CN114552712A - 一种电池系统、电池系统充电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池系统、电池系统充电控制方法及装置，其中电池系统充电控制方法包括：针对电池系统中的任一电池模组，在电池模组处于恒流充电状态时，通过获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比；由此可以利用一个功率变换器来对电池系统中处于恒流充电状态的所有电池模组进行荷电平衡控制，由此在电池系统中的电池模组数量较多时，多个电池模组可以通过一个功率变换器与电源连接，降低电池系统的成本。

Description

一种电池系统、电池系统充电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池系统、电池系统充电控制方法及装置。
背景技术
过去20年间，电池系统发展迅猛，已经广泛应用在各行各业的电子设备中，例如电动汽车，消费者电子产品(如手机、笔记本电脑、智能手表等)、智能电网、储能系统、医疗器械等。在一个电池系统中，大量的电池单节(cell)串联或者并联一起组成高功率的电池模组(module)或电池包(pack)。
但是，不同电池因为制造工艺、运行环境、健康程度等多方面影响，它们的特性会随着时间而发生差异。例如，电池内阻会随着电池使用寿命以及周围温度发生变化，进而影响电池的输出电压。在充放电过程中，这些差异性会体现在电池荷电状态(state ofcharge，SOC)的不同。如果荷电失衡得不到有效控制，电池系统可能会出现过度充电或者过度放电的现象，降低电池系统整体充放电效率，进而影响系统安全稳定运行。
因此，在电池本身特性存在差异性以及运行环境存在差异性的情况下，如何实现不同电池单节或模组的平衡控制，是实现电池系统高效、安全、有效运行的重要因素。
现有的电池荷电平衡可以大致分为两种方法：被动式平衡和主动式平衡。传统的被动式平衡利用并联电阻的方法，通过电阻发热的方式将电池中多余的能量消耗掉。这种方法控制简单，但是其平衡电流很小，一般只有几十至几百毫安，因此需要较长的平衡时间。而且电阻散热除了降低能量转换效率之外，还对系统的散热提出了更高的要求。和被动式平衡方法相对应，主动式平衡利用电感、电容或者功率变换器(power converter/inverter)等元器件和设备，通过将电池能量转移或者直接控制电池的充放电速率，以实现主动式平衡。其中，功率变换器作为电池充放电控制必不可少的器件，只需要加入平衡控制算法，而不需要额外的硬件电路，即可实现对电池系统的平衡控制。因此，利用功率变换器实现电池主动平衡得到了越来越多的关注。
目前，在常用的方法中，每一个电池组都会连接一个功率变换器以实现充放电控制和平衡控制。如图1所示，为了实现传统的电池充电(如化成分容中电池充电过程)，需要使用多个单输入单输出的功率变换器，来控制每个电池的充电电流和充电电压。当系统中电池数量大量增加时，相对应的功率变换器的数量也随之增长，给系统的设计成本带来了很大压力。尤其是当电池模组数量成百上千之后，如何降低功率变换器的成本压力是亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电池系统、电池系统充电控制方法及装置，以解决当电池模组数量较多时，功率变换器成本较大的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种电池系统充电控制方法，所述电池系统包括多个电池模组，所述多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接，所述电池系统充电控制方法包括：针对任一电池模组，当所述电池模组处于恒流充电状态时，获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
在本发明实施例提供的电池系统充电控制方法中，针对电池系统中的任一电池模组，在电池模组处于恒流充电状态时，通过获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比；由此可以利用一个功率变换器来对电池系统中处于恒流充电状态的所有电池模组进行荷电平衡控制，在电池系统中的电池模组数量较多时，多个电池模组可以通过一个功率变换器与电源连接，代替现有技术中每个电池模组均连接一个功率变换器的方案，由此可以降低电池系统的成本。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值包括：获取所述电池模组的恒流充电参考值；将所述荷电补偿值与所述恒流充电参考值相乘得到所述电池模组的充电电流期望值。
结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比包括：获取所述电池模组的充电电流测量值；根据所述充电电流期望值和所述充电电流测量值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，在获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值之前，还包括：分别获取所述电池模组的荷电实际值和荷电参考值；根据所述荷电实际值和所述荷电参考值得到所述荷电补偿值。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，在获取所述电池模组的荷电参考值之前，还包括：分别确定所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件的每个电池模组的充电模式；分别获取所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件且处于恒流充电模式的每个电池模组的荷电实际值；计算所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件且处于恒流充电模式的所有电池模组的荷电实际值的平均值，将所述平均值作为荷电参考值。
结合第一方面，在第一方面第五实施实施方式中，在获取所述电池模组的荷电平衡使能信号之前，还包括：获取所述电池模组的电压；判断所述电压是否到的预设的第一阈值；当所述电压未达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒流充电模式；当所述电压达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒压充电模式。
结合第一方面，在第一方面第六实施实施方式中，在根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比之前，还包括：获取所述电池侧开关的状态；根据所述电池侧开关的状态来确定所述功率变换器是否为所述电池模组恒流充电。
结合第一方面，在第一方面第七实施实施方式中，电池充电控制方法还包括：当所述电池模组处于恒压充电状态时，分别获取电压参考值和所述电池模组的电压实际值；根据所述电压参考值和所述电压实际值得到所述功率变换器为所述电池模组恒压充电时的占空比。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种电池充电控制装置，所述电池系统包括多个电池模组，所述多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接，所述电池充电控制方法包括第一获取模块、第二获取模块、补偿模块和调整模块，具体的，针对任一电池模组，当所述电池模组处于恒流充电状态时，所述第一获取模块，用于获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，所述第二获取模块，用于获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；所述补偿模块，用于根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；所述调整模块，用于根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
根据第三方面，本发明实施例还提供了一种电池系统，包括电源侧电路模块、电池侧电路模块和控制器模块，所述控制器模块包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的电池系统充电控制方法。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为现有技术中电池系统框图；
图2为本发明实施例1电池系统示意图；
图3为单输入多输出功率变换器电池系统的一示例的示意；
图4为以N型MOSFET为例的背靠背开关示意图；
图5为本发明实施例1中电池系统充电控制方法的流程示意图；
图6为电路控制的时序图；
图7为荷电平衡控制和恒流控制的控制框图；
图8为电池系统处于恒压充电状态时的控制框图；
图9为电池系统充电时的控制流程示意图；
图10为本发明实施例2中电池系统充电控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域技术人员在没有作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。
实施例1
本发明实施例1提供了一种电池系统充电控制方法。所述电池系统包括多个电池模组，所述多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接。如图2所示，电池模组1、电池模组2和电池模组3均通过一个单输入多输出的功率变换器与双向开关电源连接。
示例的，在本发明实施例1中电池模组可以为一个电池单节，也可以为多个电池单节并联在一起。
图3为单输入多输出电池系统的一个电路实例，如图3所示，整个系统可以分为三个主要模块：电源侧电路模块、电池侧电路模块和控制器模块(包括算法)。电源侧电路模块为一个直流-直流(DC-DC)功率变换器，利用驱动信号Pconv通过控制上下两个开关Su和Sl的通断来调整功率变换器的占空比，进而来实现电池充电过程中电压和电流的调节，以及电池之间的荷电平衡。需要说明的是，在图3中功率变换器为非隔离的buck/boost变换器，如果采用其他拓扑结构的变换器，如隔离型反激变换器(flyback converter)，正激变换器(forward converter)等，并不会影响系统的功能和控制器算法设计。
电池侧电路模块为多个电池通过双向导通功能的开关，例如背靠背(back-to-back)MOSFET开关((S11,S12),(S21,S22),…,and(SN1,SN2))耦合在一起，以实现不同通路中分时控制。采用背靠背MOSFET结构主要为了实现能量的双向流动和控制。具体的，如图4所示，电源侧的电感L右端和电池侧MOSFET开关S12,S22…,SN2的漏极(Drain)以及电池侧输入电容C12,C22…,CN2耦合在一起。每一路电池和耦合点之间有一组背靠背(back-to-back)MOSFET开关，两个MOSFET的源极连接在一起，栅极接收同一控制信号，以实现能量的双向流动和控制。
控制器模块主要包括了控制电路和算法。该模块采集电池侧电流和电压(V1,V2,…,VN；I1,I2,…,IN)以及电源侧电流和电压(Vin,Iin)，将这些信息传送到控制器，并输出控制器信号(P1,P2,…,PN,Pconv)。
也就是说，电源侧的单输入功率变换器耦合到多个输出电池通路，多条通路耦合到电感一端以经由所述输出端口向多路电池提供电力/能量，包括背靠背开关以便电池能量双向传输；控制电路，所述控制电路连接到输入端电源侧功率变换器开关和输出端电池侧开关。
图5为本发明实施例1中电池系统充电控制方法的流程示意图，如图5所示，电池系统充电控制方法包括以下步骤：
S101：针对任一电池模组，当所述电池模组处于恒流充电状态时，获取所述电池模组的荷电平衡使能信号。
在本发明实施例1中，荷电平衡使能信号可以根据电池模组的健康状态来确定。示例的，荷电平衡使能信号可以用1和0来表示，例如当荷电平衡使能信号为1时，证明电池模组是健康的，具备进行荷电平衡的条件；当荷电平衡使能信号为0时，证明电池模组是不健康的，不具备进行荷电平衡的条件。由此可以根据荷电平衡使能信号可以将荷电平衡功能切入或切出系统，可以使系统运行更加灵活。示例的，当荷电平衡使能信号为1时，切入系统，当荷电平衡使能信号为0时，切出系统。
进一步的，在获取所述电池模组的荷电平衡使能信号之前，还包括：判断所述电池模组是否处于恒流充电模式。具体的，判断所述电池模组是否处于恒流充电模式可以采用如下方案：获取所述电池模组的电压；判断所述电压是否到的预设的第一阈值；当所述电压未达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒流充电模式；当所述电压达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒压充电模式。也就是说，在获取到的荷电平衡使能信号满足所述预设条件之前，首先确定电池模组处于恒流充电状态还是恒压充电状态。这是因为，荷电平衡控制需要调节电池的电流充电速率，而恒压充电过程中电流难以控制，因此荷电平衡功能在恒压充电时关闭(不使能)。由此，只有电池模组处于恒流充电模式时，才会执行步骤S101中获取所述电池模组的荷电平衡使能信号的步骤，进而实现荷电平衡控制。
S102：当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值。
具体的，荷电平衡使能信号满足预设条件可以理解为：根据荷电平衡使能信号能够确定电池模组处于健康状态。示例的，荷电平衡使能信号满足预设的条件可以理解为：荷电平衡使能信号是否为1，当为1时，认为荷电平衡使能信号满足预设条件；当为0时，认为荷电平衡使能信号不满足预设条件。
作为进一步的实施方式，在获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值之前，还包括：分别获取所述电池模组的荷电实际值和荷电参考值；根据所述荷电实际值和所述荷电参考值得到所述荷电补偿值。
具体的，根据所述荷电参考值和所述电池模组的荷电实际值得到荷电补偿值可以采用如下方式：计算所述荷电参考值和所述荷电实际值的第一差值，根据所述第一差值采用预设的第一控制方式进行控制得到所述荷电补偿值。示例的，所述第一控制方式包括但不限于：PI(proportional integral controller比例调节和积分调节)控制、预测控制。示例的，可以将所述第一差值作为荷电补偿器的输入，荷电补偿器可以采用PI控制、预测控制的控制方法。
更进一步的，在获取所述电池模组的荷电参考值之前，还包括：分别确定所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件(例如所述荷电平衡使能信号为1)的每个电池模组的充电模式；分别获取所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件且处于恒流充电模式的每个电池模组的荷电实际值；计算所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件且处于恒流充电模式的所有电池模组的荷电实际值的平均值，将所述平均值作为荷电参考值。
具体的，计算所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足预设条件且处于恒流充电模式的所有电池模组的荷电实际值的平均值可以采用如下的公式(1)来进行计算：
Figure BDA0003524768080000101
在上述公式1中，SOCref表示荷电参考值，SOC1、SOC2和SOC3表示荷电实际值，参数
Figure BDA0003524768080000102
表示电池模组接入信号。具体的，当电池模组接入系统(荷电平衡使能信号满足预设条件，没有被短接掉)且处于恒流充电状态时，
Figure BDA0003524768080000103
值为1；当电池模组没有接入系统(即荷电平衡使能信号不满足预设条件)或当电池模组虽然接入系统但处于恒压充电状态时，
Figure BDA0003524768080000104
值为0。
S103：根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值。
作为具体的实施方式，所述根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值可以采用如下方案：获取所述电池模组的恒流充电参考值；将所述荷电补偿值与所述恒流充电参考值相乘得到所述电池模组的充电电流期望值。
S104：根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
作为具体的实施方式，根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比可以采用如下方案：获取所述电池模组的充电电流测量值；根据所述充电电流期望值和所述充电电流测量值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
具体的，根据所述充电电流期望值和所述充电电流测量值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比可以采用如下方式：计算所述充电电流期望值和所述充电电流测量值的第二差值，将所述第二差值采用预设的第二控制方式进行控制得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。示例的，所述第二控制方式包括但不限于：PI(proportional integral controller比例调节和积分调节)控制、预测控制。示例的，可以将所述第二差值作为电流补偿器的输入，电流补偿器可以采用PI控制、预测控制的控制方法。
作为具体的实施方式，本发明实施例1的电池系统充电控制方法还包括：控制每一时刻只有一个电池模组与所述功率变换器连接。也就是说，采用分时复用实现电池模组与功率变换器之间的解耦控制。
具体的，图6为电路控制的时序图。可以看出，电池侧的开关频率要远远小于电源侧的开关频率。在一个周期T0内，电池侧中每一个电池的开关接入系统的时间长度为T0/N，即如图6所示，电池#1在T1时间段内接入功率变换器，电池#2在T2时间段内接入功率变换器，电池#3在T3时间段内接入功率变换器。而在T1,T2,…,T3时间段内，电源侧功率变换器分别以占空比D1,D2,…,DN实现对应通路电池的充电电压或者充电电流控制。在通路转换的过程中(如从电池#1接通、电池#2关断到电池#1关断、电池#2接通过程)，控制器输出一个短暂的死区时间Td，在此时间内，所有的控制信号都不接通，这是为了防止两路电池同时接通所导致的电池短路情况。
示例的，结合图3，在一个周期T0内，当电池#1需要接入功率变换器时，电源侧开关(S11,S12)导通，其他开关(S21,S22),…,(SN1,SN2)关闭，导通时间为T1；当电池#2需要接入功率变换器时，电源侧开关(S21,S22)导通，其他开关(S11,S12),…,(SN1,SN2)关闭，导通时间为T2；当电池#N需要接入功率变换器时，电源侧开关(SN1,SN2)导通，其他开关(S11,S12),(S21,S22)…,关闭，导通时间为TN；这样每一时刻只有一路电池接入电源，达到了分时复用的目的。
进一步的，在根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比之后，还包括：获取所述电池模组开关的状态；根据所述电池模组开关的状态来确定所述功率变换器是否与所述电池模组连接；当所述功率变换器与所述电池模组连接时，利用所述占空比对所述电池模组恒流充电进行控制。也就是说，只有在功率变换器在为该电池模组恒流充电时，才对电池模组采用占空比进行恒流充电控制。
由此可见，虽然在本发明实施例1中电池系统中多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接，但在每个时刻，功率变换器只与电池侧开关状态处于打开状态的电池模组连接，并且在每个时刻只有一个电池模组的开关处于打开状态；由此在恒流充电的时间段内，功率变换器可以与不同的电池模组连接，为不同的电池模组采用占空比进行恒流充电控制，进而可以利用一个功率变换器来对电池系统中处于恒流充电状态的所有电池模组进行荷电平衡控制，在电池系统中的电池模组数量较多时，多个电池模组可以通过一个功率变换器与电源连接，代替现有技术中每个电池模组均连接一个功率变换器的方案，由此可以降低电池系统的成本。作为进一步的实施方式，在根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比之后还包括：将最后一个或最后几个占空比调整为0。由此可以保证在下一个电池模组接通之后，电感电流从初始OA值变化，不会因上一周期残留能量而造成系统不稳定。具体的，在切换通路之前，电源开关的最后一个或最后几个周期占空比设置为0，如图6第四行的开关示意图所示，相当于在切换通路之前，电感不再和电源相连通，里面的能量逐渐变为0。
也就是说，在本发明实施例1中，多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接，为了解决不同通路之间的耦合问题，使用分时复用的解耦控制。简而言之，通过控制电池侧的开关通断，使同一时刻只有一路通路接通到电源侧的功率变换器。而且在通路切换过程时，保证电感L中电流为零，这样可以避免通路切换中电感残余能量所带来的扰动。
下面结合图7给出荷电平衡和恒流控制的一个示例。在完成电池多输出通路的解耦控制之后，控制器还需要能够完成每一路电池的恒流充电、恒压充电和不同电池之间的荷电平衡控制。其中，荷电平衡控制需要调节电池的电流充电速率，而恒压充电过程中电流难以控制，因此荷电平衡功能在恒压充电时关闭(不使能)。图7为荷电平衡控制和恒流控制的控制框图。荷电平衡补偿器的输入为每个电池的实际SOC值和参考值SOCref的差值。SOCref为各电池SOC的平均值，其计算过程如公式(1)所示，其中，参数
Figure BDA0003524768080000141
为电池接入信号，当
Figure BDA0003524768080000142
值为1时，表明该电池接入系统(没有被短接掉)且不处于恒压充电状态，反之
Figure BDA0003524768080000143
值为0时，表明该电池没有接入系统或处于恒压充电状态。
Figure BDA0003524768080000144
图7中En为荷电平衡使能信号，当En为1时，荷电平衡功能被激活，荷电平衡补偿器的输出乘以恒流充电参考值Iref(如1C电流，根据电池说明书确定)，得到电池充电电流的实际期望值Ichg1,Ichg2,…,IcghN。实际期望值和电池充电电流测量值I1,I2,…,IN的差值作为电流补偿器的输入，补偿器输出为电池侧功率变换器的控制信号占空比D1,D2,…,DN。根据框图7，当电池处于恒流充电时(包含荷电平衡模块)，最终输出控制信号D1,D2,…,DN可由公式(2)给出。
Figure BDA0003524768080000145
图8为电池系统处于恒压充电状态时的控制框图，最终输出控制信号D1,D2,…,DN可由公式(3)给出。需要注意的是，图7和图8将恒流充电和恒压充电分开描述，如果在电池系统中某电池率先从恒流充电进入恒压充电模式，并不影响其他电池的正常充电，因为每个电池能够独立的切换充电模型。
Figure BDA0003524768080000146
在公式(3)中，V1,V2,…,VN表示电压实际值，Vref表示电压参考值。
具体的，电池系统处于恒压充电状态时的控制方法为：当所述电池模组处于恒压充电状态时，分别获取电压参考值和所述电池模组的电压实际值；根据所述电压参考值和所述电压实际值得到所述功率变换器为所述电池模组恒压充电时的占空比。
更加具体的，根据所述电压参考值和所述电压实际值得到所述功率变换器为所述电池模组恒压充电时的占空比可以采用如下方案：计算所述电压参考值和所述电压实际值的差值，将所述差值采用预设的第三控制方式进行控制(例如输入到电压补偿器中)得到所述功率变换器为所述电池模组恒压充电时的占空比。示例的，所述第三控制方式包括但不限于：PI(proportional integral controller比例调节和积分调节)控制、预测控制。
图9为电池系统充电时的控制流程示意图。如图9所示，针对电池系统中任意电池模组，首先获取电池模组的电压，判断所述电压是否到的预设的第一阈值(例如4.2V)；当所述电压未达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒流充电模式；当所述电压达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒压充电模式。
当电池模组进入恒压充电模式时，可以利用现有技术中的手段为电池模组充电，例如按照图8的方式为电池系统进行充电，电池电压不变，充电电流逐渐降低。当电池模块的充电电流小于预设的第二阈值(例如，1/20C)时，说明该电池模组的恒压充电模式结束。
当电池模组进入恒流充电模式时，判断该电池模组的荷电平衡使能信号是否满足预设条件，当满足预设条件时，说明该电池模组是健康的，可以按照图7的方式在恒流充电过程中进行荷电平衡，即En＝1，配置充电电流Ichg1；当不满足预设条件时，说明该电池模组是不健康的，不能按照图7的方式在恒流充电过程中进行荷电平衡，此时可以通过电池侧开关的关断将不健康电池剔除处系统，也可以对不健康电池进行单独充电，此时该电池充电电流根据其健康程度确定(一般用小电流，以确保安全)，因为其不列入SOC平衡算法，因此充电电流和其他荷电平衡电池充电电流不同，即En＝0，配置充电电流Ichg2。在恒流充电进行过程中，该电池模组的两端的电压升高，当电压达到所述第一阈值时，判定所述电池模组进入恒压充电模式。
由此可见，本发明实施例1提供的电池系统充电控制方法能够实现如下目标：
(1)实现多输出通路的解耦控制，以降低不同通路之间的相互干扰；
(2)实现不同输出通路电池相互独立的恒流充电和恒压充电；
(3)实现各电池之间的荷电平衡控制；
(4)实现电池系统恒流充电模式、恒压充电模式、和荷电平衡充电模式之间的运行模式相互转换。
实施例2
与本发明实施例1相对应，本发明实施例2提供了一种电池系统充电控制装置。其中，所述电池系统包括多个电池模组，所述多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接。具体的，如图10所示，所述电池系统充电控制装置包括第一获取模块20、第二获取模块21、补偿模块22和调整模块23。
具体的，针对任一电池模组，当所述电池模组处于恒流充电状态时，所述第一获取模块20，用于获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；
当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，所述第二获取模块21，用于获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；
所述补偿模块22，用于根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；
所述调整模块23，用于根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
上述电池系统充电控制具体细节可以对应参阅图1至图9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。
实施例3
本发明实施例还提供了一种电池系统，所述电池系统包括电源侧电路模块、电池侧电路模块和控制器模块，所述电源侧电路模块的单输入功率变换器耦合到所述电池侧电路模块的多个输出电池通路，所述控制模块与所述单输入功率变换器的开关和所述多个输出电池的开关通信连接。
图3为单输入多输出电池系统的一个电路实例，如图3所示，电池系统包括：输入端口，电源侧的单输入功率变换器耦合到多个输出电池通路；输出端口，多条通路耦合到电感一端以经由所述输出端口向多路电池提供电力/能量，包括背靠背开关以便电池能量双向传输；控制电路，所述控制电路连接到输入端电源侧功率变换器开关和输出端电池侧开关。
其中控制器模块包括处理器和存储器，其中处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器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系统充电控制方法对应的程序指令/模块(例如，图10所示的第一获取模块20、第二获取模块21、补偿模块22和调整模块23)。处理器通过运行存储在存储器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系统充电控制方法。
存储器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所创建的数据等。此外，存储器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，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。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中，当被所述处理器执行时，执行如图1至图9所示实施例中的电池系统充电控制方法。
上述电池系统具体细节可以对应参阅图1至图10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(RandomAccessMemory，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 (10)

1.一种电池系统充电控制方法，其特征在于，所述电池系统包括多个电池模组，所述多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接，所述电池系统充电控制方法包括：
针对任一电池模组，当所述电池模组处于恒流充电状态时，获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；
当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；
根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；
根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值包括：
获取所述电池模组的恒流充电参考值；
将所述荷电补偿值与所述恒流充电参考值相乘得到所述电池模组的充电电流期望值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比包括：
获取所述电池模组的充电电流测量值；
根据所述充电电流期望值和所述充电电流测量值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值之前，还包括：
分别获取所述电池模组的荷电实际值和荷电参考值；
根据所述荷电实际值和所述荷电参考值得到所述荷电补偿值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在获取所述电池模组的荷电参考值之前，还包括：
分别确定所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足所述预设条件的每个电池模组的充电模式；
分别获取所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足所述预设条件且处于恒流充电模式的每个电池模组的荷电实际值；
计算所述电池系统中所述荷电平衡使能信号满足所述预设条件且处于恒流充电模式的所有电池模组的荷电实际值的平均值，将所述平均值作为荷电参考值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述电池模组的荷电平衡使能信号之前，还包括：
获取所述电池模组的电压；
判断所述电压是否到的预设的第一阈值；
当所述电压未达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒流充电模式；
当所述电压达到所述第一阈值时，判定所述电池模组处于恒压充电模式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
控制每一时刻只有一个电池模组与所述功率变换器连接；
在根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比之后，还包括：
获取所述电池模组开关的状态；
根据所述电池模组开关的状态来确定所述功率变换器是否与所述电池模组连接；
当所述功率变换器与所述电池模组连接时，利用所述占空比对所述电池模组恒流充电进行控制。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述电池模组处于恒压充电状态时，分别获取电压参考值和所述电池模组的电压实际值；
根据所述电压参考值和所述电压实际值得到所述功率变换器为所述电池模组恒压充电时的占空比。
9.一种电池充电控制装置，其特征在于，所述电池系统包括多个电池模组，所述多个电池模组通过一个功率变换器与电源连接，所述电池充电控制方法包括第一获取模块、第二获取模块、补偿模块和调整模块：
针对任一电池模组，当所述电池模组处于恒流充电状态时，所述第一获取模块，用于获取所述电池模组的荷电平衡使能信号；
当所述荷电平衡使能信号满足预设条件时，所述第二获取模块，用于获取与所述电池模组相对应的荷电补偿值；
所述补偿模块，用于根据所述荷电补偿值得到所述电池模组的充电电流期望值；
所述调整模块，用于根据所述充电电流期望值得到所述功率变换器为所述电池模组恒流充电时的占空比。
10.一种电池系统，其特征在于，包括：
电源侧电路模块、电池侧电路模块和控制器模块，所述电源侧电路模块的单输入功率变换器耦合到所述电池侧电路模块的多个输出电池通路，所述控制模块与所述单输入功率变换器的开关和所述多个输出电池的开关通信连接，所述控制器模块包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-8中任一项所述的电池系统充电控制方法。
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