一种预充控制方法、电池和电池管理系统与流程

本发明涉及预充电，尤其涉及一种预充控制方法、电池和电池管理系统。

背景技术：

1、负载设备尤其是有源负载设备中多含有容性阻抗成分。当采用锂电池作为电源为冷启动接入的容性负载充电时，由于锂电池具有内阻小的特点，瞬态电流很大，容易引起短路。对于锂电池的短路保护机制而言，延长短路时间容易烧坏电池内部的开关管(如金属-氧化物半导体场效应晶体管mosfet)等器件，反之，缩短短路时间对一些容性阻抗大的设备冷启失败率将大幅提高。针对以上原因，锂电池中往往会内置预充回路，在开启放电开关管前使用预充回路将外部电容电压抬高后再切换为正常的放电回路进入常态工作。预充电路是控制mos回路中串入合适的功率电阻来限制预充回路的预充电流，与外部负载形成典型的rc电路。

2、目前，现有的电池管理系统(battery management system，bms)的预充策略比较简单，即等待预充固定时间后即切入放电回路正常工作。然而，当预充电流小时，由于采用固定预充时间，若外部负载电容大，则预充时间长，预充效率低；当预充电流大时，预充电阻需要的功率大，导致发热严重且容易损坏，且印刷电路板的占用体积以及成本会显著提高。由于电池往往需要适配多种不同类型的外部负载，因此，现有的预充策略会引起负载不能冷启或者预充时间过长的问题，限制了电池的带载能力。

技术实现思路

1、本发明提供了一种预充控制方法、电池和电池管理系统，可以根据负载的大小调节预充时间，以提高预充电的效率和电池的带载能力。

2、第一方面，本发明提供了一种预充控制方法，预充控制方法应用于电池，电池包括电池单元、预充单元、放电单元和放电端口；预充单元和放电单元连接于电池单元和放电端口之间；预充控制方法包括：控制电池单元通过预充单元进行预充放电；周期性获取放电端口的第一电压；根据第一电压以及与第一电压对应的预充时长控制电池单元的预充放电状态。

3、可选地，根据第一电压以及与第一电压对应的预充时长控制电池单元的预充放电状态的步骤，包括：响应于预充时长小于预设预充时长、且第一电压与电池单元的输出电压的比值大于或者等于第一设定阈值，控制电池单元结束预充放电状态，并通过放电单元进行放电；或者，响应于预充时长大于或等于预设预充时长、且第一电压与电池单元的输出电压的比值小于第二设定阈值，控制电池单元进入短路锁定状态；其中，第二设定阈值小于第一设定阈值；或者，响应于预充时长等于预设预充时长、且第一电压与电池单元的输出电压的比值大于或等于第二设定阈值且小于第一设定阈值、且第一电压单调递增，在大于预设预充时长时控制电池单元结束预充放电状态，并通过放电单元进行放电；或者，响应于预充时长小于或等于预设预充时长、且第一电压与电池单元的输出电压的比值大于或等于第二设定阈值且小于第一设定阈值、且当前时刻的第一电压小于上一时刻的第一电压，在当前时刻控制电池单元结束预充放电状态，并通过放电单元进行放电。

4、可选地，在控制电池单元结束预充放电状态，并通过放电单元进行放电之后，预充控制方法还包括：监测放电回路中是否有短路事件发生；响应于短路事件的发生，触发短路保护，控制断开放电单元。

5、可选地，监测放电回路中是否有短路事件发生的步骤，包括：获取放电回路中的放电电流；响应于放电电流大于或等于预设短路电流阈值的时长不小于预设短路时长，确定放电回路中有短路事件发生。

6、可选地，在响应于短路事件的发生，触发短路保护，控制断开放电单元之后，预充控制方法还包括：累加一次短路保护次数；响应于短路保护次数小于或等于预设短路保护次数，重新控制电池单元通过预充单元进行预充放电；或者，响应于短路保护次数大于预设短路保护次数，控制电池单元进入短路锁定状态。

7、可选地，在累加一次短路保护次数之后，预充控制方法还包括：调整预设短路电流阈值和/或预设短路时长。

8、可选地，放电单元包括第一开关，预充单元包括第二开关，控制电池单元结束预充放电状态，并通过放电单元进行放电的步骤，包括：控制第二开关关断，以及控制第一开关导通。

9、可选地，放电单元包括第一开关，预充单元包括第二开关，控制电池单元进入短路锁定状态的步骤，包括：控制第一开关和第二开关关断。

10、第二方面，本发明提供了一种电池，电池包括：电池单元；放电端口，用于连接外部负载；放电单元和预充单元，连接于电池单元和放电端口之间，放电单元包括第一开关，预充单元包括第二开关和预充电阻；控制单元，被配置为控制电池单元通过预充单元进行预充放电，周期性获取放电端口的第一电压，以及根据第一电压以及与第一电压对应的预充时长控制电池单元的预充放电状态。

11、第三方面，本发明提供了一种电池管理系统包括存储单元和处理单元，存储单元存储有计算机程序，处理单元调用计算机程序时实现第一方面任一项的预充控制方法。

12、本发明实施例提供的预充控制方法，在启动预充功能后，同时监测放电端口的第一电压，通过第一电压以及与第一电压对应的预充时长控制电池单元的预充放电状态，也就是说，根据第一电压以及与第一电压对应的预充时长确定负载的预充程度，在达到设定预充程度时可以在预设预充时长之前提前结束预充过程，而无需等到预设预充时长结束；在预充程度很低时，可以不需要触发实际短路，直接控制电池单元进入短路锁定状态，即本实施例的预充控制方法可以根据负载的大小调节预充时间，以提高预充电的效率和电池的带载能力。

13、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种预充控制方法，其特征在于，所述预充控制方法应用于电池，所述电池包括电池单元、预充单元、放电单元和放电端口；所述预充单元和所述放电单元连接于所述电池单元和所述放电端口之间；所述预充控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的预充控制方法，其特征在于，所述根据所述第一电压以及与所述第一电压对应的预充时长控制所述电池单元的预充放电状态的步骤，包括：

3.根据权利要求2所述的预充控制方法，其特征在于，在控制所述电池单元结束所述预充放电状态，并通过所述放电单元进行放电之后，所述预充控制方法还包括：

4.根据权利要求3所述的预充控制方法，其特征在于，所述监测放电回路中是否有短路事件发生的步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的预充控制方法，其特征在于，在响应于短路事件的发生，触发短路保护，控制断开所述放电单元之后，所述预充控制方法还包括：

6.根据权利要求5所述的预充控制方法，其特征在于，在累加一次短路保护次数之后，所述预充控制方法还包括：

7.根据权利要求2-6任一项所述的预充控制方法，其特征在于，所述放电单元包括第一开关，所述预充单元包括第二开关，所述控制所述电池单元结束预充放电状态，并通过所述放电单元进行放电的步骤，包括：

8.根据权利要求2-6任一项所述的预充控制方法，其特征在于，所述放电单元包括第一开关，所述预充单元包括第二开关，所述控制所述电池单元进入短路锁定状态的步骤，包括：

9.一种电池，其特征在于，所述电池包括：

10.一种电池管理系统，其特征在于，包括存储单元和处理单元，所述存储单元存储有计算机程序，所述处理单元调用所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述的预充控制方法。

技术总结
本发明实施例公开了一种预充控制方法和预充控制电路，该预充控制方法应用于电池，电池包括电池单元、预充单元、放电单元和放电端口；预充单元和放电单元连接于电池单元和放电端口之间；该预充控制方法包括：控制电池单元通过预充单元进行预充放电；周期性获取放电端口的第一电压；根据第一电压以及与第一电压对应的预充时长控制电池单元的预充放电状态。本发明可以根据负载的大小调节预充时间，以提高预充电的效率和电池的带载能力。

技术研发人员：孙孝亮,黄成成
受保护的技术使用者：如果新能源科技（江苏）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24