CN113829954A - 动力电池的充放电控制装置和方法、及充放电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制动力电池的充放电的方法和装置、以及充放电设备。该装置包括：检测单元，被配置用于检测动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项；控制单元，被配置用于根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景，确定用于动力电池的充放电策略；以及根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对动力电池的充放电过程。本发明的实施例可以对各种类型和型号的动力电池在各种应用场景下进行高效、安全的充放电控制操作，且不需要依赖于维修技师个人的经验和专业水平。

Description

动力电池的充放电控制装置和方法、及充放电设备

技术领域

本发明涉及一种动力电池的充放电控制装置和方法、及充放电设备。

背景技术

动力电池是为各种工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车等提供动力的蓄电池。动力电池包括铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、铁镍蓄电池、钠氯化镍蓄电池、银锌蓄电池、钠硫蓄电池、锂蓄电池等。动力锂电池主要包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元材料电池等。不同类型的动力电池的充放电和保养维护方式都不同。

随着电动汽车的逐步产业化，电动汽车的保有量不断增加，电动汽车的维修业务量也不断增大。然而，目前针对电机、电池及电控部分的维修还没有形成比较成熟的维修诊断类设备及方法。在售前对动力电池进行维修时往往依赖于售前人员专业技术能力强且实际应用场景比较单一，而售后的维修则需要维修技师凭借经验和现有规范判断对动力电池模组进行充电或放电，同时手动输入充电或放电电流、电压等参数及工步。这种操作模式对于维修技师的专业技术及自身经验要求高，且在操作过程中由于对动力电池特性的不熟悉而造成不良的后果。

在动力电池充放电控制过程中，需要考虑电池的寿命、容量和安全性等各种因素。例如，电池过充可能会导致电池产生永久性的容量损失，电池温度升高，甚至发生爆炸。因此，电池充电时需要设置目标电压上限值，以兼顾电池的寿命、容量和安全性。电池在放电时也需要设定电压下限值，因为当电芯电压过低时也会损坏电池。很多动力电池在电池模组内部都有电子电路(如保护电路)，如果充电或放电时电池电压太低或太高、或如果电池电流超过预定安全阈值，该电子电路就会断开电池连接而不能正常工作。动力电池在充放电过程中也需要避免大的充电和放电电流。

例如，在锂电池运输的场景下，需要将电池的剩余电量(即荷电状态SOC)通过充电或放电调整到较低的水平，以降低锂电池热传导的扩散和危险事故的发生，而过低的SOC又会直接导致电池的自放电加速，从而损坏电池。因此需要在运输之前通过充电或放电将电池电压调整到一个合适的目标电压值，使SOC达到一个比较安全的水平(例如30％至40％)。另一方面，对于不同类型和/或型号的动力电池，在满足相同的SOC的条件下对应的目标电压值也不一致。因此在设定目标电压值时需要维修技师根据经验自行判断并输入，这样就要求维修技师对电池有比较高的专业知识及了解；而且在操作多个电池模组的情况下，这种方式很容易由于维修技师人为参数设置失误导致测试过程及运输过程中的安全风险增大。

在电池模组更换场景中，维修技师知道目标电压值后，首先要判断当前要对模组要进行什么工步(即，充电还是放电)；维修技师确定工步以后，要自行编写充电或放电的工步；其次，电池测试过程中没有自检工步，全靠维修技师经验及技术水平来判断，同时在测试开启后要自行判断特征参数是否超出安全范围，并根据判断结果自行停止当前工步。

电动汽车电池充电是一个相对比较复杂的过程。在一些售后的应用场景下，例如在对电池系统或模组进行补电、运输、更换和备件维护等场景下，不仅需要设定目标电压值，还需要设定电池充放电策略，包括充电方式、充电电流及截止电流的设定。通常电动汽车电池的充电过程包括恒流阶段和恒压阶段。恒流阶段是电池充电的前期阶段，这个阶段占充电过程的绝大多数时间，一般达到整个充电过程的80％以上。在恒流阶段中，首先根据电动汽车电池的电压设定充电初始电压，然后充电电压随着恒流时间增加不断增大，恒流阶段电流基本保持不变，从而保证充电的过程能够以一个相对恒定的充电电流进行。随着电池电量的不断增加，电池的电压也会随之上升。在达到一定的电池电压之后，如果再继续保持稳定的充电电流，则会导致充电过充而损坏电池。因此需要进入到恒压阶段，通过控制电池的电压，将电池在设定的电压下通过逐渐降低电流的方式对电池进行充电，到达截止电流后，电池充电结束。

由于目前新能源汽车的电池模组标准不统一且型号繁多，就导致对每种电池模组需要按照其特有的策略去进行充放电。由此使得在售后应用服务中不仅依赖于维修技师个人的经验和专业水平，而且服务效率低，易于出现操作失误和安全问题。例如，有些现有的充放电仪需要操作人员凭经验和专业知识手工设定充放电电流、充放电时间、放电容量、终止电压等充放电参数，然后由充放电仪按照这些设定参数去完成自动充放电。在此过程中，充放电参数的设定容易出现设定失误，这些参数的设定也不一定能够满足各种电池在各种应用场景下的实际需求、以及在电池安全、容量、使用寿命和充放电效率等方面的要求。在充放电过程中，充放电仪通常只是简单地按照设定的充放电参数(如端电压)进行充放电，而不会按照充放电过程的实际情况进行过程调控。而且，现有的充放电仪通常需要操作人员在监视屏上查看充放电工作参数，并在出现问题时手动操作充放电设备。现有的充放电仪都没有实现对整个充放电过程的自动控制，例如没有对电池的安全特征参数(如充放电电压、充放电电流、温度等)进行监测并在其超出安全阈值范围时自动停止充放电操作，因此容易在充放电过程中对电池造成损坏或发生安全事故，导致充放电设备的安全性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池的充放电控制方法和装置、以及充放电设备，以克服现有技术中存在的上述技术问题中的至少一个技术问题。

本发明的实施例提供一种用于控制动力电池的充放电的方法，包括：检测动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项；根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景，确定用于动力电池的充放电策略；以及根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对动力电池的充放电过程。

本发明的实施例还提供一种用于控制动力电池的充放电的装置，包括：检测单元，被配置用于检测动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项；控制单元，被配置用于根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景，确定用于动力电池的充放电策略；以及根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对动力电池的充放电过程。

本发明的实施例还提供另一种用于控制动力电池的充放电的装置，包括：用于存储指令的存储器；以及耦合到存储器的处理器，所述指令在由处理器执行时使得处理器执行根据本发明实施例的用于控制动力电池的充放电的方法。

本发明的实施例还提供一种充放电设备，用于对动力电池进行充放电；该充放电设备包括根据本发明实施例的用于控制动力电池进行充放电的装置。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储由指令，所述指令在由计算机的处理器执行时使得处理器执行根据本发明实施例的用于控制动力电池的充放电的方法。

本发明的实施例可以高效、安全地完成动力电池的充放电控制操作，且不需要依赖于维修技师个人的经验和专业水平。本发明尤其适用于对各种类型和/或型号的新能源汽车的动力电池进行多种不同售后应用场景下的充放电服务。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的用于控制动力电池的充放电的方法流程图；

图2示出根据本发明实施例在各种应用场景下的充放电控制方法的流程图；

图3示出用于控制动力电池的充放电的装置的实施例的结构方框图；以及

图4示出充放电设备的实施例的结构方框图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

图1示出根据本发明实施例的用于控制动力电池的充放电的方法流程图。动力电池的充放电控制方法100包括：检测动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项(步骤101)；根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景，确定用于动力电池的充放电策略(步骤102)；以及根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对所述动力电池的充放电过程(步骤103)。充放电策略的设计是旨在改善至少一项充放电性能，例如满足电池在不同应用场景下的需求、改善充放电过程的效率、提高电池和充放电设备和安全性、改善电池容量和使用寿命等。通过在方法100中自动地确定充放电策略，可以使充放电操作人员无需较多工作经验积累或较高专业水平，只要操作人员具有电池充放电操作的基本知识，就可以按照充放电设备中预设的适当充放电策略，准确、高效、安全地完成各种动力电池的充放电控制操作。

在该实施例中，不需要操作人员凭经验或专业知识去手工设定各种充放电参数和编写充放电流程、以及在充放电流程中人工识别充放电参数和操控充放电流程。在该实施例中，可以在充放电设备或充放电控制装置中预先保存各种类型和/或型号的动力电池在各种应用场景下的充放电策略，这些预设的充放电策略满足在各种应用场景下的实际需求、以及充分考虑电池的安全性、容量、使用寿命和充放电效率等多方面的要求。例如，当在充放电设备或充放电控制装置上确定电池的类型和/或型号、以及电池应用场景，充放电设备或充放电控制装置则可自动调用对应的预设充放电策略来进行充放电过程自动控制，以实现安全、高效的充放电控制操作。很多应用场景下的充放电控制可以通过简单的一键式操作来完成，不仅可以大大降低了操作人员的工作强度、工作经验和专业水平及素质的要求，而且可以对整个充放电过程进行更精细化的控制。进一步，利用本发明实施例的方法，可以很容易在短时间内培养众多合格的动力电池售后服务操作人员，以满足售后电池维修和保养服务的需要。

在步骤101中对于动力电池的检测可以是针对动力电池中的所有模组或电池系统。相应地，在步骤103中所确定的充放电策略可以是用于动力电池中的所有模组或电池系统。例如，充放电策略可以针对每个电池模组中包括的多个单体电池，不仅控制单体电池的上下限端电压，还可以通过利用所采集的各个单体电池的温度、绝缘电阻、端电压等信息来实施相应的充放电控制操作，以保障充放电操作的安全性和效率。

根据本发明的实施例，充放电策略包括：充电放电方式、充放电流程、充放电电压以及充放电电流中的至少一项；充放电方式至少包括恒流充放电、恒压充放电和恒流恒压充放电。充放电策略可以是(例如参照电池厂家的充放电规范、实际应用经验等因素)预先设置的，在步骤102中根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景来选择预设的充放电策略。可以将各种动力电池在各种应用场景下的充放电策略保存在充放电策略数据库中，在实际应用场景中通过步骤102来选择适当的预设充放电策略，不需要操作人员在现场根据电池实际状况来编写相应的充放电策略。例如，在实施例中，通过检测电池的电压和温度，可以相应地确定在特定电压范围和特定温度范围内采用的恒流充电或恒压充电方式，以及所采用的充电电流或充电电压，由此实现充电流程的自动控制。在本发明的实施例中，充放电方式还可以包括在各种电池应用场景下所需要的其它充电方式和放电方式。根据本发明的实施例，所确定的充放电策略中的充放电流程包括：当动力电池在充放电过程中的充放电电流低于预设的截止电流时，结束当前的充放电操作。动力电池的充放电电流低于截止电流反映电池充电基本已满或电池放电基本已空，由此可以判断充放电过程已完成，从而可以及时结束充放电操作。

根据本发明的实施例，动力电池的应用场景可包括：电池补电、电池更换、电池运输和电池备件维护。在动力电池的售后充放电服务中的常见应用场景包括：动力电池系统或模组补电场景、动力电池系统或模组更换场景、动力电池系统或模组运输场景、动力电池系统或模组备件维护场景。但本发明并不限于这些应用场景。

在不同的应用场景下对于不同类型和/或型号的动力电池需要使用不同的充放电策略。在补电场景中，将对使用后的动力电池在电池剩余电量降低的情况下进行电量补充。例如，对于剩余电量较低的电池先采用恒流充电，同时要监测电池温度，以防止在充电过程中电池的温度太高而损坏电池；当电池将要充满时，将从恒流充电转为恒压充电，直至电池充满。在电池更换场景中，需要利用新电池模组、或通过充放电后可与各电池模组容量保持一致的电池模组，来更换掉电池容量严重下降的模组，以提升电池系统的总容量，进而提升电动汽车的续航里程，避免因个别模组的容量下降导致电动汽车续航里程偏低。备件维护场景主要应用在需要对电池模组进行备货的场景，例如对于作为备件的锂电池需要对其进行定期充放电的维护，否则会由于锂电池自放电的原因导致备件模组容量不可恢复。在电池运输场景下，需要将电池的剩余电量通过充电或放电调整到合适的水平。

根据本发明的实施例，方法100还包括：在电池运输或电池备件维护的应用场景下，根据动力电池的类型和/或型号、以及应用场景的要求，预设动力电池将被充放电所达到的目标电压值。

根据本发明的实施例，当判断动力电池将被充放电所达到的目标电压值大于动力电池的实际电压值时，确定将对动力电池进行充电；当判断动力电池将被充放电所达到的目标电压值小于动力电池的实际电压值时，确定将对动力电池进行放电。

根据本发明的实施例，在电池补电或电池更换的应用场景下，动力电池将被充放电所达到的目标电压值是从人机交互单元上获得的。该人机交互单元可以是被设置在充放电控制设备中，也可以被设置在充放电设备中。人机交互单元可以包括输入部件和显示部件。

根据本发明的实施例，方法100还包括：在对动力电池的充放电过程之前，对动力电池和充放电设备进行安全性检测，以及对动力电池的动力线、通讯线与充放电设备之间的连接进行检测；当对动力电池的安全性检测、对充放电设备的安全性检测、以及对动力电池与充放电设备之间的连接的检测中的任何一项检测发现异常时，禁止对动力电池进行充放电操作。

根据本发明的实施例，方法100还包括：在对动力电池的充放电过程期间，检测动力电池中的充放电电流、充放电电压和温度；以及当所检测的充放电电流、充放电电压和温度中的任何一项超出预设的安全阈值时，发出警示信号和/或自动停止当前的充放电操作。在充放电过程中，可以在人机交互单元上显示所检测的动力电池中的充放电电流、充放电电压和温度等参量。

在该实施例中，可以在整个充放电过程中对电池充放电操作的安全性进行自动控制，通过对电池的充放电电压、充放电电流、温度等安全特征参数进行监测并在其超出安全阈值范围时停止充放电操作，可以避免在充放电过程中对电池可能造成的损坏或发生安全事故，从而改善充放电设备的安全性能、避免电池损坏及延长电池使用寿命。

根据本发明的实施例，确定充放电策略的步骤102包括：根据动力电池的容量、电池类型和/或型号、各单体电池的电压和温度中的至少一项，确定最大充放电电流；当检测到单体电池的充放电电流大于所确定的最大充放电电流时，停止单体电池的当前充放电操作。在该实施例中，通过调控电池的最大充放电电流，可以避免因使用过大的充放电电流导致电池容量衰减快、电池发热受损及安全隐患等问题。例如，在一个实施例中，通过检测各单体电池的电压和温度，相应地确定充电策略或放电策略，包括针对特定电压范围(例如，在2.80V≤U≤2.95V，2.95V＜U≤3.10V，3.10V＜U≤4.15V，4.15V＜U≤4.25V，4.25V＜U≤4.30V等电压范围)和特定温度范围(例如，在0℃＜T≤10℃，10℃＜T≤20℃，20℃＜T≤45℃，45℃＜T≤50℃，50℃＜T≤55℃等温度范围)调控电池的最大充放电电流。具体而言，最大充放电电流值可以是根据实际经验、电池类型和/或型号、以及电池产品使用规范，并且考虑到充放电效率、电池容量、安全性及其使用寿命等因素来设定的。单体电池的电压值、温度值以及相应的可允许的最大充放电电流值可以形成一个控制关系数据表格并预先存储在充放电控制装置中。在充放电过程中，根据实时检测到的单体电池的电压值和温度值，充放电控制装置可以在该控制关系数据表格中读取相应的最大充放电电流值，并将其作为充电策略或放电策略来调控电池的最大充放电电流，而当实时检测的单体电池的充放电电流大于所调控的最大充放电电流时，停止当前的充放电操作，由此实现整个充放电流程的自动控制，以实现充放电过程的高效、以及改善电池和充放电设备的安全性。针对单体电池的端电压和温度设置合适的充电电流，使其维持在电池的承受能力之内以及模组线束的承受能力之内，从而有利于维护电池容量和延长电池使用寿命，并避免发生安全问题(如在充放电过程中起火等)。例如，在按照模组最大充电电流30A进行充电的过程中，当检测到单体电池电压U＜2.80V或U＞4.30V、或者温度T＜0℃或T＞50℃时，即电压或温度太低或太高时，停止或不允许电池充电操作；在检测到单体电池电压处于2.80V≤U≤4.30V、以及温度处于0℃＜T≤50℃的范围时，可以根据具体的电压值和温度值将最大充电电流分别调控为5A、10A、15A、20A和30A。在按照模组最大放电电流50A进行放电的过程中，当检测到单体电池电压U＜2.80V或U＞4.30V、或者温度T＜-20℃或T＞55℃时，即电压或温度太低或太高时，停止或不允许电池放电操作；在检测到单体电池电压处于2.80V≤U≤4.30V、以及温度处于-20℃＜T≤55℃的范围时，可以根据具体的电压值和温度值将最大放电电流分别调控为10A、20A、30A和50A。由此可以在整个电池充放电过程中自动调控所有单体电池的最大充放电电流，以确保电池的安全性，以及具有合理的充放电效率，且无需操作人员人工操控。该实施例可以适用于在各种应用场景下利用上述充电策略或放电策略来调控单体电池的最大充放电电流。

根据本发明的实施例，方法100还包括：在对动力电池的充放电过程期间，检测动力电池的绝缘电阻；当绝缘电阻低于预设的安全阈值时，停止当前的充放电操作。绝缘电阻可以反映动力电池的绝缘状态。检测绝缘电阻有利于发现动力电池中与绝缘状态相关的缺陷，例如电池内部存在影响绝缘的异物、绝缘部分局部或整体受潮和脏污、绝缘击穿和严重热老化等缺陷。在判断绝缘电阻低于预设的安全阈值时，停止当前的充放电操作，可以保护动力电池免受缺陷导致的损害。

本发明实施例的动力电池充放电控制方法可以利用现有的充放电设备和传感器来实现，也可以利用根据本发明实施例设计的充放电设备或充放电控制装置来实现，并且尤其适用于锂电池的充放电控制。但本发明并不限于锂电池的充放电控制。

图2示出根据本发明实施例在各种应用场景下的充放电控制方法的流程图。方法200包括以下步骤：

选择应用场景(步骤201)；操作人员可以在充放电设备或充放电控制装置上的人机交互单元上先启动动力电池模组维护平台软件，输入用户名及密码，然后选择针对动力电池的充放电服务的应用场景，例如选择动力电池系统或模组的补电场景、更换场景、运输场景和备件维护场景之一。

在人机交互单元上可以显示与方法200中所有步骤的执行相关内容的显示界面，以引导操作人员执行相关的充放电控制操作。

确定电池模组型号(步骤202)；操作人员可以在人机交互单元上手动设定模组型号，或通过对模组进行扫码来读取模组型号，也可以在充放电设备或充放电控制装置中设置电池模组检测单元来自动确定电池模组型号。另外还可以手动方式或自动方式设定电池的电芯类型、电池系统或模组的充放电工作参数安全阈值(如最大充放电电压、最大充放电电流、最大温度等)。在补电场景或更换场景下，所确定的模组型号或类型将与后台充放电策略、特征值范围一一对应。在运输场景或备件维护场景下，模组型号或类型将与后台充放电策略、目标电压值、特征值范围一一对应，目标电压值是固定的，无需操作人员输入目标电压值。在运输场景下的目标电压值的设定与电池运输规范相关；在备件维护场景下的目标电压值的设定与电池模组备件的存放相关。充放电工作参数安全阈值可以根据每个模组类型和/或型号、以及电池化学类型来进行设定。

预设充放电策略(步骤203)；基于所选择的动力电池的应用场景、以及动力电池的型号或类型，可以预设动力电池的充放电策略。充放电策略包括：充电放电方式、充放电流程、充放电电压以及充放电电流中的至少一项。充放电方式例如可包括恒流充放电、恒压充放电、恒流恒压充放电等各种充放电方式，这些充放电方式常用于锂电池。恒流恒压充放电方式是指先对电池进行恒流充放电，当充放电达到一定水平后转为恒压充放电。充放电流程包括整个充放电过程的控制方式，例如在对电池补电的场景下，充电初期进行恒流充电，当充电电压达到一定水平后采用恒压充电方式，直至电池充满。充放电电压和充放电电流可以是充放电工作电压和电流，也可以是最大充放电电压和电流。

在本发明的实施例中，可以结合每个场景的实际需求来预设充放电策略，以通过采用不同的充放电方式去实现不同的充放电策略。例如，模组补电场景下对模组的充电方式为恒流充电；模组更换场景下的充电方式为恒流转恒压(即，先是恒流充电，再转恒压充电)；模组备件维护场景下的充电方式为恒流充电；模组更换场景下的放电方式为恒流转恒压(即，恒流放电，恒压放电)；模组运输场景下的放电方式为恒流放电；模组备件维护场景下的放电方式为恒流放电。

在进行电池充放电过程检测之前，预设充放电设备的自检项、自检值及自检功能(步骤204)。在进行电池充放电过程检测之前，对充放电设备和/或电池进行安全性自检(步骤205)，包括对充放电设备自身及与待测电池连接的完整性进行自检。对电池和充放电设备的自检过程可以检测电池和充放电设备的各项工作参数是否都在安全范围内，以避免电池或充放电设备在充放电过程中出现故障或导致损坏。检测待测电池与充放电设备的连接可以避免例如电池模组的动力线、通讯线未与充放电设备连接或错误连接。

操作人员对需要进行充放电服务的动力电池进行连接，将电池的动力线和通讯线完整无误地连接到充放电设备上，同时进行电池动力线和通讯线的连接检测(步骤206)。自检和连接检测成功后进行后续步骤。在上述对于动力电池、充放电设备及其与电池的连接中的任一项检测中如果发现异常，则自检不合格，指示动力电池和/充放电设备存在安全隐患，或是电池未正确地连接充放电设备。此时将提示操作人员进行相应的操作，如动力线反接提示、通讯线中断提示等，同时蜂鸣器响起，警示灯亮起，同时禁止对动力电池进行充放电操作，直至上述自检不再发现异常状况。

在电池运输或电池备件维护的应用场景下，可以根据先前步骤所设定的动力电池的类型和/或型号、以及应用场景的要求，自动地预设动力电池将被充放电所达到的目标电压值。例如，在运输场景下，可以根据模组类型和/或型号、以及场景建议要求来预设目标电压值，如8S磷酸铁锂电池模组的运输电压为25.6V，这个目标电压值是根据电池化学类型及实际运输要求进行预设的；如没有运输要求，可以从安全运输角度出发，建议将目标电压值控制在30％至50％的SOC所对应的电压值范围内。在模组备件维护场景下，可以根据模组类型和/或型号、以及场景建议要求进行预设，如8S磷酸铁锂电池模组的存储电压为25.6V，这个目标电压值是根据电池化学类型及实际存储要求进行预设；如没有存储要求，可以从安全存储角度出发，将目标电压值控制在30％至50％的SOC所对应的电压值范围内。

在电池补电场景或电池更换场景下，可以由操作人员在人机交互单元上根据电池和应用场景的实际情况输入目标电压值。目标电压值通常应处于预设范围内，例如应高于电池实际电压值，并不会允许操作人员随意输入不合理的目标电压值。例如当输入的目标电压值过高时，人机交互单元可以显示提示操作人员修改目标电压值的界面。

人机交互单元可以在显示界面上显示目标电压值，并提示操作人员“请检查模组参数和目标电压是否合理！注意：单体过放阈值×串数＜目标电压＜单体过充阈值×串数”。模组的端电压会随着电池串数的不同而变化，在设置目标电压值时要考虑电池串数。

当在人机交互单元上显示自动预设或输入的目标电压值、以及所检测到的电池实际电压值和/或实际剩余电量，并且确认电池与充放电设备之间的连接无误后，操作人员可以在人机交互单元的显示界面上按“启动”按钮，以对所连接的电池开始在所选应用场景下的充放电服务，同时开始对处于充放电状态下的电池进行检测，以监测其充放电电流、充放电电压和温度等(步骤207)。所监测的电池充放电电流、充放电电压和温度可以实时显示在人机交互单元上，同时还显示目标电压值、各电池单体电压、剩余充放电时间、最大容量、累计容量、充放电状态(如，充电中，放电中)等参量。

在充放电过程中监测电池的充放电电流、充放电电压和温度等中的至少一个工作参数是否超出其安全阈值，当监测到电池的工作参数超出其安全阈值时，例如充放电电流或充放电电压过大、电池温度过高时，充放电设备自动停止当前的充放电操作或自动断电，用于告警的蜂鸣器发出警告声，故障指示灯闪烁提示(步骤208)。充放电工作参数的安全阈值和安全特征参数可以是基于电池类型和/或型号预先设置好并保存在充放电设备或充放电控制装置中。不同型号的动力电池通常具有不同的安全阈值或安全特征参数。在一个示例中，可以在充放电过程中监测模组的上下限电压、电芯的上下限电压、温差、电压差、绝缘阻值等参数，并在充放电设备判断其超出其安全阈值或到达安全边界值时自动停止相应的模组或电芯的充放电操作。例如，在充电过程中，某个电芯已经达到其上限电压，其它电芯由于其一致性差而没有达到其上限电压，使得模组的端电压尚未达到目标电压或截止电压，这时将先停止对已经达到上限电压的电芯充电，其它电芯可继续充电。

当动力电池系统或模组通过充放电操作达到目标电压值时，充放电设备停止工作(步骤209)。自动生成关于充放电过程的测试报告，作为电池使用历史记录(步骤210)。整个过程结束后即可从充放电设备上拆下电池模组。

根据本发明的实施例，通过检测动力电池的剩余电量、电流、电压(如端电压，电芯电压)和温度中的至少一项，并根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景，可以自动地确定用于动力电池的充放电策略；以及根据所确定的充放电策略来自动地控制充放电设备对动力电池的充放电过程，由此可以使普通操作人员无需较多的工作经验或较高的专业水平，按照人机交互单元的引导式提示，就可以准确、高效和安全地完成各种类型和/或型号的动力电池在各种应用场景下的充放电服务。操作人员的实际操作也被大大简化，在整个充放电过程中，充放电电流值设定、充放电方式切换及充放电结束等都是自动进行，无需维修技师操作，在某些特定场景下只需手动输入目标电压值，按下启动键即可开始自动完成充放电过程。

根据本发明的实施例，在电池更换和电池补电场景下，只需要操作人员输入目标电压值，就可以按照预设的充放电流程来控制电池的充放电过程；在电池运输和电池备件维护场景下，可以直接按预设的充放电流程来控制电池的充放电过程，不需要由维修技师来自行编写充电或放电的工步。

根据本发明的实施例，在进行电池测试前会针对电池模组进行测试前的安全检测及其动力线通讯线的连接检测，自检成功后会进入测试流程，自检不成功会提示维修技师如何操作通过自检进入到测试；进入测试过程，无需维修技师来判断测试是否出现异常，而是通过在进行充放电的同时对电池进行自动的安全性监测；针对不同模组预设值进行自动判断，一旦发现电池状态超出安全阈值范围或异常，随即停止当前测试和充放电操作，并发出蜂鸣声及警示灯提示。由此确保电池和充放电设备的安全性。

图3示出用于控制动力电池的充放电的装置的实施例的结构方框图。装置300包括：检测单元(301)，被配置用于检测动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项；控制单元(302)，被配置用于根据所检测的动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、动力电池的类型和/或型号、以及动力电池的应用场景，确定用于动力电池的充放电策略；以及根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对动力电池的充放电过程。检测单元(301)包括用于检测动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项的检测器或传感器，并将检测到的参量传送给控制单元(302)。

根据本发明的实施例，充放电策略包括：充电放电方式、充放电流程、充放电电压以及充放电电流中的至少一项；至少包括恒流充放电、恒压充放电、以及恒流恒压充放电。动力电池的应用场景包括：电池补电、电池更换、电池运输、电池备件维护。

根据本发明的实施例，控制单元(302)还配置用于：在电池运输或电池备件维护的应用场景下，根据动力电池的类型和/或型号、以及应用场景的要求，预设动力电池将被充放电所达到的目标电压值。

根据本发明的实施例，控制单元(302)还被配置用于：当判断动力电池将被充放电所达到的目标电压值大于动力电池的实际电压值时，确定将对动力电池进行充电；当判断动力电池将被充放电所达到的目标电压值小于动力电池的实际电压值时，确定将对动力电池进行放电。

根据本发明的实施例，装置300还包括：人机交互单元(303)，被配置用于与充放电操作人员进行人机交互；其中，在电池补电或电池更换的应用场景下，从人机交互单元(303)上接收充放电操作人员输入的动力电池将被充放电所达到的目标电压值。人机交互单元(303)可包括键盘等输入部件、以及显示器，也可以是触摸显示屏。人机交互单元(303)可以通过在显示器上显示人机交互界面与操作人员进行交互，显示各种操作提示界面以引导操作人员完成各种充放电操作，接收操作人员针对人机交互界面输入的各种数据和指令。

根据本发明的实施例，检测单元(301)还被配置用于：在对动力电池的充放电过程之前，对动力电池和充放电设备进行安全性检测，以及对动力电池的动力线、通讯线与充放电设备之间的连接进行检测；控制单元(302)还被配置用于当对动力电池的安全性检测、对充放电设备的安全性检测、以及对动力电池与充放电设备之间的连接的检测中的任何一项检测发现异常时，禁止对动力电池进行充放电操作。

根据本发明的实施例，检测单元(301)还被配置用于在对动力电池的充放电过程期间，检测动力电池中的充放电电流、充放电电压和温度；以及控制单元(302)还被配置用于当所检测的充放电电流、充放电电压和温度中的任何一项超出预设的安全阈值时，发出警示信号和/或停止当前的充放电操作。在充放电过程中，可以人机交互单元(303)上显示所检测的动力电池中的充放电电流、充放电电压和温度等参量，以便于操作人员查看。

根据本发明的实施例，控制单元(302)还被配置用于：根据动力电池中的各单体电池的电压和温度，确定最大充放电电流；以及当检测到单体电池的充放电电流大于所确定的最大充放电电流时，停止单体电池的当前充放电操作。

本发明的实施例还提供另一种用于控制动力电池的充放电的装置，其包括：用于存储指令的存储器；以及耦合到存储器的处理器，所述指令在由处理器执行时使得处理器执行根据本发明实施例所述的用于控制动力电池的充放电的方法。例如，该装置可以是用于工业控制的工控电脑，并存储有用于控制动力电池的充放电的方法的计算机程序指令，并可采集电池的相关数据(如模组温度、端电压及电芯电压等)。工控电脑中的软件指令可以下达预设的安全特征参数、充放电策略等命令，产生相应的控制信号给充放电执行单元以完成相应的充放电操作。

图4示出充放电设备的实施例的结构方框图。充放电设备400包括控制装置(401)和充放电执行单元(402)。控制装置(401)可以是根据本发明的上述实施例所述的用于控制动力电池的充放电的装置(如图3所示的装置300)，可以控制充放电执行单元(402)完成对动力电池的充放电。充放电执行单元(402)可以包括充电电源和放电单元。控制装置(401)可以包括检测单元和控制单元。在控制装置(401)中可以设置人机交互单元，或者也可以在充放电设备(400)中设置人机交互单元。充放电设备(400)还可以包括电池模组管理模块(BMU)作为其中的一个控制模块，以扩展控制功能。充放电设备(400)还可设置操作面板，其上包含启动开始按钮、工作状态灯、故障灯、蜂鸣器等操作和提示部件。

Claims (13)

1.一种用于控制动力电池的充放电的装置，包括：

检测单元，被配置用于检测所述动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项；

控制单元，被配置用于根据所检测的所述动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、所述动力电池的类型和/或型号、以及所述动力电池的应用场景，确定用于所述动力电池的充放电策略；以及根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对所述动力电池的充放电过程。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述充放电策略包括：充电放电方式、充放电流程、充放电电压以及充放电电流中的至少一项；所述充放电方式至少包括恒流充放电、恒压充放电和恒流恒压充放电。

3.根据权利要求1的装置，其中，所述动力电池的应用场景包括：电池补电、电池更换、电池运输、电池备件维护。

4.根据权利要求1的装置，其中，所述控制单元还配置用于：在电池运输或电池备件维护的应用场景下，根据所述动力电池的类型和/或型号、以及应用场景的要求，预设所述动力电池将被充放电所达到的目标电压值。

5.根据权利要求1的装置，还包括：人机交互单元，被配置用于与充放电操作人员进行人机交互；其中，在电池补电或电池更换的应用场景下，从所述人机交互单元上接收所述充放电操作人员输入的所述动力电池将被充放电所达到的目标电压值。

6.根据权利要求1至5中任一项的装置，其中，所述检测单元还被配置用于：

在对所述动力电池的充放电过程之前，对所述动力电池和所述充放电设备进行安全性检测，以及对所述动力电池的动力线、通讯线与所述充放电设备之间的连接进行检测；以及

所述控制单元还被配置用于当对所述动力电池的安全性检测、对所述充放电设备的安全性检测、以及对所述动力电池与所述充放电设备之间的连接的检测中的任何一项检测发现异常时，禁止对所述动力电池进行充放电操作。

7.根据权利要求1至5中任一项的装置，其中，

所述检测单元还被配置用于在对所述动力电池的充放电过程期间，检测所述动力电池中的充放电电流、充放电电压和温度；以及

所述控制单元还被配置用于当所检测的充放电电流、充放电电压和温度中的任何一项超出预设的安全阈值时，发出警示信号和/或停止当前的充放电操作。

8.根据权利要求7的装置，其中，所述控制单元还被配置用于：根据所述动力电池的容量、电池类型和/或型号、电池模组中的各单体电池的电压和温度中的至少一项，确定所述动力电池的最大充放电电流；以及当检测到所述单体电池的充放电电流大于所确定的最大充放电电流时，停止所述单体电池的当前充放电操作。

9.根据权利要求1至5中任一项的装置，其中，所述检测单元还被配置用于在对所述动力电池的充放电过程期间，检测所述动力电池的绝缘电阻；所述控制单元还被配置用于当判断所述绝缘电阻低于预设的安全阈值时，停止当前的充放电操作。

10.一种用于控制动力电池的充放电的方法，包括：

检测所述动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项；

根据所检测的所述动力电池的剩余电量、电流、电压和温度中的至少一项、所述动力电池的类型和/或型号、以及所述动力电池的应用场景，确定用于所述动力电池的充放电策略；以及

根据所确定的充放电策略来控制充放电设备对所述动力电池的充放电过程。

11.一种用于控制动力电池的充放电的装置，包括：

用于存储指令的存储器；以及

耦合到所述存储器的处理器，所述指令在由所述处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求10所述的方法。

12.一种充放电设备，用于对动力电池进行充放电；所述充放电设备包括权利要求1至9、11中任一项所述的用于控制动力电池进行充放电的装置。

13.一种计算机可读存储介质，其上存储由指令，所述指令在由计算机的处理器执行时使得所述处理器执行根据权利要求10所述的方法。

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