电池保护方法、装置及系统与流程

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池保护方法、装置及系统。

背景技术：

目前，工业领域使用的动力电池，大多是由多个性能和参数相同的单个电池组成的电池组，并采用电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，简称BMS)对电池组的电压、电流、温度等进行统一监控和管理，以尽量以提高电池组的利用率，防止电池出现过充电及过放电，延长电池的使用寿命。

通常，电池管理系统在对电池组的电压进行监控时，若确定电池组中任一电池的电压出现过压现象，就会控制电池组与充电电路断开，或者确定电池组中任一电池的电压出现欠压现象时，就会切断电池组与用电负载的连接。

但是上述保护方式，若电池组中的电池单体间存在差异，就会出现断开充电时，有的电池电量未充满；放电时，有的电池电量未放完的现象，从而影响了电池的寿命，加重了电池单体间的差异，影响了电池组的寿命。

技术实现要素：

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种电池保护方法，该方法保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

本申请的第二个目的在于提出一种电池保护装置。

本申请的第三个目的在于提出一种电池保护系统。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种电池保护方法，包括：获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括的电池数量；判断所述第i个电池两端的电压值是否在预设的范围内；若否，则将所述第i个电池从充电回路或者放电回路中移除。

在第一方面的一种可能的实现形式中，所述获取电池组中第i个电池两端的电压值之前，还包括：判断动力电池组当前的工作状态是否为充电状态；若是，则使能过压保护监控电路；所述判断所述第i个电池两端的电压值是否在预设的范围内，包括：判断所述第i个电池两端的电压值是否高于预设的单个电池的高压保护阈值。

在第一方面的另一种可能的实现形式中，所述判断动力电池组当前的工作状态是否为冲动状态之后，还包括：若否，则使能欠压保护监控电路；所述判断所述第i个电池两端的电压值是否在预设的范围内，包括：判断所述第i个电池两端的电压值是否低于预设的单个电池的低压保护阈值。

在第一方面的又一种可能的实现形式中，所述将所述第i个电池从充电回路或者放电回路中移除，包括：若所述动力电池组当前处于充电状态，则控制与所述第i个电池的充电回路串联的开关器件断开；或者，若所述动力电池组当前处于放电状态，则控制与所述第i个电池的放电回路串联的开关器件断开。

在第一方面的又一种可能的实现形式中，所述判断动力电池组当前的工作状态是否为充电状态之前，还包括：

检测所述动力电池组主回路的电流，以确定所述动力电池组当前的工作状态。

本申请实施例的电池保护方法，实时获取电池组中各个电池两端的电压值，并在确定电池两端的电压值不在预设的范围内时，控制将该电池充充电回路或者放电回路中移除，而仅对充电未完成的电池进行充电，或者仅利用放电未完毕的电池为负载供电，从而保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种电池保护装置，包括：

获取模块，用于获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括的电池数量；第一判断模块，用于判断所述第i个电池两端的电压值是否在预设的范围内；处理模块，用于若第i个电池两端的电压值不在预设的范围内，则将所述第i个电池从充电回路或者放电回路中移除。

在第二方面一种可能的实现形式中，该电池保护装置，还包括：第二判断模块，用于判断动力电池组当前的工作状态是否为充电状态；第一使能模块，用于若动力电池组当前的工作状态为充电状态，则使能过压保护监控电路；所述第一判断模块，具体用于：判断所述第i个电池两端的电压值是否高于预设的单个电池的高压保护阈值。

在第二方面另一种可能的实现形式中，该电池保护装置，还包括：第二使能模块，用于若动力电池组当前的工作状态不为充电状态，则使能欠压保护监控电路；所述第一判断模块，具体用于：判断所述第i个电池两端的电压值是否低于预设的单个电池的低压保护阈值。

在第二方面另一种可能的实现形式中，所述处理模块，具体用于：若所述动力电池组当前处于充电状态，则控制与所述第i个电池的充电回路串联的开关器件断开；若所述动力电池组当前处于放电状态，则控制与所述第i个电池的放电回路串联的开关器件断开。

在第二方面又一种可能的实现形式中，该电池保护装置，确定模块，用于检测所述动力电池组主回路的电流，以确定所述动力电池组当前的工作状态。

本申请实施例的电池保护装置，实时获取电池组中各个电池两端的电压值，并在确定电池两端的电压值不在预设的范围内时，控制将该电池充充电回路或者放电回路中移除，而仅对充电未完成的电池进行充电，或者仅利用放电未完毕的电池为负载供电，从而保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

为达上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种电池系统，包括：过压保护监控电路、欠压保护监控电路、第一开关器件组件、第二开关器件组件及如上第二方面所述的过压保护装置；

所述过压保护监控电路和欠压保护监控电路，分别包括N个电路结构相同的支路，其中第i个过压保护监控电路和第i个欠压保护监控电路分别与电池组中的第i个电池连接；

所述第一开关器组件中的第i个开关器件与第i个电池的充电回路连接；

所述第二开关器组件中的第i个开关器件与第i个电池的放电回路连接；

所述过压保护装置，用于根据电池组中各个电池的电压范围，控制各个电池从充电回路或者放电回路中移除，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括的电池数量。

在第三方的一种可能的实现形式中，该系统，还包括：逻辑门组件；

所述逻辑门组件中第i个门电路的输入端分别与所述过压保护监控电路的第i个输出端、欠压保护监控电路的第i个输出端及所述电池保护装置的使能输出端连接，所述逻辑门的第i个输出端，分别与所述第一开关器件组件中的第i个开关器件和第二开关器件组件中的第i个开关器件连接。

在第三方的另一种可能的实现形式中，所述逻辑门组件中包括N个异或门。

本申请实施例的电池保护系统，实时获取电池组中各个电池两端的电压值，并在确定电池两端的电压值不在预设的范围内时，控制将该电池充充电回路或者放电回路中移除，而仅对充电未完成的电池进行充电，或者仅利用放电未完毕的电池为负载供电，从而保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的电池保护方法的流程示意图；

图2是本申请另一个实施例的电池保护方法的流程示意图；

图3是本申请一个实施例的电池保护装置的结构示意图；

图4是本申请另一个实施例的电池保护装置的结构示意图；

图5是本申请一个实施例的电池保护系统的结构示意图；

图6是本申请另一个实施例的电池保护系统的结构示意图；

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的电池保护方法、装置及电池系统。

图1是本申请一个实施例的电池保护方法流程示意图。

如图1所示，该电池保护方法包括：

S101，获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括电池的数量。

具体的，本实施例提供的电池保护方法的执行主体，为本申请实施例提供的电池保护装置，该装置可以被配置在任何具有多个电池组成的电池组中，用于对电池组中各个电池进行过压或欠压保护。

其中，电池保护装置可以采用多种方式，获取第i个电池两端的电压值。比如，可以采用电压传感器对各个电池两端的电压进行监控，或者，还可以利用电压比较器，来监控各个电池两端的电压。

举例来说，为了对每个电池进行过压和欠压保护，可以分别采用两个电压比较器来监控每个电池两端的电压，并分别采用单个电池的高压保护阈值和欠压保护阈值作为两个电压比较器的参考电压值，来对每个电池进行过压或欠压保护。

S102，判断所述第i个电池两端的电压值是否在预设的范围内。

S103，若否，则将所述第i个电池从充电回路或者放电回路中切除。

其中，预设的范围用于表征电池组中各个电池处于最佳工作状态时，电池两端电压的范围，其可以根据单个电池性能参数确定，比如根据电池的额定电压、终止电压、充电电压等确定。

本实施例中，实时获取电池组中各个电池两端的电压值，并在确定电池两端的电压值不在预设的范围内时，控制将该电池从充电回路或者放电回路中移除，而仅对充电未完成的电池进行充电，或者仅利用放电未完毕的电池为负载供电，从而保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

通过上述分析可知，电池保护装置可以根据电池组中各个电池两端的电压值，实时将该电池从充电电路或放电电路中移除，来保证电池组中各个电池都能实现可靠充电或放电。具体的，电池保护装置可以根据电池组当前的工作状态，比如充电状态或放电状态，确定将电池从充电回路或者放电回路移除，下面结合图2对本申请提供的电池保护方法进行进一步说明。

图2是本申请另一个实施例的电池保护方法流程示意图。

如图2所示，该电池保护方法，包括：

S201，判断动力电池组当前的工作状态是否为充电状态，若是，则执行S202，否则，执行S205。

具体的，电池保护装置，可以通过检测动力电池组主回路中的电流，来确定动力电池组当前的工作状态。举例来说，因为电池组在充电状态或放电状态时，主回路中电流的方向不同，因此本实施例中可以根据动力电池组主回路中电流的方向，确定电池组的工作状态。

S202，使能过压保护监控电路。

S203，判断所述第i个电池两端的电压值是否高于预设的单个电池的高压保护阈值，若是，则执行S204，否则，返回执行S203。

S204，控制与所述第i个电池的充电回路串联的开关器件断开。

具体的，在电池组处于充电状态时，只需检测各个电池的电压是否已达到高压保护阈值，若是，则可以断开该电池充电回路中串联的开关器件，从而将该电池的充电回路断开，停止为该电池充电，依次类推，所有的电池的充电电压都可以达到单个电池的高压保护阈值，从而不仅实现了对电池的过压保护，而且实现了电池间的均衡，保证了电池间的一致性。

可以理解的是，本实施例中，各个电池的充电回路中都串接有一个开关器件，用于控制该电池的充电回路的断开或者导通。其中，该开关器件可以是大电流的金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,简称MOSFET)，或者，也可以是其它大功率的可控器件，比如继电器、断路器等。

S205，使能欠压保护监控电路。

S206，判断所述第i个电池两端的电压值是否低于预设的单个电池的低压保护阈值，若是，则执行S207，否则，返回执行S206。

S207，控制与所述第i个电池的放电回路串联的开关器件断开。

具体的，在电池组工作在放电状态时，只需要监控各个电池的电压是否已放至低压保护阈值，若达到，则可以将该电池从供电回路中移除，仅利用其它电池继续为负载供电，直至所有电池的电压都放至低于保护预置时，电池组停止向负载提供电能，不仅有效防止了电池由于过放而影响寿命，而且可靠保证了电池组中各个电池的放电终止状态相同，从而保证了各个电池的一致性，提高了电池组的可靠性，延长了电池组寿命。

本实施例提供的电池保护方法，首先根据电池组主回路中电流的状态，确定电池组当前的工作状态，然后使能与当前的工作状态对应的保护电路，进而利用使能的保护电路，对电池的过压或者欠压进行有效保护，不仅有效防止了电池出现过压或者欠压的现象，而且保证了电池组中各电池的一致性，，提高了电池组的可靠性，延长了电池组寿命，且根据电池组当前的工作状态，仅使能一种保护电路，减少了电路功率消耗，提高了电池效率。

为实现上述方法，本申请再一方面提供一种电池保护装置。

图3是本申请一个实施例的电池保护装置结构示意图。

如图3所示，该电池保护装置，包括：

获取模块31，用于获取电池组中第i个电池两端的电压值，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括的电池数量；

第一判断模块32，用于判断所述第i个电池两端的电压值是否在预设的范围内；

处理模块33，用于若第i个电池两端的电压值不在预设的范围内，则将所述第i个电池从充电回路或者放电回路中移除。

具体的，本实施例提供的电池保护装置，用来执行上述实施例提供的电池保护方法。

本申请实施例的电池保护装置，实时获取电池组中各个电池两端的电压值，并在确定电池两端的电压值不在预设的范围内时，控制将该电池充充电回路或者放电回路中移除，而仅对充电未完成的电池进行充电，或者仅利用放电未完毕的电池为负载供电，从而保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

图4是本申请另一个实施例的电池保护装置结构示意图。

如图4所示，在上述图3所示的基础上，该电池保护装置，还包括：

第二判断模块41，用于判断动力电池组当前的工作状态是否为充电状态；

第一使能模块42，用于若动力电池组当前的工作状态为充电状态，则使能过压保护监控电路；

相应的，所述第一判断模块32，具体用于：

判断所述第i个电池两端的电压值是否高于预设的单个电池的高压保护阈值。

具体的，为了确定电池组当前的工作状态，该电池保护装置中，还可以包括：确定模块43，用于检测所述动力电池组主回路的电流，以确定所述动力电池组当前的工作状态。进一步地，还包括：第二使能模块44，用于若动力电池组当前的工作状态不为充电状态，则使能欠压保护监控电路；

所述第一判断模块32，具体用于：

判断所述第i个电池两端的电压值是否低于预设的单个电池的低压保护阈值。

相应的，上述处理模块33，具体用于：

若所述动力电池组当前处于充电状态，则控制与所述第i个电池的充电回路串联的开关器件断开；

若所述动力电池组当前处于放电状态，则控制与所述第i个电池的放电回路串联的开关器件断开。

需要说明的是，前述对电池保护方法实施例的说明，也适用于本实施例提供的电池保护装置，此处不再赘述。

本实施例提供的电池保护装置，首先根据电池组主回路中电流的状态，确定电池组当前的工作状态，然后使能与当前的工作状态对应的保护电路，进而利用使能的保护电路，对电池的过压或者欠压进行有效保护，不仅有效防止了电池出现过压或者欠压的现象，而且保证了电池组中各电池的一致性，提高了电池组的可靠性，延长了电池组寿命，且根据电池组当前的工作状态，仅使能一种保护电路，减少了电路功率消耗，提高了电池效率。

图5是本申请另一个实施例的电池保护系统结构示意图。

如图5所示，该电池保护系统包括：过压保护监控电路1、欠压保护监控电路2、第一开关器件组件3、第二开关器件组件4及如上所述的过压保护装置5。

其中，所述过压保护监控电路1和欠压保护监控电路2，分别包括N个电路结构相同的支路，其中第i个过压保护监控电路和第i个欠压保护监控电路分别与电池组6中的第i个电池连接；所述第一开关器组件3中的第i个开关器件与第i个电池的充电回路连接；所述第二开关器组件4中的第i个开关器件与第i个电池的放电回路连接；所述过压保护装置5，用于根据电池组中各个电池的电压范围，控制各个电池从充电回路或者放电回路中移除，其中，i为大于1、且小于等于N的整数，N为电池组中包括的电池数量。

需要说明的是，在本申请一种可能的实现形式中，若充电回路与放电回路相同，那么可以采用一组开关器件组件，用于控制电池接入或断开与充电(放电)回路的连接。

进一步地，该电池保护系统，还包括：逻辑门组件。

所述逻辑门组件中第i个门电路的输入端分别与所述过压保护监控电路1的第i个输出端、欠压保护监控电路2的第i个输出端及所述电池保护装置5的使能输出端连接，所述逻辑门的第i个输出端，分别与所述第一开关器件组件1中的第i个开关器件1i和第二开关器件组件2中的第i个开关器件连接。

具体的，所述逻辑门组件中包括N个异或门。

需要说明的是，本申请实施例中，通过采用逻辑门来控制与电池充电回路或者放电回路连接的开关器件的开通或关断，由于逻辑门的输出由保护监控电路的输出和使能信号同时决定，可以有效防止保护监控电路异常时，带来的控制错误，提高了电池保护系统的可靠性。

下面以图6为例，对电池保护系统的结构进行进一步说明。

图6为电池保护系统的局部结构示意图。

如图6所示，第一电压比较器61的正输入端用于与电池的电压U连接，第一电压比较器61的负输入端与第一参考电压，即电池的高压保护阈值U_max连接，第二电压比较器62的负输入端用于与电池的电压U连接，第二电压比较器62的正输入端与第二参考电压，即电池的低压保护阈值连接，第一电压比较器61和第二电压比较器62的使能端分别与电池保护装置的使能输出端IO连接，且第一电压比较器61和第二电压比较器62为使能电平相反的比较器，即若第一电压比较器61为低电平使能，则第二电压比较器62为高电平使能。第一电压比较器61的输出端、第二电压比较器62的输出端和电池保护装置的使能端IO，分别与异或门63的3个输入端连接，之后，异或门63的输出端与开关器件64的控制端连接。

其中，可以根据第一电压比较器61和第二电压比较器62的工作逻辑，确定开关器件64的类型，比如为NMOS或者为PMOS，本实施例中开关器件64为PMOS。

举例来说，若第一电压比较器61为高电平使能，第二电压比较器62为低电平使能，电池保护装置，在确定电池组当前的工作状态为放电状态时，即可输出低电平使能信号，控制使能第二电压比较器62工作，第二电压比较器62在电池电压未降至低于低压保护阈值时，一直输出低电平信号，而此时由于第一电压比较器61未工作，从而异或门63输出低电平控制开关器件64导通，直至电池的电压低于低压保护阈值时，第二电压比较器62输出高电平，控制开关器件64关断。

本实施例提供的电池保护系统，实时获取电池组中各个电池两端的电压值，并在确定电池两端的电压值不在预设的范围内时，控制将该电池充充电回路或者放电回路中移除，而仅对充电未完成的电池进行充电，或者仅利用放电未完毕的电池为负载供电，从而保证了电池组中所有电池的电量都能充满或者放完全，保证了电池组中各个电池间的一致性，有效防止了电池出现过充电及过放电现象，延长电池的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。