CN109116239A - 用于电池组的单体电压的检测系统 - Google Patents

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杨彦辉
聂志安
曾国建
颛孙明明
许海丽
潘国雨
吉祥
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Abstract

本发明提供一种用于电池组的单体电压的检测系统，属于电池领域。所述检测系统包括：电压传感器；开关电源；控制器，用于：以第一电流值分别对所述电池组中的每一节单体电池进行第一次充电；分别检测所述每一节单体电池的第一电压；以第二电流值分别对所述每一节单体电池进行第二次充电；分别检测所述每一节单体电池的第二电压；计算所述每一节单体电池的第一真实电压。该检测方法能够使得电池组的单体电池的电压的检测更加准确。

Description

用于电池组的单体电压的检测系统
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地涉及一种用于电池组的单体电压的检测系统。
背景技术
由于抗滥用性较差，锂电池组在实际使用过程中必须受到电池管理系统(BatteryManagement System，BMS)的管理与保护，单体电压检测是BMS的一项重要功能，单体电压是电池故障诊断、均衡以及状态估计重要参数，其准确性影响电池组的安全管理，尤其是在均衡时，由于均衡电流较大，线阻的存在极大的影响了单体电压检测准确性。当前BMS在电池单体电压检测时，往往通过预先校准来提升电池单体电压检测的精度，而在均衡过程中，由于线电压过大，往往不做处理，对电池均衡的有效性与安全管理的准确性造成影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电池组的单体电压的检测系统，该检测系统能够使得电池组的单体电池的电压的检测更加准确。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于电池组的单体电压的检测系统，该检测系统包括：
电压传感器，用于检测所述电池组的单体电池的电压；
开关电源；
控制器，分别与所述电压传感器、所述开关电源连接，用于：
控制所述开关电源以第一电流值分别对所述电池组中的每一节单体电池进行第一次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第一电压；
控制所述开关电源以第二电流值分别对所述每一节单体电池进行第二次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第二电压；
根据方程(1)计算所述每一节单体电池的第一真实电压VT1，
其中，VC1为所述第一电压，VC2为所述第二电压，I1为所述第一电流值，I2为所述第二电流值，R1为用于执行所述检测方法的电路中连接在所述单体电池的一端的线路的阻值，R2为所述电路中连接在所述单体电池的另一端的线路的阻值，VT1为所述单体电池的第一真实电压。
可选地，所述第一次充电和所述第二次充电的充电时间为0.1秒至1秒。
可选地，所述电压传感器1包括电池管理系统BMS。
可选地，所述第一电流值和所述第二电流值的取值范围为1毫安至100毫安。
可选地，所述控制器进一步包括：
控制所述开关电源以第三电流值分别对所述电池组中的每一节单体电池进行第三次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第三电压；
控制所述开关电源以第四电流值分别对所述每一节单体电池进行第四次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第四电压；
根据方程(2)计算所述每一节单体电池的第二真实电压VT2，
其中，VC3为所述第三电压，VC4为所述第四电压，I3为所述第三电流值，I4为所述第四电流值，R1为用于执行所述检测方法的电路中连接在所述单体电池的一端的线路的阻值，R2为所述电路中连接在所述单体电池的另一端的线路的阻值，VT2为所述单体电池的第二真实电压；
根据公式(1)计算所述电池组中的每一个单体电池的真实电压VT，
其中，VT1为所述单体电池的第一真实电压，VT2为所述单体电池的第二真实电压。
可选地，所述第三次充电和所述第四次充电的充电时间为0.1秒至1秒。
可选地，所述第三电流值和所述第四电流值的取值范围为1毫安至100毫安。
通过上述技术方案，该检测系统通过多次测量电池组的每一个单体电池的电压，并通过公式计算该电池组的每一个单体电池的真实电压，从而使得电池组的单体电池的电压的检测更加准确。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的单体电压的检测方法的流程图；
图2是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的单体电压的检测方法的流程图；
图3是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的单体电压的检测系统的结构框图；以及
图4是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的电路的线阻的示意图。
具体实施方式
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的检测方法的流程图。在图1中，该检测方法可以包括：
在步骤S101中，以第一电流值分别对电池组中的每一节单体电池进行第一次充电。在本发明的该实施方式中，该第一电流值的取值范围可以是例如1毫安(mA)至100mA。该步骤S101可以是例如通过控制器控制开关电源以第一电流值对电池组的每一节单体电池进行充电来执行，该开关电源可以是例如通过如图4所示出的端点A和端点B接入单体电池B1的正极和负极两端。在本发明的一个示例中，为了避免由于充电时间过长而对该单体电池的电压造成影响，同时考虑到电压检测设备的反应时间，该第一次充电的充电时间可以例如为0.1秒(s)至1s。
在步骤S102中，分别检测每一节单体电池的第一电压。在本发明的该实施方式中，该步骤S102可以是例如将电压传感器通过用于执行该检测方法的电路(例如检测电路或如图4所示出的端点A和端点B)的线路接入每一节单体电池的正负极以检测该单体电池的第一电压。此外，考虑到实际电路设计的成本，也可以直接通过电池管理系统(BatteryManagement System，BMS)来检测该第一电压。
在步骤S103中，以第二电流值分别对每一节单体电池进行第二次充电。在本发明的该实施方式中，该第二电流值的取值范围可以是例如1毫安(mA)至100mA。该步骤103可以是例如通过控制器控制开关电源以第二电流值对电池组的每一节单体电池进行充电来执行。在本发明的一个示例中，为了避免由于充电时间过长而对该单体电池的电压造成影响，同时考虑到电压检测设备的反应时间，该第二次充电的充电时间可以例如为0.1秒(s)至1s。
在步骤S104中，分别检测每一节单体电池的第二电压。在本发明的该实施方式中，该步骤S104可以是例如将电压传感器通过该检测电路接入每一节单体电池的正负极以检测该单体电池的第二电压。此外，考虑到实际电路设计的成本，也可以直接通过BMS来检测该第二电压。
在步骤S105中，根据方程(1)计算每一节单体电池的第一真实电压VT1，
其中，VC1为第一电压，VC2为第二电压，I1为第一电流值，I2为第二电流值，R1为检测电路中连接在单体电池(例如图4中示出的单体电池B1)的一端的线路的阻值(如图4所示)，R2为检测电路中连接在单体电池的另一端的线路的阻值(如图4所示)，VT1为单体电池的真实电压。在本发明的该实施方式中，该方程(1)可以是例如通过基尔霍夫定律获得的。通过对方程(1)求解可以得出公式(1)，
通过将上述第一电压、第二电压、第一电流值和第二电流值带入公式(1)中来获取该单体电池的第一真实电压。
如图2所示是根据本发明的一个实施方式的用于电池组的检测方法的流程图。与图一中示出的检测方法的不同之处在于，图2中示出的检测方法还包括步骤S206、步骤S207、步骤S208、步骤S209、步骤S210和步骤S211。
在步骤S206中，以第三电流值分别对电池组中的每一节单体电池进行第三次充电。在本发明的该实施方式中，该第三电流值的取值范围可以是例如1毫安(mA)至100mA。该步骤206可以是例如通过控制器控制开关电源以第三电流值对电池组的每一节单体电池进行充电来执行。在本发明的一个示例中，为了避免由于充电时间过长而对该单体电池的电压造成影响，同时考虑到电压检测设备的反应时间，该第三次充电的充电时间可以例如为0.1秒(s)至1s。
在步骤S207中，分别检测每一节单体电池的第三电压。在本发明的该实施方式中，该步骤S207可以是例如将电压表通过检测电路接入每一节单体电池的正负极以检测该单体电池的第三电压。此外，考虑到实际电路设计的成本，也可以直接通过BMS来检测该第三电压。
在步骤S208中，以第四电流值分别对每一节单体电池进行第四次充电。在本发明的该实施方式中，该第四电流值的取值范围可以是例如1毫安(mA)至100mA。该步骤208可以是例如通过控制器控制开关电源以第四电流值对电池组的每一节单体电池进行充电来执行。在本发明的一个示例中，为了避免由于充电时间过长而对该单体电池的电压造成影响，同时考虑到电压检测设备的反应时间，该第四次充电的充电时间可以例如为0.1秒(s)至1s。
在步骤S209中，分别检测每一节单体电池的第四电压。在本发明的该实施方式中，该步骤S209可以是例如将电压表通过检测电路的线路接入每一节单体电池的正负极以检测该单体电池的第四电压。此外，考虑到实际电路设计的成本，也可以直接通过BMS来检测该第四电压。
在步骤S210中，根据方程(1)计算每一节单体电池的第二真实电压VT2，
其中，VC3为第三电压，VC4为第四电压，I3为第三电流值，I4为第四电流值，R1为检测电路中连接在单体电池(例如图4中示出的单体电池B1)的一端的线路的阻值(如图4所示)，R2为检测电路中连接在单体电池的另一端的线路的阻值(如图4所示)，VT2为单体电池的第二真实电压。在本发明的该实施方式中，该方程(1)可以是例如通过基尔霍夫定律获得的。通过对方程(1)求解可以得出公式(2)，
通过将上述第一电压、第二电压、第一电流值和第二电流值带入公式(1)中来获取该单体电池的第二真实电压。
在步骤S211中，根据公式(3)计算该电池组中的每一个单体电池的真实电压VT，
其中，VT1为单体电池的第一真实电压，VT2为单体电池的第二真实电压。
由于考虑到检测电路的线路的阻值较低，在测量时容易出现误差。因此，在该实施方式中，采用多次测量取平均值的方式降低了这一误差的影响，实现了对电池组的单体电池的真实电压的精准测量。
本发明的另一方面还提供一种用于电池组的单体电压的检测系统，如图3所示，该检测系统包括电压传感器1、控制器2和开关电源3。该控制器2用于执行如图1所示的用于电池组的检测方法。
在步骤S101中，控制器2控制开关电源3以第一电流值分别对电池组中的每一节单体电池进行第一次充电。在本发明的该实施方式中，该第一电流值的取值范围可以是例如1毫安(mA)至100mA。该控制器2可以例如调节开关电源3的电流控制器以使得该开关电源3输出第一电流值，该开关电源3可以是例如如图4所示出的端点A和端点B接入单体电池B1的正极和负极两端。在本发明的一个示例中，为了避免由于充电时间过长而对该单体电池的电压造成影响，同时考虑到电压检测设备的反应时间，该第一次充电的充电时间可以例如为0.1秒(s)至1s。
在步骤S102中，控制器2通过电压传感器1分别检测每一节单体电池的第一电压。在本发明的一个示例中，该电压传感器1可以是例如分别连接在电池组的每个单体电池的两端(这样该电压传感器的数量可以为与电池组的单体电池的数量一致)；在本发明的另一个示例中，该电压传感器1也可以两端分别通过可控开关与每个单体电池的正极和负极连接，控制器2可以通过控制可控开关的交替打开和关闭以实现单个电压传感器1分别对多个单体电池的第一电压进行检测。此外，考虑到实际电路设计的成本，也可以直接通过BMS来检测该第一电压。该电压传感器1也可以是例如通过如图4所示出的端点A和端点B接入单体电池的正极和负极两端。
在步骤S103中，控制器2控制开关电源3以第二电流值分别对每一节单体电池进行第二次充电。该步骤S103与步骤S101类似，此处不再赘述。
在步骤S104中，控制器2通过电压传感器1分别检测每一节单体电池的第二电压。该步骤S104与步骤S102类似，此处不再赘述。
在步骤S105中，控制器2根据方程(1)计算每一节单体电池的第一真实电压VT1，
其中，VC1为第一电压，VC2为第二电压，I1为第一电流值，I2为第二电流值，R1为该检测系统连接在单体电池(例如图4中示出的单体电池B1)的一端的线路的阻值(如图4所示)，R2为检测系统连接在单体电池的另一端的线路的阻值(如图4所示)，VT1为单体电池的第一真实电压。在本发明的该实施方式中，该方程(1)可以是例如通过基尔霍夫定律获得的。通过对方程(1)求解可以得出公式(1)，
通过将上述第一电压、第二电压、第一电流值和第二电流值带入公式(1)中来获取该单体电池的第一真实电压。
在本发明的另一个实施方式中，该检测系统的控制系统还可以用于执行如图2所示的检测方法。
在步骤S206中，控制器2控制开关电源3以第三电流值分别对电池组中的每一节单体电池进行第三次充电。在本发明的该实施方式中，该控制器2可以例如调节开关电源3的电流控制器以使得该开关电源3输出第一电流值，该开关电源3可以是例如通过如图3所示出的端点A和端点B接入单体电池的两端。该第三电流值的取值范围可以是例如1毫安(mA)至100mA。在本发明的一个示例中，为了避免由于充电时间过长而对该单体电池的电压造成影响，同时考虑到电压检测设备的反应时间，该第三次充电的充电时间可以例如为0.1秒(s)至1s。
在步骤S207中，控制器2通过电压传感器1分别检测每一节单体电池的第三电压。该电压传感器1可以是例如分别连接在电池组的每个单体电池的两端(这样该电压传感器的数量可以为与电池组的单体电池的数量一致)；在本发明的另一个示例中，该电压传感器1也可以两端分别通过可控开关与每个单体电池的正极和负极连接，控制器2可以通过控制可控开关的交替打开和关闭以实现单个电压传感器1分别对多个单体电池的第一电压进行检测。此外，考虑到实际电路设计的成本，也可以直接通过BMS来检测该第三电压。该电压传感器1也可以是例如通过如图3所示出的端点A和端点B接入单体电池的两端。
在步骤S208中，控制器2控制开关电源3以第四电流值分别对每一节单体电池进行第四次充电。该步骤S208与步骤S206类似，此处不再赘述。
在步骤S209中，分别检测每一节单体电池的第四电压。该步骤S209与步骤S207类似，此处不再赘述。
在步骤S210中，控制器2根据方程(2)计算每一节单体电池的第二真实电压VT2，
其中，VC3为第三电压，VC4为第四电压，I3为第三电流值，I4为第四电流值，R1为检测系统连接在单体电池(例如图4中示出的单体电池B1)的一端的线路的阻值(如图4所示)，R2为检测系统连接在单体电池的另一端的线路的阻值(如图4所示)，VT2为单体电池的第二真实电压。在本发明的该实施方式中，该方程(1)可以是例如通过基尔霍夫定律获得的。通过对方程(1)求解可以得出公式(2)，
通过将上述第一电压、第二电压、第一电流值和第二电流值带入公式(1)中来获取该单体电池的第二真实电压。
在步骤S211中，根据公式(3)计算该电池组中的每一个单体电池的真实电压VT，
其中，VT1为单体电池的第一真实电压，VT2为单体电池的第二真实电压。
由于考虑到检测电路的线路的阻值较低，在测量时容易出现误差。因此，在该实施方式中，采用多次测量取平均值的方式降低了这一误差的影响，实现了对电池组的单体电池的真实电压的精准测量。
在本发明的一个实施方式中，该控制器2可以为例如通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其它类型的集成电路(IC)、状态机等。
通过上述技术方案，本发明提供的用于电池组的单体电压的检测方法和系统通过多次测量电池组的每一个单体电池的电压，并通过公式计算该电池组的每一个单体电池的真实电压，从而使得电池组的单体电池的电压的检测更加准确。
以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述可选实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (7)

1.一种用于电池组的单体电压的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：
电压传感器，用于检测所述电池组的单体电池的电压；
开关电源；
控制器，分别与所述电压传感器、所述开关电源连接，用于：
控制所述开关电源以第一电流值分别对所述电池组中的每一节单体电池进行第一次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第一电压；
控制所述开关电源以第二电流值分别对所述每一节单体电池进行第二次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第二电压；
根据方程(1)计算所述每一节单体电池的第一真实电压VT1，
其中，VC1为所述第一电压，VC2为所述第二电压，I1为所述第一电流值，I2为所述第二电流值，R1为用于执行所述检测方法的电路中连接在所述单体电池的一端的线路的阻值，R2为所述电路中连接在所述单体电池的另一端的线路的阻值，VT1为所述单体电池的第一真实电压。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一次充电和所述第二次充电的充电时间为0.1秒至1秒。
3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述电压传感器包括电池管理系统BMS。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述第一电流值和所述第二电流值的取值范围为1毫安至100毫安。
5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述控制器进一步包括：
控制所述开关电源以第三电流值分别对所述电池组中的每一节单体电池进行第三次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第三电压；
控制所述开关电源以第四电流值分别对所述每一节单体电池进行第四次充电；
通过所述电压传感器获取所述每一节单体电池的第四电压；
根据方程(2)计算所述每一节单体电池的第二真实电压VT2，
其中，VC3为所述第三电压，VC4为所述第四电压，I3为所述第三电流值，I4为所述第四电流值，R1为用于执行所述检测方法的电路中连接在所述单体电池的一端的线路的阻值，R2为所述电路中连接在所述单体电池的另一端的线路的阻值，VT2为所述单体电池的第二真实电压；
根据公式(1)计算所述电池组中的每一个单体电池的真实电压VT，
其中，VT1为所述单体电池的第一真实电压，VT2为所述单体电池的第二真实电压。
6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述第三次充电和所述第四次充电的充电时间为0.1秒至1秒。
7.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述第三电流值和所述第四电流值的取值范围为1毫安至100毫安。
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