CN103812087B - 并联电池的断路保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并联电池的断路保护方法，包括：采集电池组中并联的各个电池的多个单体电压；获得电池组中多个单体电压中的极值；分别计算每个电池的单体电压与极值之间的第一差值，以生成第一差值组；判断第一差值组中的第一差值是否大于第一阈值；如果第一差值大于第一阈值，则判断第一差值对应的电池出现断路。根据本发明实施例的并联电池的断路保护方法，可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。本发明还提出了一种并联电池的断路保护装置。

Description

并联电池的断路保护方法及装置

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种并联电池的断路保护方法及装置。

背景技术

现有电池模块结构中，多采用电池模块串联方式连接，若电池模块断路，则整个电池无法进行工作。还有采用电池模块并联方式连接，该方式中，电池模块采用并联形式连接，如果某一个或几个电池模块内部出现断路的情况，只要有一个以上的电池模块正常工作，则通过外部采集得到的端电压等于电池模块的电压，无法检测出是否有电池模块出现断路的情况，如果该装置继续工作，可能会导致电池模块电流过大，从而损坏电池模块。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种并联电池的断路保护方法，该方法能够有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，提高电池组使用寿命。

本发明的另一目的在于提出一种并联电池的断路保护装置。

为达到所述目的，本发明第一方面的实施例公开了一种并联电池的断路保护方法，包括以下步骤：采集电池组中并联的各个电池的多个单体电压；获得所述电池组中多个单体电压中的极值；分别计算每个电池的单体电压与所述极值之间的第一差值，以生成第一差值组；判断所述第一差值组中的第一差值是否大于第一阈值；以及如果所述第一差值大于所述第一阈值，则判断所述第一差值对应的电池出现断路。

根据本发明实施例的并联电池的断路保护方法，可对电池组中并联的多个电池进行断路检测和保护，在不增加硬件检测设备的前提下，简单易行，并可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。

另外，根据本发明上述实施例的并联电池的断路保护方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：采集所述电池组的端电压；计算每个电池的单体电压与所述端电压之间的第二差值，以生成第二差值组；判断所述第二差值组中的第二差值是否大于第二阈值；以及如果所述第一差值大于所述第二阈值，则判断所述第二差值对应的电池的出现断路。

进一步地，所述端电压通过与所述多个电池相连的高压采集器采集获得。

本发明第二方面的实施例公开了一种并联电池的断路保护装置，包括：多个电池控制器，每个电池控制器与一个电池相连，用于采集电池的单体电压；电池管理控制器，所述电池管理控制器与所述多个电池控制器相连，所述电池管理控制器用于获得所述电池组中多个单体电压中的极值，并分别计算每个电池的单体电压与所述极值之间的第一差值，以生成第一差值组，以及在所述第一差值组中的第一差值大于第一阈值时，判断所述第一差值对应的电池出现断路；以及能量管理器，所述能量管理器与所述电池管理控制器相连，所述能量管理器在所述电池管理控制器判断电池出现断路时，断开断路开关。

根据本发明实施例的并联电池的断路保护装置，可对电池组中并联的多个电池进行断路检测和保护，在不增加硬件检测设备的前提下，简单易行，并可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。

另外，根据本发明上述实施例的并联电池的断路保护装置还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：高压采集器，所述高压采集器与所述多个电池相连，用于采集所述电池组的端电压。

进一步地，还包括：断路开关，所述断路开关与所述高压采集器相互串联。

在一些示例中，所述电池管理控制器还用于计算每个电池的单体电压与所述端电压之间的第二差值，以生成第二差值组，并在所述第二差值组中的第二差值大于第二阈值时，判断所述第二差值对应的电池的出现断路。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明所述的和/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是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护装置的结构图；以及

图4是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护装置的电池的子电池的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的并联电池的断路保护方法及装置。

图1是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护方法的流程图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护方法，包括以下步骤：

步骤S101，采集电池组中并联的各个电池的多个单体电压。每个电池由一个子电池组成或者由多个相互串联的子电池组成，当电池为一个子电池时，该电池的单体电压为该子电池的电压，当电池为多个相互串联的子电池时，该电池的单体电压为多个子电池的电压之和。为了简化描述，将多个单体电压组成一维数组，记为V[n]，其中n为电池组中并联的电池的数量。

步骤S102，获得电池组中多个单体电压中的极值。具体地，极值包括多个单体电压中的最大值Vmax和最小值Vmin。

步骤S103，分别计算每个电池的单体电压与极值之间的第一差值，以生成第一差值组。由于极值包括两个（即最大值Vmax和最小值Vmin），因此，第一差值组包括每个电池的单体电压与最大值Vmax之间的第一子差值组，记为dVmax[n]，以及每个电池的单体电压与最小值Vmin之间的第二子差值组，记为dVmin[n]。

步骤S104，判断第一差值组中的第一差值是否大于第一阈值。例如，将最小值Vmin与最大值Vmax分别与每个电池的单体电压进行比较，得出每个电池的单体电压与最小值Vmin的差值，如dVmin=V[n]-Vmin，每个电池的单体电压与最大值Vmax的差值，如dVmax=V[n]-Vmax。第一阈值包括两个，分别为α和β，将得出的差值的绝对值分别与这两个阀值进行比较，即判断是否|dVmin|>α或|dVmax|>β，其中，α和β为根据实际的电池电压和电压传感器来定，不同的电池电压应有不同的值，电池电压大的时候可取相对较大的值，电池电压小的时候可取相对较小的值，不同的电压传感器采集的电压本身也有一定的波动范围，因此考虑实际的电压传感器的因素，α和β的值通常取值范围为0.01至0.2V之间。

步骤S 105，如果第一差值大于第一阈值，则判断第一差值对应的电池出现断路。具体地，如果存在|dVmin|>α或|dVmax|>β，则判断出有电池出现了断路，并根据当前的dVmin和/或dVmax判断出对应的电池出现断路。

根据本发明实施例的并联电池的断路保护方法，可对电池组中并联的多个电池进行断路检测和保护，在不增加硬件检测设备的前提下，简单易行，并可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。

图2是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护方法的流程图。

如图2所示，根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护方法，包括以下步骤：

步骤S201，采集电池组中并联的各个电池的多个单体电压。每个电池由一个子电池组成或者由多个相互串联的子电池组成，当电池为一个子电池时，该电池的单体电压为该子电池的电压，当电池为多个相互串联的子电池时，该电池的单体电压为多个子电池的电压之和。为了简化描述，将多个单体电压组成一维数组，记为V[n]，其中n为电池组中并联的电池的数量。

步骤S202，采集电池组的端电压。端电压记为Vmod。在该实例中，端电压Vmod通过与多个电池相连的高压采集器采集获得。

步骤S203，计算每个电池的单体电压与端电压之间的第二差值，以生成第二差值组。具体地，将V[n]中每个电池的单体电压与Vmod进行比较，得出第二差值组，记为dVmod，其中，dVmod=V[n]-Vmod。

步骤S204，判断第二差值组中的第二差值是否大于第二阈值。第二阈值记为γ。具体地，将dVmod中每个第二差值的绝对值与该第二阀值γ进行比较，即判断是否|dVmod|>γ，γ为根据实际的电池电压和电压传感器来定，不同的电池电压应有不同的值，电池电压大的时候可取相对较大的值，电池电压小的时候可取相对较小的值，不同的电压传感器采集的电压本身也有一定的波动范围，因此考虑实际的电压传感器的因素，γ的通常的取值范围为0.01至0.2V之间。

步骤S205，如果第一差值大于第二阈值，则判断第二差值对应的电池的出现断路。

根据本发明实施例的并联电池的断路保护方法，可对电池组中并联的多个电池进行断路检测和保护，在不增加硬件检测设备的前提下，简单易行，并可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。

图3是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护装置的结构图。

如图3所示，根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护装置，包括多个电池控制器MC、电池管理控制器BCU以及能量管理器PCU。

具体地，每个电池控制器MC与一个电池相连，用于采集电池的单体电压，每个电池由一个子电池组成或者由多个相互串联的子电池组成，当电池为一个子电池时，该电池的单体电压为该子电池的电压，当电池为多个相互串联的子电池时，该电池的单体电压为多个子电池的电压之和。为了简化描述，将多个单体电压组成一维数组，记为V[n]，其中n为电池组中并联的电池的数量。

电池管理控制器BCU与多个电池控制器MC相连，电池管理控制器BCU用于获得电池组中多个单体电压中的极值，并分别计算每个电池的单体电压与极值之间的第一差值，以生成第一差值组，以及在第一差值组中的第一差值大于第一阈值时，判断第一差值对应的电池出现断路。作为一个具体的例子，极值包括多个单体电压中的最大值Vmax和最小值Vmin，由于极值包括两个（即最大值Vmax和最小值Vmin），因此，第一差值组包括每个电池的单体电压与最大值Vmax之间的第一子差值组，记为dVmax[n]，以及每个电池的单体电压与最小值Vmin之间的第二子差值组，记为dVmin[n]，进一步地，将最小值Vmin与最大值Vmax分别与每个电池的单体电压进行比较，得出每个电池的单体电压与最小值Vmin的差值，如dVmin=V[n]-Vmin，每个电池的单体电压与最大值Vmax的差值，如dVmax=V[n]-Vmax。第一阈值包括两个，分别为α和β，将得出的差值的绝对值分别与这两个阀值进行比较，即判断是否|dVmin|>α或|dVmax|>β，如果存在|dVmin|>α或|dVmax|>β，则判断出有电池出现了断路，并根据当前的dVmin和/或dVmax判断出对应的电池出现断路。

能量管理器PCU与电池管理控制器BCU相连，能量管理器PCU在电池管理控制器BCU判断电池出现断路时，断开断路开关，从而对电池组中并联的多个电池进行断路检测和保护，在不增加硬件检测设备的前提下，简单易行，并可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。

在本发明的一个实施例中，并联电池的断路保护装置还包括高压采集器，高压采集器与多个电池相连，用于采集电池组的端电压。端电压记为Vmod。进一步而言，电池管理控制器BCU还用于计算每个电池的单体电压与端电压Vmod之间的第二差值，以生成第二差值组，并在所述第二差值组中的第二差值大于第二阈值时，判断所述第二差值对应的电池的出现断路。例如，将多个单体电压V[n]中每个电池的单体电压与Vmod进行比较，得出第二差值组，记为dVmod，其中，dVmod=V[n]-Vmod。第二阈值记为γ。将dVmod中每个第二差值的绝对值与该第二阀值γ进行比较，即判断是否|dVmod|>γ。进一步地，还包括：断路开关，断路开关与高压采集器相互串联。当判断|dVmod|>γ时，能量管理器PCU可断开该断路开关，从而对电池组中并联的多个电池进行断路检测和保护，在不增加硬件检测设备的前提下，简单易行，并可有效的保护电池组中电池免受电流过大导致电池损坏，节约了硬件成本，有利于大规模应用推广。

图4是根据本发明一个实施例的并联电池的断路保护装置的电池的子电池的结构图。

如图4所示，每个子电池内部有一熔断保险丝，用于防止电池电流过大。本发明实施例中，当电池发生断路时，BCU发出警报给PCU，并由PCU判断是否断开断路开关，以保护电池。

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发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种并联电池的断路保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集电池组中并联的各个电池的多个单体电压；

获得所述电池组中多个单体电压中的最小值Vmin和最大值Vmax；

分别计算每个电池的单体电压与所述最大值Vmax之间的差值dVmax，以生成第一子差值组，分别计算每个电池的单体电压与所述最小值Vmin之间的差值dVmin，以生成第二子差值组；

判断所述第一子差值组中的差值dVmax的绝对值是否大于阈值β，判断所述第二子差值组中的差值dVmin的绝对值是否大于阈值α；以及

如果所述第一子差值组中的差值dVmax的绝对值大于阈值β，或者，所述第二子差值组中的差值dVmin的绝对值大于阈值α，则判断相应的电池出现断路。

2.如权利要求1所述的并联电池的断路保护方法，其特征在于，还包括：

采集所述电池组的端电压；

计算每个电池的单体电压与所述端电压之间的第二差值，以生成第二差值组；

判断所述第二差值组中的第二差值是否大于第二阈值；以及

如果所述第二差值大于所述第二阈值，则判断所述第二差值对应的电池的出现断路。

3.如权利要求2所述的并联电池的断路保护方法，其特征在于，所述端电压通过与所述多个电池相连的高压采集器采集获得。

4.一种并联电池的断路保护装置，其特征在于，包括：

多个电池控制器，每个电池控制器与一个电池相连，用于采集电池的单体电压；

电池管理控制器，所述电池管理控制器与所述多个电池控制器相连，所述电池管理控制器用于获得所述并联电池中多个单体电压中的最小值Vmin和最大值Vmax，并分别计算每个电池的单体电压与所述最大值Vmax之间的差值dVmax，以生成第一子差值组，分别计算每个电池的单体电压与所述最小值Vmin之间的差值dVmin，以生成第二子差值组，以及当所述第一子差值组中的差值dVmax的绝对值大于阈值β或者所述第二子差值组中的差值dVmin的绝对值大于阈值α时，判断相应的电池出现断路；以及

能量管理器，所述能量管理器与所述电池管理控制器相连，所述能量管理器在所述电池管理控制器判断电池出现断路时，断开断路开关。

5.如权利要求4所述的并联电池的断路保护装置，其特征在于，还包括：

高压采集器，所述高压采集器与所述并联电池相连，用于采集所述并联电池的端电压。

6.如权利要求5所述的并联电池的断路保护装置，其特征在于，还包括：

断路开关，所述断路开关与所述高压采集器相互串联。

7.如权利要求5所述的并联电池的断路保护装置，其特征在于，所述电池管理控制器还用于计算每个电池的单体电压与所述端电压之间的第二差值，以生成第二差值组，并在所述第二差值组中的第二差值大于第二阈值时，判断所述第二差值对应的电池的出现断路。