CN113659650A - 一种电池的充放电管理方法、电池系统及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池的充放电管理方法，包括以下步骤：获取目标电池单体的监测数据，将获取到的监测数据计算得到目标电池组的总电压数据；若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则发送所述目标电池组的告警信息；若所述监测数据或总电压数据超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则发送保护信息，并控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开。还提供一种用于执行上述方法的电池系统及存储介质。本发明提供的电池的充放电管理方法、电池系统及存储介质，可以远程查看电池的告警保护情况，且能够单独控制充电回路和放电回路，系统响应时间短，提升了用户体验感受。

Description

一种电池的充放电管理方法、电池系统及存储介质
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池的充放电管理方法、电池系统及存储介质。
背景技术
随着锂电池的大量使用，各种锂电池管理系统也越来越多。为保证12V锂电池系统的正常使用，避免发生安全事故，需要对锂电池进行告警保护。在现有技术中，有的锂电池管理系统在发生告警保护后，需要人工进行多次干预，来排查到底是哪类故障引发的保护，再根据保护恢复条件对系统进行恢复，其设计过于严苛，在使用过程中往往带来不便，由于其系统恢复反应较慢，无法满足用户在实际使用中的需求，用户体验感较差。还有的，当电池发生充电保护时，充放电回路的开关同时关闭，如果此时想要直接放电，必须得满足充电保护的恢复条件，才能重新开启开关，开始放电，导致不能满足用户的实际使用需求。
比如，当电池发生充电告警保护时，系统能在本地的设备上通过灯或者蜂鸣器，指示当前系统的告警保护信息；却无法满足用户在远距离或不方便近距离获取到电池当前的告警保护信息的情况；不便于客户及时感知告警保护信息，也不利于售后人员及时排查故障问题。
又如，当电池发生过充保护时，充电回路开关断开，停止充电，但如果此时想要目标电池组立马放电，一种是必须等到电池电压值下降到恢复阈值以下，回路开关才能重新打开，才能开始放电，这种方式需要一定的等待时间，不能及时满足立即使用的需求；另一种是通过电路设计和软件配合，通过判定电池系统外部是否外接负载，判定是否需要放电，再控制回路开关，这种设计电路和软件逻辑实现起来会相对比较复杂，投入时间和成本较多。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，并提供一种电池的充放电管理方法、电池系统及存储介质，可以远程查看电池的告警保护情况，且能够单独控制充电回路和放电回路，系统响应时间短，提升了用户体验感受。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种电池的充放电管理方法，包括以下步骤：
获取目标电池单体的监测数据，其中，所述监测数据包括所述目标电池单体在监测时间内不同采样点的电压数据、电流数据及温度数据；
将获取到的目标电池单体的电压数据进行累加得到目标电池组的总电压数据；
若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令；
根据所述告警指令，向对应电子设备发送所述目标电池组的告警信息；
若所述监测数据或总电压数据超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，其中，所述保护阈值的范围大于所述告警阈值的范围；
根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，并向对应电子设备发送所述目标电池组的保护信息。
对上述技术方案的进一步改进是：
所述若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令，包括：若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的范围，则判断所述目标电池组处于第一异常状态；若所述第一异常状态的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令。
所述若所述监测数据或总电压数据超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，包括：若所述数值信息超出预设的保护阈值的范围，则判断所述目标电池组处于第二异常状态；若所述第二异常状态的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令。
所述电子设备包括上位机、逆变器和移动终端。
还包括以下步骤：
分别获取测温电路、通信电路以及采样电路的状态；
若所述测温电路断路、所述测温电路短路、所述通信电路断路或所述采样电路断路，则切断所述目标电池组的充电回路和放电回路。
所述目标电池组由多个目标电池单体串联组成。
本发明还提供了一种电池系统，包括主控制芯片、与所述主控制芯片通信连接的电源管理芯片、与所述电源管理芯片电连接的目标电池组、分别连接于所述目标电池组的充电回路和放电回路、分别与所述电源管理芯片和所述充电回路电连接的充电控制开关、分别与所述电源管理芯片和所述放电回路电连接的放电控制开关；分别连接于所述目标电池组和所述电源管理芯片的测温电路和采样电路；
所述主控制芯片通过通信电路与所述电源管理芯片通信连接，所述通信连接包括有线连接和/或无线连接；
所述电源管理芯片用于获取目标电池单体的监测数据，并将所述监测数据发送给所述主控制芯片；
所述主控制芯片接收所述监测数据，并通过累加计算得到目标电池组的总电压数据；若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令；根据所述告警指令，向对应电子设备发送所述目标电池组的告警信息；若所述监测数据或数值信息超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，其中，所述保护阈值的范围大于所述告警阈值的范围；根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，并向对应电子设备发送所述目标电池组的保护信息。
进一步地，所述测温电路包括与所述目标电池组电连接的温度传感器；所述采样电路包括与所述目标电池组电连接的电压传感器和电流传感器。
进一步地，所述充电控制开关和放电控制开关均为MOS管开关。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有至少一条计算机指令，所述指令由处理器加载执行上述的电池的充放电管理方法。
根据本发明的技术方案可知，本发明的电池的充放电管理方法及电池系统，通过获取目标电池单体的监测数据，并根据该监测数据计算获取目标电池组的总电压数据，根据预设的告警阈值及时间阈值的条件，生成告警指令，并向对应电子设备发送相应的告警信息，其能够使用户在不方便近距离观察目标电池组的状态时及时获取到电池的告警信息，且能够根据不同的告警情况发送不同的告警信息，使用户及维修人员及时了解到具体的告警原因，便于进一步操作。根据获取到的监测数据和总电压信息判断是否超出预设的保护阈值及时间阈值，并根据电池的充放电状态单独对充电回路和放电回路进行断开控制，使电池系统可以快速响应，比如发生充电保护时，如果需要马上对目标电池组进行放电，那么此时本发明的目标电池组能够快速进行响应，因为此时仅切断了充电回路，而放电回路是可以正常响应的，当发生放电保护时道理相同。
附图说明
图1为本发明实施例电池的充放电管理方法的流程示意图。
图2为本发明实施例电池系统的结构示意图。
图3为本发明实施例存储介质的结构示意图。
图中各标号的含义为：
1-主控制芯片；2-电源管理芯片；3-测温电路；4-采样电路；5-目标电池组；6-充电控制开关；7-充电回路；8-放电控制开关；9-放电回路；20-存储介质；30-计算机指令。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，为本发明实施例的电池的充放电管理方法的流程示意图，具体包括以下步骤：
S1、获取目标电池单体的监测数据，其中，所述监测数据包括所述目标电池单体在监测时间内不同采样点的电压数据、温度数据及电流数据，并根据获取的监测数据累加计算获取目标电池组的总电压数据。
S2、若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的范围，则判断所述目标电池组处于第一异常状态；若所述第一异常状态的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令；
根据所述告警指令，向对应电子设备发送所述目标电池组的告警信息；
若所述监测数据或总电压数据超出预设的保护阈值的范围，则判断所述目标电池组处于第二异常状态；若所述第二异常状态的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，其中，所述保护阈值的范围大于所述告警阈值的范围；
根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，并向对应电子设备发送所述目标电池组的保护信息。
具体实施方式如下：
实施例1：本实施例的电池的充放电管理方法，包括以下步骤：
S1、为防止电池组在使用过程中发生过压、欠压、过流及温度过高等现象，需要提前设置好电池组及电池单体的告警阈值和保护阈值。比如设置电池组的电压告警阈值范围为V1～V2,即当电池组的电压低于V1时为电池组欠压告警，当电池组的电压高于V2时为电池组过压告警。设置电池组的电流告警阈值范围为不大于I1，即当电池组的电流值大于I1时为电池组过流告警。设置电池组的温度告警阈值范围为不高于T1，即当电池组的温度高于T1时为电池组高温告警。本实施例中的电池组是由多个电池单体串联组成的，因此，其电池单体的电流值及温度值与电池组的电流值和温度值相同，电池组的总电压即为各个电池单体的电压值之和。对电池单体的告警阈值进行设置，比如可以设置电池单体的电压告警阈值为V3～V4,即当电池单体的电压低于V3时为电池单体欠压告警，当电池单体的电压高于V2时为电池单体过压告警。
在发生告警时，仅提示用户，以引起用户注意，并不对电池系统进行任何操作。要想对电池系统起到安全保护的作用，那么还需要设置保护阈值，比如设置电池组的电压保护阈值范围为V5～V6,即当电池组的电压低于V5时为电池组欠压保护，当电池组的电压高于V6时为电池组过压保护。设置电池组的电流保护阈值范围为不大于I2，即当电池组的电流值大于I2时为电池组过流保护。设置电池组的温度保护阈值范围为不高于T2，即当电池组的温度高于T2时为电池组高温保护。还需要对电池单体的保护阈值进行设置，比如可以设置电池单体的电压保护阈值范围为V7～V8,即当电池单体的电压低于V7时为电池单体欠压保护，当电池单体的电压高于V8时为电池单体过压保护。其中V5＜V1，V6＞V2，V7＜V3，V8＞V4，I2＞I1，T2＞T1。
但在系统运行过程中，往往会存在电压、电流瞬间增大或减小，马上就恢复的情况，此时则无需进行告警或保护，因此还需要设置一个告警延时时间和保护延时时间，当超过告警阈值或保护阈值一段时间后才需要告警或保护。比如可以设置第一时间阈值为t1,t1即为告警延时时间为，设置第二时间阈值为t2,t2即为保护延时时间。
实时获取目标电池组的监测数据，其中，所述监测数据包括所述目标电池单体在监测时间内不同采样点的电压数据、电流数据及温度数据；根据目标电池单体的电压数据累加计算得到目标电池组的总电压数据。
S2、将目标电池单体的监测数据及目标电池组的总电压数据与告警阈值进行对比，当其中任一数据超出预设的告警阈值的范围时，则判断所述目标电池组处于第一异常状态，当所述第一异常状态的持续时间大于或等于t1时，则生成告警指令。并根据所述告警指令，向对应电子设备发送所述目标电池组的告警信息。
将目标电池组的总电压数据及目标电池单体的监测数据与保护阈值进行对比，当其中任一数据超出预设的保护阈值的范围时，则判断所述目标电池组处于第二异常状态，当所述第二异常状态的持续时间大于或等于t2时，则生成保护指令。根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，并向对应电子设备发送所述目标电池组的保护信息。
其中所述对应电子设备可以是上位机、逆变器及手机等移动终端。
所述第一异常状态包括电池组欠压告警、电池组过压告警、电池组过流告警、电池组高温告警、电池单体欠压告警、以及电池单体过压告警。根据不同的告警情况生成不同的告警指令，根据不同的告警指令发送不同的告警信息。比如，当发生电池组欠压告警时向对应电子设备发送数字1，发生电池组过压告警时，向对应电子设备发送数字2等等。发送不同的告警信息可以方便用户查看具体的告警原因，方便进一步操作。
所述第二异常状态包括电池组欠压保护、电池组过压保护、电池组过流保护、电池组高温保护、电池单体欠压保护、及电池单体过压保护。根据不同的保护情况生成不同的保护指令，根据不同的保护指令发送不同的保护信息。比如，当发生电池组欠压保护时向对应电子设备发送数字3，发生电池组过压保护时，向对应电子设备发送数字3等等。
根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，具体为根据电池组的充放电状态选择对充电回路或放电回路进行切断控制。比如，在充电状态时发生电池组过压保护，则切断充电回路，在放电状态时发生电池组欠压保护，则切断放电回路，实现对充电回路和放电回路的单独控制，以便系统可以对指令快速响应。比如在切断充电回路时，如需立即对电池进行放电，因为此时仅切断了充电回路，因此放电回路不受影响，系统可以立即反应，反之道理相同。
在特殊情况下，还可以包括以下步骤：
S3、同时切断充电回路和放电回路，比如当系统出现测温电路断路、测温电路短路、通信电路断路、以及采样电路断路等故障时，会对整个电池系统造成影响，因此需要同时切断充电回路和放电回路。此时需要提前设置同时切断充电回路和放电回路的条件，获取系统的故障信息，如果获取到的故障信息满足同时切断充电回路和放电回路的条件时，则对充电回路和放电回路进行同时切断控制。
本实施例还提供一种电池系统，包括主控制芯片1、与所述主控制芯片1通信连接的电源管理芯片2、与所述电源管理芯片2电连接的目标电池组5、分别连接于所述目标电池组5的充电回路7和放电回路9、分别与所述电源管理芯片2和所述充电回路7电连接的充电控制开关6、分别与所述电源管理芯片2和所述放电回路9电连接的放电控制开关8。分别连接于所述目标电池组5和所述电源管理芯片2的测温电路3和采样电路4。所述目标电池组5由多个目标电池单体串联组成。
所述主控制芯片1通过通信电路与所述电源管理芯片2通信连接，所述通信连接包括有线连接和/或无线连接。
所述电源管理芯片2用于获取目标电池单体的监测数据，并将所述监测数据发送给所述主控制芯片1。
所述测温电路3包括与所述目标电池组5电连接的温度传感器；所述采样电路4包括分别与所述目标电池单体电连接的电压传感器，和分别与所述目标电池组5电连接的电流传感器。
所述主控制芯片1用于设定目标电池组的告警阈值、保护阈值、告警延时时间及保护延时时间，并获取所述电源管理芯片2发送的所述监测数据，根据获取的监测数据累加计算得出目标电池组的总电压数据。
本实施例的电池系统工作原理如下：首先，通过主控制芯片1设定目标电池组5和目标电池单体的告警阈值、保护阈值、告警延时时间和保护延时时间。
主控制芯片1以250ms的固定时间与电源管理芯片2进行实时通信，电源管理芯片2实时获取目标电池单体的监测数据，所述监测数据包括目标电池单体的电压数据、温度数据及电流数据，并将获得的监测数据实时发送给主控制芯片1，主控制芯片1对获得的电压数据进行累加计算，得到目标电池组5的总电压数据。
主控制芯片1将目标电池组5的总电压数据、电流数据、温度数据及目标电池单体的电压数据分别与告警阈值和保护阈值进行对比，判断是否超出告警阈值和保护阈值的范围，当判断监测数据或总电压数据中存在任一项超出告警阈值的范围时，且所持续的时间大于或等于告警延时时间时，则生成告警指令，并发送告警信息。当判断监测数据或总电压数据中存在任一项超出保护阈值的范围时，且所持续的时间大于或等于保护延时时间时，则生成保护指令，并发送保护信息，并根据此时电池系统的状态对充电回路7或放电回路9进行切断控制。
电源管理芯片2获取测温电路3、通信电路以及采样电路4的状态信息，并将状态信息发送给主控制芯片1，主控制芯片1对获取到的状态信息判断是否存在故障信息，所述故障信息包括测温电路断路、测温电路短路、通信电路断路或采样电路断路，如存在故障信息则同时切断所述目标电池组5的充电回路7和放电回路9。
本实施例还提供一种存储介质20，其上存储有至少一条计算机指令30，所述指令由处理器加载执行上述的电池的充放电管理方法。
本发明的电池系统能够独立控制充电回路和放电回路，可实现系统充放电状态的快速切换。对于同口的电池组接线设计，相较于其他电池在发生保护时，采用的同时控制充、放电开关的方式，本发明采用单独控制充电开关和放电开关，在解除保护时可实现快速切换充放电状态，响应时间短。能满足远距离或不方便近距离获取到电池实时的告警及保护信息的需求。其可通过上位机、逆变器、手机等外部设备，通信获取到电池单体的实时数据，方便查看电池组的告警及保护信息，便于用户即时获取到电池的状态信息，为用户下一步操作提供数据信息。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池的充放电管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取目标电池单体的监测数据，其中，所述监测数据包括所述目标电池单体在监测时间内不同采样点的电压数据、电流数据及温度数据；
将获取到的目标电池单体的电压数据进行累加得到目标电池组的总电压数据；
若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令；
根据所述告警指令，向对应电子设备发送所述目标电池组的告警信息；
若所述监测数据或总电压数据超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，其中，所述保护阈值的范围大于所述告警阈值的范围；
根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，并向对应电子设备发送所述目标电池组的保护信息。
2.根据权利要求1所述的电池的充放电管理方法，其特征在于：所述若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令，包括：若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的范围，则判断所述目标电池组处于第一异常状态；若所述第一异常状态的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令。
3.根据权利要求1所述的电池的充放电管理方法，其特征在于：所述若所述监测数据或总电压数据超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，包括：若所述数值信息超出预设的保护阈值的范围，则判断所述目标电池组处于第二异常状态；若所述第二异常状态的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令。
4.根据权利要求1所述的电池的充放电管理方法，其特征在于：所述电子设备包括上位机、逆变器和移动终端。
5.根据权利要求1所述的电池的充放电管理方法，其特征在于：还包括以下步骤：
分别获取测温电路、通信电路以及采样电路的状态；
若所述测温电路断路、所述测温电路短路、所述通信电路断路或所述采样电路断路，则切断所述目标电池组的充电回路和放电回路。
6.根据权利要求1所述的电池的充放电管理方法，其特征在于：所述目标电池组由多个目标电池单体串联组成。
7.一种电池系统，其特征在于：包括主控制芯片、与所述主控制芯片通信连接的电源管理芯片、与所述电源管理芯片电连接的目标电池组、分别连接于所述目标电池组的充电回路和放电回路、分别与所述电源管理芯片和所述充电回路电连接的充电控制开关、分别与所述电源管理芯片和所述放电回路电连接的放电控制开关；分别连接于所述目标电池组和所述电源管理芯片的测温电路和采样电路；
所述主控制芯片通过通信电路与所述电源管理芯片通信连接，所述通信连接包括有线连接和/或无线连接；
所述电源管理芯片用于获取目标电池单体的监测数据，并将所述监测数据发送给所述主控制芯片；
所述主控制芯片接收所述监测数据，并通过累加计算得到目标电池组的总电压数据；若所述监测数据或总电压数据超出预设的告警阈值的持续时间大于或等于第一时间阈值，则生成告警指令；根据所述告警指令，向对应电子设备发送所述目标电池组的告警信息；若所述监测数据或数值信息超出预设的保护阈值的持续时间大于或等于第二时间阈值，则生成保护指令，其中，所述保护阈值的范围大于所述告警阈值的范围；根据所述保护指令，控制所述目标电池组的充电回路或放电回路断开，并向对应电子设备发送所述目标电池组的保护信息。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于：所述测温电路包括与所述目标电池组电连接的温度传感器；所述采样电路包括与所述目标电池组电连接的电压传感器和电流传感器。
9.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于：所述充电控制开关和放电控制开关均为MOS管开关。
10.一种存储介质，其上存储有至少一条计算机指令，其特征在于：所述指令由处理器加载执行如权利要求1-6中任意一项所述的电池的充放电管理方法。
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