一种电池系统充放电方法及装置与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池系统充放电方法及装置。


背景技术：

2.电池系统采用串联或者并联的方式将若干个电芯组合在一起，但是受制于生产制造工艺公差水平和原材料物理状态，使得电池系统的各个电芯之间存在容量差异、电压差异、内阻差异等，进而在电池系统充电过程中，电芯之间电压升高的速度存在差异，比如，某几只电芯或者某只电芯的电压最先达到上限截止电压，而其他电芯此时尚未到达截止电压，这就导致这些电芯未达到指定的充电电量；此时，电芯之间的荷电状态(soc)水平不一致，电池管理系统则会针对每只电芯的荷电状态进行修正，修正后电池系统的荷电状态会介于电芯的最高荷电状态与电芯的最低荷电状态之间。
3.在对电池系统进行放电时，电芯的电压下降的速率同样存在差异，比如，某几只或某只电芯电压下降快，则这几只或这只电芯对应的荷电状态会低于其他电芯的荷电状态，放电过程通过安时积分来判定放电的深度dod(depth of discharge)，这样就导致其他电芯并没有放出指定的电量。
4.因此，由于电芯之间的一致性问题，导致电池系统并没有发挥出其最大的性能水平，另外，电池系统中不同位置的温度存在差异，随着循环次数的增加，各电芯的老化过程也各不相同，也使得电芯之间会产生不一致的问题。
5.如何避免这种不一致问题带来的安全隐患是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的电池系统充放电方法及装置。
7.第一方面，本发明提供了一种电池系统充放电方法，所述电池系统包括电压控制模块、电池管理模块以及n个电芯，所述电池管理模块用于监测每个电芯的电压，所述电压控制模块连接电池系统的充放电接口，包括：
8.通过所述电池管理模块获取每个电芯的电压；
9.基于所述每个电芯的电压，确定目标电芯，所述目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯，所述目标电芯为一个或者多个；
10.基于所述目标电芯，生成控制策略；
11.基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化。
12.进一步地，所述基于所述目标电芯，生成控制策略，包括：
13.在对电池系统充电时，所述目标电芯为电压最高的电芯，生成第一充电控制策略。
14.进一步地，所述基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化，包括：
15.基于所述第一充电控制策略，对所述目标电芯放电预设电量后，再控制对所述电池系统的n个电芯整体充电，以使得所述电池系统充入的电量最大化。
16.进一步地，所述基于所述目标电芯，生成控制策略，包括：
17.在对电池系统充电时，所述目标电芯为电压最高的电芯，生成第二充电控制策略。
18.进一步地，所述基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化，包括：
19.基于所述第二充电控制策略，对所述电池系统中除所述目标电芯之外的其他电芯进行充电，并在第一预设时长之后，再同时对电池系统中的n个电芯整体充电，以使得所述电池系统充入的电量最大化。
20.进一步地，所述基于所述目标电芯，生成控制策略，包括：
21.在对电池系统放电时，所述目标电芯为电压最低的电芯，生成放电控制策略。
22.进一步地，所述基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化，包括：
23.基于所述放电控制策略，对所述电池系统中除所述目标电芯之外的其他电芯进行放电，并在第二预设时长之后，再同时对电池系统中的n个电芯整体放电，以使得所述电池系统放出的电量最大化。
24.第二方面，本发明还提供了一种电池系统充放电装置，所述电池系统包括n个电芯、电压控制模块以及电池管理模块，所述电池管理模块用于监测每个电芯的电压，所述电压控制模块连接电池系统的充放电接口，包括：
25.获取模块，用于通过所述电池管理模块获取每个电芯的电压；
26.确定模块，用于基于所述每个电芯的电压，确定目标电芯，所述目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯；
27.生成模块，用于基于所述目标电芯，生成控制策略；
28.控制模块，用于基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化。
29.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
30.本发明提供了一种电池系统充放电方法，其中，该电池系统包括电压控制模块、电池管理模块以及n个电芯，该电池管理模块用于监测每个电芯的电压，电压控制模块连接电池系统的充放电接口，该方法包括：通过电池管理模块获取每个电芯的电压；基于每个电芯的电压，确定目标电芯，该目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯；基于该目标电芯，生成控制策略；基于该控制策略，对目标电芯进行充电或者放电，以使得电池系统充入的电量最大化或者使得电池系统放出的电量最大化，最终能够实现最优的电能利用效率以及提高车辆的续航里程。
附图说明
31.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：
32.图1示出了本发明实施例中电池系统充放电方法的步骤流程示意图；
33.图2示出了本发明实施例中电池系统充放电装置的结构示意图；
34.图3示出了本发明实施例中车辆的结构示意图。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
36.实施例一
37.本发明的实施例提供了一种电池系统充放电方法，该电池系统包括电压控制模块、电池管理模块以及n个电芯，该电池管理模块用于监测每个电芯的电压，电压控制模块连接电池系统的充放电接口，如图1所示，该方法包括：
38.s101，通过电池管理模块获取每个电芯的电压；
39.s102，基于每个电芯的电压，确定目标电芯，该目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯，目标电芯为一个或者多个；
40.s103，基于目标电芯，生成控制策略；
41.s104，基于该控制策略，对目标电芯进行充电或者放电，以使得电池系统充入的电量最大化或者使得电池系统放出的电量最大化。
42.首先，s101中通过电池管理模块获取每个电芯的电压，该电池管理模块能够实时监测每个电芯的电压值。
43.接着，在确定每个电芯的电压之后，s102，基于每个电芯的电压，确定目标电芯，该目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯，目标电芯为一个或者多个。
44.在确定每个电芯的电压之后，从中确定出电压最高的电芯，将其确定为目标电芯，或者从中确定出电压最低的电芯，将其确定为目标电芯。
45.接着执行s103，基于目标电芯，生成控制策略。
46.在具体的实施方式中，针对电池系统的充电状态和放电状态，对应不同的控制策略。
47.在对电池系统充电时，该目标电芯为电压最高的电芯，生成第一充电控制策略。
48.下面对第一充电控制策略进行详细描述：
49.基于第一充电控制策略，对目标电芯放电预设电量后，再控制对电池系统的n个电芯整体充电，以使得电池系统充入的电量最大化。
50.比如，该电池系统中有10个电芯，其中电压最高的电芯为1号电芯，其他电芯的电压也都不同，但是均小于该1号电芯的电压。首先，对电压最高的1号电芯先放电，具体是放出预设电量，1号电芯放出预设电量之后的电压与剩余其他电芯的电压相当，具体可以是确保1号电芯的电压与其他电芯的电压之间的压差满足预设范围，比如40mv。
51.当然，该目标电芯也可以是多个，在此就不再详细赘述了。
52.接着，对电池系统中的10个电芯整体充电，这样就可以避免在电压最高的1号电芯已充满的情况下，其他未充满的电芯也停止充电，使得充入的电量无法达到指定的充电电量，进而通过先将电压最高的电芯放电至与其他电芯的电压相当，以确保充入的电量达到
最大。
53.另一方面，在对电池新系统充电时，该目标电芯为电压最高的电芯，生成第二充电控制策略。
54.下面对第二充电控制策略进行详细描述：
55.基于第二充电控制策略，对电池系统中除目标电芯之外的其他电芯进行充电，并在第一预设时长之后，再同时对电池系统中的n个电芯整体充电，以使得电池系统充入的电量最大化。
56.还是以电池系统有10个电芯，其中，1号电芯的电压最高为例，在充电时，先对电池系统中除1号电芯之外的其他电芯充电第一预设时长，该第一预设时长之后，使得该其他电芯的电压分别与1号电芯的电压之间的压差相差不大，此时，再对电池系统中的10个电芯整体充电，即此时也对1号电芯充电，最终，使得电池系统充入的电量最大化。
57.上述是对电池系统充电的情况，下面对电池系统放电的情况进行描述：
58.s103中，在对电池系统放电时，目标电芯为电压最低的电芯，生成放电控制策略。
59.对于电池放电的情况，只有一种放电控制策略。
60.具体地，基于放电控制策略，对电池系统中除目标电芯之外的其他电芯进行放电，并在第二预设时长之后，再同时对电池系统中的n个电芯整体放电，以使得电池系统放出的电量最大化。
61.以电池系统中有10个电芯，其中，2号电芯的电压最低为例进行说明。首先，在进行放电时，按照放电控制策略，对该除2号电芯之外的其他电芯先放电，在放电第二预设时长之后，使得其他电芯的电压与该2号电芯的电压之间的压差相差不大时，再同时对电池系统中的n个电芯整体放电，即10个电芯此时均放电，这样放出的电量能够达到大体均衡，不至于在2号电芯放电结束时，其他电芯还有电量也无法再放出，进而提高了电池的续航能力。
62.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
63.本发明提供了一种电池系统充放电方法，其中，该电池系统包括电压控制模块、电池管理模块以及n个电芯，该电池管理模块用于监测每个电芯的电压，电压控制模块连接电池系统的充放电接口，该方法包括：通过电池管理模块获取每个电芯的电压；基于每个电芯的电压，确定目标电芯，该目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯，目标电芯为一个或者多个；基于该目标电芯，生成控制策略；基于该控制策略，对目标电芯进行充电或者放电，以使得电池系统充入的电量最大化或者使得电池系统放出的电量最大化，最终能够实现最优的电能利用效率以及提高车辆的续航里程。
64.实施例二
65.基于相同的发明构思，本发明还提供了一种电池系统充放电装置，所述电池系统包括电压控制模块、电池管理模块以及n个电芯，所述电池管理模块用于监测每个电芯的电压，所述电压控制模块连接电池系统的充放电接口，如图2所示，该装置包括：
66.获取模块201，用于通过所述电池管理模块获取每个电芯的电压；
67.确定模块202，用于基于所述每个电芯的电压，确定目标电芯，所述目标电芯为电压最高的电芯或者电压最低的电芯，所述目标电芯为一个或者多个；
68.生成模块203，用于基于所述目标电芯，生成控制策略；
69.控制模块204，用于基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使
得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化。
70.在一种可选的实施方式中，该生成模块，用于：
71.在对电池系统充电时，所述目标电芯为电压最高的电芯，生成第一充电控制策略。
72.在一种可选的实施方式中，该控制模块，用于：
73.基于所述第一充电控制策略，对所述目标电芯放电预设电量后，再控制对所述电池系统的n个电芯整体充电，以使得所述电池系统充入的电量最大化。
74.在一种可选的实施方式中，该生成模块，用于：
75.在对电池系统充电时，所述目标电芯为电压最高的电芯，生成第二充电控制策略。
76.在一种可选的实施方式中，所述基于所述控制策略，对所述目标电芯进行充电或者放电，以使得所述电池系统充入的电量最大化或者使得所述电池系统放出的电量最大化，包括：
77.基于所述第二充电控制策略，对所述电池系统中除所述目标电芯之外的其他电芯进行充电，并在第一预设时长之后，再同时对电池系统中的n个电芯整体充电，以使得所述电池系统充入的电量最大化。
78.在一种可选的实施方式中，生成模块，用于：
79.在对电池系统放电时，所述目标电芯为电压最低的电芯，生成放电控制策略。
80.在一种可选的实施方式中，所述控制模块，用于：
81.基于所述放电控制策略，对所述电池系统中除所述目标电芯之外的其他电芯进行放电，并在第二预设时长之后，再同时对电池系统中的n个电芯整体放电，以使得所述电池系统放出的电量最大化。
82.实施例三
83.基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种车辆，如图3所示，包括存储器304、处理器302及存储在存储器304上并可在处理器302上运行的计算机程序，所述处理器302执行所述程序时实现上述电池系统充放电方法的步骤。
84.其中，在图3中，总线架构(用总线300来代表)，总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口306在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器303可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。
85.实施例四
86.基于相同的发明构思，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述火箭的设计和控制方法的步骤。
87.在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发
明的最佳实施方式。
88.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
89.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
90.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
91.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
92.本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的电池系统充放电装置、车辆中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
93.应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。