CN109065988A - 多个梯度利用电池包充放电的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多个梯度利用电池包充放电的方法及装置。该方法包括：将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组；选择平均电压最低的空闲电池组开始充电或选择平均电压最高的空闲电池组开始放电；随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制切换开关和隔断开关通断或控制切断开关依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组。在本发明中，根据电压由低到高依次充电或根据电压由高到底依次放电，在保证电池包间电压平衡的前提下，可以使多个不同规格、不同耗损程度的电池包一起充电，加快了充电的效率，极大的节省了时间。

Description

多个梯度利用电池包充放电的方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种多个梯度利用电池包充放电的方法及装置。

背景技术

随着环境保护与节能减排的要求，中国已成为世界上电动汽车的第一销售大国。伴随着电动车的普及，电动汽车上电池包的回收利用成为了下一个面临的难题。

动力电池系统作为新能源汽车的核心组成部分，其性能优劣直接影响到整车的使用性能。动力电池组的不一致性是导致整组电池性能下降的重要因素，由于单体电池的不一致性，导致电池组在充电阶段，可能出现某节电池比其它电池提前过充现象，而在放电阶段，则出现某节电池比其他电池提前过放的现象。

不均衡的电池组对电池组的效率和使用的安全性有很大的影响，会降低电池组容量和能量的利用率，降低电池组输入输出功率水平，缩短了动力电池组的使用寿命。为了提高动力电池组使用过程中的一致性，需要根据电芯间的不均衡度对动力电池组进行均衡。

目前对动力电池组进行均衡时，通常是在电池组放电至低端时，根据电池组中电芯的荷电状态(StateOfCharge，SOC)判断各电芯的不均衡度，对不均衡的电芯进行均衡。

电池包内电池单体的差异主要有两种情形：一种是核电状态(SOC)的不一致，另一种是额定容量因为衰减不同导致的不一致，这里的额定容量是指电池在标准条件下可以放出的最大电量。但目前的电池管理系统(BMS)只是简单的对电池单体的电压进行比对，从而得出压差过大故障、单体电压过高故障或单体电压过低故障，工作人员或BMS均衡模块则只是根据上报的电压差异对电池单体进行补电或放电。显然，这种一贯的补电或放电是默认为SOC不一致的。

现阶段较好的方式就是对从车上拆下的电池包进行统一检测、管理。为下一步的梯度利用做准备。

现有技术中，由于废旧电池包规格、耗损程度不同，需要一个电池包一个电池包的分别进行充放电，耗费大量测试时间。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种多个梯度利用电池包充放电的方法及装置，可以对多个废旧电池包同时进行充电或放电。

一个方面，本发明提出了一种多个梯度利用电池包充放电的方法，包括：将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组；选择平均电压最低的空闲电池组开始充电或选择平均电压最高的空闲电池组开始放电；随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组。

进一步的，上述多个梯度利用电池包充放电的方法中，所述的将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组，包括：将电压差小于设定值的电池包串联形成多个空闲电池组。

进一步的，上述多个梯度利用电池包充放电的方法中，所述的随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，包括：依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组串联成新的工作电池组。

进一步的，上述多个梯度利用电池包充放电的方法中，所述的随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，包括：将工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

进一步的，上述多个梯度利用电池包充放电的方法中，所述方法还包括：分别采集每一个电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种。

另一个方面本发明提出了一种多个梯度利用电池包充放电的装置，包括用于采集电池包电压的采集模块、与所述电池包并联的传输线以及与所述采集模块连接的控制器、用于将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组的切换开关和隔断开关通断或切断开关；该控制器用于将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组，通过控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断对平均电压最低的空闲电池组开始充电或控制平均电压最高的空闲电池组开始放电。

进一步的，所述控制器还用于根据充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组串联成新的工作电池组。

进一步的，所述控制器还用于控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断将工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

进一步的，所述采集模块还用于采集电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种。

进一步的，所述通过控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断将所述工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，根据电压由低到高依次充电或根据电压由高到底依次放电，在保证电池包间电压平衡的前提下，同时可以对多个废旧电池包进行充电或放电，缩短了充电、放电所需要的时间，提高了效率。

附图说明

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，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明第一实施例提供的多个梯度利用电池包充放电的装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的多个梯度利用电池包充放电的装置的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的多个梯度利用电池包充放电的方法的流程图；

图4为本发明第二实施例提供的多个梯度利用电池包充放电的方法的又一流程图。

具体实施方式

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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

装置实施例：

请参见图1、本发明第一实施例的多个梯度利用电池包充放电的装置，用于对多个电池包BAT1，BAT2，….BATN进行充放电，该多个梯度利用电池包充放电的装置包括：用于采集电池包电压的采集模块、与所述电池包BAT1，BAT2，……BATn并联的传输线M以及与所述采集模块连接的控制器(图未示)；该传输线M具有与每一电池包对应的隔断开关S01，S02，……S0n，该隔断开关的两端分别通过切换开关S1，S2，……Sn+1与对应的电池包两端连接。

具体的每一个电池包包括多个电池，电池可以是铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、锂电池等。切换开关和隔离开关为控制器所控制的电子开关，电子开关是指利用电子电路以及电力电子器件实现电路通断的运行单元，至少包括一个可控的电子驱动器件，如晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。

所述采集模块还用于采集电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种。

每一个采集模块、隔断开关、切换开关都与控制器电连接。控制器用于根据电池包的温度、电压、电流等信息，控制隔断开关、切换开关使电池包工作或空闲。

具体的，控制器根据每一个电池包的电压值将电压差小于设定值Vm的电池包关联形成多个空闲电池组，控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断对平均电压最低的空闲电池组开始充电或控制平均电压最高的空闲电池组开始放电。

根据充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组串联成新的工作电池组。

控制器在电池包满足充电要求或放电要求后，控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断将电池包隔离成空闲电池包。

其中，工作电池组是指在充电或放电状态的电池包的合集，其中空闲电池组是指未处于充电或放电状态的电池包的合集。

如充电时，BAT1与BAT2这组是所有组中的最低电压，则闭合S1、S3、SO3，断开SO1、SO2、S2，先让系统给BAT1与BAT2充电，一段时间后，当BAT1与BAT2的平均电压与BATn的电压差小于Vm时，再断开S3、SO3,闭合Sn，把BATn接入与BAT1、BAT2一起充电。放电时与之类似，只是先从最高电压的电池组开始，随着放电，依次接入与之电压差小于Vm的电池组。

在充放电过程中，如果某个电池包达到测试要求，就通过开关元件，单独断开隔离此电池包。如当在充放电过程中，BAT1这个电池包提前达到测试要求，就断开S1，闭合SO1与S2使BAT1断开电路，使之隔离。

在充放电过程中，如果当工作电池组中某个电池包的温度大于报警值时，控制器控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断，将温度大于报警值的电池包隔离，并标记为异常电池包。

请参见图2、本发明第二实施例的多个梯度利用电池包充放电的装置，用于对多个电池包BAT1，BAT2，….BATN进行充放电，该多个梯度利用电池包充放电的装置中每一个电池包串连有对应的切断开关P1，P2，……Pn，切断开关为PNP三极管，切断开关的激发极与控制器(图未示)连接。

如充电时，BAT1与BAT2这组是所有组中的最低电压，控制器控制切断开关P1，P2导通，先让系统给BAT1与BAT2充电，一段时间后，当BAT1与BAT2的平均电压与BATn的电压差小于Vm时，再导通Pn，把BATn接入与BAT1、BAT2一起充电。放电时与之类似，只是先从最高电压的电池组开始，随着放电，依次接入与之电压差小于Vm的电池组。

方法实施例：

请参见图3，本发明第一实施例提供的多个梯度利用电池包充放电的方法，包括以下步骤：

S100、分别采集每一个电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种；

S101、将电压差小于设定值的电池包串联形成多个空闲电池组；

S102、选择平均电压最低的空闲电池组开始充电或选择平均电压最高的空闲电池组开始放电；

S103、随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制切换开关和隔断开关通断依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，将工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

S104、记录每一个电池包充电及放电过程的状态信息。

其中，步骤S103可以包括：将工作电池组中与工作电池组中平均电压的差值大于设定值的电池包隔离。

其中，步骤S104、可以包括：根据电池包的温度、充、放电特性曲线，对电池进行容量标定，取得每个电池包的实际容量；根据实际容量和设定的梯度规则进行分组。

请参见图4，本发明第二实施例提供的多个梯度利用电池包充放电的方法，包括以下步骤：

S200、分别采集每一个电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种；

S201、将电压差小于设定值的电池包并联形成多个空闲电池组；

S202、选择平均电压最低的空闲电池组开始充电或选择平均电压最高的空闲电池组开始放电；

S203、随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制切断开关通断依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，将工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

S204、记录每一个电池包充电及放电过程的状态信息。

本实施例的多个梯度利用电池包充放电的方法与第一实施例的多个梯度利用电池包充放电的方法的区别在于，本实施例电池包与电池包并联充电或放电。

在本实施例中，当工作电池组中电池包的温度大于报警值时，将温度大于报警值的电池包隔离，并标记为异常电池包。

在本发明中，随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，根据电压由低到高依次充电或根据电压由高到底依次放电，在保证电池包间电压平衡的前提下，将废旧的准备梯度利用的电池包的充电逻辑进行优化成组改进，由于改进后可以使多个不同规格、不同耗损程度的电池包一起充电，加快了充电的效率，极大的节省了时间。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多个梯度利用电池包充放电的方法，其特征在于，包括：

将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组；

选择平均电压最低的空闲电池组开始充电或选择平均电压最高的空闲电池组开始放电；

随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制切换开关和隔断开关通断或控制切断开关依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组。

2.根据权利要求1所述的多个梯度利用电池包充放电的方法，其特征在于，所述的将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组，包括：

将电压差小于设定值的电池包串联形成多个空闲电池组。

3.根据权利要求1所述的多个梯度利用电池包充放电的方法，其特征在于，所述的随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，包括：

依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组串联成新的工作电池组。

4.根据权利要求1所述的多个梯度利用电池包充放电的方法，其特征在于，所述的随着充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组，包括：

将工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

5.根据权利要求1所述的多个梯度利用电池包充放电的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别采集每一个电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种。

6.一种多个梯度利用电池包充放电的装置，其特征在于，包括用于采集电池包电压的采集模块、与所述电池包并联的传输线以及与所述采集模块连接的控制器、用于将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组关联成新的工作电池组的切换开关和隔断开关通断或切断开关；

该控制器用于将电压差小于设定值的电池包关联形成多个空闲电池组，通过控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断对平均电压最低的空闲电池组开始充电或控制平均电压最高的空闲电池组开始放电。

7.根据权利要求6所述的多个梯度利用电池包充放电的装置，其特征在于，所述控制器还用于根据充电状态或放电状态的工作电池组的平均电压升高或降低，控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断依次将与工作电池组的电压差小于设定值的空闲电池组和所述工作电池组串联成新的工作电池组。

8.根据权利要求6所述的多个梯度利用电池包充放电的装置，其特征在于，所述控制器还用于控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断将工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。

9.根据权利要求6所述的多个梯度利用电池包充放电的装置，其特征在于，所述采集模块还用于采集电池包的状态信息，该状态信息包括电压信息、电流信息、温度信息、电量信息中的一种或几种。

10.根据权利要求6所述的多个梯度利用电池包充放电的装置，其特征在于，所述通过控制与电池包对应的所述隔断开关、所述切换开关通断或控制切断开关通断将所述工作电池组中的满足充电要求或放电要求的电池包隔离成空闲电池包。