一種實現電池組均衡充電的控制方法、裝置及電池箱的製作方法

2023-09-12 22:29:50 1

專利名稱：一種實現電池組均衡充電的控制方法、裝置及電池箱的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動汽車技術領域，特別是涉及一種實現電池組均衡充電的控制方法、裝置及電池箱。
背景技術：
電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。目前電動汽車具有很廣泛的應用場景。電動汽車一般使用標準的電池作為其驅動電源。但是單體電池在製造過程中，具有性能的分散性，並且在使用過程中電池包內部環境也具有非均勻性，因此隨著使用時間的增加，單體電池之間的性能差異將逐漸拉大，而如果不採取相應的措施來減小這種差異，將造成某些單體電池過充電、某些單體電池過放電以及過充和過放的後果，這不僅影響電池的使用壽命，損壞電池，而且還可能產生大量的熱量引起電池燃燒或爆炸。現有技術中，電動汽車的電池在串接使用時，由於電池質量、批次等自身的原因以及在使用過程中個別電芯的損壞，使得電池組在長期使用後，各電芯的容量會有差異，而這種差異會隨時間變得越來越大，造成在給該電池組中的多個電池同時充電時(即是在經過同樣電流情況下)，容量大的電芯總是處於淺充淺放狀態，其電芯容量衰減緩慢，會有更長的使用壽命；而容量小的電芯與容量大的電芯相比，就總是處於過充過放狀態，容量小的電芯容量就會加快衰減且縮短壽命。而由於電池組的壽命是由最差電芯的壽命決定的，從而導致電池組的整體壽命隨之下降。因此採取均衡技術來補償電池組中各個電池之間的性能差異是非常必要的，而如何能夠創新的提出一種實現電池組均衡充電的控制方法、裝置及電池箱也是本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種實現電池組均衡充電的控制方法、裝置及電池箱，通過均衡控制的引入，可以使得電池的一致性得到了較大程度的提高，也能夠延長電池組中電池的使用壽命。為解決上述技術問題，本發明實施例提供了 一種實現電池組均衡充電的控制方法，包括:周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度；依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制，如果是，則通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。優選的，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括:判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間，如果是，則採集當前電池組的電壓和/或電流息；
依據所述電流信息判斷所述電池組中的電池是否出現充電過流，如果是，則置充電過流標誌並進行充電保護；在開始放電的情況下，清除所述充電過流標誌並釋放所述充電保護；判斷所述電池組中的電池是否出現放電過流，如果是，則置放電過流標誌並進行放電保護；在開始充電的情況下，清除所述放電過流標誌並釋放所述放電保護；依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過充，如果是，則置過充標誌並進行充電保護；在過充恢復電壓時，清除所述過充標誌並釋放所述充電保護；依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過放，如果是，則置過放標誌並進行放電保護；在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放所述放電保護。優選的，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括:判斷是否到達進行電量計算的第二預設時間，如果是，則採集當前電池組的電壓和/或電流息；依據所述電壓和/或電流信息判斷所述電池組中的電池是否充電截止，如果是，則置為充電截止標誌；在所述充電截止恢復的情況下，清除所述充電截止標誌；判斷所述電池組中的電池是否放電截止，如果是，則置為放電截止標誌；在所述放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌；更新所述電池組中電池的當前電量，並計算所述電池組的SOC ；在完整的進行一次充放電之後，依據所述SOC進行電量學習。優選的，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括:判斷是否到達進行溫度計算的第三預設時間，如果是，則判斷所述電池組中的電池的溫度是否高於第一預設溫度閾值，如果是，則置為溫度過高標誌並進行充放電保護；在溫度過高恢復的情況下，清除溫度過高標誌並進行充放電保護釋放；判斷所述電池組中的電池的溫度是否低於第二預設溫度閾值，如果是，則置為溫度過低標誌並進行充放電保護；在溫度過低恢復的情況下，清除所述溫度過低標誌並進行充放電保護釋放；判斷所述電池組中的電池的溫度是否變化頻率高於預設頻率閾值，如果是，則置為溫度劇變標誌並進行充放電保護；在溫度劇變恢復的情況下，清除溫度劇變標誌並釋放充放電保護。優選的，還包括:判斷是否到達進行電池狀態信號輸出的第四預設時間，如果是，則將檢測到的電池狀態信號進行輸出。優選的，通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制，具體包括:依據所述電池狀態信號指示的所述電池的當前充電信息，控制所述電池的開關單元閉合或者斷開，所述當前充電信息包括:所述電池組中的電池是否出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的信息。
優選的，還包括:在所述當前充電信息指示所述電池組中的電池出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報警。本發明還提供了一種實現電池組均衡充電的控制裝置，包括:檢測單元，用於周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態S0C、內阻、電壓、電流和/或溫度；均衡判斷單元，用於依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進7TT均衡控制；均衡控制單元，用於在所訴判斷單元的結果為是的情況下，通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。優選的,所述檢測單元具體包括:第一判斷子單元，用於判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間；採集信息子單元，用於在所述第一判斷子單元的結果為是的情況下，採集當前電池組的電壓和/或電流信息；第二判斷子單元，用於依據所述電流信息判斷所述電池組中的電池是否出現充電過流；第一充電保護子單元，用於在所述第二判斷子單元的結果為是的情況下，置充電過流標誌並進行充電保護；第一清除子單元，用於在開始放電的情況下，清除所述充電過流標誌並釋放充電保護；第三判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池是否出現放電過流；第一放電保護子單元，用於在所述第三判斷子單元的結果為是的情況下，置放電過流標誌並進行放電保護；第二清除子單元，用於在開始充電的情況下，清除所述放電過流標誌並釋放放電保護；第四判斷子單元，用於依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過充；第二充電保護子單元，用於在所述第四判斷子單元的結果為是的情況下，置過充標誌並進行充電保護；第三清除子單元，用於在過充恢復電壓時，清除所述過充標誌並釋放充電保護；第五判斷子單元，用於依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過放；第二放電保護子單元，用於在所述第五判斷子單元的結果為是的情況下，置過放標誌並進行放電保護；第四清除子單元，用於在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放放電保護。優選的，所述檢測模塊具體包括:第六判斷子單元，用於判斷是否到達進行電量計算的第二預設時間；第一採集子單元，用於在所述第六判斷子單元的結果為是的情況下，採集當前電池組的電壓和/或電流信息；
第七判斷子單元，用於依據所述電壓和/或電流信息判斷所述電池組中的電池是否充電截止；第一設置子單元，用於在所述第七判斷子單元的結果為是的情況下，置為充電截止標誌；第五清除子單元，用於在所述充電截止恢復的情況下，清除所述充電截止標誌；第八判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池是否放電截止；第二設置子單元，用於在所述第八判斷子單元的結果為是的情況下，置為放電截止標誌；第六清除子單元，用於在所述放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌；計算SOC子單元，用於更新所述電池組中電池的當前電量，並計算所述電池組中的 SOC ；電量學習子單元，在完整的進行一次充放電之後，依據所述SOC進行電量學習。優選的，所述檢測模塊具體包括:第九判斷子單元，用於判斷是否到達進行溫度計算的第三預設時間；第十判斷子單元，用於在所述第九判斷子單元的結果為是的情況下，判斷所述電池組中的電池的溫度是否高於第一預設溫度閾值；第一充放電保護子單元，用於在所述第十判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度過高標誌並進行充放電保護；第七清除子單元，用於在溫度過高恢復的情況下，清除溫度過高標誌並進行充放電保護釋放；第十一判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池的溫度是否低於第二預設溫度閾值；第二充放電保護子單元，用於在所述第十一判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度過低標誌並進行充放電保護；第八清除子單元，用於在溫度過低恢復的情況下，清除所述溫度過低標誌並進行充放電保護釋放；第十二判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池的溫度是否變化頻率高於預設頻率閾值；第三充放電保護子單元，用於在所述第十二判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度劇變標誌並進行充放電保護；第九清除子單元，用於在溫度劇變恢復的情況下，清除溫度劇變標誌並釋放充放電保護。優選的，還包括:時間判斷單元，用於判斷是否到達進行電池狀態信號輸出的第四預設時間；數據輸出單元，用於在所述時間判斷單元的結果為是的情況下，將檢測到的電池狀態信號進行輸出。優選的，所述均衡控制單元具體用於:依據所述電池狀態信號指示的所述電池的當前充電信息，控制所述電池的開關單元閉合或者斷開，所述當前充電信息包括:所述電池組中的電池是否出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的信息。優選的，還包括:報警單元，用於在所述當前充電信息指示所述電池組中的電池出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報警。本發明還提供了一種實現電池組均衡充電的電池箱，包括前述任一項實現電池組均衡充電的控制裝置。從上述的技術方案可以看出，本發明實施例可以針對不同的情況，通過設置均衡開啟、均衡電流百分比等參數，以提高成組電池的充放電均衡管理，提高成組電池壽命。本發明實施例的大功率串充系統，當對電池充電前期時，按照大功率串充方式，提高充電效率,並且本發明實施例的小功率並充系統，當對電池充電後期時,按照小功率並充方式，防止過充，實現充電均衡。因此，本發明實施例中的均衡充電控制方案，對兩種充電系統的切換進行智能判斷，實現充電效率和充電保護的統一。


為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明方法實施例一的流程圖；圖2為方法實施例一中步驟101的一個流程圖；圖3為方法實施例一中步驟101的另一個流程圖；圖4為方法實施例一中步驟101的再一個流程圖；圖5a為鐵鋰4串電池不加均衡晶片的充電曲線示意圖；圖5b為鐵鋰4串電池加均衡晶片的充電曲線示意圖；圖6a是鐵鋰4串電池不加均衡晶片的放電曲線示意圖；圖6b是鐵鋰4串電池加均衡晶片的放電曲線示意圖；圖7為本發明方法實施例二的流程圖；圖8為本發明裝置實施例一的結構示意圖；圖9為裝置實施例一中檢測單元801的一個結構示意圖；圖10為裝置實施例一中檢測單元801的另一個結構示意圖；圖11為裝置實施例一中檢測單元801的再一個結構示意圖；圖12為本發明裝置實施例二的結構示意圖。
具體實施例方式為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。電池充電所涉及的電池均衡，分為主動均衡和被動均衡，目前大部分電池組都沒有引入均衡控制或者是採用被動均衡。這裡的被動均衡，指的是採用對電壓較高的電池採用放電的方法，以達到電池間動態的相互平衡，這種被動均衡方法，雖然可以起到一定的作用，但是具有動態調節範圍窄、一致性差、功耗大等缺點。而採用分立元件的主動均衡，在一定程度上減小了被動均衡的一些缺點，但卻具有由於分立元件數量多，一致性差而導致的穩定性差，功耗大等缺點。本發明實施例以主動均衡晶片為核心的主動均衡應用設計。採用晶片級的主動均衡技術，既可以避免被動均衡設計上的缺陷，又可以避免分立元器件的主動均衡的缺點，是未來電池成組技術均衡技術的方向。本發明實施例中的均衡系統由多個模塊組成，每個電池可以配一個均衡單元，上層電池管理系統(BMS系統)對均衡單元的均衡作用進行調節，從而達到均衡效果。參見圖1，示出了本發明的一種實現電池組均衡充電的控制方法實施例1的流程圖，可以包括以下步驟:步驟101:周期性檢測電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態S0C、內阻、電壓、電流和/或溫度。在本實施例中，需要定時檢測電池組中的電池狀態信號，其中可以包括電池荷電狀態S0C，電池的內阻，電池電壓，電池電流或者電池溫度信號等，再根據檢測到的電池狀態信號，可以判斷是否需要對電池組中的電池進行均衡控制。步驟101在具體實施時可以有很多種實現方式。本發明實施例中利用新的電池均衡管理體系和晶片級的硬體工藝，可以在整組電池充放電的同時對電池進行均衡控制，綜合了電池荷電狀態、內阻、電壓、電流和溫度等電池狀態信號，可以實現電池的真正的狀態平衡。並且通過本實施例的均衡控制方法，也可以消除單體電池間的差異。參考圖2所示，在其中一種實現方式中，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括:步驟201:判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間，如果是，則進入步驟202 ；首先判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間，例如1ms，當然，該時間可以根據應用需求而設置不同的數值。步驟202:採集當前電池組的電壓和/或電流信息；則對當前電池組中的電池電壓以及電流信息進行採集，以便於後續可以根據電壓和電流的高低也判斷是否進行均衡控制。步驟203:依據所述電流信息判斷所述電池組中的電池是否出現充電過流，如果是，則進入步驟204;根據電流信息指示的電流大小，可以判斷出當前電池組中的電池是否已經出現了充電過流的現象。步驟204:置充電過流標誌並進行充電保護；對出現充電過流現象的電池置為充電過流標誌，並對該電池進行充電保護。例如可以控制該電池所連接的均衡單元斷開該電池的充電連接。步驟205:在開始放電的情況下，清除所述充電過流標誌並釋放所述充電保護；接著判斷出現充電過流的電池是否開始放電，如果是，則將該電池的充電過流標誌清除，並釋放所述充電保護。步驟206:判斷所述電池組中的電池是否出現放電過流，如果是，則進入步驟207 ；繼續判斷電池組中的電池是否出現放電過流的情況。步驟207:置放電過流標誌並進行放電保護；將出現放電過流現象的電池置為放電過流標誌並對其進行放電保護；步驟208:在開始充電的情況下，清除所述放電過流標誌並釋放所述放電保護；在該電池開始充電的情況下，再清除上述放電過流標誌並釋放所述放電保護；步驟209:依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過充，如果是，則進入步驟210;接著依據採集到的電壓信息判斷電池組中的電池是否出現了電壓過充的現象；步驟210:置過充標誌並進行充電保護；如果電池組中的電池出現電壓過充的現象，則置過充標誌並對其進行充電保護；步驟211:在過充恢復電壓時，清除所述過充標誌並釋放所述充電保護；在該電池組中的電池出現過充恢復電壓時，清除所述過充標誌並釋放所述充電保護；步驟212:依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過放，如果是，則進入步驟213;依據採集到的電壓信息判斷電池組中的電池是否出現電壓過放的現象；步驟213:置過放標誌並進行放電保護；如果是的話，則需要對該出現電壓過放現象的電池置過放標誌並進行放電保護；步驟214:在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放所述放電保護。並在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放所述放電保護。對於進行電量檢測，參考圖3所示，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體可以包括:步驟301:判斷是否到達進行電量計算的第二預設時間，如果是，則進入步驟302 ；判斷當前是否到達進行電量計算的第二預設時間，例如20ms，當然，該時間可以根據實際需求進行適應性的調整。步驟302:採集當前電池組的電壓和/或電流信息；步驟303:依據所述電壓和/或電流信息判斷所述電池組中的電池是否充電截止，如果是，則進入步驟304;依據採集到的電池組的電壓和/或電流信息，判斷當前電池組中的電池是否充電截止；步驟304:置為充電截止標誌；對充電截止的電池置為充電截止標誌；步驟305:在所述充電截止恢復的情況下，清除所述充電截止標誌；步驟306:判斷所述電池組中的電池是否放電截止，如果是，則進入步驟307 ；步驟307:置為放電截止標誌；將電池組中放電截止的電池置為放電截止標誌；步驟308:在所述放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌；
在放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌；步驟309:更新所述電池組中電池的當前電量，並計算所述電池組的SOC ；在實際使用時，當蓄電池使用一段時間或長期擱置不用後的剩餘容量與其完全充電狀態的容量的比值，常用百分數表示。SOC = I即表示為電池充滿狀態，而控制蓄電池運行時必須考慮其荷電狀態。在本步驟需要更新電池組中電池的當前電量，並計算S0C;可見本發明實施例引入了模糊算法和人工智慧控制，針對動力電池的特性，將電池的非線性狀態空間模型線性化，實時、精確地估算SOC值。本發明實施例中基於SOC的均衡算法，綜合了電池荷電狀態、內阻、電壓、電流和溫度等電池狀態信號，實現了電池的真正的狀態平衡。並且可以使所有運行的電池同時充滿，同時放完，實現成組電池的最大容量和最大壽命。步驟310:在完整的進行一次充放電之後，依據所述SOC進行電量學習。本發明實施例公開的均衡控制，在大量電池特性實驗的基礎上，開發了一套基於SOC的均衡算法，與傳統的電壓均衡法及被動式均衡法比，能夠真正實現電池的狀態平衡。針對溫度的檢測，參考圖4所示，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體可以包括:步驟401:判斷是否到達進行溫度計算的第三預設時間，如果是，則進入步驟402 ；判斷當前時間是否到達進行溫度計算的第三預設時間，例如20ms，需要說明的是，該時間依然可以根據實際需求的不同而適應性調整。步驟402:判斷所述電池組中的電池的溫度是否高於第一預設溫度閾值，如果是，則進入步驟403 ；在本步驟中，判斷溫度是否高於一個預設的溫度值，如果高於這個預設的溫度值則可以判斷為該電池溫度過高，在實際應用中，該預設的溫度值可以適應性調整；步驟403:置為溫度過高標誌並進行充放電保護；對溫度過高的電池則置為溫度過高標誌並對其進行充放電保護；步驟404:在溫度過高恢復的情況下，清除溫度過高標誌並進行充放電保護釋放；步驟405:判斷所述電池組中的電池的溫度是否低於第二預設溫度閾值，如果是，則進入步驟406 ；接著判斷電池組中電池溫度是否低於一個預設的溫度值，如果低於這個預設的溫度值則可以判斷為該電池的溫度過低，在實際應用中，該預設的溫度值可以適應性調整；需要說明的是，該第二預設溫度閾值比第一預設溫度閾值要低；步驟406:置為溫度過低標誌並進行充放電保護；步驟407:在溫度過低恢復的情況下，清除所述溫度過低標誌並進行充放電保護釋放；步驟408:判斷所述電池組中的電池的溫度是否變化頻率高於預設頻率閾值，如果是，則進入步驟409;這裡的變化頻率表示單位時間內電池的溫度變化所產生的溫度差，如果這個變化頻率高於預設的頻率閾值，那麼意味著該電池的溫度發生了溫度劇變；步驟409:置為溫度劇變標誌並進行充放電保護；則對該電池置為溫度劇變標誌並進行充放電保護；
步驟410:在溫度劇變恢復的情況下，清除溫度劇變標誌並釋放充放電保護。步驟102:依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制，如果是，則進入步驟103。依據電池狀態信號所示意出的電池的電壓信號、電流信號、溫度信號或者SOC等信息，判斷電池組中的電池是否需要進行均衡控制，如果需要的話，則可以利用均衡單元對電池進行均衡控制。步驟103:通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。其中，具體可以依據所述電池狀態信號指示的所述電池的當前充電信息，控制所述電池的開關單元閉合或者斷開，所述當前充電信息包括:所述電池組中的電池是否出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的信息。可見，通過控制開關的導通時間和頻率，可以達到控制輸出電流的目的，並且實現電池的均衡控制。本發明實施例公開的均衡方法，與傳統的電壓均衡法比較，具有均衡快捷、高效、耗能低的特點。圖5a是鐵鋰4串電池不加均衡晶片的充電曲線示意圖，圖5b是鐵鋰4串電池加均衡晶片的充電曲線示意圖，圖6a是鐵鋰4串電池不加均衡晶片的放電曲線示意圖，圖6b是鐵鋰4串電池不加均衡晶片的放電曲線示意圖。從四個圖中可以明顯看出，加了均衡晶片之後，單體電池的一致性提高，充放電曲線幾乎完全吻合，也避免了電池的過充過放現象。使各單體電池可以同時充滿，同時放完，實現真正意義上的均衡。可見本發明實施例公開的均衡控制方法的均衡能力較強，可以使用「遲滯峰值-谷值」電流控制方法，並通過控制開關的導通時間和頻率，達到控制輸出電流的目的，最大均衡電流可達IOA以上。並且功耗低，本發明實施例使用特有的功率模擬晶片設計技術，採用新型的4開關升/降拓撲結構電路和新型電流控制方法，在整個電路中可以調節輸出電壓，使其不受電池電壓高低的影響，可以高效的雙向傳輸能量，保持電池組中電池的均衡。因此，本發明實施例可以綜合電池荷電狀態、內阻、電壓、電流和溫度等電池狀態信號，實現了電池的真正的狀態平衡，開關拓撲結構和控制具有更高的效率和穩定性，磁性元件的體積大為減小，也易於用集成電路實現。參見圖7，示出了本發明的一種實現電池組均衡充電的控制方法實施例2的流程圖，可以包括以下步驟:步驟701:周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度。步驟702:依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制，如果是，則進入步驟703。步驟703:通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。步驟704:判斷是否到達進行電池狀態信號輸出的第四預設時間，如果是，則進入步驟705 ；步驟705:將檢測到的電池狀態信號進行輸出。本發明實施例可以採用「遲滯峰值-谷值」電流控制方法通過輸入、輸出電流和輸出電壓的三環控制，容易實現能量雙向傳輸和穩定的輸出電壓，並通過控制開關的導通時間和頻率，達到控制輸出電流的目的。
「遲滯峰值-谷值」電流控制方法可以通過輸入、輸出電流和輸出電壓的三環控制，容易實現能量雙向傳輸和穩定的輸出電壓。除此之外，這種電流控制法可有效地控制運行頻率，這使得能量傳輸在輕載時也保持很高的效率。步驟706:在所述當前充電信息指示所述電池組中的電池出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報警。本發明實施例還可以在電池出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報警。本發明實施具有更高的效率和穩定性，磁性元件的體積大為減小，易於用集成電路實現。本發明實施例公開的均衡充電的控制方法，除了普通BMS系統具有的監控、數據處理及傳輸、充放電控制等功能之外，還具有冗餘度、容錯性控制、預警和保護功能(溫度、電壓、電流、內阻等)、管理系統自檢、充放電主動式均衡控制等強大的功能。並且採集數據的精度高，電池的電壓、電流和溫度等參數通過專有晶片內部集成的逐次逼近(SAR)型高速ADC進行採集，動態實時監測電池組中各單節電池的電壓、電流和電池箱體內溫度，採樣周期短，精度高。並且SOC(荷電狀態)、SOH(電池健康度)電池預測也較為準確，在大量電池特性實驗的基礎上，本發明實施例的電池SOC、SOH預測法，能準確預測電池組的SOC(精度> 5% )和S0H，保證電池組在理想的工作狀態下運行。另外，本發明實施例特有的主動式均衡模塊，與傳統的電壓均衡法及被動式均衡法比，不僅均衡能力強(最大均衡電流能達到IOA以上)，特有的均衡算法能夠真正實現電池的狀態平衡，而且新穎的低功耗模擬晶片設計，使整個不受電池電壓高低的影響，可以高效的雙向傳輸能量，保持電池組中電池的均衡。相應於上面的方法實施例，本發明實施例還提供一種實現電池組均衡充電的控制裝置。參見圖8，示出了一種實現電池組均衡充電的控制裝置實施例1的結構示意圖，可以包括:檢測單元801，用於周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度；參考圖9所示，在不同的實施例中，所述檢測單元801具體可以包括:第一判斷子單元901，用於判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間；採集信息子單元902，用於在所述第一判斷子單元的結果為是的情況下，採集當前電池組的電壓和/或電流信息；第二判斷子單元903，用於依據所述電流信息判斷所述電池組中的電池是否出現充電過流；第一充電保護子單元904，用於在所述第二判斷子單元的結果為是的情況下，置充電過流標誌並進行充電保護；第一清除子單元905，用於在開始放電的情況下，清除所述充電過流標誌並釋放充電保護；第三判斷子單元906，用於判斷所述電池組中的電池是否出現放電過流；第一放電保護子單元907，用於在所述第三判斷子單元的結果為是的情況下，置放電過流標誌並進行放電保護；第二清除子單元908，用於在開始充電的情況下，清除所述放電過流標誌並釋放放電保護；第四判斷子單元909，用於依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過充；第二充電保護子單元910，用於在所述第四判斷子單元的結果為是的情況下，置過充標誌並進行充電保護；第三清除子單元911，用於在過充恢復電壓時，清除所述過充標誌並釋放充電保護；第五判斷子單元912，用於依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過放；第二放電保護子單元913，用於在所述第五判斷子單元的結果為是的情況下，置過放標誌並進行放電保護；第四清除子單元914，用於在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放放電保護。參考圖10所示，在不同的實施例中，所述檢測模塊801具體包括:第六判斷子單元1001，用於判斷是否到達進行電量計算的第二預設時間；第一採集子單元1002，用於在所述第六判斷子單元的結果為是的情況下，採集當前電池組的電壓和/或電流信息；第七判斷子單元1003，用於依據所述電壓和/或電流信息判斷所述電池組中的電池是否充電截止；第一設置子單元1004，用於在所述第七判斷子單元的結果為是的情況下，置為充電截止標誌；第五清除子單元1005，用於在所述充電截止恢復的情況下，清除所述充電截止標誌；第八判斷子單元1006，用於判斷所述電池組中的電池是否放電截止；第二設置子單元1007，用於在所述第八判斷子單元的結果為是的情況下，置為放電截止標誌；第六清除子單元1008，用於在所述放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌；計算SOC子單元1009，用於更新所述電池組中電池的當前電量，並計算所述電池組中的SOC ；電量學習子單元1010，在完整的進行一次充放電之後，依據所述SOC進行電量學習。參考圖11所示，在不同的實施例中，所述檢測模塊801具體可以包括:第九判斷子單元1101，用於判斷是否到達進行溫度計算的第三預設時間；第十判斷子單元1102，用於在所述第九判斷子單元的結果為是的情況下，判斷所述電池組中的電池的溫度是否高於第一預設溫度閾值；第一充放電保護子單元1103，用於在所述第十判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度過高標誌並進行充放電保護；第七清除子單元1104，用於在溫度過高恢復的情況下，清除溫度過高標誌並進行充放電保護釋放；第十一判斷子單元1105，用於判斷所述電池組中的電池的溫度是否低於第二預設溫度閾值；第二充放電保護子單元1106，用於在所述第十一判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度過低標誌並進行充放電保護；第八清除子單元1107，用於在溫度過低恢復的情況下，清除所述溫度過低標誌並進行充放電保護釋放；第十二判斷子單元1108，用於判斷所述電池組中的電池的溫度是否變化頻率高於預設頻率閾值；第三充放電保護子單元1109，用於在所述第十二判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度劇變標誌並進行充放電保護；第九清除子單元1110，用於在溫度劇變恢復的情況下，清除溫度劇變標誌並釋放充放電保護。均衡判斷單元802，用於依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制；均衡控制單元803，用於在所訴判斷單元的結果為是的情況下，通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。具體的，在實際應用中，所述均衡控制單元803具體可以用於:依據所述電池狀態信號指示的所述電池的當前充電信息，控制所述電池的開關單元閉合或者斷開，所述當前充電信息包括:所述電池組中的電池是否出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的信息。參見圖12，示出了一種實現電池組均衡充電的控制裝置實施例2的結構示意圖，可以包括:檢測單元801，用於周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度；均衡判斷單元802，用於依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制；均衡控制單元803，用於在所訴判斷單元的結果為是的情況下，通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。時間判斷單元1201，用於判斷是否到達進行電池狀態信號輸出的第四預設時間；數據輸出單元1202，用於在所述時間判斷單元的結果為是的情況下，將檢測到的電池狀態信號進行輸出。報警單元1203，用於在所述當前充電信息指示所述電池組中的電池出現充電過
流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報
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目O可以理解的是，本發明可用於眾多通用或專用的計算系統環境或配置中。例如:個人計算機、伺服器計算機、手持設備或可攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基於微處理器的系統、置頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等。
本發明可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本發明，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位於包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備
所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個......」限定的要素，並不排
除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對於裝置實施例而言，由於其基本對應於方法實施例，所以相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解並實施。以上所述僅是本發明的具體實施方式
，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種實現電池組均衡充電的控制方法，其特徵在於，包括: 周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度； 依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制，如果是，則通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括: 判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間，如果是，則採集當前電池組的電壓和/或電流信息； 依據所述電流信息判斷所述電池組中的電池是否出現充電過流，如果是，則置充電過流標誌並進行充電保護； 在開始放電的情況下，清除所述充電過流標誌並釋放所述充電保護； 判斷所述電池組中的電池是否出現放電過流，如果是，則置放電過流標誌並進行放電保護； 在開始充電的情況下，清除所述放電過流標誌並釋放所述放電保護； 依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過充，如果是，則置過充標誌並進行充電保護； 在過充恢復電壓時，清 除所述過充標誌並釋放所述充電保護； 依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過放，如果是，則置過放標誌並進行放電保護； 在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放所述放電保護。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括: 判斷是否到達進行電量計算的第二預設時間，如果是，則採集當前電池組的電壓和/或電流信息； 依據所述電壓和/或電流信息判斷所述電池組中的電池是否充電截止，如果是，則置為充電截止標誌； 在所述充電截止恢復的情況下，清除所述充電截止標誌； 判斷所述電池組中的電池是否放電截止，如果是，則置為放電截止標誌； 在所述放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌； 更新所述電池組中電池的當前電量，並計算所述電池組的SOC ； 在完整的進行一次充放電之後，依據所述SOC進行電量學習。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，具體包括: 判斷是否到達進行溫度計算的第三預設時間，如果是，則判斷所述電池組中的電池的溫度是否高於第一預設溫度閾值，如果是，則置為溫度過高標誌並進行充放電保護； 在溫度過高恢復的情況下，清除溫度過高標誌並進行充放電保護釋放； 判斷所述電池組中的電池的溫度是否低於第二預設溫度閾值，如果是，則置為溫度過低標誌並進行充放電保護；在溫度過低恢復的情況下，清除所述溫度過低標誌並進行充放電保護釋放； 判斷所述電池組中的電池的溫度是否變化頻率高於預設頻率閾值，如果是，則置為溫度劇變標誌並進行充放電保護； 在溫度劇變恢復的情況下，清除溫度劇變標誌並釋放充放電保護。
5.根據權利要求2、3或4所述的方法，其特徵在於，還包括: 判斷是否到達進行電池狀態信號輸出的第四預設時間，如果是，則將檢測到的電池狀態信號進行輸出。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制，具體包括: 依據所述電池狀態信號指示的所述電池的當前充電信息，控制所述電池的開關單元閉合或者斷開，所述當前充電信息包括:所述電池組中的電池是否出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的信息。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，還包括: 在所述當前充電信息指示所述電池組中的電池出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報警。
8.一種實現電池組均衡充電的控制的裝置，其特徵在於，包括: 檢測單元，用於周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括:電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度； 均衡判斷單元，用於依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制； 均衡控制單元，用於在所訴判斷單元的結果為是的情況下，通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述檢測單元具體包括: 第一判斷子單元，用於判斷是否到達進行電池監控的第一預設時間； 採集信息子單元，用於在所述第一判斷子單元的結果為是的情況下，採集當前電池組的電壓和/或電流信息； 第二判斷子單元，用於依據所述電流信息判斷所述電池組中的電池是否出現充電過流； 第一充電保護子單元，用於在所述第二判斷子單元的結果為是的情況下，置充電過流標誌並進行充電保護； 第一清除子單元，用於在開始放電的情況下，清除所述充電過流標誌並釋放充電保護； 第三判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池是否出現放電過流； 第一放電保護子單元，用於在所述第三判斷子單元的結果為是的情況下，置放電過流標誌並進行放電保護； 第二清除子單元，用於在開始充電的情況下，清除所述放電過流標誌並釋放放電保護； 第四判斷子單元， 用於依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過充；第二充電保護子單元，用於在所述第四判斷子單元的結果為是的情況下，置過充標誌並進行充電保護； 第三清除子單元，用於在過充恢復電壓時，清除所述過充標誌並釋放充電保護； 第五判斷子單元，用於依據所述電壓信息判斷所述電池組中的電池是否出現電壓過放； 第二放電保護子單元，用於在所述第五判斷子單元的結果為是的情況下，置過放標誌並進行放電保護； 第四清除子單元，用於在過放恢復電壓時，清除所述過放標誌並釋放放電保護。
10.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述檢測模塊具體包括: 第六判斷子單元，用於判斷是否到達進行電量計算的第二預設時間； 第一採集子單元，用於在所述第六判斷子單元的結果為是的情況下，採集當前電池組的電壓和/或電流信息； 第七判斷子單元，用於依據所述電壓和/或電流信息判斷所述電池組中的電池是否充電截止； 第一設置子單元，用於在所述第七判斷子單元的結果為是的情況下，置為充電截止標誌； 第五清除子單元，用於在所述充電截止恢復的情況下，清除所述充電截止標誌； 第八判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池是否放電截止； 第二設置子單元，用於在所述第八判斷子單元的結果為是的情況下，置為放電截止標誌； 第六清除子單元，用於在所述放電截止恢復的情況下，清除所述放電截止標誌； 計算SOC子單元，用於更新所述電池組中電池的當前電量，並計算所述電池組中的SOC ； 電量學習子單元，在完整的進行一次充放電之後，依據所述SOC進行電量學習。
11.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述檢測模塊具體包括: 第九判斷子單元，用於判斷是否到達進行溫度計算的第三預設時間； 第十判斷子單元，用於在所述第九判斷子單元的結果為是的情況下，判斷所述電池組中的電池的溫度是否高於第一預設溫度閾值； 第一充放電保護子單元，用於在所述第十判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度過高標誌並進行充放電保護； 第七清除子單元，用於在溫度過高恢復的情況下，清除溫度過高標誌並進行充放電保護釋放； 第十一判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池的溫度是否低於第二預設溫度閾值； 第二充放電保護子單元，用於在所述第十一判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度過低標誌並進行充放電保護； 第八清除子單元，用於在溫度過低恢復的情況下，清除所述溫度過低標誌並進行充放電保護釋放； 第十二判斷子單元，用於判斷所述電池組中的電池的溫度是否變化頻率高於預設頻率閾值； 第三充放電保護子單元，用於在所述第十二判斷子單元的結果為是的情況下，置為溫度劇變標誌並進行充放電保護；第九清除子單元，用於在溫度劇變恢復的情況下，清除溫度劇變標誌並釋放充放電保護。
12.根據權利要求9、10或11所述的裝置，其特徵在於，還包括: 時間判斷單元，用於判斷是否到達進行電池狀態信號輸出的第四預設時間； 數據輸出單元，用於在所述時間判斷單元的結果為是的情況下，將檢測到的電池狀態信號進行輸出。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述均衡控制單元具體用於: 依據所述電池狀態信號指示的所述電池的當前充電信息，控制所述電池的開關單元閉合或者斷開，所述當前充電信息包括:所述電池組中的電池是否出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的信息。
14.根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於，還包括: 報警單元，用於在所述當前充電信息指示所述電池組中的電池出現充電過流、放電過流、電壓過充、電壓過放、溫度過高、溫度過低和/或溫度劇變的情況下，進行報警。
15.一種實現電池組均衡充電的電池箱，其特徵在於，包括如權利要求8-14任一項所述的裝置。
全文摘要
本發明實施例公開了一種實現電池組均衡充電的控制方法、裝置及電池箱，所述方法包括周期性檢測所述電池組的電池狀態信號，所述電池狀態信號包括電池荷電狀態SOC、內阻、電壓、電流和/或溫度；依據所述電池狀態信號判斷所述電池組中的電池是否需要進行均衡控制，如果是，則通過所述電池連接的均衡單元對所述電池進行均衡控制。採用本發明實施例中公開的實現電池組均衡充電的控制方法、裝置或者電池箱，可以綜合電池荷電狀態、內阻、電壓、電流和溫度等電池狀態信號，實現了電池的真正的狀態平衡，開關拓撲結構和控制具有更高的效率和穩定性，磁性元件的體積大為減小，也易於用集成電路實現。
文檔編號H02H7/18GK103166261SQ20111041798
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者張帆, 林曉斌, 戴詠夏, 徐磊, 蘇芳, 胡黎斌 申請人:杭州市電力局, 杭州大有科技發展有限公司, 國家電網公司