CN108767928A - 多电池平衡方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种电池状态平衡方法及装置，包括以下步骤，读取电池组中单体电池的电压数据；对比各单体电池的电压数据，判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值；若小于预设值，则判定电池组电压平衡；若不小于预设值，则判定电池组电压不平衡；调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电；当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。本方案在检测到电池组内各单体电池电压不平衡时，通过采用不同大小的充电电流为各个单体电池进行差异充电，将单体电池的电压调节回到合理的数字，实现电池组中单体电池的平衡，提高电池组的整体性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及到电池状态监控领域，特别是涉及到一种多电池平衡方法及装置。
背景技术
随着不可再生的化石能源价格的上涨，以及不可避免的空气污染问题，寻找更加节能环保的代替方案一直在进行，随着风力发电和太阳能发电等环保发电技术和电池蓄能技术的成熟，节能环保的出行方式正在被这个社会慢慢重视，电动车的市场份额越来越大，电池的应用也越来越多。
多电池的电池组随着使用的时间变长，电池的内阻以及满电状态下的电压值都会产生变化，会出现不同程度偏离初始电阻值和电压值，使得电池组的性能无法完全被利用，影响电池组的整体性能和使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的为提供种多电池平衡方法及装置，平衡电池组中单体电池的电压值，提高电池组的性能和使用寿命。
本发明提出了一种电池状态平衡方法，包括以下步骤，
读取电池组中单体电池的电压数据；
对比各单体电池的电压数据，判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值；
若小于预设值，则判定电池组电压处于平衡状态；
若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态；
调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电；
当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
进一步地，所述读取电池组中单体电池的电压数据步骤之前，包括，
识别电池组内各单体电池的ID号；
根据单体电池的ID号获取单体电池的具体信息，所述具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间。
进一步地，所述调节充电电流使得单体电池以不同的充电电流进行充电步骤，包括，
保持电压最小的单体电池和与最小电压的差值小于预设值的单体电池的充电电流不变，并减小与最小电压的差值不小于预设值的单体电池的充电电流。
进一步地，所述对比各单体电池的电压数据，包括，
计算电池组内任意两个单体电池的电压差值；
确定最大电压差值；
将最大电压差值与预设值进行比对。
进一步地，所述预设值为0.3V。
本发明还提出了一种多电池平衡装置，包括：
读取单元，用于读取电池组中单体电池的电压数据；
对比判断单元，用于对比各单体电池的电压数据，并判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值，若小于预设值，则判定电池组处于电压平衡状态，若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态；
差别充电单元，用于调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电；
常规充电单元，用于当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
进一步地，还包括：
识别单元，用于识别电池组内各单体电池的ID号；
获取单元，用于根据单体电池的ID号获取单体电池的具体信息，所述具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间。
进一步地，所述差别充电单元包括差别充电模块，用于保持电压最小的单体电池和与最小电压的差值小于预设值的单体电池的充电电流不变，并减小与最小电压的差值不小于预设值的单体电池的充电电流。
进一步地，所述对比判断单元包括计算模块、筛选模块和比对模块，
所述计算模块，用于计算电池组内任意两个单体电池的电压差值；
所述筛选模块，用于确定最大电压差值；
所述比对模块，用于将最大电压差值与预设值进行比对。
进一步地，所述预设值为0.3V。
本发明的有益效果是：在检测到电池组内各单体电池电压不平衡时，通过采用不同大小的充电电流为各个单体电池进行差异充电，将单体电池的电压调节回到合理的数字，实现电池组中单体电池的平衡，提高电池组的整体性能和使用寿命。
附图说明
图1为本发明一实施例一种电池状态平衡方法的方法流程图；
图2为本发明一实施例比对最大电压差值和预设值的方法流程图；
图3为本发明另一实施例一种电池状态平衡方法的方法流程图；
图4为本发明一实施例一种电池状态平衡装置的结构原理框图；
图5为本发明对比判断单元的结构原理框图；
图6为本发明差别充电单元的结构原理框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1-图2，本发明提出了一种电池状态平衡方法，包括以下步骤，
S10、读取电池组中单体电池的电压数据。
S11、对比各单体电池的电压数据，判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值。
S12、若小于预设值，则判定电池组电压处于平衡状态。
S13、若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态。
S14、调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电。
S15、当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
对于步骤S10，电池组连接有电池监控系统，电池监控系统中设置有电压取样电路、电流取样电路和温度传感器，可以通过电池监控系统中电压取样电路读取电池组中各个单体电池的电压数据，用于后续比对，并进行单体电池平衡判断。
对于步骤S11，将获取到的电压数据之后，对比电池组中所有单体电池的电压数据，找出最小的电压值，以最小电压值为基准，计算其他单体电池的电压值与最小电压值的差值，判断差值是否小于预设值，小于则代表电池组电压平衡(即为步骤S12)，直接按照常规充电方案对电池组进行充电，不小于则可以判定电池组电压不平衡(即为步骤S13)，需要进行平衡操作。具体的，只要出现一个单体电池的电压值与最小电压值的差值不小于预设值，即可判定电池组电压不平衡，需要进行平衡操作。
参考图2，步骤S11包括以下步骤：
S111、计算电池组内任意两个单体电池的电压差值。
S112、确定最大电压差值。
S113、将最大电压差值与预设值进行比对。
对于步骤S111，在将任意两个单体电池的电压差值与预设值进行比对前，需要先计算出任意两个单体电池的电压差值，只需要通过将两个电压值相减求绝对值。
对于步骤S112，在步骤S111计算得到任意两个单体电池的电压差值之后，找到最大的电压差值，若最大的电压差值也小于预设值，那么则可以判定所有的电压差值小于预设值，也就是电池组的处于平衡状态，无需进行平衡；若最大的电压差值不小于预设值，那么则可以判定至少有一个电压差值不小于预设值，也就是电池组的处于非平衡状态，需进行平衡。
对于步骤S113，在步骤S112确定最大的电压差值之后，直接采用电压差值与预设值进行比对。具体的，预设值可以为0.3V。
对于步骤S14，在判定电池组电压不平衡后，通过调节各个单体电池的充电电流，与最小电压值的电压差值小于预设值的单体电池，保持常规充电电流，与最小电压值的电压差值不小于预设值的单体电池，减小充电电流，减低该单体电池的充电效率，使得再充电一定时间之后，电池组内所有的单体电池的电压值趋于接近，最终所有单体电池的电压差值均小于预设值，从而实现电池组平衡。
步骤S14具体为：保持电压最小的单体电池和与最小电压的差值小于预设值的单体电池的充电电流不变，并减小与最小电压的差值不小于预设值的单体电池的充电电流。
对于步骤S15，在差异充电一段时间后，各个单体电池的电压差值均小于预设值，则回复常规充电方案，采用相同的充电电流为各单体电池进行充电，保证平衡后的电池组充满电后处于平衡状态。
举例说明，当预设值为0.3V，电池组内单体电池的电压值分别为：12.1V、12.3V、13V、12.2V和12.5V时，电压最小为12.1V，最小电压与其他电压的差值分别为0.2V、0.9V、0.1V和0.4V。此时最大电压差值为0.9V，大于预设值0.3V，因此判定该电池组不平衡。
在充电时，保持12.1V、12.3V和12.2V对应的单体电池充电电流不变，减小13V和12.5V对应的单体电池的充电电流，直达最大电压差值小于预设值0.3V，将所有单体电池的充电电流恢复到常规的充电电流进行充电实现电池组的平衡。
本方案在检测到电池组内各单体电池电压不平衡时，通过采用不同大小的充电电流为各个单体电池进行差异充电，将单体电池的电压调节回到合理的数字，实现电池组中单体电池的平衡，提高电池组的整体性能和使用寿命。
参考图3，在本发明另一实施例中，提出一种电池状态平衡方法，包括以下步骤：
S20、识别电池组内各单体电池的ID号。
S21、根据单体电池的ID号获取单体电池的具体信息。
S22、读取电池组中单体电池的电压数据。
S23、对比各单体电池的电压数据，判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值。
S24、若小于预设值，则判定电池组电压处于平衡状态。
S25、若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态。
S26、调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电。
S27、当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
具体的，步骤S22-S27，与上一实施例中的步骤S10-S15一一对应，因此，就不在此处进行展开。
对于步骤S20，构成电池组的单体电池内均设置有对应的ID号，ID号关联着该单体电池的具体参数信息，可以通过识别电池组内的单体电池ID，获取该电池组的性能、使用时间、电池类型和维护记录等等，便于用户或者厂家对产品电池组做更有效的管理。
对于步骤S21，根据ID号获取各个单体电池的具体信息，具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间，便于用户或者厂家对产品电池组做更有效的管理。
本方案在检测到电池组内各单体电池电压不平衡时，通过采用不同大小的充电电流为各个单体电池进行差异充电，将单体电池的电压调节回到合理的数字，实现电池组中单体电池的平衡，提高电池组的整体性能和使用寿命。
参照图4-6，本发明还提出了一种多电池平衡装置，包括：
识别单元10，用于识别电池组内各单体电池的ID号。
获取单元20，用于根据单体电池的ID号获取单体电池的具体信息，具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间。
读取单元30，用于读取电池组中单体电池的电压数据。
对比判断单元40，用于对比各单体电池的电压数据，并判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值，若小于预设值，则判定电池组电压处于平衡状态，若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态。
差别充电单元50，用于调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电。
常规充电单元60，用于当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
对于识别单元10，构成电池组的单体电池内均设置有对应的ID号，ID号关联着该单体电池的具体参数信息，可以通过识别电池组内的单体电池ID，获取该电池组的性能、使用时间、电池类型和维护记录等等，便于用户或者厂家对产品电池组做更有效的管理。
对于获取单元20，根据ID号获取各个单体电池的具体信息，具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间，便于用户或者厂家对产品电池组做更有效的管理。
对于读取单元30，电池组连接有电池监控系统，电池监控系统中设置有电压取样电路、电流取样电路和温度传感器，可以通过电池监控系统中电压取样电路读取电池组中各个单体电池的电压数据，用于后续比对，并进行单体电池平衡判断。
对于对比判断单元40，将获取到的电压数据之后，对比电池组中所有单体电池的电压数据，找出最小的电压值，以最小电压值为基准，计算其他单体电池的电压值与最小电压值的差值，判断差值是否小于预设值，小于则代表电池组电压平衡(即为步骤S12)，直接按照常规充电方案对电池组进行充电，不小于则可以判定电池组电压不平衡(即为步骤S13)，需要进行平衡操作。具体的，只要出现一个单体电池的电压值与最小电压值的差值不小于预设值，即可判定电池组电压不平衡，需要进行平衡操作。
对比判断单元40包括计算模块41、筛选模块42和比对模块43，
计算模块41，用于计算电池组内任意两个单体电池的电压差值；
筛选模块42，用于确定最大电压差值；
比对模块43，用于将最大电压差值与预设值进行比对
对于计算模块41，在将任意两个单体电池的电压差值与预设值进行比对前，需要先计算出任意两个单体电池的电压差值，只需要通过将两个电压值相减求绝对值。
对于筛选模块42，在计算模块41计算得到任意两个单体电池的电压差值之后，找到最大的电压差值，若最大的电压差值也小于预设值，那么则可以判定所有的电压差值小于预设值，也就是电池组的处于平衡状态，无需进行平衡；若最大的电压差值不小于预设值，那么则可以判定至少有一个电压差值不小于预设值，也就是电池组的处于非平衡状态，需进行平衡。
对于比对模块43，在筛选模块42确定最大的电压差值之后，直接采用电压差值与预设值进行比对。具体的，预设值可以为0.3V。
对于差别充电单元50，在判定电池组电压不平衡后，通过调节各个单体电池的充电电流，与最小电压值的电压差值小于预设值的单体电池，保持常规充电电流，与最小电压值的电压差值不小于预设值的单体电池，减小充电电流，减低该单体电池的充电效率，使得再充电一定时间之后，电池组内所有的单体电池的电压值趋于接近，最终所有单体电池的电压差值均小于预设值，从而实现电池组平衡。
差别充电单元50包括差别充电模块51，差别充电模块51用于保持最小电压的单体电池和与最小电压的差值小于预设值的单体电池充电电流不变，并减小与最小电压的差值不小于预设值的单体电池的充电电流。
对于常规充电单元60，在差异充电一段时间后，各个单体电池的电压差值均小于预设值，则回复常规充电方案，采用相同的充电电流为各单体电池进行充电，保证平衡后的电池组充满电后处于平衡状态。
本方案在检测到电池组内各单体电池电压不平衡时，通过采用不同大小的充电电流为各个单体电池进行差异充电，将单体电池的电压调节回到合理的数字，实现电池组中单体电池的平衡，提高电池组的整体性能和使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电池状态平衡方法，其特征在于，包括以下步骤，
读取电池组中单体电池的电压数据；
对比各单体电池的电压数据，判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值；
若小于预设值，则判定电池组电压处于平衡状态；
若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态；
调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电；
当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
2.如权利要求1所述的电池状态平衡方法，其特征在于，所述读取电池组中单体电池的电压数据步骤之前，包括，
识别电池组内各单体电池的ID号；
根据单体电池的ID号获取单体电池的具体信息，所述具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间。
3.如权利要求1所述的电池状态平衡方法，其特征在于，所述调节充电电流使得单体电池以不同的充电电流进行充电步骤，包括，
保持电压最小的单体电池和与最小电压的差值小于预设值的单体电池的充电电流不变，并减小与最小电压的差值不小于预设值的单体电池的充电电流。
4.如权利要求1所述的电池状态平衡方法，其特征在于，所述对比各单体电池的电压数据，包括，
计算电池组内任意两个单体电池的电压差值；
确定最大电压差值；
将最大电压差值与预设值进行比对。
5.如权利要求1或4所述的电池状态平衡方法，其特征在于，所述预设值为0.3V。
6.一种多电池平衡装置，其特征在于，包括：
读取单元，用于读取电池组中单体电池的电压数据；
对比判断单元，用于对比各单体电池的电压数据，并判断最大电压与最小电压的差值是否小于预设值，若小于预设值，则判定电池组电压处于平衡状态，若不小于预设值，则判定电池组电压处于不平衡状态；
差别充电单元，用于调节充电电流，使得各单体电池以不同的充电电流进行充电；
常规充电单元，用于当各单体电池的电压差值小于预设值时，调节充电电流使得单体电池以相同的充电电流进行充电。
7.如权利要求6所述的一种多电池平衡装置，其特征在于，还包括：
识别单元，用于识别电池组内各单体电池的ID号；
获取单元，用于根据单体电池的ID号获取单体电池的具体信息，所述具体信息包括单体电池的初始电压值、电池型号和出厂时间。
8.如权利要求6所述的一种多电池平衡装置，其特征在于，所述差别充电单元包括差别充电模块，用于保持电压最小的单体电池和与最小电压的差值小于预设值的单体电池的充电电流不变，并减小与最小电压的差值不小于预设值的单体电池的充电电流。
9.如权利要求6所述的一种多电池平衡装置，其特征在于，所述对比判断单元包括计算模块、筛选模块和比对模块，
所述计算模块，用于计算电池组内任意两个单体电池的电压差值；
所述筛选模块，用于确定最大电压差值；
所述比对模块，用于将最大电压差值与预设值进行比对。
10.如权利要求6或9所述的一种多电池平衡装置，其特征在于，所述预设值为0.3V。
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