CN116315207A - 过压预警方法、装置和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种过压预警方法、装置和可读存储介质，涉及电池技术领域。过压预警方法包括：确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，目标支路为多条支路中流入环流电流的支路。根据目标支路中电芯的容量和目标支路的环流容量确定电芯的预测容量。在预测容量大于或等于预设容量的情况下，确定电芯存在过压风险，可以实现过压风险的提前预测。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种过压预警方法、装置和可读存储介质。
背景技术
在电池系统中，通常会将多个电芯串联为一条支路，并将多条支路并联，以提高电池系统中的电芯数量，增加电池系统的容量。在电池系统的运行过程中，当各电芯之间的一致性较差时，各支路之间会产生较大的环流电流。在环流电流流入的支路内，环流电流会对支路内的电芯进行充电，若支路内某个电芯的容量较高，环流电流可能会导致该电芯出现过压问题。
电池系统中通常会设置保护电路，保护电路在检测到电芯的电压达到预设的电压上限时会对电芯进行放电，以降低电芯的电压，对电芯进行保护。保护电路只能在电芯出现过压问题之后对电芯进行保护，无法提前预测电芯可能出现的过压问题，使得无法对电芯可能出现的过压问题提前采取措施。因此，提供一种可以提前预测电芯过压问题的方法成为亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种过压预警方法、装置和可读存储介质，能够提前预测电池系统中电芯可能出现的过压问题，有利于提前对电芯可能出现的过压问题采取措施。
第一方面，提供了一种过压预警方法，所述方法包括：
确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，所述目标支路为多条支路中流入环流电流的支路，所述目标支路的环流容量包括在环流电流的作用下所述目标支路的容量变化量；
根据所述目标支路中第一电芯的容量和所述目标支路的环流容量确定所述第一电芯的预测容量；
在所述预测容量大于或等于第一预设容量的情况下，确定所述第一电芯存在过压风险。
本申请实施例中，在过压预警过程中根据支路的环流容量和支路内电芯的容量确定电芯的预测容量，根据预测容量判断电芯是否存在过压风险。环流容量包括在各支路之间出现环流电流之后，在环流电流的作用下支路的容量变化量。根据环流容量和支路内电芯的容量可以确定电芯在环流电流作用下所能达到的预测容量，从而根据预测容量可以判断电芯的容量是否会超过第一预设容量，进而可以确定电芯是否会出现过压风险，实现过压风险的提前预测。
在预测到电芯存在过压风险之后，可以提前采取措施规避电芯可能出现的过压问题。这样，可以不在电池系统中设置保护电路或者简化保护电路，从而可以降低电池系统的硬件成本，同时可以降低由于保护电路的运行产生的电量损耗，节约能源。而且，在提前采取措施的情况下，可以降低电芯出现过压问题的概率，从而可以降低电芯的析锂风险，延长电芯的循环寿命。同时，可以降低电芯发生燃烧、爆炸等情况的概率，提高电池系统的安全性和可靠性。
在一种实施例中，所述确定目标支路和目标支路的环流容量，包括：
确定所述电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量；
将环流容量为流入状态的支路确定为所述目标支路。
本申请实施例中，在确定流入环流电流的支路的过程中，确定电池系统中每条支路的环流容量，然后根据环流容量对支路内电芯容量的影响确定流入环流电流的支路，可以准确确定流入环流电流的支路。
在一种实施例中，所述确定所述电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量，包括：
确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，以得到至少一个容量差，所述第一支路为所述多条支路中的任意一条支路，所述至少一个容量差与所述第一支路的至少一条并联支路一一对应；
根据所述至少一个容量差确定所述第一支路的环流容量。
本申请实施例中，在确定支路的环流容量的过程中，确定支路分别与每条并联支路之间的容量差，根据至少一个容量差确定支路的环流容量。支路的环流容量与支路和支路的每条并联支路之间的容量差相关，可以得到较为准确的环流容量。
在一种实施例中，所述确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，包括：
对于所述第一支路的每条并联支路，根据所述第一支路与所述并联支路之间的累积电流差确定累积容量差；
根据所述第一支路与所述并联支路之间的初始容量差和所述累积容量差确定所述容量差。
本申请实施例中，根据支路之间的累积电流差确定支路之间的累积容量差，根据累积容量差和初始容量差确定支路之间的容量差。累积电流差为支路之间在电池系统的使用过程中的累积差异，因此根据累积电流差确定的容量差可以准确的表征支路之间容量差异，从而根据支路之间的容量差可以确定较为准确的环流容量，根据环流容量对电压的过压风险进行更准确的预测。
在一种实施例中，所述方法还包括：
在所述第一支路的实际容量小于或等于第二预设容量的情况下，根据所述第一支路中电芯的开路电压确定所述第一支路的修正容量；
根据所述第一支路的修正容量和所述并联支路的修正容量修正所述初始容量差。
本申请实施例中，在电池系统的充放电过程中，根据支路内电芯的开路电压对支路的容量进行修正，并根据修正后支路的容量对支路之间的初始容量差进行修正，可以获取到较为准确的初始容量差，从而可以确定较为准确的支路之间的容量差，进而可以根据容量差确定较为准确的支路的环流容量，根据环流容量对支路内的电芯的过压风险进行准确预测。
在一种实施例中，所述根据所述第一支路与所述并联支路之间的累积电流差确定累积容量差，包括：
根据所述累积电流差和状态累加量确定所述累积容量差，所述状态累加量包括所述第一支路与所述并联支路在自放电作用下产生的电量差。
在本申请实施例中，根据支路之间的累积电流差和由自放电差异产生的状态累积量确定支路之间的累积容量差，可以同时考虑支路之间由充放电产生的电流差异，以及由自放电产生的电流差异，可以提高累积容量差的准确性，从而可以提高环流容量的准确性，进而可以提高预警结果的准确性。
在一种实施例中，所述第一电芯为所述目标支路中容量最高的电芯。
本申请实施例中，在对支路内电芯的过压风险进行预测的过程中，对支路内容量最高的电芯的过压问题进行预测，可以降低预测过程中电芯的数量，从而可以提高过压预警效率。
在一种实施例中，在所述确定所述第一电芯存在过压风险之后，所述方法还包括：
若所述电池系统处于充电状态，则调整所述电池系统的充电策略。
本申请实施例中，在电池系统的充电过程中，在确定支路内的电芯存在过压风险时，调整电池系统的充电策略，可以规避可能出现的电芯过压问题，对电池系统中的电芯进行有效的保护。
第二方面，提供了一种过压预警装置，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，所述目标支路为多条支路中流入环流电流的支路，所述目标支路的环流容量包括在环流电流的作用下所述目标支路的容量变化量；
第二确定模块，用于根据所述目标支路中第一电芯的容量和所述目标支路的环流容量确定所述第一电芯的预测容量；
第三确定模块，用于在所述预测容量大于或等于第一预设容量的情况下，确定所述第一电芯存在过压风险。
在一种实施例中，所述第一确定模块，包括：
第一确定单元，用于确定所述电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量；
第二确定单元，用于将环流容量为流入状态的支路确定为所述目标支路。
在一种实施例中，所述第一确定单元，包括：
第一确定子单元，用于确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，以得到至少一个容量差，所述第一支路为所述多条支路中的任意一条支路，所述至少一个容量差与所述第一支路的至少一条并联支路一一对应；
第二确定子单元，用于根据所述至少一个容量差确定所述第一支路的环流容量。
在一种实施例中，所述第一确定子单元用于对于所述第一支路的每条并联支路，根据所述第一支路与所述并联支路之间的累积电流差确定累积容量差；根据所述第一支路与所述并联支路之间的初始容量差和所述累积容量差确定所述容量差。
在一种实施例中，所述装置还包括：
修正模块，用于在所述第一支路的实际容量小于或等于第二预设容量的情况下，根据所述第一支路中电芯的开路电压确定所述第一支路的修正容量；根据所述第一支路的修正容量和所述并联支路的修正容量修正所述初始容量差。
在一种实施例中，所述第一确定子单元具体用于根据所述累积电流差和状态累加量确定所述累积容量差，所述状态累加量包括所述第一支路与所述并联支路在自放电作用下产生的电量差。
在一种实施例中，所述第一电芯为所述目标支路中容量最高的电芯。
在一种实施例中，所述装置还包括：调整模块，用于若所述电池系统处于充电状态，则调整所述电池系统的充电策略。
第三方面，提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序在过压预警装置上运行时，使得所述过压预警装置执行前述第一方面中任一种可能设计所提供的过压预警方法。
第四方面，提供了一种过压预警装置，包括：处理器；存储器；以及计算机程序，其中所计算机程序被存储在所述存储器中，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述过压预警装置执行前述第一方面所提供的过压预警方法。
第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括：计算机程序代码，当所述计算机程序代码在过压预警装置上运行时，使得所述过压预警装置执行前述第一方面所提供的过压预警方法。
第六方面，提供了一种芯片，包括：处理器，用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得安装有所述芯片的过压预警装置执行前述第一方面所提供的过压预警方法。
可以理解地，上述第二方面、第四方面提供的过压预警装置、第三方面提供的可读存储介质、第五方面提供的计算机程序产品以及第六方面提供的芯片均用于执行前述第一方面所提供的过压预警方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
图1示出了本申请实施例提供的一种电池系统内的电芯连接示意图。
图2示出了本申请实施例提供的一种过压预警方法的使用场景示意图。
图3示出了本申请提供的一种过压预警方法的步骤流程示意图。
图4示出了本申请实施例提供的一种OCV-SOC曲线示意图。
图5示出了本申请实施例提供的一种电芯的充电曲线示意图。
图6示出了本申请实施例提供的一种过压预警方法的流程示意图。
图7示出了本申请实施例提供的一种过压预警装置的结构示意图。
图8示出了本申请实施例提供的一种过压预警装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
本文中术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
随着电池技术的发展，电池系统的应用越来越广泛。电池系统可以是动力电池系统和储能电池系统，动力电池系统例如为电池包（pack），电池包可以存储并为用电装置提供电能。储能电池系统例如为应急储能车，应急储能车可以满足应急供电和重要负荷的不间断供电。储能电池系统例如为固定式储能电站，固定式储能电站可以用于削峰填谷，减轻电网波动。以上仅为示例性举例，电池系统可以包括但不限于上述举例。
图1示出了本申请实施例提供的一种电池系统内的电芯连接示意图。如图1所示，电池系统包括并联的第一并联支路11、第二并联支路12和第三并联支路13，每条支路中串联有多个电芯（也称电池单体），例如第一并联支路11中串联有多个电芯14，第三并联支路13中串联有多个电芯14。电池系统中包括的支路数量，以及每条支路中包括的电芯数量可以根据需求设置。
在电池系统的制造过程中，通常会选择同一批次、同一型号的电芯，以提高电池系统中各电芯的容量、自放电率、内阻、电压等参数的一致性。但是，电芯制造过程中的差异会使同一批次、同一型号的各电芯之间存在一定的差异。而且，使用过程中的温度、通风条件、自放电程度、电解液密度等差别一定程度上也会降低各电芯之间的一致性。
如图1所示，由于各电芯之间的差异，在对电池系统进行充电的过程中，在充电结束之后可能会出现第一并联支路11两端的电压高于第二并联支路12两端的电压，第二并联支路12两端的电压高于第三并联支路13两端的电压的情况。由于各支路两端的电压不一致，在充电结束之后第一并联支路11中的电芯可能会对第二并联支路12和第三并联支路13中的电芯进行充电或者第一并联支路11和第二并联支路12中的电芯同时对第三并联支路13中的电芯进行充电，在第一并联支路11、第二并联支路12和第三并联支路13之间产生电流，该电流称为环流电流。
当各电芯之间的一致性较差时，环流电流较大。此时，若环流电流流入的支路内的某个电芯的容量较高，环流电流可能会使该电芯过充，导致该电芯的电压高于预设的电压上限，出现过压问题。过压问题可能会导致电芯析锂，析锂不仅会使电芯的性能下降，循环寿命缩短，并且有可能引起燃烧、爆炸等灾难性后果。
通常情况下，电池系统中会设置保护电路，保护电路在检测到电芯的电压过高时，会对电芯进行放电，将电芯中的电量转移到容量较低的其他电芯或者通过发热元件消耗电芯中的电量，以降低电芯的电压，对电芯进行保护。
保护电路只能在电芯出现过压问题之后对电芯进行保护，无法提前预测电芯可能出现的过压问题，使得无法提前对电芯可能出现的过压问题采取措施。而且，保护电路的设置不仅会增加电池系统的成本，而且在放电过程中还会浪费部分电量。
本申请实施例提供一种过压预警方法，在过压预警过程中，根据支路的环流容量和支路内电芯的容量确定电芯的预测容量，根据预测容量判断电芯是否存在过压风险。
其中，支路的环流容量包括在各支路之间出现环流电流之后，在环流电流的作用下支路的容量变化量。在环流电流流入的支路内，环流容量对应电芯在环流电流的作用下的容量增幅。因此，根据环流容量和支路内电芯的容量可以确定电芯在环流电流作用下所能达到的预测容量，从而根据预测容量可以判断电芯的容量是否会超过第一预设容量，进而可以确定电芯是否会出现过压风险，实现过压风险的提前预测。
在预测到电芯存在过压风险之后，可以提前采取措施规避电芯可能出现的过压问题。这样，可以不在电池系统中设置保护电路或者简化保护电路，从而可以降低电池系统的硬件成本，同时可以降低由于保护电路的运行产生的电量损耗，节约能源。而且，在提前采取措施的情况下，可以降低电芯出现过压问题的概率，从而可以降低电芯的析锂风险，延长电芯的循环寿命。同时，可以降低电芯发生燃烧、爆炸等情况的概率，提高电池系统的安全性和可靠性。
图2示出了本申请实施例提供的一种过压预警方法的使用场景示意图。本申请实施例提供的过压预警方法可以应用于图2所示的场景下。如图2所示，该场景中包括电池系统2、充电装置3和用电装置4。
其中，电池系统2中包括过压预警装置21，以及并联的第四并联支路22、第五并联支路23和第六并联支路24，每条支路中分别包括串联的多个电芯。电池系统2例如上述举例中的应急储能车和固定式储能电站。过压预警装置21例如计算机、工控机、笔记本电脑和台式机电脑等可以执行本申请实施例提供的过压预警方法的计算设备。
可以理解的是，当电池系统2为上述举例中的电池包时，电池系统2可以作为用电装置4中的一部分。用电装置4例如电动汽车，过压预警装置21例如电池包中的电池管理系统（battery management syste，BMS）。
如图2所示，充电装置3可以连接电池系统2，向电池系统2提供电能。用电装置4可以连接电池系统2，从电池系统2获取电能。在电池系统2连接充电装置3之后，过压预警装置21还可以控制对第四并联支路22、第五并联支路23和第六并联支路24中的电芯进行充电。在电池系统2连接用电装置4之后，过压预警装置21可以控制第四并联支路22、第五并联支路23和第六并联支路24中的电芯进行放电，为用电装置4提供电能。在充放电过程中，过压预警装置21可以执行本申请实施提供的过压预警方法，确定第四并联支路22、第五并联支路23和第六并联支路24中的电芯是否存在过电压风险。
以上仅为示例性举例，电池系统的具体类型以及过压预警方法的具体应用场景可以包括但不限于上述举例。
图3示出了本申请提供的一种过压预警方法的步骤流程示意图。该方法可以由过压预警装置在电池系统的充放电过程中执行，如图3所示，过压预警方法可以包括步骤 31至步骤33。
步骤31、确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量。
其中，目标支路为多条支路中流入环流电流的支路，目标支路的环流容量包括在环流电流的作用下目标支路的容量变化量。
应当理解的是，在电池系统包括的多条支路之间出现环流电流的情况下，一些支路为环流电流流入的支路，另一些支路为环流电流流出的支路。环流电流流入支路时，环流电流会对支路内的电芯充电，使支路内电芯的容量增加。环流电流流出支路时，环流电流会使支路内的电芯放电，使支路内电芯的容量降低。
本实施例中，电芯的容量指的是电芯中实际存储的容量（也称实际容量或剩余容量），可以通过电芯的荷电状态（state of charge，SOC）表示，SOC表示电芯中的剩余容量占电芯额定容量的比值，电芯的额定容量为电芯出厂时测定的容量。支路内的多个电芯串联，支路的实际容量可以通过支路内多个电芯的实际容量的平均值表示，支路的额定容量为支路内电芯的额定容量。
以电池系统的充电过程为例，在充电过程中，过压预警装置首先可以从多条支路中确定若当前时刻结束充电，则在充电结束后出现环流电流的情况下，环流电流流入的支路（该支路为目标支路），并确定目标支路的环流容量。如图2所示，在电池系统2的充电过程中，过压预警装置21首先可以从第四并联支路22、第五并联支路23和第六并联支路24中确定在充电结束后出现环流电流的情况下，流入环流电流的目标支路，以及目标支路的环流容量。
可选地，步骤31可以包括：
确定电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量；
将环流容量为流入状态的支路确定为目标支路。
如上所述，在各支路之间出现环流电流之后，环流电流流入的支路的容量增大，对于容量增大的支路而言，环流容量为流入支路的容量，环流容量的状态为流入状态。相反的，环流电流流出的支路的容量降低，对于容量降低的支路而言，环流容量为从支路中流出的容量，则环流容量的状态为流出状态。
在一些实施例中，在确定目标支路和目标支路的环流容量的过程中，过压预警装置可以分别确定每条支路的环流容量，然后确定每条支路的环流容量的状态，确定环流容量为流入状态的支路为目标支路，确定环流容量为流出状态的支路为非目标支路。
如图2所示，过压预警装置21在充电过程中可以分别确定第四并联支路22的环流容量、第五并联支路23的环流容量和第六并联支路24的环流容量，然后分别确定每条支路的环流容量的状态，当环流容量为流入状态的情况下确定支路为目标支路。
本申请实施例中，在确定流入环流电流的支路的过程中，确定电池系统中每条支路的环流容量，然后根据环流容量对支路内电芯容量的影响确定流入环流电流的支路，可以准确确定流入环流电流的支路。
可选地，确定电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量的步骤可以包括：
确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，以得到至少一个容量差，第一支路为多条支路中的任意一条支路，至少一个容量差与第一支路的至少一条并联支路一一对应；
根据至少一个容量差确定第一支路的环流容量。
在一些实施例中，针对每条支路，可以确定支路和支路的并联支路之间的容量差，得到至少一个容量差，然后根据至少一个容量差确定支路的环流容量。如图2所示，与第四并联支路22并联的支路为第五并联支路23和第六并联支路24，当第四并联支路22为第一支路时，第一支路的并联支路为第五并联支路23和第六并联支路24。
示例性地，在确定第四并联支路22的环流容量的过程中，可以确定第四并联支路22与第五并联支路23之间的第一容量差，以及确定第四并联支路22与第六并联支路24之间的第二容量差，第一容量差对应第五并联支路23，第二容量差对应第六并联支路24。然后，可以计算确定第一容量差和第二容量差的平均容量差，将平均容量差确定为第四并联支路22的环流容量。
例如，第一容量差和第二容量差可以用符号
表示，环流容量用符号
表示，则第四并联支路22的环流容量可以通过公式（1）计算确定，公式（1）如下所示：
其中，n为容量差的数量，即第四并联支路22的并联支路的数量。同理，可以计算确定第五并联支路23的环流容量，以及计算确定第六并联支路24的环流容量。
本申请实施例中，在确定支路的环流容量的过程中，确定支路分别与支路的每条并联支路之间的容量差，根据至少一个容量差确定支路的环流容量。支路的环流容量与支路和支路的每条并联支路之间的容量差相关，可以得到较为准确的环流容量。
可选地，确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差的步骤可以包括：
对于第一支路的每条并联支路，根据第一支路与并联支路之间的累积电流差确定累积容量差；
根据第一支路与并联支路之间的初始容量差和累积容量差确定容量差。
在一些实施例中，第一支路与第一支路的并联支路之间的初始容量差可以是电池系统出厂之前通过实验测定的容量差，由于各电芯在出厂之前的一致性较高，因此初始容量差一般为0或接近于0，初始用量差可以预先存储在过压预警装置中。累积电流差的累积时长为电池系统在出厂后的充放电时长，充放电时长也为电池系统的使用时长。
以第四并联支路22为例，在电池系统2出厂之后，过压预警装置21可以通过电流传感器实时获取第四并联支路22的电流和第五并联支路23的电流，同时对电池系统2的充放电时长进行计时，获取电池系统的充放电时长。
然后，过压预警装置21可以用第四并联支路22的电流减去第五并联支路23的电流，得到第四并联支路22与第五并联支路23之间的电流差，并计算电流差在充放电时长内的累积值，得到第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积电流差。然后，可以计算累积电流差与第四并联支路22的额定容量之间的比值，得到第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积容量差。
例如，若第四并联支路22与第五并联支路23之间的电流差为
，则第四并联支路22与第五并联支路23在充放电时长内的累积电流差为/>
。第四并联支路22的额定容量为CAPstd，第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积容量差为/>
，初始容量差为
，则第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积容量差可以通过公式（2）计算确定，第四并联支路22与第五并联支路23之间的容量差可以通过公式（3）计算确定，公式（2）和公式（3）如下所示：
可以理解的是，当初始容量差为0时，第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积容量差
即第四并联支路22与第五并联支路23之间的容量差/>
。在确定第四并联支路22与第五并联支路23之间的容量差，以及第四并联支路22与第六并联支路24之间的容量差之后，可以通过公式（1）计算确定第四并联支路22的环流容量。
本申请实施例中，根据支路之间的累积电流差确定支路之间的累积容量差，根据累积容量差和初始容量差确定支路之间的容量差。累积电流差为支路之间在电池系统的使用过程中的累积差异，因此根据累积电流差确定的容量差可以准确的表征支路之间容量差异，从而根据支路之间的容量差可以确定较为准确的环流容量，根据环流容量对电压的过压风险进行更准确的预测。
可选地，根据第一支路与并联支路之间的累积电流差确定累积容量差的步骤可以包括：
根据累积电流差和状态累加量确定累积容量差，状态累加量包括第一支路与并联支路在自放电作用下产生的电量差。
在一种实施例中，在确定支路之间的累积容量差的过程中，可以根据累积电流差和状态累加量确定支路之间的累积容量差，支路之间的状态累加量可以通过实验测定，并预先存储在过压预警装置中。
示例性地，在计算第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积容量差的过程中，在计算确定第四并联支路22的累积电流差之后，过压预警装置21可以获取预先存储的状态累加量，并对累积电流差和状态累加量进行求和，并计算求和结果与第四并联支路22的额定容量的比值，得到第四并联支路22与第五并联支路23的累积容量差。
例如，第四并联支路22与第五并联支路23之间的状态累加量为
，则第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积容量差可以通过公式（4）计算确定，公式（4）如下所示：
应当理解的是，电芯在使用过程中存在自放电，影响支路之间的容量差的 因素不仅包括支路在充放电过程中的差异，还包括支路在自放电过程中存在的差异。状态累加量可以在电池系统出厂之前测定，并预先存储在过压预警装置中。或者，也可以通过其他方式获取状态累加量，本实施例对状态累加量的具体获取方法不做限制。
在本申请实施例中，根据支路之间的累积电流差和由自放电差异产生的状态累积量确定支路之间的累积容量差，可以同时考虑支路之间由充放电产生的电流差异，以及由自放电产生的电流差异，可以提高累积容量差的准确性，从而可以提高环流容量的准确性，进而可以提高预警结果的准确性。
在一些实施例中，在确定环流容量为流入状态或流出状态的过程中，可以根据环流容量的正负确定环流容量为流入状态或流出状态。
以第四并联支路22为例，在计算确定累积容量差的过程中，以第四并联支路22为参考支路，用第四并联支路22的电流减去第五并联支路23的电流得到第四并联支路22与第五并联支路23之间的电流差，当该电流差为正值时，第四并联支路22与第五并联支路23之间的累积电流差为正值，表示充放电结束后第四并联支路22会向第五并联支路23流入容量。同理，可以用第四并联支路22的电流减去第六并联支路24的电流得到第四并联支路22与第六并联支路24之间的电流差，并确定第四并联支路22与第六并联支路24之间的累积容量差。
当通过公式（1）至公式（4）计算确定第四并联支路22的环流容量之后，若环流容量为正值，则确定环流容量为流出第四并联支路22的容量，环流容量为流出状态，第四并联支路22不是目标支路。相反的，当环流容量为负值时可以确定环流容量为流入第四并联支路22的容量，第四并联支路22为目标支路。
当然，在计算确定累积电流差的过程中，若用第五并联支路23的电流减去第四并联支路22的电流，以及用第六并联支路24的电流减去第四并联支路22的电流，则在确定第四并联支路22的环流容量之后，若环流容量为正值，可以确定环流容量为流入第四并联支路22的容量，则确定第四并联支路22为目标支路。
以上仅为示例性举例，具体确定环流容量为流入状态或流出状态的方法可以包括但不限于上述举例。
可选地，该方法还包括：
在第一支路的实际容量小于或等于第二预设容量的情况下，根据第一支路中电芯的开路电压确定第一支路的修正容量；
根据第一支路的修正容量和并联支路的修正容量修正初始容量差。
其中，第一支路的实际容量可以是过压预警装置预测得到的支路内每个电芯的实际容量的平均值。以第四并联支路22为例，在电池系统的运行过程中，过压预警装置21可以预测第四并联支路22内每个电芯的实际容量，并计算确定第四并联支路22内包括的所有电芯的实际容量的平均值，得到第四并联支路22的实际容量。
其中，修正容量可以是根据支路内电芯的开路电压（open circuit voltage，OCV），从开路电压-荷电状态曲线中确定的较为准确的容量。
在另一些实施例中，在电池系统的运行过程中，过压预警装置可以修正支路之间的初始容量差。在修正初始容量差的情况下，支路之间的电流差的累积时长可以是每次修正之后至当前时刻的时长。例如，在电池系统出厂时各电芯之间的一致性较高，支路之间的容量差接近于0，可以设置支路之间的初始容量差为0。
在电池系统的充放电过程中，在每次放电结束之后，若支路的实际容量下降至第二预设容量以下，可以计算支路内多个电芯的开路电压的平均值得到平均电压，然后根据平均电压从OCV-SOC曲线中查找确定支路的参考容量。
图4示出了本申请实施例提供的一种OCV-SOC曲线示意图。图4中横坐标为荷电状态，纵坐标为电压，电压单位为毫伏（mV），曲线41为电芯的OCV-SOC曲线。第二预设容量例如为25%，在电池系统的充放电过程中，在某次放电结束之后若第四并联支路22的实际容量小于或等于25%，过压预警装置21可以获取第四并联支路22内每个电芯的开路电压，并计算第四并联支路22内多个电芯的开路电压的平均值得到平均电压，平均电压例如为3200mV。
然后，过压预警装置21可以从图4所示的OCV-SOC曲线中确定3200mV对应的容量（例如10%），将该容量确定为第四并联支路22的修正容量。同样的，可以确定第五并联支路23的修正容量。
在确定第四并联支路22的修正容量和第五并联支路23的修正容量之后，可以计算确定第四并联支路22的修正容量和第五并联支路23的修正容量之间的差值，将该差值确定为第四并联支路22与第五并联支路23之间的初始容量差，实现对第四并联支路22和第五并联支路23之间的初始容量差的一次修正。
在每次修正初始容量差之后，可以重新开始计时，确定电池系统的充放电时长，同时实时获取第四并联支路22的电流和第五并联支路23的电流，计算第四并联支路22和第五并联支路23之间的电流差，并根据计时时长和电流差计算确定第四并联支路22和第五并联支路23之间的累积电流差。进而，可以根据重新计算得到的累积电流差确定累积容量差，根据累积容量差和初始容量差计算确定第四并联支路22与第五并联支路23之间的容量差。
可以理解的是，在电池系统的运行过程中，由于各电芯之间一致性的降低，可能会使支路之间的初始容量差发生变化，从而导致支路之间的初始容量差不准确，进而使得最终确定的环流容量不准确。
图5示出了本申请实施例提供的一种电芯的充电曲线示意图。图5中横坐标为日期，纵坐标为电芯的电压，单位为伏（V）。第一曲线51为电池系统中一个电芯（例如第四并联支路22中的电芯）在充电过程中的电压变化曲线，第二曲线52为另一个电芯（例如第五并联支路23中的电芯）在充电过程中的电压变化曲线，区域53为初始容量差的校正区域。
在充放电过程中，当第四并联支路22和第五并联支路23的容量均低于第二预设容量时，可以根据第四并联支路22内电芯的开路电压从OCV-SOC曲线中确定第四并联支路22的修正容量，以根据第五并联支路23内电芯的开路电压从OCV-SOC曲线中确定第五并联支路23的修正容量，并根据第四并联支路22的修正容量和第五并联支路23修正容量对第四并联支路22和第五并联支路23的初始容量差进行修正。
本申请实施例中，在电池系统的充放电过程中，根据支路内电芯的开路电压对支路的容量进行修正，并根据修正后支路的容量对支路之间的初始容量差进行修正，可以获取到较为准确的初始容量差，从而可以确定较为准确的支路之间的容量差，进而可以根据容量差确定较为准确的支路的环流容量，根据环流容量对支路内的电芯的过压风险进行准确预测。
步骤32、根据目标支路中第一电芯的容量和目标支路的环流容量确定第一电芯的预测容量。
本实施例中，在确定目标支路的环流容量之后，可以根据目标支路的环流容量和目标支路中第一电芯的容量确定第一电芯的预测容量，第一电芯为目标支路中的任意一个电芯。以第四并联支路22为例，第四并联支路22中的某个电芯当前的实际容量为
，则该电芯的预测容量为（/>
）。同样的，可以确定第四并联支路22中每个电芯的预测容量。
步骤33、在预测容量大于或等于第一预设容量的情况下，确定第一电芯存在过压风险。
其中，第一电芯为目标支路内的任意电芯。第一预设容量可以预先通过实验测定并存储在过压预警装置中，当预测容量高于第一预设容量时，第一电芯会出现过充，第一电芯的电压可能会高于安全电压。
本实施例中，在确定第一电芯的预测容量之后，可以比较第一电芯的预测容量与第一预设容量，若预测容量大于或等于第一预设容量，则确定第一电芯存在过压风险。相反的，若预测容量小于第一预设容量，则确定第一电芯无过压风险。例如，可以通过公式（5）确定第一电芯是否存在过压风险，公式（5）如下所示：
其中，
为第一预设容量，当预测容量小于第一预设容量时，确定第一电芯不存在过压风险，相反的。当预测容量大于或等于第一预设容量时，确定第一电芯存在过压风险。
可选地，第一电芯为目标支路中容量最高的电芯。
在一些实施例中，在判断支路内的电芯是否存在过压风险的过程中，可以只对目标支路中容量最大的电芯进行判断。
例如，在对电池系统进行充电的过程中，在确定第四并联支路22为目标支路之后，可以确定第四并联支路22中电压最高的电芯，电芯的电压与电芯的实际容量呈正比，电压最高的电芯为第四并联支路22中实际容量最大的电芯。
在确定第四并联支路22的环流容量和第四并联支路22中实际容量最大的第一电芯之后，可以对第四并联支路22的环流容量和第一电芯的SOC进行求和，得到第一电芯的预测容量。当第一电芯的预测容量小于第一预设容量时，确定第一电芯不存在过压风险，同时可以确定第四并联支路22内的其他电芯也不存在过压风险。相反的，当确定第一电芯存在过压风险之后，可以直接采取措施对第一电芯进行保护。
其中，当环流电流流入支路之后，支路中实际容量最大的电芯最先达到过充状态，因此在确定支路内实际容量最大的电芯存在过压风险之后，可以直接采取措施对支路内的电芯进行保护。
本申请实施例中，在对支路内电芯的过压风险进行预测的过程中，对支路内容量最高的电芯的过压问题进行预测，可以降低预测过程中电芯的数量，从而可以提高过压预警效率。
可选地，当电池系统处于充电状态的情况下，若确定电芯存在过压风险，可以直接调整电池系统的充电策略。
示例性地，在确定第四并联支路22内的某个电芯存在过压风险的情况下，过压预警装置21可以直接停止对电池系统进行充电，以控制电池系统的充电深度，避免第四并联支路22内的电芯过充，出现过电压。或者，过压预警装置可以降低电池系统的充电电流。或者，过压预警装置可以停止对目标支路内电芯的充电，继续对其他支路内的电芯进行充电。
以上仅为示例性举例，具体调整充电策略的方法可以包括但不限于上述举例。
本申请实施例中，在电池系统的充电过程中，在确定支路内的电芯存在过压风险时，调整电池系统的充电策略，可以规避可能出现的电芯过压问题，对电池系统中的电芯进行有效的保护。
图6示出了本申请实施例提供的一种过压预警方法的流程示意图。该方法可以由过压预警装置在电池系统的充电过程中执行。如图6所示，该方法可以包括：
步骤61、获取支路电流。
步骤62、确定支路之间的累积容量差。
步骤63、确定支路的环流容量。
步骤64、确定目标支路。
本实施例中，在电池系统的充电过程中，过压预警装置可以实时通过电流传感器获取电池系统中每条支路的电流，并计算支路与支路的并联支路之间的电流差，根据电流差确定累积电流差，然后根据累积电流差确定累积容量差，根据累积容量差和初始容量差计算确定支路与支路的并联支路之间的容量差，并根据至少一个容量差确定支路的环流容量。在确定电池系统中每条支路的环流容量之后，可以根据每条支路的环流容量确定流入环流电流的目标支路。
对步骤61和步骤64的理解可参考图3所示步骤31，本实施例在此不做赘述。
步骤65、确定支路内电压最大的电芯。
本实施例中，过压预警装置可以确定每条支路内电压最大的电芯，即实际容量最大的电芯。或者，过压预警装置可以在确定目标支路之后，确定目标支路中电压最大的电芯。
步骤66、确定电压最大电芯的预测容量。
步骤67、确定预测容量是否大于或等于第一预设容量。
步骤68、停止充电。
本实施例中，在确定目标支路，以及目标支路内电压最大的电芯之后，可以根据目标支路的环流容量和电压最大的电芯的容量确定该电芯的预测容量。当预测容量大于或等于第一预设容量时执行步骤68，停止充电。相反的，当预测容量小于第一预设容量时返回执行步骤61和步骤65。
对步骤66至步骤68的理解可参考步骤32和步骤33，本实施例在此不做赘述。
图7示出了本申请实施例提供的一种过压预警装置的结构示意图。如图7所示，过压预警装置7包括：第一确定模块71、第二确定模块72和第三确定模块73。
第一确定模块71，用于确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，目标支路为多条支路中流入环流电流的支路，目标支路的环流容量包括在环流电流的作用下目标支路的容量变化量；
第二确定模块72，用于根据目标支路中第一电芯的容量和目标支路的环流容量确定第一电芯的预测容量；
第三确定模块73，用于在预测容量大于或等于第一预设容量的情况下，确定第一电芯存在过压风险。
在一些实施例中，第一确定模块71包括：
第一确定单元，用于确定电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量；
第二确定单元，用于将环流容量为流入状态的支路确定为目标支路。
在一些实施例中，第一确定单元包括：
第一确定子单元，用于确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，以得到至少一个容量差，第一支路为多条支路中的任意一条支路，至少一个容量差与第一支路的至少一条并联支路一一对应；
第二确定子单元，用于根据至少一个容量差确定第一支路的环流容量。
在一些实施例中，第一确定子单元用于对于第一支路的每条并联支路，根据第一支路与并联支路之间的累积电流差确定累积容量差；根据第一支路与并联支路之间的初始容量差和累积容量差确定容量差。
在一些实施例中，过压预警装置7还包括：
修正模块，用于在第一支路的实际容量小于或等于第二预设容量的情况下，根据第一支路中电芯的开路电压确定第一支路的修正容量；根据第一支路的修正容量和并联支路的修正容量修正初始容量差。
在一些实施例中，第一确定子单元具体用于根据累积电流差和状态累加量确定累积容量差，状态累加量包括第一支路与并联支路在自放电作用下产生的电量差。
在一些实施例中，第一电芯为目标支路中容量最高的电芯。
在一些实施例中，过压预警装置7还包括：调整模块，用于若电池系统处于充电状态，则调整电池系统的充电策略。
图8示出了本申请实施例提供的一种过压预警装置的结构框图。如图8所示，过压预警装置8包括处理器81以及存储器83，上述各个器件可以通过一个或者多个总线84连接。
过压预警装置8还包括计算机程序82，计算机程序82被存储在存储器83中，当该计算机程序82被处理器81执行时，使得过压预警装置执行上述图3和图6所示的过压预警方法。其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应实体器件的功能描述，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质包括计算机程序，当其在计算机上运行时，使得该计算机执行上述方法实施例提供的方法。
本申请实施例还提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得该计算机执行上述方法实施例提供的方法。
本申请实施例还提供一种芯片系统，包括存储器和处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得安装有该芯片系统的过压预警装置执行上述方法实施例提供的方法。
其中，该芯片系统可以包括用于发送信息或数据的输入电路或者接口，以及用于接收信息或数据的输出电路或者接口。
应理解，本申请实施例中，该处理器可以为中央处理单元（central processingunit，CPU），该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（digital signalprocessor，DSP）、专用集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（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。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
还应理解，本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（read-only memory，ROM）、可编程只读存储器（programmable ROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（electrically EPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（random access memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的随机存取存储器（random accessmemory，RAM）可用，例如静态随机存取存储器（static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、同步动态随机存取存储器（synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（double data rate SDRAM，DDR SDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（enhanced SDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（direct rambus RAM，DR RAM）。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例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（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (17)
1.一种过压预警方法，其特征在于，所述方法包括：
确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，所述目标支路为多条支路中流入环流电流的支路，所述目标支路的环流容量包括在环流电流的作用下所述目标支路的容量变化量；
根据所述目标支路中第一电芯的容量和所述目标支路的环流容量确定所述第一电芯的预测容量；
在所述预测容量大于或等于第一预设容量的情况下，确定所述第一电芯存在过压风险。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，包括：
确定所述电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量；
将环流容量为流入状态的支路确定为所述目标支路。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量，包括：
确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，以得到至少一个容量差，所述第一支路为所述多条支路中的任意一条支路，所述至少一个容量差与所述第一支路的至少一条并联支路一一对应；
根据所述至少一个容量差确定所述第一支路的环流容量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，包括：
对于所述第一支路的每条并联支路，根据所述第一支路与所述并联支路之间的累积电流差确定累积容量差；
根据所述第一支路与所述并联支路之间的初始容量差和所述累积容量差确定所述容量差。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一支路的实际容量小于或等于第二预设容量的情况下，根据所述第一支路中电芯的开路电压确定所述第一支路的修正容量；
根据所述第一支路的修正容量和所述并联支路的修正容量修正所述初始容量差。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一支路与所述并联支路之间的累积电流差确定累积容量差，包括：
根据所述累积电流差和状态累加量确定所述累积容量差，所述状态累加量包括所述第一支路与所述并联支路在自放电作用下产生的电量差。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电芯为所述目标支路中容量最高的电芯。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述确定所述第一电芯存在过压风险之后，所述方法还包括：
若所述电池系统处于充电状态，则调整所述电池系统的充电策略。
9.一种过压预警装置，其特征在于，所述装置包括：
第一确定模块，用于确定电池系统中的目标支路和目标支路的环流容量，所述目标支路为多条支路中流入环流电流的支路，所述目标支路的环流容量包括在环流电流的作用下所述目标支路的容量变化量；
第二确定模块，用于根据所述目标支路中第一电芯的容量和所述目标支路的环流容量确定所述第一电芯的预测容量；
第三确定模块，用于在所述预测容量大于或等于第一预设容量的情况下，确定所述第一电芯存在过压风险。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块，包括：
第一确定单元，用于确定所述电池系统结束充放电后每一条支路的环流容量；
第二确定单元，用于将环流容量为流入状态的支路确定为所述目标支路。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，包括：
第一确定子单元，用于确定第一支路与每一条并联支路之间的容量差，以得到至少一个容量差，所述第一支路为所述多条支路中的任意一条支路，所述至少一个容量差与所述第一支路的至少一条并联支路一一对应；
第二确定子单元，用于根据所述至少一个容量差确定所述第一支路的环流容量。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一确定子单元用于对于所述第一支路的每条并联支路，根据所述第一支路与所述并联支路之间的累积电流差确定累积容量差；根据所述第一支路与所述并联支路之间的初始容量差和所述累积容量差确定所述容量差。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
修正模块，用于在所述第一支路的实际容量小于或等于第二预设容量的情况下，根据所述第一支路中电芯的开路电压确定所述第一支路的修正容量；根据所述第一支路的修正容量和所述并联支路的修正容量修正所述初始容量差。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一确定子单元具体用于根据所述累积电流差和状态累加量确定所述累积容量差，所述状态累加量包括所述第一支路与所述并联支路在自放电作用下产生的电量差。
15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一电芯为所述目标支路中容量最高的电芯。
16.如权利要求9-15中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
调整模块，用于若所述电池系统处于充电状态，则调整所述电池系统的充电策略。
17.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序在过压预警装置上运行时，使得所述过压预警装置执行如权利要求1-8中任意一项所述的方法。
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