一種電池管理方法及系統的製作方法

2023-09-16 18:40:20

專利名稱：一種電池管理方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種電池在充放電過程中的管理方法及系統。
背景技術：
在電池的使用過程中，電池通常需要在充電與放電兩個狀態之間轉換，因此，往往需要對電池的狀態進行檢測，以判斷是否需要停止對電池進行充電或放電，進而避免電池的過充或過放。而現有技術往往只能對電池進行實時的電壓測量，在測出電池在當前時刻的電壓後，再由相關處理模組根據所測出的電壓值與閾值的比較結果對電池進行管理，其存在一個非常大的缺點，就是時效性較差。因為，在獲知電池的當前電壓值後，往往需要等待處理模塊的判斷之後才能作出相應動作，因此，有可能造成電池的過充或過放，電池的特性和狀態變化存在惰性和連續性，可以通過自學習的方式得到電池的相關參數，結合實時的數據分析預測出電池特性的相關趨勢。為了更好地進行充放電，通常會希望能夠對電池的狀態進行預測，以根據電池將會達到的狀態來控制相關後續動作，如停止充電，停止放電等。因此，需要提供一種電池管理方法及系統，以解決現有技術中對電池管理的時效性較差的問題。

發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種電池管理方法及系統，能夠有效預測電池的充放電過程狀態，從而避免過充、過放的問題產生。為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是:提供一種電池管理方法，包括:a.獲取電池在充電或放電過程中的不同歷史時刻的已採集電壓值；b.根據歷史時刻及已採集電壓值預測未來時刻的電壓值；c.根據預測的電壓值對電池進行管理。其中，在步驟a中，歷史時刻包括當前時刻。其中，在步驟b中，通過以下公式預測未來時刻的電壓值:Xi+1 = SXX1-Xp1，其中，xi+1為未來時刻Ti+1的電壓值，Xi為第一歷史時刻Ti時的電壓值，Xi-1為第二歷史時刻IV1時的電壓值，Tw-Ti = T1-TH = t, t為特定時間間隔。其中，第一歷史時刻為當前時刻。其中，在步驟b中，通過最小二乘法預測未來時刻的電壓值。本發明採用的另外一個技術方案是:提供一種電池管理系統，包括:電壓採集模塊，用於採集電池在充電或放電過程中的不同時刻的電壓值；存儲模塊，用於存儲電不同歷史時刻的已採集電壓值；處理模塊，用於根據歷史時刻及已採集電壓值預測未來時刻的電壓值；管理模塊，用於根據預測的電壓值對電池進行管理。其中，歷史時刻包括當前時刻。
其中，處理模塊通過以下公式預測未來時刻的電壓值:Xi+1 = 2XX1-Xi^1, Xi+1為未來時刻T i+1的電壓值，Xi為第一歷史時刻T i時的電壓值，Xh為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = T1-1V1 = t, t為特定時間間隔。其中，第一歷史時刻為當前時刻。其中，處理模塊通過最小二乘法預測未來時刻的電壓值。本發明的有益效果是:區別於現有技術，本發明所提供的電池管理方法及系統根據不同歷史時刻的電壓值，可對電池的充放電過程進行預測，從而有效避免過充、過放的問
題產生。


圖1是根據本發明實施例的電池管理方法的流程圖；圖2是根據本發明實施例的電池充放電模擬曲線；圖3是根據本發明實施例的電池管理系統的結構示意圖。
具體實施例方式請參見圖1，圖1是 根據本發明實施例的電池管理方法的流程圖。如圖1所示，本發明所揭示的電池管理方法包括以下步驟:S101.獲取電池在充電或放電過程中的不同歷史時刻的已採集電壓值。S102.根據歷史時刻及已採集電壓值預測未來時刻的電壓值。S103.根據預測的電壓值對電池進行管理。在步驟SlOl中，歷史時刻包括當前時刻。並且，採集到的不同歷史時刻的電壓值以及其所對應的歷史時刻優選保存於相應處理模塊的內存或其他存儲設備中。在步驟S102中，可通過以下公式預測未來時刻的電壓值:Xi+1 = 2 X X1-Xi^1(I)其中，Xi+1為未來時刻T i+1的電壓值，Xi為第一歷史時刻Ti時的電壓值，Xi^1為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = T1-1V1 = t, t為特定時間間隔。在步驟S103中，可根據預測的電壓值對停止對電池進行充電或放電，如，在充電過程中，若預測到未來時刻的電壓值超過過充閾值，則可進行停止充電動作，在放電過程中，若預測到未來時刻的電壓值超過過放閾值，則可停止放電動作。其中，過充閾值以及過放閾值可由實驗所得。由於各種電源管理晶片(PMIC, Power Manage Integrate Circuit) 一般採用八位(或四位)單片機，而八位單片機的處理能力有限，因此，在電源管理晶片處理能力有限的情況下，可採用公式(I)進行簡單預測功能，現參見圖2說明其原理如下:如圖2所示，其繪示出電池充放電模擬曲線X(X)，如上述，Xi為第一歷史時刻T i時的電壓值，Xp1為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = = t，t為特定時間間隔，假設特定時間間隔t很短，因此在曲線X(X)中，在t值很小的情況下，由第二歷史時刻電壓值Xg與未來時刻電壓值Xi+1及其對應的歷史時刻Th、Ti+1形成一梯形，並且Ti為IV1與Ti+1所形成線段的中點，根據平面幾何知識可知:Xi = (Xi+1+XH) /2(2)
因此，可根據公式2得出公式(I)。由於公式(I)運算量較小，並且在特定時間間隔t很小的情況下，能進行簡單預測功能，因此非常適合於在電源管理晶片處理能力不足的情況下使用。值得注意的是，在本發明的優選實施例中，第一歷史時刻優選為當前時刻。並且，在步驟S102中，除可用上述所揭示的公式預測未來時刻的電壓值外，由於電池的充放電曲線呈線性關係，也可通過最小二乘法對各歷史時刻Tn以及電壓值Xn(η為整數)進行數學建模，通過多個歷史時刻以及對應的電壓值預測充放電曲線的走向，從而獲知未來時刻的電壓值。但，該種方法需要較大的運算量，對處理器的處理能力要求很高，因此比較適合於採用高性能處理器的電池管理晶片使用。請參見圖3，圖3是根據本發明實施例的電池管理系統的結構示意圖。如圖3所示，本發明所揭示的電池管理系統包括:電壓採集模塊201、存儲模塊202、處理模塊203以及管理模塊204。其中，電壓採集模塊201用於採集電池在充電或放電過程中的不同時刻的電壓值。存儲模塊202用於保存在充電或放電過程中的不同歷史時刻的已採集電壓值。處理模塊203用於根據歷史時刻及已採集電壓值預測未來時刻的電壓值。管理模塊204用於根據預測的電壓值對電池進行管理。

在本發明的優選實施例中，歷史時刻可包括當前時刻。並且，存儲模塊202可優選為內存模塊，採集到的不同歷史時刻的電壓值以及其所對應的歷史時刻可保存於內存模塊中。進一步地，處理模塊203可通過以下公式預測未來時刻的電壓值:Xi+1 = 2 X X1-Xi^1(I)其中，Xi+1為未來時刻T i+1的電壓值，Xi為第一歷史時刻Ti時的電壓值，Xi^1為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = T1-1V1 = t, t為特定時間間隔。管理模塊204可根據預測的電壓值對停止對電池進行充電或放電，如，在充電過程中，若預測到未來時刻的電壓值超過過充閾值，則可進行停止充電動作，在放電過程中，若預測到未來時刻的電壓值超過過放閾值，則可停止放電動作。其中，過充閾值以及過放閾值可由實驗所得。若處理模塊203的處理能力有限(如為八位或四位運算器)，則可採用公式(I)進行簡單預測功能，請繼續參見圖2，現參見圖2說明其原理如下:如圖2所示，其為電池充放電模擬曲線X(x)，如上述，Xi為第一歷史時刻Ti時的電壓值，Xh為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = T1-1V1 = t, t為特定時間間隔，假設特定時間間隔t很短，因此在曲線X(X)中，在t值很小的情況下，由第二歷史時刻電壓值X1-!與未來時刻電壓值xi+1及其對應的歷史時刻Th、Ti+1形成一梯形，並且Ti為IV1與Ti+1所形成線段的中點，根據平面幾何知識可知:Xi = (Xi+1+XH) /2(2)因此，可根據公式2得出公式(I)。由於公式(I)運算量較小，並且在特定時間間隔t很小的情況下，能進行簡單預測功能，因此非常適合於處理模塊203的處理能力有限的情況。值得注意的是，在本發明的優選實施例中，第一歷史時刻優選為當前時刻。另外，在運算能力允許的情況下，處理模塊203除可用上述所揭示的公式預測未來時刻的電壓值外，由於電池的充放電曲線呈線性關係，也可通過最小二乘法對各歷史時刻Tn以及電壓值Xn (η為整數)進行數學建模，通過多個歷史時刻以及對應的電壓值預測充放電曲線的走向，從而獲知未來時刻的電壓值。但，該種方法需要較大的運算量，對處理模塊203的運算處理能力要求很高，因此比較適合於處理模塊203的處理能力比較高的情況下採用。本發明所提供的電池管理方法及系統根據不同歷史時刻的電壓值，可對電池的充放電過程進行預測，從而有效避免過充、過放的問題產生，可應用於新能源產品，即對電池和類似電池類的儲能產品，如鋰離子蓄電池用管理系統，鋰聚合物電池用電池管理系統，鉛蓄電池，鎳鎘電池，鎳氫電池，超級電容，以及未來新型儲能產品等。以上僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種電池管理方法，其特徵在於，包括: a.獲取電池在充電或放電過程中的不同歷史時刻的已採集電壓值； b.根據所述歷史時刻及所述已採集電壓值預測未來時刻的電壓值； c.根據預測的電壓值對所述電池進行管理。
2.根據權利要求1所述的電池管理方法，其特徵在於，在所述步驟a中，所述歷史時刻包括當前時刻。
3.根據權利要求2所述的電池管理方法，其特徵在於，在所述步驟b中，通過以下公式預測所述未來時刻的電壓值:Xi+1 = 2 XX1-Xp1 其中，xi+1為未來時刻Ti+1的電壓值，Xi為第一歷史時刻Ti時的電壓值，Xi^1為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = T1-1V1 = t, t為特定時間間隔。
4.根據權利要求3所述的電池管理方法，其特徵在於，所述第一歷史時刻為當前時刻。
5.根據權利要求1所述的電池管理方法，其特徵在於，在所述步驟b中，通過最小二乘法預測所述未來時刻的電壓值。
6.一種電池管理系統,其特徵在於,包括: 電壓採集模塊，用於採集電池在充電或放電過程中的不同時刻的電壓值； 存儲模塊，用於存儲不同歷史時刻的已採集電壓值； 處理模塊，用於根據所述歷史時刻及所述已採集電壓值預測未來時刻的電壓值； 管理模塊，用於根據預測的電壓值對所述電池進行管理。
7.根據權利要求6所述的電池管理系統，其特徵在於，所述歷史時刻包括當前時刻。
8.根據權利要求7所述的電池管理系統，其特徵在於，所述處理模塊通過以下公式預測所述未來時刻的電壓值:Xi+1 = 2 XX1-Xp1 其中，xi+1為未來時刻Ti+1的電壓值，Xi為第一歷史時刻Ti時的電壓值，Xi^1為第二歷史時刻Th時的電壓值，Tw-Ti = T1-1V1 = t, t為特定時間間隔。
9.根據權利要求8所述的電池管理系統，其特徵在於，所述第一歷史時刻為當前時刻。
10.根據權利要求6所述的電池管理系統，其特徵在於，所述處理模塊通過最小二乘法預測所述未來時刻的電壓值。
全文摘要
本發明公開了一種電池管理方法及系統，該電池管理方法包括獲取電池在充電或放電過程中的不同歷史時刻的已採集電壓值；根據歷史時刻及已採集電壓值預測未來時刻的電壓值；根據預測的電壓值對電池進行管理。通過以上方式，能夠有效預測電池的充放電過程狀態，從而有效避免過充、過放的問題產生，根據歷史和實時的數據預測單節電池的電量和狀態，從而對均衡，過壓，欠壓等事件的有效預測。
文檔編號H01M10/44GK103094630SQ20111033569
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者饒華兵 申請人:東莞鉅威新能源有限公司