CN112768793A - 一种电池组主动均衡补偿方法、装置、系统及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池组主动均衡补偿方法、装置、系统及电子设备，该方法包括如下步骤：获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值；根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种；根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿以保证落后电池与电池组中的正常电池的运行一致性，继而提高了串联电池组的使用安全。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种电池组主动均衡补偿方法、装置、系统及电子设备。
背景技术
自蓄电池大规模应用以来，串联电池组各个单体电池的运行一致性问题成为影响电池组安全的重要问题，特别是其导致的“热失控”风险。当电池组的功率和容量非常大，一旦发生热失控，所造成的危害通常非常大，因此防控电池组的一致性问题成为了至关重要的电池组的安全管理问题。故亟待提出一种电池组主动均衡补偿方法以保证串联电池组的运行一致性，提高串联电池组的使用安全。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有串联电池组安全性差的缺陷，从而提供一种电池组主动均衡补偿方法、装置、系统及电子设备。
根据第一方面，本发明实施例公开了一种电池组主动均衡补偿方法，所述电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，所述方法包括如下步骤：获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值；根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种；根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，所述落后电池表征所述电池组中不满足目标条件的单体电池。
可选地，所述方法还包括：获取所述电池组中的每一个单体电池的电压值；根据所述每一个单体电池的电压值，确定所述落后电池。
可选地，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：当所述电池组的当前状态为充电状态，获取电池组的总电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流；根据所述电池组的电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流，确定对所述落后电池进行均衡补偿的补充充电电流；根据所述补充充电电流控制所述电源模块对所述落后电池进行充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第一目标电压值。
可选地，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：当所述电池组的当前状态为放电状态，获取电池组中单体电池之间的最大电压差；根据所述最大电压差分别与多个预测阈值的比对结果，确定所述电源模块进行均衡补偿的补偿功率；根据所述补偿功率对所述落后电池进行均衡补偿，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第二目标电压值。
可选地，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：当所述电池组的当前状态为电压回落状态，控制所述电源模块对所述落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中单体电池之间的电压差小于第三目标电压值。
可选地，所述方法还包括：当接收到所述电池组的故障状态数据，确定所述电池组当前处于闲置状态，所述故障状态数据表征由所述电池组自放电导致的故障；控制所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第四目标电压值。
可选地，根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，包括：根据所述目标间隔时长的电流方向，确定所述电池组当前处于充电状态或放电状态；当所述目标间隔时长的所述电池组的电流值为零且所述电池组的电压值降低，确定所述电池组当前处于电压回落状态。
可选地，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：根据所述落后电池的序号，闭合所述序号对应的回路中的开关模块闭合以导通回路，以及控制所述电源模块将从所述电池组中获取的电量对导通的回路中的单体电池进行均衡补偿。
可选地，所述目标条件根据接收到的服务器发送的均衡开启压差确定。
可选地，所述方法还包括：根据接收到的服务器发送的均衡电流值，调整所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿的补偿功率。
根据第二方面，本发明实施例还公开了一种电池组主动均衡补偿装置，所述电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，所述装置包括：获取模块，用于获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值；确定模块，用于根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种；均衡补偿模块，用于根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，所述落后电池表征所述电池组中电压值不满足目标条件的单体电池。
根据第三方面，本发明实施例还公开了一种电池组主动均衡补偿系统，包括：电气数据采集模块，用于采集电池组的电气数据；均衡补偿电源模块，一端与控制器通信连接、另一端通过开关模块分别与所述电池组中每一个单体电池电性连接，用于根据接收到的所述控制器的指令，对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿；电路驱动模块，一端与所述控制器连接，另一端与所述开关模块连接，用于驱动所述电池组中任意一个或多个单体电池所在回路的所述开关模块执行闭合操作；所述控制器，用于执行第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的电池组主动均衡补偿方法。
可选地，所述开关模块包括继电器或MOS电池切换阵列；所述电路驱动模块包括达灵顿管；所述均衡补偿电源模块包括DC/DC电源。
可选地，所述电气数据采集模块包括电气数据传感器或电池管理系统。
可选地，所述系统还包括：通信模块，与所述控制器通信连接，用于与外部服务器进行数据通信。
可选地，所述均衡补偿电源模块的正极与负极，分别与所述电池组的电极两端电性连接，用于从所述电池组取电。
根据第四方面，本发明实施例还公开了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的电池组主动均衡补偿方法的步骤。
根据第五方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的电池组主动均衡补偿方法的步骤。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的电池组主动均衡补偿方法/装置，电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，通过获取电池组目标间隔时长的电气数据确定电池组的当前状态，根据电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路以及控制电源模块对落后电池进行均衡补偿以保证落后电池与电池组中的正常电池的运行一致性，继而提高了串联电池组的使用安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中电池组主动均衡补偿方法的一个具体示例的流程图；
图2为本发明实施例中电池组主动均衡补偿装置的一个具体示例的原理框图；
图3为本发明实施例中电池组主动均衡补偿系统的一个具体示例的结构示意图；
图4为本发明实施例中电子设备的一个具体示例图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
串联电池组在使用过程中单体电池会因为各种原因或生产过程中的工艺问题导致的自放电率不一致造成电池单体之间的压差过大，电池单体在配组成电池包(PACK)的时候，会对容量和内阻，自放电率进行筛选，把性能接近的电池进行配组。当单体之间的压差或容量误差偏大时，这部分的衰减无法通过均衡挽回，而造成串联电池组容量下降的最主要的原因是电池单体之间容量不一致导致的容量损失，该部分容量损失并不是所有单体电池的容量减少，而是指串联电池组中单体电池因为不均衡造成一部分容量无法使用，整个电池组中任意一个电池单体电压低于阈值时，整个电池组就停止放电，但部分单体电池尚有电量并未释放。
自蓄电池大规模应用以来，电池组的一致性问题一直困扰着广大用户和科技人员，一直在积极寻求最佳解决方案和技术。电池组的一致性问题表面上是发生在电池组本身，但其所带来的影响和后果却远远超过了电池组自身，特别是其“热失控”风险。动力电池组的功率和容量非常大，一旦发生热失控，所造成的危害通常非常大，因此防控电池组的一致性问题就成了电池组的安全管理问题。通常来说，电池组一致性问题的产生原因有很多种，既包括电池组自身原因，与电池的生产工艺和品控有关，简称内因；也包括使用期间的外界因素，如温度、充放电流、充放电压、充放倍率等等，简称外因。大量检测数据表明，外因是导致电池组一致性快速劣化的主要原因。
电池组一致性变化最明显的参数是单体电池的电压和容量，其中最容易测量的数据是电压，本申请实施例通过电压的变化特征来反映容量的变化特征。本申请实施例对电压参数的明显表现特征是充电时电压上升速度较快，放电时电压下降速度较快，且明显大于平均值，波动非常大的单体电池定义为落后电池，落后电池的容量通常较小。本申请实施例提供了电池组主动均衡补偿方法以对落后电池的电压进行调节，使其电压变化曲线接近于整组电池的平均值，实现电池组均衡，使得落后电池的电压变化将会与正常电池的电压保持同步变化。
本发明实施例公开了一种电池组主动均衡补偿方法，电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤101，获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值。
示例性地，目标间隔时长可以是以秒为单位，即可以实时获取电池组的电气数据，也可以间隔5秒获取一次电池组的电气数据。本申请实施例对该目标间隔时长不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定，目标间隔时长缩短可提高对电池组运行一致性检测的及时性，进一步保证串联电池组的运行安全。
电气数据的获取方式可以是在电池组所在回路中电性连接电流传感器以检测回路中的电流值以及电流方向，在电池组所在的回路中电性连接电压传感器以检测电池组的电压值。本申请实施例对电气数据的获取方式不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
步骤102，根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种。
作为本发明一个可选实施方式，步骤102，包括：根据所述目标间隔时长的电流方向，确定所述电池组当前处于充电状态或放电状态；当所述目标间隔时长的所述电池组的电流值为零且所述电池组的电压值降低，确定所述电池组当前处于电压回落状态。
示例性地，当电池组处于充电状态，由于电池组中的落后电池的容量通常较小，充电时电压上升速度快，随着充电过程的持续，落后电池可能产生过充电的现象；当电池组处于放电状态，同样由于电池组中的落后电池的容量较小，放电时电压下降速度快，随着放电过程的持续，电池组中的落后电池可能产生过放电的现象。当电池组所在回路的电流从电池组的正极流出，表征电池组当前处于放电状态，当电池组所在回路的电流流进电池组的正极，表征电池组当前处于充电状态，根据检测到的电流方向，对电池组充/放电状态进行判定。
对于电池组，例如锂电池或铅酸电池，在充电时，需要充电电压值高于电池组中单体电池的额定电压才能产生充电电流，当充电结束，充电电源关闭后，电池组正/负极之间的电压会回落，电池组中单体电池电量的不同会导致电池组电压回落后压差发生变化，故需要在电压回落状态的电池组中的电压比较低的落后电池进行补充充电。当检测到的目标间隔时长的电池组的电流值为零且电池组的电压值降低，可以确定电池组当前处于电压回落状态。
为了保证对充电状态或放电状态判定的准确性，可以获取多个目标间隔时长的电气数据，进而可以根据多次判定结果来确定当前电池组所处的状态，以避免误对单体电池进行均衡补偿，影响电池组整体运行的一致性。
步骤103，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，所述落后电池表征所述电池组中不满足目标条件的单体电池。
示例性地，对当前处于不同状态下的电池组可以预先制定不同的均衡补偿策略对电池组中的落后电池进行均衡补偿，不同状态对应的均衡补偿策略可以预先存储在服务器中，通过与服务器建立通信连接，根据检测得到的电池组的当前状态从服务器获取相应的均衡补偿策略，根据均衡补偿策略对回路导通的落后电池进行均衡补偿。
落后电池可以是电池组中不满足目标条件的单体电池，该目标条件可以是电池组中任一单体电池与电池组中最高单体电池的电压之间的压差阈值范围，当电池组中任一单体电池的与电池组中最高单体电池的电压之间的压差超过该压差阈值范围，则将该单体电池判定为落后电池。
例如，设定的压差阈值范围为0.2V，串联的多个铅酸蓄电池的最高单体电压为2.3V，当检测到的任一单体电池的电压值为2V，则该单体电池的电压值与最高单体电压的压差为0.3V。该压差超过设定的压差阈值范围，将该电压值为2V的单体电池判定为落后电池。不同电池状态可以根据需要设置不同的压差阈值范围以便于及时、准确地判定出落后电池。
作为本发明一个可选实施方式，该方法还包括：获取所述电池组中的每一个单体电池的电压值；根据所述每一个单体电池的电压值，确定所述落后电池。其中电池组中每一个单体电池的电压值可以根据BMS(Battery Magagement System，电池管理系统)中的前端电压采集芯片采集得到，本申请实施例中前端电压采集芯片使用BQ76930芯片，通过该芯片采集每个单体电池的电压通过I2C或SPI接口传输给中央处理器MCU，通过MCU计算得到电池组中的落后电池。
作为本发明一个可选实施方式，所述目标条件根据接收到的服务器发送的均衡开启压差确定。通过与外部的服务器进行通信连接，可根据接收到的服务器发送的均衡开启压差来确定进行均衡补偿的触发时机，通过与外部服务器进行通信连接，使得用户可以通过服务器动态修改均衡补偿的触发时机，提高了对电池组进行均衡补偿的灵活性，进一步提高了电池组运行的安全性。
本发明提供的电池组主动均衡补偿方法，电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，通过获取电池组目标间隔时长的电气数据确定电池组的当前状态，根据电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路以及控制电源模块对落后电池进行均衡补偿以保证落后电池与电池组中的正常电池的运行一致性，继而提高了串联电池组的使用安全。
作为本发明一个可选实施方式，步骤103包括：当所述电池组的当前状态为充电状态，获取电池组的总电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流；根据所述电池组的电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流，确定对所述落后电池进行均衡补偿的补充充电电流；根据所述补充充电电流控制所述电源模块对所述落后电池进行充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第一目标电压值。
示例性地，根据电池组的电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电流组的最大输出电流，得到的对落后电池进行均衡补偿的补充充电电流的方式，可以按照下式计算得到：
I＝I1/C*U*I2
式中：I为补充充电电流；I1为用于进行均衡补偿的电源模块的最大输出电流；C为电池组的总容量(例如可以为500安时)；U为电池组的单体电池之间的最大电压差；I2为电池组的最大输出电流。
通过上式得到的补充充电电流对落后电池进行均衡补偿，使得落后电池的电压值不断增加，在对落后电池进行充电过程的截止条件可以为经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于第一目标电压值即可。其中该第一目标电压值可以根据接收到的均衡开启电压确定，即当经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于均衡开启电压时，停止对落后电池进行补充充电；或者是小于均衡开启电压内的任一电压值，则停止对落后电池进行补充充电。本申请实施例对该第一目标电压值不作限定，本领域技术人员可以根据实际电池组运行一致性需要确定。
作为本发明一个可选实施方式，步骤103包括：当所述电池组的当前状态为放电状态，获取电池组中单体电池之间的最大电压差；根据所述最大电压差分别与多个预测阈值的比对结果，确定所述电源模块进行均衡补偿的补偿功率；根据所述补偿功率对所述落后电池进行均衡补偿，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第二目标电压值。
示例性地，在根据电池组中单体电池之间的最大电压差进行均衡补偿的过程中，当单体电池之间的最大电压差小于10毫伏的时候可以不启动进行均衡补偿的电源模块进行补偿，本申请实施例中的进行均衡补偿的电源模块可以为大功率DC/DC电源；当单体电池之间的最大电压差大于10毫伏且小于20毫伏，可以以进行均衡补偿的电源模块的10％的功率进行补偿，以此类推，当单体电池之间的最大电压差大于100毫伏则进行满功率补偿。通常以电池组1C放电电流的10％-20％为依据选用不同输出电流的DC/DC。例如500安时的电池组，可以选用50-100安输出电流的DC/DC电源对落后电池进行补偿。
通过上式得到的补充充电电流对落后电池进行均衡补偿，使得落后电池的电压值不断增加，同时电池组中的其他单体电池也可能因为同时在放电，使得其他单体电池的电压在同一时期在降低，故对于满足电池运行一致性要求的情况下，在对落后电池进行充电过程的截止条件可以为经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于第二目标电压值即可。其中该第二目标电压值可以根据接收到的均衡开启电压确定，即当经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于均衡开启电压时，停止对落后电池进行补充充电。
作为本发明一个可选实施方式，步骤103，包括：当所述电池组的当前状态为电压回落状态，控制所述电源模块对所述落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中单体电池之间的电压差小于第三目标电压值。
示例性地，当检测到电池组的当期状态为电压回落状态，可以直接控制进行均衡补偿的电源模块对落后电池进行补偿充电，使得落后电池的电压值不断增加，在对落后电池进行充电过程的截止条件为经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于第三目标电压值即可。其中该第三目标电压值可以根据接收到的均衡开启电压确定，即当经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于均衡开启电压时，停止对落后电池进行补充充电。本申请实施例对该第三目标电压值不作限定，本领域技术人员可以根据实际电池组运行一致性需要确定。
作为本发明一个可选实施方式，该方法还包括：当接收到所述电池组的故障状态数据，确定所述电池组当前处于闲置状态，所述故障状态数据表征由所述电池组自放电导致的故障；控制所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第四目标电压值。
示例性地，当电池组长时间处于闲置状态，在不对电池组进行充/放电的情况下，由于电池存在自放电的现象且不同电池单体之间的自放电不一致时，将导致电池之间的压差拉大，当压差拉大超过BMS的安全阈值时，BMS将判定该电池组发生故障，继而保护性关闭电池组的充/放电功能，而电池组实际并未损坏。
为了避免通过人工对电池组进行故障干预，本申请实施例通过与BMS建立通信，接收BMS发送的出现故障的电池组的故障状态数据，当接收到的故障状态数据则确定电池组处于闲置状态，对应闲置状态的故障状态数据表征当期该电池组的故障为自放电导致的故障，可以通过对当前电池组中的落后电池进行补偿充电完成强制均衡直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第四目标电压值。在对落后电池进行充电过程的截止条件为经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差小于第四目标电压值即可。其中该第四目标电压值可以根据接收到的BMS的安全阈值确定，即当经过补充充电的电池组中的单体电池之间的电压差在该安全阈值范围内时，停止对落后电池进行补充充电。本申请实施例对该第四目标电压值不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
作为本发明一个可选实施方式，步骤103，包括：根据所述落后电池的序号，闭合所述序号对应的回路中的开关模块闭合以导通回路，以及控制所述电源模块将从所述电池组中获取的电量对导通的回路中的单体电池进行均衡补偿。
示例性地，从BMS实时获取当前电池组落后电池的序号，闭合该序号对应的回路中开关模块闭合以导通回路实时调整回路中单体电池的电压，同时也可以将调整后的单体电池的序号以及均衡状态实时上传到服务器中以便于服务器进行远程监控和均衡参数的调整。具体地，根据最低单体电压序号，将控制该单体电池的I/O口拉高，根据均衡电流大小，输出对应的PWM占空比，从而调整电源模块的输出功率，达到调整均衡电流大小的目的。
当落后电池与正常电池的差异不大时，较小的均衡电流即可满足需要，当落后电池与正常电池的差异较大时，需要的均衡电流也需要同步增大。由此可见，均衡技术的一个非常重要的指标就是支持均衡电流的大小或者范围。本申请实施例中该电源模块采用大功率DC/DC电源模块，可以实现较高的电能转换效率的同时也防止了均衡补偿过程中产生的热量影响电池组性能。
作为本发明一个可选实施方式，该方法还包括：根据接收到的服务器发送的均衡电流值，调整所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿的补偿功率，提高了对电池组进行均衡补偿的灵活性，使得用户可以根据实际需要设置补偿功率。
本发明实施例还公开了一种电池组主动均衡补偿装置，所述电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，如图2所示，该装置包括：
获取模块201，用于获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值；
确定模块202，用于根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种；
均衡补偿模块203，用于根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，所述落后电池表征所述电池组中不满足目标条件的单体电池。
本发明提供的电池组主动均衡补偿装置，电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，通过获取电池组目标间隔时长的电气数据确定电池组的当前状态，根据电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路以及控制电源模块对落后电池进行均衡补偿以保证落后电池与电池组中的正常电池的运行一致性，继而提高了串联电池组的使用安全。
作为本发明一个可选实施方式，该装置还包括：落后电池确定模块，用于获取所述电池组中的每一个单体电池的电压值；根据所述每一个单体电池的电压值，确定所述落后电池。
作为本发明一个可选实施方式，均衡补偿模块还用于当所述电池组的当前状态为充电状态，获取电池组的总电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流；根据所述电池组的电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流，确定对所述落后电池进行均衡补偿的补充充电电流；根据所述补充充电电流控制所述电源模块对所述落后电池进行充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第一目标电压值。
作为本发明一个可选实施方式，均衡补偿模块还用于当所述电池组的当前状态为放电状态，获取电池组中单体电池之间的最大电压差；
根据所述最大电压差分别与多个预测阈值的比对结果，确定所述电源模块进行均衡补偿的补偿功率；
根据所述补偿功率对所述落后电池进行均衡补偿，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第二目标电压值。
作为本发明一个可选实施方式，均衡补偿模块还用于当所述电池组的当前状态为电压回落状态，控制所述电源模块对所述落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中单体电池之间的电压差小于第三目标电压值。
作为本发明一个可选实施方式，该装置还包括：闲置状态确定模块，用于当接收到所述电池组的故障状态数据，确定所述电池组当前处于闲置状态，所述故障状态数据表征由所述电池组自放电导致的故障；控制所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第四目标电压值。
作为本发明一个可选实施方式，所述确定模块，用于根据所述目标间隔时长的电流方向，确定所述电池组当前处于充电状态或放电状态；当所述目标间隔时长的所述电池组的电流值为零且所述电池组的电压值降低，确定所述电池组当前处于电压回落状态。
作为本发明一个可选实施方式，均衡补偿模块，还用于根据所述落后电池的序号，闭合所述序号对应的回路中的开关模块闭合以导通回路，以及控制所述电源模块将从所述电池组中获取的电量对导通的回路中的单体电池进行均衡补偿。
作为本发明一个可选实施方式，所述目标条件根据接收到的服务器发送的均衡开启压差确定。
作为本发明一个可选实施方式，该装置还包括：调整模块，用于根据接收到的服务器发送的均衡电流值，调整所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿的补偿功率。
本发明实施例还提供了一种电池组主动均衡补偿系统，如图3所示，多个单体电池308串联形成电池组，单体电池电压采集模块307用于采集每一个单体电池的电压值。该电池组主动均衡补偿系统包括：
电气数据采集模块301，用于采集电池组的电气数据。如图3所示，电气数据采集模块301设置在电池组与负载所在的回路中，当总控开关309接收到控制器305下发的闭合信号时执行闭合操作，总控开关309闭合后电池组对负载进行供电，通过该电气数据采集模块获取电池组所在回路的电流值、电流方向以及电池组的电压值。该电气数据采集模块301包括电气数据传感器或电池管理系统(BMS)。
均衡补偿电源模块302，一端与控制器305通信连接、另一端通过开关模块304分别与所述电池组中每一个单体电池电性连接，用于根据接收到的所述控制器的指令，对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿；
电路驱动模块303，一端与所述控制器305连接，另一端与所述开关模块304连接，用于驱动所述电池组中任意一个或多个单体电池所在回路的所述开关模块执行闭合操作；
所述控制器305，用于执行上述实施例中所述的电池组主动均衡补偿方法。
作为本申请一个可选实施方式，所述开关模块304包括继电器或MOS电池切换阵列；所述电路驱动模块303包括达灵顿管；所述均衡补偿电源模块302包括DC/DC电源。
作为本申请一个可选实施方式，所述系统还包括：通信模块306，与所述控制器305通信连接，用于与外部服务器进行数据通信。本申请实施例中该通信模块可以包括GPRS或4G通讯模块。
作为本申请一个可选实施方式，所述均衡补偿电源模块302的正极与负极，分别与所述电池组的电极两端电性连接，用于从所述电池组取电。相比于现有技术中将均衡补偿电源模块与超级电容连接，需要通过单体电池对超级电容进行充电，然后从超级电容处取电来完成均衡补偿；本申请实施例中将均衡补偿电源模块与电池组的总正、总负连接，使得均衡补偿电源模块可以直接从电池组取电来完成电池组的均衡补偿，使得即使电池组处于放电状态，仍然可以从电池组取电实现对落后电池的均衡补偿，保证了均衡补偿过程的连续性。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，该电子设备可以包括处理器401和存储器402，其中处理器401和存储器402可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
处理器401可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器401还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器402作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电池组主动均衡补偿方法对应的程序指令/模块。处理器401通过运行存储在存储器402中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的电池组主动均衡补偿方法。
存储器402可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器401所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器402可选包括相对于处理器401远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器401。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器402中，当被所述处理器401执行时，执行如图1所示实施例中的电池组主动均衡补偿方法。
上述电子设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (18)
1.一种电池组主动均衡补偿方法，所述电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值；
根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种；
根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，所述落后电池表征所述电池组中不满足目标条件的单体电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述电池组中的每一个单体电池的电压值；
根据所述每一个单体电池的电压值，确定所述落后电池。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：
当所述电池组的当前状态为充电状态，获取电池组的总电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流；
根据所述电池组的电容量、电池组的单体电池之间的最大电压差以及电池组的最大输出电流，确定对所述落后电池进行均衡补偿的补充充电电流；
根据所述补充充电电流控制所述电源模块对所述落后电池进行充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第一目标电压值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：
当所述电池组的当前状态为放电状态，获取电池组中单体电池之间的最大电压差；
根据所述最大电压差分别与多个预测阈值的比对结果，确定所述电源模块进行均衡补偿的补偿功率；
根据所述补偿功率对所述落后电池进行均衡补偿，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第二目标电压值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：
当所述电池组的当前状态为电压回落状态，控制所述电源模块对所述落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中单体电池之间的电压差小于第三目标电压值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当接收到所述电池组的故障状态数据，确定所述电池组当前处于闲置状态，所述故障状态数据表征由所述电池组自放电导致的故障；
控制所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行补偿充电，直至所述电池组中的单体电池之间的电压差小于第四目标电压值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，包括：
根据所述目标间隔时长的电流方向，确定所述电池组当前处于充电状态或放电状态；
当所述目标间隔时长的所述电池组的电流值为零且所述电池组的电压值降低，确定所述电池组当前处于电压回落状态。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，包括：
根据所述落后电池的序号，闭合所述序号对应的回路中的开关模块闭合以导通回路，以及控制所述电源模块将从所述电池组中获取的电量对导通的回路中的单体电池进行均衡补偿。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标条件根据接收到的服务器发送的均衡开启压差确定。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据接收到的服务器发送的均衡电流值，调整所述电源模块对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿的补偿功率。
11.一种电池组主动均衡补偿装置，所述电池组中每一个单体电池分别通过开关模块与进行均衡补偿的电源模块电性连接，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取电池组目标间隔时长的电气数据，所述电气数据包括电池组所在回路的电流值、电流方向和电池组的电压值；
确定模块，用于根据所述目标间隔时长的电气数据，确定所述电池组的当前状态，所述电池组的当前状态包括：充电状态、放电状态、电压回落状态中的任意一种；
均衡补偿模块，用于根据所述电池组的当前状态对应的均衡补偿策略，控制所述电池组中的落后电池所在的回路中的开关模块闭合以导通落后电池所在的回路，以及控制所述电源模块对所述落后电池进行均衡补偿，所述落后电池表征所述电池组中不满足目标条件的单体电池。
12.一种电池组主动均衡补偿系统，其特征在于，包括：
电气数据采集模块，用于采集电池组的电气数据；
均衡补偿电源模块，一端与控制器通信连接、另一端通过开关模块分别与所述电池组中每一个单体电池电性连接，用于根据接收到的所述控制器的指令，对所述电池组中的落后电池进行均衡补偿；
电路驱动模块，一端与所述控制器连接，另一端与所述开关模块连接，用于驱动所述电池组中任意一个或多个单体电池所在回路的所述开关模块执行闭合操作；
所述控制器，用于执行权利要求1-10中任一项所述的电池组主动均衡补偿方法。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述开关模块包括继电器或MOS电池切换阵列；所述电路驱动模块包括达灵顿管；所述均衡补偿电源模块包括DC/DC电源。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述电气数据采集模块包括电气数据传感器或电池管理系统。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：通信模块，与所述控制器通信连接，用于与外部服务器进行数据通信。
16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述均衡补偿电源模块的正极与负极，分别与所述电池组的电极两端电性连接，用于从所述电池组取电。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-10任一所述的电池组主动均衡补偿方法的步骤。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-10中任一项所述的电池组主动均衡补偿方法的步骤。
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