本发明涉及电池的监测与控制领域，尤其是一种适用于梯次电池的电池管理方法及系统。
背景技术：
现有的电池管理系统对再使用的退役电池进行管理时，存在以下缺点：
1)、现有的电池管理系统，将电池包中所有的并联电池视为一个整体进行管理，无法检测每个电池的电流分布，因此不能真正实现对电池包中每一个单体电池的管理；
2)、现有的电池管理系统一般采用集中式的设计方式，即一个主机管理多个从机，一个从机管理多组电池，当有一个电池损坏需要更换时，可能导致整个从机甚至主机损坏，维护复杂度高且效率很低；
3)、现有的电池管理系统对电池包内的电池一致性要求很高，不支持多种型号的梯次电池混合使用，不够实用。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种能够对电池包中的每个单体电池进行管理、效率高且实用性强的，适用于梯次电池的电池管理方法及系统。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种适用于梯次电池的电池管理方法，包括以下步骤：
通过从机对一组并联的单体电池组进行监测处理，所述监测处理包括监测电池的电压、监测电池的温度，监测每条并联支路的电流分布以及对一组并联的单体电池组进行耗散式均衡；
根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态；
所述主机与从机通过无线通信的方式进行连接；
所述整个电池包中的电池类型包括b品电池、三元电池、钴酸锂电池和磷酸铁锂电池中的至少一种。
进一步，所述通过从机对一组并联的单体电池组进行监测处理这一步骤，包括以下步骤：
从机通过对应的单体电池组获取工作电压；
通过从机对一组并联的单体电池组的剩余电量、健康状态以及功率状态进行计算。
进一步，所述通过从机对一组并联的单体电池组的剩余电量进行计算这一步骤，包括以下步骤：
根据单体电池的类型计算单体电池的剩余电量，其中，若单体电池的类型为三元电池或钴酸锂电池，则执行以下步骤：
判断单体电池的静置时间是否大于1小时，若是，则通过电压查找表获取单体电池的剩余电量；反之，则采用电流积分法计算单体电池的剩余电量，所述电流积分法的计算公式为：
判断单体电池是否同时满足静置时间大于1小时且电池电压小于3.1v的条件，若是，则通过电压查找表获取单体电池的剩余电量；反之，则采用电流积分法计算单体电池的剩余电量；
根据计算得到的单体电池的剩余电量，计算一组并联的单体电池组的剩余电量，所述一组并联的单体电池组的剩余电量soc′的计算公式为：
进一步，所述通过从机对一组并联的单体电池组的健康状态进行计算这一步骤，包括以下步骤：
对单体电池的直流内阻进行计算，所述单体电池的直流内阻dcr的计算公式为：dcr＝δv/δi，其中δi表示单体电池中的突变电流，δv表示单体电池中的突变电压；
根据单体电池的直流内阻，计算单体电池的健康状态，所述单体电池的健康状态soh的计算公式为：soh＝[2*dcrn-dcr]/[dcrn]，其中，dcrn表示新电池的直流内阻；
判断单体电池的健康状态是否小于设定阈值，若是，则确定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为差；反之，则判定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为优；
其中，对于判定的健康状态结果为优的单体电池组，判断该组单体电池所在的并联支路的电流是否满足第一设定条件，若是，则将该组单体电池组的健康状态改判为差；反之，则确定该组单体电池组的健康状态为优。
进一步，所述通过从机对一组并联的单体电池组的功率状态进行计算这一步骤，包括以下步骤：
按照电池制造商规定的最大放电电流对单体电池组进行放电，判断放电后的单体电池电压是否能够降到保护电压，若是，则获取与保护电压对应的电池电流作为峰值电流；反之，则获取单体电池的最大允许电流作为峰值电流；
根据获取的峰值电流，设定整个电池包的总电流；
根据整个电池包的总电流i，计算单体电池组中每一条并联支路的电流，所述单体电池组中每一条并联支路的电流
其中，
rox表示一条并联支路中第x节单体电池的欧姆内阻，rc表示单体电池间的连接电阻，socx(k)表示一条并联支路中第x节单体电池在k时刻的剩余电量，f()表示通过电压查找表获取单体电池的剩余电量所对应的函数，n表示这条并联支路中的电池数量；
获取峰值电流最大的单体电池的序号和最大电流值，根据计算得到的单体电池组中每一条并联支路的电流，判断每一条并联支路的电流是否大于最大电流值，若是，则减小整个电池包的总电流，并返回根据整个电池包的总电流i，计算单体电池组中每一条并联支路的电流的步骤；反之，则确定整个电池包的总电流为设定的电流值并执行下一步骤；
根据整个电池包的总电流和单体电池组的电压计算一组并联的单体电池组的功率状态。
进一步，所述根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态这一步骤，包括以下步骤：
根据单体电池组的剩余电量，确定整个电池包的剩余电量；
根据单体电池组的健康状态，确定整个电池包的健康状态；
根据单体电池组的功率状态，确定整个电池包的功率状态；
根据单体电池组的剩余电量，对整个电池包进行均衡控制。
进一步，所述根据整个电池包的健康状态，通过从机对一组并联的单体电池组进行耗散式均衡这一步骤，包括以下步骤：
通过组联的功率电阻和受控开关将单体电池组的正极连接至单体电池组的负极；
主机根据整个电池包的剩余电量，通过从机向受控开关发送导通命令，单体电池组通过功率电阻进行放电。
进一步，还包括通过上位机设置主机管理的从机数量，对整个电池包的规模进行动态扩展的步骤，所述上位机与主机通过有线通信的方式进行连接，所述有线通信包括以太网和串口中的至少一种。
进一步，所述根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态这一步骤，包括以下步骤：
判断整个电池包中每一并电池的剩余电量、每一节电池的健康状态、每一并电池的健康状态和每一并电池的功率状态是否满足第二设定条件，若是，则判定整个电池包的健康状态为优；反之，则判定整个电池包的健康状态为差。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种适用于梯次电池的电池管理系统，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如第一技术方案所述的适用于梯次电池的电池管理方法。
本发明的有益效果是：本发明通过从机对一组并联的单体电池组进行监测处理，实现了对电池包中每个单体电池的管理，且每个从机仅管理一组并联的单体电池组，当有一个电池损坏需要更换时，仅需将对应的从机进行处理，大大降低了维护复杂度，效率高；另外，本发明能够通过主机确定整个电池包的健康状态，然后通过从机对一组并联的单体电池组进行耗散式均衡，电池类型包括b品电池、三元电池、钴酸锂电池和磷酸铁锂电池中的至少一种，电池包中的电池类型多样，可适用于梯次电池，实用性高。
附图说明
图1为本发明一种适用于梯次电池的电池管理方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明一种适用于梯次电池的电池管理方法，包括以下步骤：
通过从机对一组并联的单体电池组进行监测处理，所述监测处理包括监测电池的电压、监测电池的温度，监测每条并联支路的电流分布以及对一组并联的单体电池组进行耗散式均衡；
根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态；
所述主机与从机通过无线通信的方式进行连接；
所述整个电池包中的电池类型包括b品电池、三元电池、钴酸锂电池和磷酸铁锂电池中的至少一种。
其中，本发明进行耗散式均衡操作的器件为黄金电阻，本实施例采用1ω10w的黄金电阻；另外，本实施例的从机使用型号为s9kea128的5v供电的单片机来实现；所述无线通信的方式包括wifi通信、zigbee通信和蓝牙通信中的至少一种。
进一步作为优选的实施方式，所述通过从机对一组并联的单体电池组进行监测处理这一步骤，包括以下步骤：
从机通过对应的单体电池组获取工作电压；
通过从机对一组并联的单体电池组的剩余电量、健康状态以及功率状态进行计算。
优选地，本发明的从机将数据信息发送至主机的频率为5秒一次，本发明还能通过从机对健康状态进行led闪灯报警。
其中，本发明的从机的工作电压仅取自于所管理的单体电池组，当对应的单体电池组的电池电压异常时，从机自动掉电，实现对地隔离，系统无需额外电源。本实施例采用型号为tps60133的带有低电压保护的电荷泵来进行电平转换。
进一步作为优选的实施方式，所述通过从机对一组并联的单体电池组的剩余电量进行计算这一步骤，包括以下步骤：
根据单体电池的类型计算单体电池的剩余电量，其中，若单体电池的类型为三元电池或钴酸锂电池，则执行以下步骤：
判断单体电池的静置时间是否大于1小时，若是，则通过电压查找表获取单体电池的剩余电量；反之，则采用电流积分法计算单体电池的剩余电量，所述电流积分法的计算公式为：
判断单体电池是否同时满足静置时间大于1小时且电池电压小于3.1v的条件，若是，则通过电压查找表获取单体电池的剩余电量；反之，则采用电流积分法计算单体电池的剩余电量；
根据计算得到的单体电池的剩余电量，计算一组并联的单体电池组的剩余电量，所述一组并联的单体电池组的剩余电量soc′的计算公式为：
进一步作为优选的实施方式，所述通过从机对一组并联的单体电池组的健康状态进行计算这一步骤，包括以下步骤：
对单体电池的直流内阻进行计算，所述单体电池的直流内阻dcr的计算公式为：dcr＝δv/δi，其中δi表示单体电池中的突变电流，δv表示单体电池中的突变电压；
根据单体电池的直流内阻，计算单体电池的健康状态，所述单体电池的健康状态soh的计算公式为：soh＝[2*dcrn-dcr]/[dcrn]，其中，dcrn表示新电池的直流内阻；
判断单体电池的健康状态是否小于设定阈值，若是，则确定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为差；反之，则判定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为优；
其中，对于判定的健康状态结果为优的单体电池组，判断该组单体电池所在的并联支路的电流是否满足第一设定条件，若是，则将该组单体电池组的健康状态改判为差；反之，则确定该组单体电池组的健康状态为优。
其中，所述新电池为刚出厂且尚未使用的电池。优选地，本实施例中所述判断单体电池的健康状态是否小于设定阈值这一步骤，具体是指：判断单体电池的健康状态是否小于60％；本实施例中所述判断单体电池所在的并联支路的电流是否满足第一设定条件这一步骤，具体是指判断单体电池所在的并联支路的电流是否小于整个电池包的电流的70％。
单体电池的健康状态soh(stateofhealth)一般是通过电池容量或者电池直流内阻来定义的，其中一种是将当前电池容量除以全新电池容量得到的百分比作为该电池的soh；另一种是将(1-当前电池内阻/全新电池内阻)的值作为soh，本发明通过电池的直流内阻定义单体电池的健康状态。
进一步作为优选的实施方式，所述通过从机对一组并联的单体电池组的功率状态进行计算这一步骤，包括以下步骤：
按照电池制造商规定的最大放电电流对单体电池组进行放电，判断放电后的单体电池电压是否能够降到保护电压，若是，则获取与保护电压对应的电池电流作为峰值电流；反之，则获取单体电池的最大允许电流作为峰值电流；
根据获取的峰值电流，设定整个电池包的总电流；
根据整个电池包的总电流i，计算单体电池组中每一条并联支路的电流，所述单体电池组中每一条并联支路的电流
其中，
rox表示一条并联支路中第x节单体电池的欧姆内阻，rc表示单体电池间的连接电阻，socx(k)表示一条并联支路中第x节单体电池在k时刻的剩余电量，f()表示通过电压查找表获取单体电池的剩余电量所对应的函数，n表示这条并联支路中的电池数量；
获取峰值电流最大的单体电池的序号和最大电流值，根据计算得到的单体电池组中每一条并联支路的电流，判断每一条并联支路的电流是否大于最大电流值，若是，则减小整个电池包的总电流，并返回根据整个电池包的总电流i，计算单体电池组中每一条并联支路的电流的步骤；反之，则确定整个电池包的总电流为设定的电流值并执行下一步骤；
根据整个电池包的总电流和单体电池组的电压计算一组并联的单体电池组的功率状态。
进一步作为优选的实施方式，所述根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态这一步骤，包括以下步骤：
根据单体电池组的剩余电量，确定整个电池包的剩余电量；
根据单体电池组的健康状态，确定整个电池包的健康状态；
根据单体电池组的功率状态，确定整个电池包的功率状态；
根据单体电池组的剩余电量，对整个电池包进行均衡控制。
其中，本发明的均衡控制是指通过算法决定对电池包中的哪一个电池进行耗散式均衡的过程。
进一步作为优选的实施方式，所述根据整个电池包的健康状态，通过从机对一组并联的单体电池组进行耗散式均衡这一步骤，包括以下步骤：
通过组联的功率电阻和受控开关将单体电池组的正极连接至单体电池组的负极；
主机根据整个电池包的剩余电量，通过从机向受控开关发送导通命令，单体电池组通过功率电阻进行放电。
进一步作为优选的实施方式，还包括通过上位机设置主机管理的从机数量，对整个电池包的规模进行动态扩展的步骤，所述上位机与主机通过有线通信的方式进行连接，所述有线通信包括以太网和串口中的至少一种。
其中，本发明的主机能够根据从机发送的数据信息，对整个电池包的充放电回路的导通和关断进行控制，本实施例采用大功率继电器作为控制充放电回路导通与关断的元器件。
进一步作为优选的实施方式，所述判断单体电池的健康状态是否小于设定阈值，若是，则判定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为差；反之，则判定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为优这一步骤，其具体为：判断单体电池所在的并联支路的电流是否满足第一设定条件，若是，则判定该组单体电池组的健康状态为差；反之，则判定该组单体电池组的健康状态为优；
所述根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态这一步骤，其具体为：判断整个电池包的剩余电量、健康状态和功率状态是否均满足第二设定条件，若是，则判定整个电池包的健康状态为优；反之，则判定整个电池包的健康状态为差。
与图1的方法相对应，本发明一种适用于梯次电池的电池管理系统，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行本发明的适用于梯次电池的电池管理方法。
本发明一种适用于梯次电池的电池管理方法的具体工作过程如下：
s1、通过从机对一组并联的单体电池组进行监测处理，所述监测处理包括监测电池的电压、监测电池的温度，监测每条并联支路的电流分布以及对一组并联的单体电池组进行耗散式均衡；
其中，步骤s1具体为：通过从机对一组并联的单体电池组的剩余电量、健康状态以及功率状态进行计算，并根据得到的健康状态进行报警提示。
所述步骤s1具体包括以下步骤：
s11、通过从机对一组并联的单体电池组的剩余电量进行计算；
所述步骤s11具体包括以下步骤：
s111、根据单体电池的类型计算单体电池的剩余电量，其中，若单体电池的类型为三元电池或钴酸锂电池，则执行以下步骤：
判断单体电池的静置时间是否大于1小时，若是，则通过电压查找表获取单体电池的剩余电量；反之，则采用电流积分法计算单体电池的剩余电量，所述电流积分法的计算公式为：
s112、若单体电池的类型为磷酸铁锂电池，则执行以下步骤：
s1121、判断单体电池是否同时满足静置时间大于1小时且电池电压小于3.1v的条件，若是，则通过电压查找表获取单体电池的剩余电量；反之，则采用电流积分法计算单体电池的剩余电量；
s1122、根据计算得到的单体电池的剩余电量，计算一组并联的单体电池组的剩余电量，所述一组并联的单体电池组的剩余电量soc′的计算公式为：
s12、通过从机对一组并联的单体电池组的健康状态进行计算；
其中，所述步骤s12具体包括以下步骤：
s121、对单体电池的直流内阻进行计算，所述单体电池的直流内阻dcr的计算公式为：dcr＝δv/δi，其中δi表示单体电池中的突变电流，δv表示单体电池中的突变电压；
s122、根据单体电池的直流内阻，计算单体电池的健康状态，所述单体电池的健康状态soh的计算公式为：soh＝[2*dcrn-dcr]/[dcrn]，其中，dcrn表示新电池的直流内阻；
s123、判断单体电池的健康状态是否小于设定阈值，若是，则判定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为差；反之，则判定对应的一组并联的单体电池组的健康状态为优。其中，对于判定的健康状态结果为优的单体电池组，判断该组单体电池所在的并联支路的电流是否满足第一设定条件，若是，则将该组单体电池组的健康状态改判为差；反之，则确定该组单体电池组的健康状态为优。
s13、通过从机对一组并联的单体电池组的功率状态进行计算；
其中，步骤s13具体包括以下步骤：
s131、按照电池制造商规定的最大放电电流对单体电池组进行放电，判断放电后的单体电池电压是否能够降到保护电压，若是，则获取与保护电压对应的电池电流作为峰值电流；反之，则获取单体电池的最大允许电流作为峰值电流；
s132、根据获取的峰值电流，设定整个电池包的总电流；
s133、根据整个电池包的总电流i，计算单体电池组中每一条并联支路的电流，所述单体电池组中每一条并联支路的电流
其中，
rox表示一条并联支路中第x节单体电池的欧姆内阻，在本实施例中，rox可以通过直流电阻来表示，rc表示单体电池间的连接电阻，
socx(k)表示一条并联支路中第x节单体电池在k时刻的剩余电量，f()表示步骤s1121中所述“通过电压查找表获取单体电池的剩余电量”所对应的函数，另外，
s134、获取峰值电流最大的单体电池的序号和最大电流值，根据计算得到的单体电池组中每一条并联支路的电流，判断每一条并联支路的电流是否大于最大电流值，若是，则减小整个电池包的总电流，并返回根据整个电池包的总电流i，计算单体电池组中每一条并联支路的电流的步骤；反之，则确定整个电池包的总电流为设定的电流值并执行下一步骤；
s135、根据整个电池包的总电流和单体电池组的电压计算一组并联的单体电池组的功率状态。
步骤s135具体为：一组并联的单体电池组的功率状态等于该组电池组的电压乘于整个电池包的总电流；
其中，该组电池组的电压v的计算公式为：v＝v’-dcr*(i-i’)，v’表示电池组的当前电压，dcr表示电池组的当前直流内阻，i表示电池包的总电流，i’表示该组电池组的当前电流。
s2、根据单体电池组的监测处理结果，通过主机确定整个电池包的状态；判断整个电池包中每一并电池的剩余电量、每一节电池的健康状态、每一并电池的健康状态和每一并电池的功率状态是否满足第二设定条件，若是，则判定整个电池包的健康状态为优；反之，则判定整个电池包的健康状态为差。
其中，步骤s2具体包括以下步骤：
s21、根据单体电池组的剩余电量，确定整个电池包的剩余电量；
其中，步骤s21具体为：对于整个电池包的soc(即剩余电量)，电池包在充电时等于soc最高的那一组并联的单体电池组对应的soc，电池包在放电时等于soc最低的那一组并联的单体电池组所对应的soc。
s22、根据单体电池组的健康状态，确定整个电池包的健康状态；
其中，步骤s22具体为：整个电池包的soh(即健康状态)，等于soh最低的那一组并联的单体电池组所对应的soh。
s23、根据单体电池组的功率状态，确定整个电池包的功率状态；
其中，步骤s23具体为：整个电池包的sop(即功率状态)，等于sop最低的那一组并联的单体电池组所对应的sop乘以整个电池包中的电池组数。
s24、根据单体电池组的剩余电量，对整个电池包进行均衡控制。
其中，步骤s24具体为：在整个电池包中，当任何一组并联的单体电池组的soc比soc最低的那一组并联的单体电池组的soc高出5％时，控制所述的较高soc对应的单体电池组通过放电耗散的方式实现容量均衡。
优选地，本实施例中，若整个电池包的soc在30％～80，soh不低于55％，sop不低于全新电池的60％时候，整包电池视为状态良好。
另外，本发明的整个电池包的连接关系如下：将每个单体电池并联好并与对应的从机bms打包形成1组多并的子模块，并赋予该子模块一个相应的软件地址，例如0x00～0xff；将这些子模块组联连接即形成一个电池包；本发明可以通过调整电池组数，从而实现对电池包规模的调整。当电池包中存在个别电池损坏后，本发明可以采用以下方式进行处理：a)直接将损坏电池对应的那一组并联的单体电池组剔除，将剩余部分的单体电池组直接连接；b)用新的一组并联的单体电池组模组替代损坏电池。本发明的损坏电池更换操作非常简单，效率很高。优选地，本实施例的电池包的规模为600v200ah。另外，本实施例所涉及的一组并联的单体电池组均以包括4节单体电池为例，本领域的技术人员可依照本发明的技术方案，将单体电池的节数改成5节、6节或者其它，进而实现本发明一种适用于梯次电池的电池管理方法，其也包含在本申请权利要求所限定的范围内。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。