CN116494833A - 两轮车电池管理方法、装置、电子设备及储存介质 - Google Patents

两轮车电池管理方法、装置、电子设备及储存介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两轮车电池管理方法及相关装置，涉及电池技术领域。其中，该两轮车电池管理方法，包括：获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；将每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；获取多个电池模组的电压值；通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于平均电压值。本发明，解决目前两轮车电池管理基本都是72V及以下的电池管理系统，存在续航里程短、充电时间长的问题。

Description

两轮车电池管理方法、装置、电子设备及储存介质
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是一种两轮车电池管理方法、装置、电子设备及储存介质。
背景技术
现有市场的两轮车电池包都是母线电压低于等于72V，电池管理系统在放电阶段无法为动力系统提供更高电压、更高功率，导致续航里程短、提速慢；在充电阶段，由于充放电倍率限制，无法使用过大电流，导致充电时间长。
目前两轮车电池管理基本都是72V及以下的电池管理系统，存在续航里程短、充电时间长的问题。针对上述出现的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
发明目的：提供一种两轮车电池管理方法、装置、电子设备及储存介质，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种两轮车电池管理方法，包括：获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；获取多个电池模组的电压值；通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等。
作为优选，获取电池模组每个电池单体的电压值包括：通过AFE前端电芯电压采集芯片进行电压采集。
作为优选，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间包括：根据获取到的每个电池单体的电压值，当判断出电压值过高的电池单体时，控制主动均衡模块的三极管，使主动均衡模块对电池单体进行放电，将电池单体电压值转换成电池模组的正负极电压值。
作为优选，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间还包括：根据获取到的每个电池单体的电压值，当判断出电压值过低的电池单体时，控制主动均衡模块的三极管，使主动均衡模块对电池单体进行充电，将电池单体电压值转换成电池模组的正负极电压值。
作为优选，多个所述电池单体分别对应多个电池管理单元，多个所述电池管理单元通过通信总线与电池控制系统相连。
作为优选，所述电池控制系统与所述DCDC转换器相连。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种两轮车电池管理装置。
根据本申请的两轮车电池管理装置，包括：第一获取模块，获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；比较判断模块，将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；电压均衡模块，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；第二获取模块，获取多个电池模组的电压值；判断模块，通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；充电模块，若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等。
作为优选，所述第一获取模块包括：电压采集单元，通过AFE前端电芯电压采集芯片进行电压采集。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行所述的两轮车电池管理方法。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括内存功耗优化程序，所述内存功耗优化程序被处理器执行时，实现两轮车电池管理方法。
有益效果：在本申请实施例中，采用自动调节电池电压值的方式，通过获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；获取多个电池模组的电压值；通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等，达到了自动调节电池电压值的目的，从而实现了提高充电效率和缩短充电时间的技术效果，进而解决了目前两轮车电池管理基本都是72V及以下的电池管理系统，存在续航里程短、充电时间长的技术问题。
附图说明
图1是根据本申请第一实施例的两轮车电池管理方法示意图；
图2是根据本申请第一实施例的两轮车电池管理装置示意图；
图3是根据本申请的两轮车电池管理方法的主动均衡电气原理图；
图4是根据本申请的两轮车电池管理方法的DCDC拓扑结构图；
图5是根据本申请的又一两轮车电池管理装置结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
根据本发明实施例，提供了一种的两轮车电池管理方法，如图1和3-5所示，该方法包括如下的步骤S101至步骤S106：
步骤101、获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；
通过获取大量且准确的每个电池单体的电压值，能够确保精准的数据基础，从而为后续的处理提供基础和保障。比如：电池包使用8个电池模组串联，每个模组使用16个电池单体。当然，可以根据实际的使用需求进行数量的调节，本申请不做特别限定。
根据本发明实施例，优选的，在步骤S101中，获取电池模组每个电池单体的电压值包括：
通过AFE前端电芯电压采集芯片进行电压采集。
通过借助AFE特有的Daisy-Chain隔离通信功能，通过变压器（或电容）实现高低压之间通信的隔离，而且高压端的AFE完全从电池侧取电，不用再额外提供电源，能够实现实时的电压采集效果，同时，还能实现良好的隔离效果。比如：采用LTC6811和变压器实现的与低压端MCU隔离通信。其中，首先采用了一个数字隔离芯片用于通信，隔离芯片的隔离两边都需要供电，然后高压侧由电池通过电压变换来供电，低压侧由低压供电。
步骤102、将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围。
通过将每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，预设的电压阈值为一个最低电压值和和一个最高电压值形成的阈值区间，并判断电压值是否在所需要的阈值范围内，以确定后续的处理方式；通过电压值比较的方式，能够实现对电池单体的电压值进行准确的判断。
步骤103、若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间。
通过每个电池单体的电压值进行主动均衡，能够使每个电池单体的电压值符合预设要求，从而便于后续整体电压值调整。其中，主动均衡的电压转换模块为反激变换器（FlyBack Converter）拓扑结构。
根据本发明实施例，优选的，在步骤S103中，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间包括：
根据获取到的每个电池单体的电压值，当判断出电压值过高的电池单体时，控制主动均衡模块的三极管，使主动均衡模块对电池单体进行放电，将电池单体电压值转换成电池模组的正负极电压值。
当电压值过高时，通过主动均衡模块，能够实现对电池单体进行放电，从而使电压值自动调节至所需的范围内；采用主动均衡的方式，使单体间电压一致，并降低阻性损耗。
步骤104、获取多个电池模组的电压值。
通过实时采集多个电池模组的电压值，并获取该电压值，供后续进行准确的判断和处理。
步骤105、通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值。
通过将电池模组的电压值与平均电压值做判断，能够实现电压值自动判断的效果，从而为后续的调整提供基础。
步骤106、若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等。
经过对电压值进行判断后，将有误差的电压值进行充电，从而使电池模组的电压与平均电压值相等，进而提高充电效率。
根据本发明实施例，优选的，在步骤S106中，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间还包括：
根据获取到的每个电池单体的电压值，当判断出电压值过低的电池单体时，控制主动均衡模块的三极管，使主动均衡模块对电池单体进行充电，将电池单体电压值转换成电池模组的正负极电压值。
对判断后的电压值进行补偿，如电压值过高，则进行放电处理，若电压值过底，则进行充电处理，能够实现相对应的处理效果。
从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：
在本申请实施例中，采用自动调节电池电压值的方式，通过获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；获取多个电池模组的电压值；通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等，达到了自动调节电池电压值的目的，从而实现了提高充电效率和缩短充电时间的技术效果，进而解决了目前两轮车电池管理基本都是72V及以下的电池管理系统，存在续航里程短、充电时间长的技术问题。
本发明通过提高电池包母线电压至400VDC以上，对高压系统和车身系统进行高低压隔离，使电池包放电给电机，使提速更快，根据P= I2* R(P为损耗功率，I为放电电流，R为电池包内阻)，由于电流比现有平台更低，导致功率损耗更低，使两轮车的续航里程更长。在充电阶段，由于电压更高，可以使充电功率更大，缩短充电时间。
根据本发明实施例，优选的，多个所述电池单体分别对应多个电池管理单元，多个所述电池管理单元通过通信总线与电池控制系统相连。
电池管理单元（BMU）数字模拟电路BMU具有多种功能，包括电压监测、电流监测、温度监测、绝缘监测和继电器状态监测。锂电池组的电池监控、管理和均衡可以实时检测电池组中所有单体电池的电压、总电流、总电压、环境温度等参数；BMU主要由电池采样管理芯片ltc680组成。它由主处理器CPU、电池外围电源和充电电路、外围保护和滤波电路组成。Ltc6802可以检测多达12个系列的电池电压，并通过兼容的串行外设接口SPI实现Ltc6802与主机处理器之间的信息交换。主要功能。BMU是检测N系列锂电池的电压和温度，自动平衡电池容量，提供隔离的can通信接口，为BMS提供电压、温度、监控和报警信息。
电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。Bms是电池控制系统；能够实现良好的数据通信和采集效果，从而获取精准的数据库。
根据本发明实施例，优选的，所述电池控制系统与所述DCDC转换器相连。
能够实现良好的电气连接效果，从而实现良好的数据交互效果，进而实现准确和有效的数据处理。
模组之间使用双向DCDC变换器，从电池包母线取电，对电压过低的模组进行充电，对电压过高的模组进行放电至电池包母线。
本发明还具有如下有益效果：
1、基于该架构对电池包进行管理，降低了系统的热损耗，提高变速系统的续航里程；
2、该架构提高系统电压，整车提速加快；
3、基于该架构的充电系统，能够使用更高功率的快充系统对两轮车充电，缩短充电时间。
根据本发明实施例，提供了用于实施上述两轮车电池管理装置，如图2所示，该装置包括：第一获取模块10，获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；
通过获取大量且准确的每个电池单体的电压值，能够确保精准的数据基础，从而为后续的处理提供基础和保障。
比较判断模块20，将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；
通过将每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，预设的电压阈值为一个最低电压值和和一个最高电压值形成的阈值区间，并判断电压值是否在所需要的阈值范围内，以确定后续的处理方式；通过电压值比较的方式，能够实现对电池单体的电压值进行准确的判断。
电压均衡模块30，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间。
通过每个电池单体的电压值进行主动均衡，能够使每个电池单体的电压值符合预设要求，从而便于后续整体电压值调整。
第二获取模块40，获取多个电池模组的电压值；
通过实时采集多个电池模组的电压值，并获取该电压值，供后续进行准确的判断和处理。
判断模块50，通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；
通过将电池模组的电压值与平均电压值做判断，能够实现电压值自动判断的效果，从而为后续的调整提供基础。
充电模块60，若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等。
经过对电压值进行判断后，将有误差的电压值进行充电，从而使电池模组的电压与平均电压值相等，进而提高充电效率。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
在本申请实施例中，采用自动调节电池电压值的方式，通过获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；获取多个电池模组的电压值；通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等，达到了自动调节电池电压值的目的，从而实现了提高充电效率和缩短充电时间的技术效果，进而解决了目前两轮车电池管理基本都是72V及以下的电池管理系统，存在续航里程短、充电时间长的技术问题。
根据本发明实施例，优选的，所述获取模块10包括：所述第一获取模块包括：
电压采集单元，通过AFE前端电芯电压采集芯片进行电压采集。
通过借助AFE特有的Daisy-Chain隔离通信功能，通过变压器（或电容）实现高低压之间通信的隔离，而且高压端的AFE完全从电池侧取电，不用再额外提供电源，能够实现实时的电压采集效果，同时，还能实现良好的隔离效果。比如：采用LTC6811和变压器实现的与低压端MCU隔离通信。其中，首先采用了一个数字隔离芯片用于通信，隔离芯片的隔离两边都需要供电，然后高压侧由电池通过电压变换来供电，低压侧由低压供电。
本申请一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中包括内存功耗优化程序，所述内存功耗优化程序被处理器执行时，实现如所述的两轮车电池管理方法。
计算机可读存储介质：
终端设备集成的模块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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述显示上述两轮车电池管理方法的各个步骤。
其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计界机存储器、只读存储器( ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践．计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本申请一个实施例还提供了一种电子设备，用于存储如所述的两轮车电池管理方法。
本实施的计算机装置包括有处理器、存储器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，例如用于实现上述两轮车电池管理方法的计算机处理程序。
例如，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明的各个模块。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。
需要说明的是，终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，本发明的示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成时终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括墉入愉出设备、网络接入设备、总线等。
本发明所称处理器可以是中央处理单元（central Processing Unit , CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processsor,DSP）、专用集成电路（Application Speciflc Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列 ( Field-programable GateArray , FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻抖器件、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走任何常规的处理器等，处理器是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和／或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和／或摸块，以及调用存储在存储器内的教据，实现终端设备的各种功能。存储器可主要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、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音倾数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括朴巧失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（SmartMediaCard , SMC) ，安全数字（SecureDigital,SD）卡，闪存卡（FlashCard）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.两轮车电池管理方法，其特征在于，包括：
获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；
将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；
若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；
获取多个电池模组的电压值；
通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；
若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等。
2.根据权利要求1所述的两轮车电池管理方法，其特征在于，获取电池模组每个电池单体的电压值包括：
通过AFE前端电芯电压采集芯片进行电压采集。
3.根据权利要求1所述的两轮车电池管理方法，其特征在于，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间包括：
根据获取到的每个电池单体的电压值，当判断出电压值过高的电池单体时，控制主动均衡模块的三极管，使主动均衡模块对电池单体进行放电，将电池单体电压值转换成电池模组的正负极电压值。
4.根据权利要求1所述的两轮车电池管理方法，其特征在于，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间还包括：
根据获取到的每个电池单体的电压值，当判断出电压值过低的电池单体时，控制主动均衡模块的三极管，使主动均衡模块对电池单体进行充电，将电池单体电压值转换成电池模组的正负极电压值。
5.根据权利要求1所述的两轮车电池管理方法，其特征在于，多个所述电池单体分别对应多个电池管理单元，多个所述电池管理单元通过通信总线与电池控制系统相连。
6.根据权利要求5所述的两轮车电池管理方法，其特征在于，所述电池控制系统与所述DCDC转换器相连。
7.两轮车电池管理装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，获取电池模组每个电池单体的电压值，其中，多个电池模组串联形成电池包；
比较判断模块，将所述每个电池单体的电压值与预设的电压阈值进行比较，判断电压值是否超出预设的电压阈值范围；
电压均衡模块，若是，则对每个电池单体的电压值进行主动均衡，以使每个电池单体的电压值满足预设的电压阈值区间；
第二获取模块，获取多个电池模组的电压值；
判断模块，通过DCDC转换器将母线电压转换成多个电池模组的平均电压值，判断每个电池模组的电压值是否低于所述平均电压值；
充电模块，若是，则对相应的电池模组进行充电，以使其电压值与所述平均电压值相等。
8.根据权利要求7所述的两轮车电池管理装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：
电压采集单元，通过AFE前端电芯电压采集芯片进行电压采集。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述指令、所述程序、所述代码集或所述指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至6中任一项所述的两轮车电池管理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括内存功耗优化程序，所述内存功耗优化程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中任一项所述的两轮车电池管理方法。
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