变压器实现了通过串联的4个电池芯对电池芯3充电的主动式电池平衡。
149.在完成本次充电后，可以通过adc再次检测电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4各自的电压值，若彼此的电压值仍不相等或者偏差大于预设值，则可以对电压较低的一个或多个电池芯再次进行充电，以确保电池平衡的可靠性。例如，在本次充电完成后，当前电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4各自的电压值分别为2.9v、3.1v、3v、3v，此时4个电池芯的电压平均值为3v，其中电池芯1的电压值(2.9v)低于该平均值。然后，数字处理电路可以控制与该电池芯1对应的驱动电路1输出一段时间的第一脉冲信号，从而通过相应的压电变压器在第一脉冲信号下输出电能至电池芯1进行充电，等等，反复循环，直至电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4各自的电压值相等或者偏差小于预设值。从而完成电池平衡。
150.可选地，本技术实施例也可以同时对电压较低的多个电池芯进行充电，以实现电池平衡。例如电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4当前各自的电压值分别为3.5v、3v、3v、2.8v，电池芯2、电池芯3和电池芯4的电压值均低于电池芯1的电压值，则可以通过驱动电路2、驱动电路3和驱动电路4分别输出一段时间的第一脉冲信号至对应的压电变压器2、压电变压器3和压电变压器4，以通过压电变压器2、压电变压器3和压电变压器4分别对电池芯2、电池芯3和电池芯4进行充电。可选地，由于电池芯2和电池芯的电压值均为3v，电池芯4的电压值最低，因此驱动电路2和驱动电路3输出第一脉冲信号的时长可以一致，而驱动电路4输出第一脉冲信号的时间可以最长，以对电池芯4进行充分充电，进而使得电池芯1、电池芯2、电池芯3和电池芯4的电压一致。
151.(2)在电池健康检测工作中
152.如图9所示，由于该电路结构中只包含一个adc，无法同时处理多个电信号，因此，
此处电池健康检测只能依次进行，无法同时对该4个电池芯进行健康检测。可选地，若需要对多个电池芯同时进行电池健康检测，以提高电池健康检测的效率，可以在接收电路中设置与该4个放大器一一对应连接的4个adc，等等，本技术实施例对此不作具体限定。
153.下面，以对图9中的电池芯1进行健康检测为例进行说明，首先，通过驱动电路1输出高频的第二脉冲信号至压电变压器1。压电变压器1中的第一压电层和第二压电层在高频的第二脉冲信号下产生相应的高频振动，即产生超声波，并发射该超声波至对应的电池芯1。与此同时，压电变压器1输出第一电信号至放大器1，放大器1接收该第一电信号并将该第一电信号进行放大，然后放大器将放大后的第一电信号输出至adc。adc接收该放大后的第一电信号，并将该放大后的第一电信号转换成对应的第一数字信号，然后adc将该第一数字信号输出至数字处理电路。可选地，数字处理电路可以记录该第一数字信号对应的接收时间，可选地，adc也可以记录该放大后的第一电信号对应的接收时间。
154.随后，电池芯1反射相应的回波至压电变压器1，压电变压器1中的第一压电层和第二压电层在回波的作用下产生振动，进而输出第二电信号至放大器1。相应的，放大器1接收该第二电信号并将该第二电信号进行放大，然后放大器将放大后的第二电信号输出至adc。adc接收该放大后的第二电信号，并将该放大后的第二电信号转换成对应的第二数字信号，然后adc将该第二数字信号输出至数字处理电路。可选地，数字处理电路可以记录该第二数字信号对应的接收时间，可选地，adc也可以记录该放大后的第二电信号对应的接收时间。
155.最终，数字处理电路可以基于接收到该第二数字信号与第一数字信号之间的时间间隔(或者基于模数转换器接收到该放大后的第二电信号与第一电信号之间的时间间隔)，确定电池芯1对应的回波时延，并基于电池芯1对应的回波时延确定电池芯1的健康状况。其中，如上所述，回波时延越短，说明电池芯还未发生明显膨胀(即还未老化)，其健康状况越好；回波时延越长，说明电池芯已发生较为明显的膨胀(即开始老化或者严重老化)，其健康状况也就越差。
156.可以理解的是，其余电池芯的健康检测同理，此处不再进行赘述。
157.综上，本技术实施例对常规的压电传感器进行了优化设计，并采用该优化后的压电传感器代替传统的磁芯变压器进行电池平衡，同时，采用该优化后的压电传感器代替传统的超声波传感器进行电池健康检测。一方面，基于压电变压器体积小、重量轻、转换效率高的优点，本技术实施例可以大大减少电池平衡所占用的电路面积和重量，实现轻量且高效的电池平衡。另一方面，同样的，基于压电变压器体积小、重量轻的优点，本技术实施例也可以大大减少电池健康检测所占用的电路面积和重量，实现简单、便捷、高效的电池健康检测。进一步地，如上所述书，由于本技术实施例可以采用相同的压电变压器分别实现电池平衡和电池健康检测，因此本技术实施例还大大提升了电路中器件(包括但不限于压电变压器)的复用率，可以极大程度上减少电池平衡和电池健康检测整体所占用的电路面积和重量。相应的，显著降低了电子设备整体的生产制造成本，并满足电子设备轻量化的发展趋势和用户需求。
158.请参阅图11，图11是本技术实施例提供的一种电池辅助方法的流程示意图。该电池辅助方法可以应用于电子设备(例如图3举例所示的电子设备100，或者图4举例所示的电动车200)，该电子设备包括电池组、压电变压器组和驱动电路组；所述压电变压器组包括n个压电变压器，所述驱动电路组包括n个驱动电路；所述n个驱动电路各自的输出端与所述n
个压电变压器各自的输入端一一对应连接，所述n个压电变压器各自的输出端与电池组中的n个电池芯一一对应连接；n为大于1的整数。该电池辅助方法可以包括以下步骤s401-步骤s402。
159.步骤s401，通过n个驱动电路中的m个驱动电路，向n个压电变压器中的m个压电变压器分别输出第一脉冲信号；m为小于n的正整数。
160.步骤s402，通过m个压电变压器中的每个压电变压器，接收第一脉冲信号，并在第一脉冲信号下输出电能至与每个压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得n个电池芯的电压一致。
161.在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：通过所述n个驱动电路，向所述n个压电变压器分别输出第二脉冲信号；其中，所述第二脉冲信号的频率高于所述第一脉冲信号的频率；通过所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器，接收所述第二脉冲信号，并在所述第二脉冲信号下产生超声波，所述超声波检测与每个所述压电变压器对应的电池芯的健康状况。
162.在一些可能的实施方式中，该电子设备还包括电压检测电路和数字处理电路，所述数字处理电路的输出端与所述n个驱动电路各自的输入端连接；所述电压检测电路分别与所述n个电池芯，以及所述数字处理电路连接；所述方法还包括：
163.通过所述电压检测电路，检测所述n个电池芯各自的电压值，并将所述n个电池芯各自的电压值发送至所述数字处理电路；
164.通过所述数字处理电路，根据所述n个电池芯各自的电压值，获取所述n个电池芯的电压平均值，并从所述n个电池芯中确定出m个电池芯；所述m个电池芯各自的电压值低于所述n个电池芯的电压平均值；所述m个压电变压器与所述m个电池芯一一对应连接。
165.在一些可能的实施方式中，所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层通过隔绝层耦合；所述第一压电层与所述压电变压器的输入端连接，所述第二压电层与所述压电变压器的输出端连接；其中，
166.所述第一压电层和所述第二压电层的厚度在预设厚度范围内，所述预设厚度范围中的最小值满足所述压电变压器的最低转换效率，所述预设厚度范围中的最大值满足超声波产生条件；所述最低转换效率满足在所述第一脉冲信号下，使得所述n个电池芯的电压一致。
167.在一些可能的实施方式中，所述通过所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器，接收所述第二脉冲信号，并在所述第二脉冲信号下产生超声波，包括：
168.通过所述n个压电变压器中每个所述压电变压器的所述第一压电层和所述第二压电层在所述第二脉冲信号作用下产生的高频振动，产生所述超声波，并向与每个所述压电变压器对应的电池芯发射所述超声波。
169.在一些可能的实施方式中，所述n个驱动电路各自的输入端与所述电池组相连，所述第一脉冲信号的电压、所述第二脉冲信号的电压为所述n个电池芯串联的电压。
170.在一些可能的实施方式中，所述电子设备还包括接收电路，所述接收电路分别与所述压电变压器组，以及所述数字处理电路连接；所述方法还包括：
171.通过所述接收电路，接收每个所述压电变压器在发射所述超声波时产生的第一电
信号，以及每个所述压电变压器在接收到对应的电池芯反射的回波时产生的第二电信号；
172.通过所述数字处理电路，基于每个所述电池芯的回波时延，确定每个所述电池芯的健康状况；其中，所述回波时延为所述接收电路接收到所述第一电信号与所述第二电信号之间的时间间隔。
173.在一些可能的实施方式中，所述接收电路包括放大器组和模数转换器；所述放大器组包括n个放大器，所述n个放大器各自的输入端与所述n个压电变压器各自的输出端一一对应连接，所述n个放大器各自的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述数字处理电路连接；所述通过所述接收电路，接收每个所述压电变压器在发射所述超声波时产生的第一电信号，以及每个所述压电变压器在接收到对应的电池芯反射的回波时产生的第二电信号，包括：
174.通过所述n个放大器中的每个放大器，接收与每个所述放大器对应的所述压电变压器依次产生的所述第一电信号和所述第二电信号，将所述第一电信号和所述第二电信号进行放大，并将放大后的所述第一电信号和所述第二电信号依次输出至所述模数转换器；
175.通过所述模数转换器，将放大后的所述第一电信号和所述第二电信号转换成相应的第一数字信号和第二数字信号，并依次输出所述第一数字信号和所述第二数字信号至所述数字处理电路；
176.可选地，该电池辅助方法具体可参考上述图3-图10对应实施例的描述，此处不再进行赘述。
177.可选地，本技术实施例中所描述的电池辅助方法中的各方法流程具体可以基于件、硬件、或其结合的方式实现。其中，以硬件实现的方式可以包括逻辑电路、算法电路或模拟电路等。以软件实现的方式可以包括程序指令，可以被视为是一种软件产品，被存储于存储器中，并可以被处理器运行以实现相关功能。
178.本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，该程序被处理器执行时，使得所述处理器可以执行上述方法实施例中记载的任意一种的部分或全部步骤。
179.本技术实施例还提供一种计算机程序，该计算机程序包括指令，当该计算机程序被多核处理器执行时，使得所述处理器可以执行上述方法实施例中记载的任意一种的部分或全部步骤。
180.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可能可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
181.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，
可以是电性或其它的形式。
182.上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
183.另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
184.上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以为个人计算机、服务器或者网络设备等，具体可以是计算机设备中的处理器)执行本技术各个实施例上述方法的全部或部分步骤。其中，而前述的存储介质可包括：u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、只读存储器(read-only memory，rom)、双倍速率同步动态随机存储器(double data rate，ddr)、闪存(flash)或者随机存取存储器(random access memory，ram)等各种可以存储程序代码的介质。
185.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种电池辅助装置，其特征在于，包括压电变压器组和驱动电路组，所述压电变压器组包括n个压电变压器，所述驱动电路组包括n个驱动电路；所述n个驱动电路各自的输出端与所述n个压电变压器各自的输入端一一对应连接，所述n个压电变压器各自的输出端与电池组中的n个电池芯一一对应连接；n为大于1的整数；所述n个驱动电路中的m个驱动电路，用于向所述n个压电变压器中的m个压电变压器分别输出第一脉冲信号；m为小于n的正整数；所述m个压电变压器中的每个压电变压器，用于接收所述第一脉冲信号，并在所述第一脉冲信号下输出电能至与每个所述压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得所述n个电池芯的电压一致。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电压检测电路和数字处理电路，所述数字处理电路的输出端与所述n个驱动电路各自的输入端连接；所述电压检测电路分别与所述n个电池芯，以及所述数字处理电路连接；所述电压检测电路，用于检测所述n个电池芯各自的电压值，并将所述n个电池芯各自的电压值发送至所述数字处理电路；所述数字处理电路，用于根据所述n个电池芯各自的电压值，从所述n个电池芯中确定出m个电池芯；所述m个电池芯各自的电压值低于n-m个电池芯中的最低电压值；所述n-m个电池芯属于所述n个电池芯；所述m个压电变压器与所述m个电池芯一一对应连接。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述n个驱动电路，还用于向所述n个压电变压器分别输出第二脉冲信号；其中，所述第二脉冲信号的频率高于所述第一脉冲信号的频率；所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器，用于接收所述第二脉冲信号，并在所述第二脉冲信号下产生超声波，所述超声波用于检测与每个所述压电变压器对应的电池芯的健康状况。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述n个压电变压器中的每个所述压电变压器包括第一压电层和第二压电层，所述第一压电层和所述第二压电层通过隔绝层耦合；所述第一压电层与所述压电变压器的输入端连接，所述第二压电层与所述压电变压器的输出端连接；其中，所述n个压电变压器，具体用于：通过所述n个压电变压器中每个所述压电变压器的所述第一压电层和所述第二压电层在所述第二脉冲信号作用下产生的高频振动，产生所述超声波，并向与每个所述压电变压器对应的电池芯发射所述超声波。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一压电层和所述第二压电层的厚度在预设厚度范围内，所述预设厚度范围中的最小值满足所述压电变压器的最低转换效率，所述预设厚度范围中的最大值满足超声波产生条件；所述最低转换效率满足在所述第一脉冲信号下，使得所述n个电池芯的电压一致。6.根据权利要求3-5任意一项所述的装置，其特征在于，所述n个驱动电路各自的输入端与所述电池组相连，所述第一脉冲信号的电压、所述第二脉冲信号的电压为所述n个电池芯串联的电压。7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括接收电路，所述接收电路分别与所述压电变压器组，以及所述数字处理电路连接；
所述接收电路，用于接收每个所述压电变压器在发射所述超声波时产生的第一电信号，以及每个所述压电变压器在接收到对应的电池芯反射的回波时产生的第二电信号；并将所述第一电信号和所述第二电信号传输至所述数字处理电路；所述数字处理电路，还用于基于每个所述电池芯的回波时延，确定每个所述电池芯的健康状况；其中，所述回波时延为所述接收电路接收到所述第一电信号与所述第二电信号之间的时间间隔。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述接收电路包括放大器组和模数转换器；所述放大器组包括n个放大器，所述n个放大器各自的输入端与所述n个压电变压器各自的输出端一一对应连接，所述n个放大器各自的输出端与所述模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与所述数字处理电路连接；其中，所述n个放大器中的每个放大器，用于接收与每个所述放大器对应的所述压电变压器依次产生的所述第一电信号和所述第二电信号，将所述第一电信号和所述第二电信号进行放大，并将放大后的所述第一电信号和所述第二电信号依次输出至所述模数转换器；所述模数转换器，用于将放大后的所述第一电信号和所述第二电信号转换成相应的第一数字信号和第二数字信号，并依次输出所述第一数字信号和所述第二数字信号至所述数字处理电路；所述数字处理电路，具体用于基于依次接收到的所述第一数字信号和所述第二数字信号确定与每个所述放大器对应的电池芯的回波时延。9.一种电池辅助方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备包括压电变压器组和驱动电路组，所述压电变压器组包括n个压电变压器，所述驱动电路组包括n个驱动电路；所述n个驱动电路各自的输出端与所述n个压电变压器各自的输入端一一对应连接，所述n个压电变压器各自的输出端与电池组中的n个电池芯一一对应连接；n为大于1的整数；所述方法包括：通过所述n个驱动电路中的m个驱动电路，向所述n个压电变压器中的m个压电变压器分别输出第一脉冲信号；m为小于n的正整数；通过所述m个压电变压器中的每个压电变压器，接收所述第一脉冲信号，并在所述第一脉冲信号下输出电能至与每个所述压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得所述n个电池芯的电压一致。10.一种电池包，其特征在于，包括电池组，以及如上权利要求1-8任意一项所述的电池辅助装置；其中，所述电池组包括n个电池芯，n为大于1的整数。11.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括充电接口、电池总成、动力总成；其中，所述电池总成包括如上权利要求10所述的电池包，所述动力总成包括电动机和变速器。12.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括充放电控制模块、电能变换模块，以及如上权利要求10所述的电池包；其中，所述电能变换模块包括交流-直流变换模块和直流-直流变换模块。

技术总结
本申请实施例公开了一种电池辅助装置及相关设备。该电池辅助装置包括压电变压器组和驱动电路组，压电变压器组包括N个压电变压器，驱动电路组包括N个驱动电路；N个驱动电路各自的输出端与N个压电变压器各自的输入端一一对应连接，N个压电变压器各自的输出端与电池组中的N个电池芯一一对应连接；N个驱动电路中的M个驱动电路，用于向N个压电变压器中的M个压电变压器分别输出第一脉冲信号；M个压电变压器中的每个压电变压器，用于接收第一脉冲信号，并在第一脉冲信号下输出电能至与每个压电变压器对应的电池芯进行充电，以使得N个电池芯的电压一致。采用本申请实施例可以实现高效的电池平衡，同时减少相应的电路面积和重量。同时减少相应的电路面积和重量。同时减少相应的电路面积和重量。


技术研发人员：范国良
受保护的技术使用者：华为数字能源技术有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2023/10/8