锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置与流程

1.本发明属于电池管理的技术领域，涉及一种电池均衡管理方法，特别是涉及一种锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置。


背景技术：

2.近年来，随着新能源车的快速发展，锂电池作为新能源车的重要组成部分，也备受关注。新能源车内某一电池包是由多个单体电池串联组成，随着新能源车的使用，锂电池经过多次充放电后，包内各单体电芯间出现差异，并且差异逐渐扩大，由此导致电池单体间一致性变差。根据“木桶”原理，这一现象不利于电池包容量的充分发挥，而且有可能发生热失控现象。此外，串联电池在充放电都一样的情况下，由于各单体电池内阻不一致，不同单体间热功率损失就不同。
3.为了提高电池包内各单体电池的一致性，减少电池的容量损耗，防止电池过充或过放，需要对电池包进行均衡。因为不同单体电池的内阻不同，需要防范电池出现内短路或热失控的现象，所以还需要对电池进行健康诊断。
4.然而，现有的电池均衡系统只能对放电或充电中的一种工况进行均衡，而且无法同时对多个串联电池进行均衡，也无法对电池进行健康诊断。
5.因此，如何提供一种锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置，以解决现有技术无法针对多个串联电池进行更完善的均衡及健康管理等缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置，用于解决现有技术无法针对多个串联电池进行更完善的均衡及健康管理的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种锂电池均衡管理方法，所述锂电池均衡管理方法包括：采集串联电池组电流和所述串联电池组中各电池电压；根据所述串联电池组电流识别电池目前所处的工况；响应于所述工况为放电状态，且放电时所述电池电压放电时小于预设过放阈值，则执行主动均衡；响应于所述工况为充电状态，且所述电池电压充电时大于预设过充阈值，则执行被动均衡；所述电池充电完成后，识别电池目前所处的工况；响应于所述工况为静置状态，按照预设固定时段检测所述电池电压随时间的变化情况，根据所述变化情况进行电池健康诊断。
8.于本发明的一实施例中，所述执行被动均衡的步骤，包括：响应于所述工况为充电状态，且所述电池电压大于所述预设过充阈值，则打开被动均衡开关，接入被动均衡电阻对所述电池进行分流，当所述电池电压达到第一设定值后结束被动均衡。
9.于本发明的一实施例中，所述执行主动均衡的步骤，包括：响应于所述工况为放电状态，且所述电池电压小于所述预设过放阈值，则打开所述主动均衡开关，引入所述外电
源，通过所述外电源对所述电池进行充电，当所述电池电压达到第二设定值后结束主动均衡。
10.于本发明的一实施例中，所述根据所述变化情况进行电池健康诊断的步骤，包括：如果所述变化情况中出现下降明显的电压平台，则判断所述电池内部发生短路故障。
11.于本发明的一实施例中，根据所述串联电池组电流确定工况后，再根据采集的两个以上的电池电压与所述预设过放阈值或预设过充阈值进行对比，以实现主动均衡或被动均衡。
12.为实现上述目的及其他相关目的，本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的锂电池均衡管理方法。
13.为实现上述目的及其他相关目的，本发明又一方面提供一种电子设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述电子设备执行所述的锂电池均衡管理方法。
14.为实现上述目的及其他相关目的，本发明最后一方面提供一种锂电池均衡管理装置，所述锂电池均衡管理装置包括：串联成组的电池、所述的电子设备、主动均衡电路和被动均衡电路；所述电子设备采集串联电池组电流和所述串联电池组中各电池电压；根据所述串联电池组电流识别电池目前所处的工况；响应于所述工况为放电状态，且所述电池电压小于预设过放阈值，则开启所述主动均衡电路执行主动均衡；响应于所述工况为充电状态，且所述电池电压大于预设过充阈值，则开启所述被动均衡电路执行被动均衡；所述电子设备在所述电池充电完成后，识别电池目前所处的工况；响应于所述工况为静置状态，按照预设固定时段检测所述电池电压随时间的变化情况，根据所述变化情况进行电池健康诊断。
15.于本发明的一实施例中，所述被动均衡电路包括被动均衡电阻和被动均衡开关；所述主动均衡电路包括外电源和主动均衡开关；响应于所述工况为充电状态，且所述电池电压大于所述预设过充阈值，则打开所述被动均衡开关，通过所述被动均衡电阻对所述电池进行分流；响应于所述工况为放电状态，且所述电池电压小于所述预设过放阈值，则打开所述主动均衡开关，引入所述外电源，通过所述外电源对所述电池进行充电。
16.如上所述，本发明所述的锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置，具有以下有益效果：
17.(1)本发明采用主动均衡和被动均衡结合的方式，在电池组中若有单体出现过充时进行被动均衡，若有单体出现过放时进行主动均衡，从而保证电池不出现过充或过放现象，改善电池包各单体的一致性，提高电池包的使用寿命。
18.(2)本发明可以实现对多达24个串联电池同时进行均衡。
19.(3)本发明增加了电池健康检测功能，在电池充电后静置时，检测电压随时间的变化，判断电池是否发生内部微短路。
附图说明
20.图1显示为本发明的锂电池均衡管理方法于一实施例中的原理流程图。
21.图2显示为本发明的锂电池均衡管理方法于一实施例中的工作流程图。
22.图3显示为本发明的锂电池均衡管理方法于一实施例中的多个串联电池均衡电路图。
23.图4显示为本发明的电子设备于一实施例中的结构连接示意图。
24.图5显示为本发明的锂电池均衡管理装置于一实施例中的结构原理图。
25.元件标号说明
[0026]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电子设备
[0027]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
处理器
[0028]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
存储器
[0029]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
被动均衡电路
[0030]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
主动均衡电路
[0031]
s11～s16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
步骤
具体实施方式
[0032]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0034]
本发明所述的锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置在对放电和充电工况进行均衡的同时，还具备电池健康检测功能。
[0035]
以下将结合图1至图5详细阐述本实施例的一种锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置。
[0036]
请参阅图1，显示为本发明的锂电池均衡管理方法于一实施例中的原理流程图。如图1 所示，所述锂电池均衡管理方法具体包括以下几个步骤：
[0037]
s11，采集串联电池组电流和所述串联电池组中各电池电压。
[0038]
具体地，通过与各电池相连的电压采样电路进行电池电压以及与电池组相连的电流采样电路进行串联电池组电流的采集。
[0039]
s12，根据所述串联电池组电流识别电池目前所处的工况。
[0040]
具体地，工况包括充电状态、放电状态或静置状态中的一种。
[0041]
于另一实施例中，本发明还可以根据电压的变化识别电池目前所处的工况。例如，前1min 为3.3v，后1min为3.4v，则识别目前所处的工况为充电状态)。
[0042]
s13，响应于所述工况为放电状态，且所述电池电压小于预设过放阈值，则执行主动均衡；响应于所述工况为充电状态，且所述电池电压大于预设过充阈值，则执行被动均衡。
[0043]
于一实施例中，所述执行被动均衡的步骤，包括：
[0044]
响应于所述工况为充电状态，且所述电池电压大于所述预设过充阈值，则打开被动均衡开关，接入被动均衡电阻对所述电池进行分流，当所述电池电压达到第一设定值后结束被动均衡。
[0045]
于一实施例中，所述执行主动均衡的步骤，包括：
[0046]
响应于所述工况为放电状态，且所述电池电压小于所述预设过放阈值，则打开所述主动均衡开关，引入所述外电源，通过所述外电源对所述电池进行充电，当所述电池电压达到第二设定值后结束主动均衡。
[0047]
s14，所述电池充电完成后，识别电池目前所处的工况。
[0048]
s15，响应于所述工况为静置状态，按照预设固定时段检测所述电池电压随时间的变化情况。
[0049]
s16，根据所述变化情况进行电池健康诊断。
[0050]
于一实施例中，所述根据所述变化情况进行电池健康诊断的步骤，包括：如果所述变化情况中出现下降的电压平台，则判断所述电池内部发生短路故障。
[0051]
于一实施例中，根据所述串联电池组电流确定工况后，再根据采集的两个以上的电池电压与所述预设过放阈值或预设过充阈值进行对比，以实现主动均衡或被动均衡。由此，本发明可同时对多达24个串联电池进行电压采集及均衡管理控制。可以避免电池的过充或过放，本发明通过均衡后各单体电压处于同一水平，从而改善电池包的使用寿命。
[0052]
本发明无论主动均衡还是被动均衡，管理的目的是让把单体的电压处于同一水平。充的多了即电压高的电池，被动均衡放电，等其他的电池电压上来。放的快了即电压低的电池，用电源补电，保证跟其他电压高的电池处于同一水平。
[0053]
请参阅图2，显示为本发明的锂电池均衡管理方法于一实施例中的工作流程图。如图2 所示，于实际应用中，本发明的锂电池均衡管理方法实现时的工作流程如下：
[0054]
(1)将模块相应代码烧录至设计有均衡等功能的电路板上，确保电路板能正常工作后，将24个串联的电池组与电路板相连。
[0055]
(2)根据电池组选择合适的倍率对电池充电，检测各单体电池电压，进行工况判断，若为充电，当检测到单体电压大于过充阈值的电池时，打开各电池对应的被动均衡开关，利用被动均衡电阻实现分流。当电池电压稳定达到设定值后关闭均衡开关，完成被动均衡。
[0056]
(3)在电池充完电后静置时，装置在固定短时间内检测各串联电池的电压，根据计算的电压变化δv/δt分析电池内部是否出现微短路。如果发现有电池出现明显的电压下降平台，说明该电池内部可能有内短路发生，需要对其进行保养或更换。
[0057]
(4)根据电池组选择合适的倍率对电池放电，检测各单体电池电压，进行工况判断，若为放电，当检测到单体电压小于过放阈值的电池时，打开电池的主动均衡开关，引入外接电源对电池进行额外充电。
[0058]
请参阅图3，显示为本发明的锂电池均衡管理方法于一实施例中的多个串联电池均衡电路图。如图3所示，ci表示充电开关，即主动均衡开关，接外接充电电源，i为1-m之间任意数；di是放电开关，即被动均衡开关，di连接分流电阻，即被动均衡电阻，i为1-m之间任意数。pi之间接电池(p0和p1之间接第1节，以此类推)，m＝24。
[0059]
结合图3，被动均衡的具体过程为：在充电过程中，如果检测到某一单体的电压大于设定的过充阈值，打开该电池被动均衡开关，实现被动均衡电阻对电池的分流。分流后电池的充电电流变小，从而起到均衡的效果，待电池电压稳定达到设定值后关闭均衡开关。如果检测到多个电池电压大于过充阈值，相应地开启其对应的被动均衡开关，最多能同时开启24个电池的被动均衡。
[0060]
结合图3，主动均衡的具体过程为：在放电过程中，如果检测到某一单体的电压小于设定的过放阈值，打开该电池主动均衡开关，引入外接电源对电池进行补充电，直至稳定达到设定值后关闭均衡开关。此种均衡方法能对电池进行有效维护，提高电池的使用寿命。相同地，最多能同时开启24个电池的主动均衡。
[0061]
本发明所述的锂电池均衡管理方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
[0062]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述锂电池均衡管理方法。
[0063]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的计算机可读存储介质包括：rom、 ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机存储介质。
[0064]
请参阅图4，显示为本发明的电子设备于一实施例中的结构连接示意图。如图4所示，本实施例提供一种电子设备1，具体包括：处理器11及存储器12；所述存储器12用于存储计算机程序，所述处理器11用于执行所述存储器12存储的计算机程序，以使所述电子设备 1执行所述锂电池均衡管理方法的各个步骤。
[0065]
上述的处理器11可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signalprocessing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field programmable gatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0066]
上述的存储器12可能包含随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0067]
请参阅图5，显示为本发明的锂电池均衡管理装置于一实施例中的结构原理图。如图5 所示，所述锂电池均衡管理装置包括：串联成组的电池、所述的电子设备1、主动均衡电路2 和被动均衡电路3。于实际应用中，所述电子设备为mcu(microcontroller unit，微控制单元或单片机)，用于电池组电流及电池电压的采集与分析。
[0068]
所述电子设备1采集串联电池组电流和所述串联电池组中各电池电压；根据所述串联电池组电流识别电池目前所处的工况。
[0069]
响应于所述工况为放电状态，且放电时所述电池电压小于预设过放阈值，则开启所述主动均衡电路3执行主动均衡；响应于所述工况为充电状态，且充电时所述电池电压大于预设过充阈值，则开启所述被动均衡电路2执行被动均衡。
[0070]
所述电子设备在所述电池充电完成后，识别电池目前所处的工况；响应于所述工
况为静置状态，按照预设固定时段检测所述电池电压随时间的变化情况，根据所述变化情况进行电池健康诊断。
[0071]
于一实施例中，所述被动均衡电路包括被动均衡电阻和被动均衡开关；所述主动均衡电路包括外电源和主动均衡开关。
[0072]
响应于所述工况为充电状态，且充电时所述电池电压大于所述预设过充阈值，则打开所述被动均衡开关，通过所述被动均衡电阻对所述电池进行分流。
[0073]
响应于所述工况为放电状态，且放电时所述电池电压小于所述预设过放阈值，则打开所述主动均衡开关，引入所述外电源，通过所述外电源对所述电池进行充电。
[0074]
于一实际应用中，主动均衡采取恒电流充电。于另一实际应用中，主动均衡采取脉冲充电，包括三个阶段：预充、恒流充电和脉冲充电。在脉冲充电阶段，电流交替期电池的极化内阻会明显减小，可以减轻极化电压的堆积而对电池有所改善。
[0075]
本发明所述的锂电池均衡管理装置的原理与所述的锂电池均衡管理方法一一对应，本发明所述的锂电池均衡管理装置可以实现本发明所述的锂电池均衡管理方法，但本发明所述的锂电池均衡管理方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的锂电池均衡管理装置的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
[0076]
综上所述，本发明所述锂电池均衡管理方法、存储介质、电子设备及装置采用主动均衡和被动均衡结合的方式，能对放电和充电工况进行均衡。当电池放电时使用主动均衡保护电池防止过放，在充电时使用被动均衡防止电池过充。可以实现最多对24个串联电池同时进行均衡。增加电池健康检测功能，在电池充电后静置时，检测电压随时间的变化，判断电池是否发生内部微短路。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
[0077]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。