一种电池组不均衡度计算方法及系统与流程

1.本发明涉及电池检测技术领域，特别指一种电池组不均衡度计算方法及系统。


背景技术：

2.随着新能源行业的兴起，为了给设备提供足够的电压，电池组通常由多个单体的电池(电芯)串并联而成，电池的容量失衡会直接影响整个电池组的容量，甚至引发安全问题，因此电池的不均衡度是用于衡量电池组性能的一个重要指标。
3.然而，现有的27930通信协议未给出电池串联数，并且在充电过程中只给出单体电池的最高电压，并未给出单体电池的最低电压，因此无法实时计算不均衡度，无法绘制不均衡度曲线，无法评价电池组的性能。
4.因此，如何提供一种电池组不均衡度计算方法，实现实时计算不均衡度，提升电池组使用的安全性，成为一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题，在于提供一种电池组不均衡度计算方法及系统，实现实时计算不均衡度，提升电池组使用的安全性。
6.第一方面，本发明提供了一种电池组不均衡度计算方法，包括如下步骤：
7.步骤s10、通过can接口实时获取电池组包括电池组总电压、电芯最大电压以及电芯最小电压的电池参数，基于各所述电池参数构建电池参数集；
8.步骤s20、基于所述电池参数计算电池串联数以及电芯平均电压；
9.步骤s30、基于所述电池参数以及电芯平均电压实时计算不均衡度；
10.步骤s40、基于所述电池参数计算电池串联数的最大偏差比例；
11.步骤s50、设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，基于所述不均衡度报警阈值、不均衡度保护阈值、最大偏差比例报警阈值以及最大偏差比例保护阈值对不均衡度以及最大偏差比例进行安全监控；
12.步骤s60、从所述电池参数集中，选取所述电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，基于所述更新参数更新电池串联数、电芯平均电压、不均衡度以及最大偏差比例，并绘制不均衡度曲线。
13.进一步地，所述步骤s20中，所述电池串联数以及电芯平均电压的计算公式如下：
14.sbat＝round(vbms/vcell.max)；
15.vcell.avg＝vbms/sbat；
16.其中，sbat表示电池串联数；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电压；vcell.avg表示电芯平均电压。
17.进一步地，所述步骤s30中，所述不均衡度的计算公式为：
18.sbalance＝vcell.dif.max/vcell.avg*100％；
19.vcell.dif.max＝(vcell.max-vcell.avg)*2；
20.其中，sbalance表示不均衡度；vcell.dif.max表示电芯近似最大压差；vcell.avg表示电芯平均电压；vcell.max表示电芯最大电压。
21.进一步地，所述步骤s40中，所述最大偏差比例的计算公式为：
22.emax＝max(a1，a2)*100％；
23.a1＝abs(round(vbms/vcell.max)/round(vbms/vcell.min))-1；
24.a2＝abs(round(vbms/vcell.min)/round(vbms/vcell.max))-1；
25.其中，emax表示最大偏差比例；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电压；vcell.min表示电芯最小电压。
26.进一步地，所述步骤s50具体为：
27.设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，所述不均衡度保护阈值大于不均衡度报警阈值，所述最大偏差比例保护阈值大于最大偏差比例报警阈值；
28.实时监控所述不均衡度以及最大偏差比例，当所述不均衡度处于不均衡度报警阈值与不均衡度保护阈值之间，或者最大偏差比例处于最大偏差比例报警阈值与最大偏差比例保护阈值之间，提示异常告警；
29.当所述不均衡度大于不均衡度保护阈值，或者最大偏差比例大于最大偏差比例保护阈值，停止电池组的测试或者充电。
30.第二方面，本发明提供了一种电池组不均衡度计算系统，包括如下模块：
31.电池参数获取模块，用于通过can接口实时获取电池组包括电池组总电压、电芯最大电压以及电芯最小电压的电池参数，基于各所述电池参数构建电池参数集；
32.串联数及平均电压计算模块，用于基于所述电池参数计算电池串联数以及电芯平均电压；
33.不均衡度计算模块，用于基于所述电池参数以及电芯平均电压实时计算不均衡度；
34.最大偏差比例计算模块，用于基于所述电池参数计算电池串联数的最大偏差比例；
35.安全监控模块，用于设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，基于所述不均衡度报警阈值、不均衡度保护阈值、最大偏差比例报警阈值以及最大偏差比例保护阈值对不均衡度以及最大偏差比例进行安全监控；
36.数据更新模块，用于从所述电池参数集中，选取所述电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，基于所述更新参数更新电池串联数、电芯平均电压、不均衡度以及最大偏差比例，并绘制不均衡度曲线。
37.进一步地，所述串联数及平均电压计算模块中，所述电池串联数以及电芯平均电压的计算公式如下：
38.sbat＝round(vbms/vcell.max)；
39.vcell.avg＝vbms/sbat；
40.其中，sbat表示电池串联数；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电
压；vcell.avg表示电芯平均电压。
41.进一步地，所述不均衡度计算模块中，所述不均衡度的计算公式为：
42.sbalance＝vcell.dif.max/vcell.avg*100％；
43.vcell.dif.max＝(vcell.max-vcell.avg)*2；
44.其中，sbalance表示不均衡度；vcell.dif.max表示电芯近似最大压差；vcell.avg表示电芯平均电压；vcell.max表示电芯最大电压。
45.进一步地，所述最大偏差比例计算模块中，所述最大偏差比例的计算公式为：
46.emax＝max(a1，a2)*100％；
47.a1＝abs(round(vbms/vcell.max)/round(vbms/vcell.min))-1；
48.a2＝abs(round(vbms/vcell.min)/round(vbms/vcell.max))-1；
49.其中，emax表示最大偏差比例；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电压；vcell.min表示电芯最小电压。
50.进一步地，所述安全监控模块具体为：
51.设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，所述不均衡度保护阈值大于不均衡度报警阈值，所述最大偏差比例保护阈值大于最大偏差比例报警阈值；
52.实时监控所述不均衡度以及最大偏差比例，当所述不均衡度处于不均衡度报警阈值与不均衡度保护阈值之间，或者最大偏差比例处于最大偏差比例报警阈值与最大偏差比例保护阈值之间，提示异常告警；
53.当所述不均衡度大于不均衡度保护阈值，或者最大偏差比例大于最大偏差比例保护阈值，停止电池组的测试或者充电。
54.本发明的优点在于：
55.1、通过实时获取电池组总电压以及电芯最大电压计算电池串联数，基于电池组总电压以及电池串联数计算电芯平均电压，基于电芯平均电压以及电芯最大电压计算电芯近似最大压差，最后基于电芯近似最大压差以及电芯平均电压计算不均衡度，即实现实时计算电池组的不均衡度。
56.2、通过实时获取电池组总电压、电芯最大电压以及电芯最小电压计算最大偏差比例，通过设定的不均衡度报警阈值、不均衡度保护阈值、最大偏差比例报警阈值以及最大偏差比例保护阈值对不均衡度以及最大偏差比例进行安全监控，当取值超过对应阈值时，进行异常告警或者停止电池组的测试或者充电，进而极大的提升了电池组使用的安全性。
57.3、通过从电池参数集中，选取电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，通过更新参数来对电池串联数进行更新，再基于更新的电池串联数以及更新参数来更新电芯平均电压、不均衡度以及最大偏差比例，并绘制不均衡度曲线，使得不均衡度和最大偏差比例能得到不断地修正，保障不均衡度和最大偏差比例计算地精度，且通过绘制的不均衡度曲线可获取最大不均衡度、最小不均衡度以及平均不均衡度，便于对电池组进行全方位的安全监控，进一步提升了电池组使用的安全性。
附图说明
58.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
59.图1是本发明一种电池组不均衡度计算方法的流程图。
60.图2是本发明一种电池组不均衡度计算系统的结构示意图。
具体实施方式
61.本技术实施例中的技术方案，总体思路如下：通过电池组总电压以及电芯最大电压计算电池串联数，基于电池组总电压以及电池串联数计算电芯平均电压，基于电芯平均电压以及电芯最大电压计算电芯近似最大压差，最后基于电芯近似最大压差以及电芯平均电压计算不均衡度；并从电池参数集中选取电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，通过更新参数对电池串联数进行更新，进而更新不均衡度。
62.请参照图1至图2所示，本发明一种电池组不均衡度计算方法的较佳实施例，包括如下步骤：
63.步骤s10、通过can接口从电池组的bms实时获取电池组包括电池组总电压、电芯最大电压以及电芯最小电压的电池参数，基于各所述电池参数构建电池参数集；
64.步骤s20、基于所述电池参数计算电池串联数以及电芯平均电压；
65.步骤s30、基于所述电池参数以及电芯平均电压实时计算不均衡度；
66.步骤s40、基于所述电池参数计算电池串联数的最大偏差比例；
67.步骤s50、设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，基于所述不均衡度报警阈值、不均衡度保护阈值、最大偏差比例报警阈值以及最大偏差比例保护阈值对不均衡度以及最大偏差比例进行安全监控；
68.步骤s60、从所述电池参数集中，选取所述电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，基于所述更新参数更新电池串联数、电芯平均电压、不均衡度以及最大偏差比例，并绘制不均衡度曲线。即利用所述电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数来更新电池串联数，以减小所述电池串联数的误差。
69.所述步骤s20中，所述电池串联数以及电芯平均电压的计算公式如下：
70.sbat＝round(vbms/vcell.max)；
71.vcell.avg＝vbms/sbat；
72.其中，sbat表示电池串联数；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电压；vcell.avg表示电芯平均电压。
73.所述步骤s30中，所述不均衡度的计算公式为：
74.sbalance＝vcell.dif.max/vcell.avg*100％；
75.vcell.dif.max＝(vcell.max-vcell.avg)*2；由于差压有正负方向，因此取电芯最大电压与电芯平均电压差值的两倍作为电芯近似最大压差；
76.其中，sbalance表示不均衡度；vcell.dif.max表示电芯近似最大压差；vcell.avg表示电芯平均电压；vcell.max表示电芯最大电压。
77.所述步骤s40中，所述最大偏差比例的计算公式为：
78.emax＝max(a1，a2)*100％；
79.a1＝abs(round(vbms/vcell.max)/round(vbms/vcell.min))-1；
80.a2＝abs(round(vbms/vcell.min)/round(vbms/vcell.max))-1；
81.其中，emax表示最大偏差比例；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电压；vcell.min表示电芯最小电压。
82.例如，一个200串的电池组，其中100串3v的电池，这100串的电压为300v，100串4v的电池，这100串的电压为400v，则电池组总电压为700v，电芯最大电压为4v，电芯最小电压为3v；用4v电压计算为175串，偏差为-12.5％，用3v电压计算为233串，偏差为16.5％，最终的最大偏差比例为16.5％。
83.所述步骤s50具体为：
84.设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，所述不均衡度保护阈值大于不均衡度报警阈值，所述最大偏差比例保护阈值大于最大偏差比例报警阈值；
85.实时监控所述不均衡度以及最大偏差比例，当所述不均衡度处于不均衡度报警阈值与不均衡度保护阈值之间，或者最大偏差比例处于最大偏差比例报警阈值与最大偏差比例保护阈值之间，提示异常告警；
86.当所述不均衡度大于不均衡度保护阈值，或者最大偏差比例大于最大偏差比例保护阈值，停止电池组的测试或者充电。
87.本发明一种电池组不均衡度计算系统的较佳实施例，包括如下模块：
88.电池参数获取模块，用于通过can接口从电池组的bms实时获取电池组包括电池组总电压、电芯最大电压以及电芯最小电压的电池参数，基于各所述电池参数构建电池参数集；
89.串联数及平均电压计算模块，用于基于所述电池参数计算电池串联数以及电芯平均电压；
90.不均衡度计算模块，用于基于所述电池参数以及电芯平均电压实时计算不均衡度；
91.最大偏差比例计算模块，用于基于所述电池参数计算电池串联数的最大偏差比例；
92.安全监控模块，用于设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，基于所述不均衡度报警阈值、不均衡度保护阈值、最大偏差比例报警阈值以及最大偏差比例保护阈值对不均衡度以及最大偏差比例进行安全监控；
93.数据更新模块，用于从所述电池参数集中，选取所述电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，基于所述更新参数更新电池串联数、电芯平均电压、不均衡度以及最大偏差比例，并绘制不均衡度曲线。即利用所述电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数来更新电池串联数，以减小所述电池串联数的误差。
94.所述串联数及平均电压计算模块中，所述电池串联数以及电芯平均电压的计算公式如下：
95.sbat＝round(vbms/vcell.max)；
96.vcell.avg＝vbms/sbat；
97.其中，sbat表示电池串联数；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电
压；vcell.avg表示电芯平均电压。
98.所述不均衡度计算模块中，所述不均衡度的计算公式为：
99.sbalance＝vcell.dif.max/vcell.avg*100％；
100.vcell.dif.max＝(vcell.max-vcell.avg)*2；由于差压有正负方向，因此取电芯最大电压与电芯平均电压差值的两倍作为电芯近似最大压差；
101.其中，sbalance表示不均衡度；vcell.dif.max表示电芯近似最大压差；vcell.avg表示电芯平均电压；vcell.max表示电芯最大电压。
102.所述最大偏差比例计算模块中，所述最大偏差比例的计算公式为：
103.emax＝max(a1，a2)*100％；
104.a1＝abs(round(vbms/vcell.max)/round(vbms/vcell.min))-1；
105.a2＝abs(round(vbms/vcell.min)/round(vbms/vcell.max))-1；
106.其中，emax表示最大偏差比例；vbms表示电池组总电压；vcell.max表示电芯最大电压；vcell.min表示电芯最小电压。
107.例如，一个200串的电池组，其中100串3v的电池，这100串的电压为300v，100串4v的电池，这100串的电压为400v，则电池组总电压为700v，电芯最大电压为4v，电芯最小电压为3v；用4v电压计算为175串，偏差为-12.5％，用3v电压计算为233串，偏差为16.5％，最终的最大偏差比例为16.5％。
108.所述安全监控模块具体为：
109.设定一不均衡度报警阈值、一不均衡度保护阈值、一最大偏差比例报警阈值以及一最大偏差比例保护阈值，所述不均衡度保护阈值大于不均衡度报警阈值，所述最大偏差比例保护阈值大于最大偏差比例报警阈值；
110.实时监控所述不均衡度以及最大偏差比例，当所述不均衡度处于不均衡度报警阈值与不均衡度保护阈值之间，或者最大偏差比例处于最大偏差比例报警阈值与最大偏差比例保护阈值之间，提示异常告警；
111.当所述不均衡度大于不均衡度保护阈值，或者最大偏差比例大于最大偏差比例保护阈值，停止电池组的测试或者充电。
112.综上所述，本发明的优点在于：
113.1、通过实时获取电池组总电压以及电芯最大电压计算电池串联数，基于电池组总电压以及电池串联数计算电芯平均电压，基于电芯平均电压以及电芯最大电压计算电芯近似最大压差，最后基于电芯近似最大压差以及电芯平均电压计算不均衡度，即实现实时计算电池组的不均衡度。
114.2、通过实时获取电池组总电压、电芯最大电压以及电芯最小电压计算最大偏差比例，通过设定的不均衡度报警阈值、不均衡度保护阈值、最大偏差比例报警阈值以及最大偏差比例保护阈值对不均衡度以及最大偏差比例进行安全监控，当取值超过对应阈值时，进行异常告警或者停止电池组的测试或者充电，进而极大的提升了电池组使用的安全性。
115.3、通过从电池参数集中，选取电芯最大电压与电芯最小电压的压差最小的一组电池参数作为更新参数，通过更新参数来对电池串联数进行更新，再基于更新的电池串联数以及更新参数来更新电芯平均电压、不均衡度以及最大偏差比例，并绘制不均衡度曲线，使得不均衡度和最大偏差比例能得到不断地修正，保障不均衡度和最大偏差比例计算地精
度，且通过绘制的不均衡度曲线可获取最大不均衡度、最小不均衡度以及平均不均衡度，便于对电池组进行全方位的安全监控，进一步提升了电池组使用的安全性。
116.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。