CN116826209A - 获取电池包内电池连接的方法、系统、存储介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种获取电池包内电池连接的方法，该方法包括下列步骤：获取电池包的电压；对所述电池包进行充电，并获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；最后根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式；这种方法能够获取电池包内部多个电池的串并联连接关系，并根据该串并联连接关系对电池包设置合适的充电截止电压，从而防止电池包过充电，能够有效减小安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及电池连接方式识别技术领域，尤其涉及获取电池包内电池连接的方法、系统、存储介质及设备。
背景技术
医用设备，如：呼吸机/麻醉机，输液泵，监护仪等都会用到后备锂电池，当市电停电时，由锂电池维持设备供电，避免事故发生。
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和环境友好等众多优点，已经在智能手机、智能手环、数码相机和笔记本电脑等消费电子领域中获得了广泛地应用，具有最大的消费需求；同时，它在纯电动、混合电动和增程式电动汽车领域正在逐渐推广，市场份额的增长趋势最大。
但常用的锂电池(通常为18650电池)有三节串联的，四节串联的，甚至5节、6节、7节串联的，准确快速的获取电池包内电池的连接方式，就能够根据不同的电池连接方式设置充电截止电压，从而在保证充电安全的情况下满足不同需求速度的充电。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了获取电池包内电池连接的方法。
一种获取电池包内电池连接的方法，所述方法包括下列步骤：
获取电池包的电压；
对所述电池包进行充电，获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；
根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
上述方案中，所述根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式，具体包括：
根据所述充电特性曲线中的电压值确定对应的电池包总容量；
根据所述对应的电池包总容量确定电池包的并联组数；
获取电池包总内阻；
根据所述电池包的并联组数和电池包总内阻确定电池串联节数。
上述方案中，所述根据所述充电特性曲线中的电压值确定对应的电池包总容量，具体包括：
根据电压与电池包总容量的关系式获取对应的电池包总容量；其中，所述电压与电池包总容量的关系式为：C＝K*I*t/ΔV，C为电池包总容量、t为充电时长，ΔV为电压变化量、K为电池常数、I为充电电流。
上述方案中，所述根据所述对应的电池包总容量确定电池包的并联组数，具体包括：
根据电池包总容量与电池包的并联组数的关系式确定电池包的并联组数；其中，所述电池包总容量与电池包的并联组数的关系式为：
电池包的并联组数＝电池包总容量/单个电池容量。
上述方案中，所述根据所述电池包的并联组数和电池包总内阻确定电池串联节数，具体包括：
电池串联节数＝(电池包总内阻*电池组数)/单个电池的内阻。
上述方案中，所述对所述电池包进行充电，获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线，具体包括：
采用固定电流对所述电池包进行充电，其中，所述电流的精度≤固定值。
上述方案中，所述充电特性曲线的横坐标为采用固定电流对电池包进行充电的充电时长、充电特性曲线的纵坐标为电池包的充电电流和电池电压。
本申请还提出一种获取电池连接方式的系统，其特征在于，所述系统包括：电压获取单元、充电特性曲线获取单元和判定单元；
所述电压获取单元，用于获取电池包的电压；
所述充电特性曲线获取单元，用于获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；
所述判定单元，用于根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
本申请还提出一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
取电池包的电压；
对所述电池包进行充电，获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；
根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
本申请还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行如下步骤：
取电池包的电压；
对所述电池包进行充电，获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；
根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
采用本发明实施例，具有如下有益效果：先获取电池包的电压；对所述电池包进行充电，并获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；最后根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式；这种方法能够获取电池包内部多个电池的串并联连接关系，并根据该串并联连接关系对电池包设置合适的充电截止电压，从而防止电池包过充电，能够有效减小安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为一个实施例中获取电池包内电池连接的方法流程示意图；
图2为一个实施例中充电特性曲线示意图；
图3为一个实施例中根据电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式的方法流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式，还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
锂电池最早期应用在心脏起搏器中，其具有自放电率极低，放电电压平缓等优点，使得植入人体的起搏器能够长期运作而不用重新充电，锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。
锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型，电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成，正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极，负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件(部分圆柱式使用)，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
由于锂离子电池中不含有重金属镉，与镍镉电池相比，大大减少了对环境的污染，锂电池的污染还是有的，只是相对来说比较小，锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等部分组成，其中负极材料的选择会直接关系到电池的能量密度。金属锂具有最低的标准电极电势和非常高的理论比容量，是锂二次电池负极材料的首选，锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池；由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。
由于锂电池其具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等众多优点，随着科技的发展，锂电池在智能手机、智能手环、数码相机和笔记本电脑等消费电子领域以及纯电动、混合电动和增程式电动汽车领域中应用的十分广泛，因此，实际中针对不同场景下使用的锂电池-电池包多种多样，准确快速的获取电池包内电池的连接方式，就能够根据不同的电池连接方式设置充电截止电压，从而在实现满足不同需求速度的充电，不仅能够保证电池包使用的安全性能，也能够增加电池包使用的有效期。
为了彻底理解本发明，下面先对本申请涉及的相关术语进行介绍。
(1)电池包(pack)：一般是由多个电池组集合而成的，同时，还加入了电池管理系统(bms)等，也就是电池厂最后提供给用户的产品。
(2)18650锂电池：18650的是指电池直径为18毫米，长为65毫米，其电池寿命理论为循环充电1000次；由于单位密度的容量很大，所以大部份用于笔记本电脑电池，除此之外，因18650锂电池在工作中的稳定性能非常好，广泛应用于各大电子领域；比如：常用于高档强光手电、随身电源，无线数据传输器，电热保暖衣、鞋，便携式仪器仪表，便携式照明设备，便携式打印机，工业仪器和医疗仪器等。
(3)充电特性曲线：本申请中涉及到的充电特性曲线，不同类型的蓄电池的充电特性曲线是不同的，与放电曲线相比差异大，由此引出对于充电方式个性化的要求，按照充电特性要求，不同类型蓄电池有不同的充电方法，同类电池也可以采用多种充电方式，其共性是在充电过程中必须严格控制电压和温度，防止过充和过热，否则可能造成蓄电池永久性损坏，甚至发生事故，就蓄电池充电方法而言，总体上是立足于充电电压和电流的控制，形成电压控制型充电、电流控制型充电、电压和电流联合控制型充电。
(4)电池包内电池的连接方式：是指电池单体(电芯)之间通过不同的串联和并联关系，组成具有一定容量的电池包，常用的锂电池(通常为18650电池)有三节串联的，四节串联的，甚至5节、6节或者7节串联的，根据不同设备的功率需求，可能还需将电池进行并联以提升电池的容量。
(5)ADC：为模拟数字转换器，它用于将模拟值从现实世界转换为数字值，如1和0，ADC只能将模拟电压值转换为数字值；因此，无论我们想要测量哪个参数，都应该先将其转换为电压，这种转换可以在传感器的帮助下完成，在ADC转换过程中，通过将其与已知电压进行比较来找到未知电压的值，这个已知电压，称为参考电压。
(6)电流的精度：在正常温度环境下，电流值的测量误差和其最大量程之间的比值的百分比。
本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
如图1所示，在一个实施例中，提供了一种获取电池包内电池连接的方法，该获取电池包内电池连接的方法包括步骤S101至步骤S103，详述如下：
S101、获取电池包的电压；
在一些实施例中，预设采样电池端口电压V_B+，经过射随器后用电阻进行分压，最后使用MCU采样此信号，并根据分压电阻的比值计算出电池电压；
具体的，在分压过程中，保证V_B+最高时的此分压信号不超过MCU对信号的限制要求，其中，限制要求指：比如MCU是3.3V供电，此信号的电压就不要超过3.3V、分压电阻的比值的具体表达式为：3.3V＝V_B+*R1/(R1+R2)，R2为上分压电阻，R1为下分压电阻，从而获取电池包的电压。
MCU即单片机，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
在一些实施例中，还可以通过设置检测装置实时获取电池包的电压，比如：通过ADC测电池电压，在此基础上，使用一个2.5v的基准芯片，将该芯片的输入接到ADC的基准电压输入脚，这样可以避免系统电压下降导致ADC采集不准确的问题。
在电压检测准确的前提下，再去对电池包进行充电特性的分析，得出充电特性曲线，能够保证了充电特性曲线的准确性和可信性。
S102、对电池包进行充电，获取t时刻内电池包的充电特性曲线；
在一些实施例中，采用固定电流对电池包进行充电，获取一段时间内电压的变化曲线，此曲线即供参考的电池充电特性曲线，其中，固定电流的精度≤固定值。
优选的，上述固定电流的精度选取0.01。
如图2所示为充电特性曲线，在一些实施例中，充电特性曲线的横坐标为采用固定电流对电池包进行充电的充电时长、充电特性曲线的纵坐标为电池包的充电电流和电池电压。
S103、根据电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
同规格电池增加电池的容量通常是将电池并联获得，可根据充电特性曲线中恒流充电时，电池电压随时间线性上升的特性反推电池的总容量，计算出电池是几组并联的，然后根据电池的总内阻计算出电池是多少节串联的，这样电池包内电池的连接方式就可进行判断。
如图3所示在一些实施例中，根据电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式，具体包括：
S301、根据充电特性曲线中的电压值确定对应的电池包总容量；
S302、根据对应的电池包总容量确定电池包的并联组数；
S303、获取电池包总内阻；
S304、根据电池包的并联组数和电池包总内阻确定电池串联节数。
优选的，根据电压与电池包总容量的关系式获取对应的电池包总容量；其中，电压与电池包总容量的关系式为：C＝K*I*t/ΔV，C为电池包总容量、t为充电时长，ΔV为电压在充电t时间内的变化量、K为电池常数，具体根据不同电芯类型进行预设、I为设定的恒流充电电流。
优选的，根据电池包总容量与电池包的并联组数的关系式确定电池包的并联组数；其中，电池包总容量与电池包的并联组数的关系式为：电池包的并联组数＝电池包总容量/单个电池容量。
在一些实施例中，若获取的电池包总容量为12Ah，单组电池容量通常为2200mAh-2600mAh，那么该电池包内电池的连接方式为5组并联。
优选的，据电池包的并联组数和电池包总内阻确定电池串联节数，具体包括：电池串联节数＝(电池包总内阻*电池组数)/单个电池的内阻。
进一步的，本申请所公开的方案还包括根据电池的连接方式获取电池串联节数并根据电池容量预设充电电流，通常用0.2C的电流进行充电，如果用户要求更快速充电，可以将充电电流设定为0.5C，其中，C为电池容量，因此对电池包进行充电而不是更换由此实现了显着的成本节省。
其中，电池供电设备的某些用户可能需要容量明显不同的电池，并且要正确地为电池充电，应使用不同的充电速率以避免损坏电池。
此外，对于充电设备来说，优化每个电池的不同充电率是有利的，以避免电池过度充电和/或最小化充电时间。
更进一步的，本申请所公开的方案还包括根据电池的串联节数设定充电截止电压，其中，充电截止电压即停止充电电压，当单节电池充满4.2V时、三节串联电池充满12.6V时、六节串联电池充满25.2V时、电池包根据充电截止电压不再对电池包进行充电，从而防止该电池包过充电，可能会导致电池爆炸，引发安全隐患等。
综上，本申请通过先获取电池包的电压；对所述电池包进行充电，并获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；最后根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式；这种方法能够获取电池包内部多个电池的串并联连接关系，并根据该串并联连接关系对电池包设置合适的充电截止电压，从而防止电池包过充电，能够有效减小安全隐患。
在此基础上，本申请还提出一种充电设备，可以根据上述方法快速判断需要进行充电的充电包的类型，并根据不同类型的电池包满足的最大充电截止电压和最大充电电流对需要进行充电的充电包进行快速充电。
本申请还提出一种获取电池连接方式的系统，系统包括：电压获取单元、充电特性曲线获取单元和判定单元；
电压获取单元，用于获取电池包的电压；
充电特性曲线获取单元，用于获取t时刻内电池包的充电特性曲线；
判定单元，用于根据电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
本申请还提出一种可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如下步骤：
取电池包的电压；
对电池包进行充电，获取t时刻内电池包的充电特性曲线；
根据电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
本申请还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行如下步骤：
取电池包的电压；
对电池包进行充电，获取t时刻内电池包的充电特性曲线；
根据电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
本领域普通技术人员能够理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是能够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非易失性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，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。
非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。
作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征能够进行任意的组合，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。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还能够做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围，以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
获取电池包的电压；
对所述电池包进行充电，获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；
根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
2.根据权利要求1所述的获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式，具体包括：
根据所述充电特性曲线中的电压值确定对应的电池包总容量；
根据所述对应的电池包总容量确定电池包的并联组数；
获取电池包总内阻；
根据所述电池包的并联组数和电池包总内阻确定电池串联节数。
3.根据权利要求2所述的获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述根据所述充电特性曲线中的电压值确定对应的电池包总容量，具体包括：
根据电压与电池包总容量的关系式获取对应的电池包总容量；其中，所述电压与电池包总容量的关系式为：C＝K*I*t/ΔV，C为电池包总容量、t为充电时长，ΔV为电压变化量、K为电池常数、I为充电电流。
4.根据权利要求3所述的获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述根据所述对应的电池包总容量确定电池包的并联组数，具体包括：
根据电池包总容量与电池包的并联组数的关系式确定电池包的并联组数；其中，所述电池包总容量与电池包的并联组数的关系式为：
电池包的并联组数＝电池包总容量/单个电池容量。
5.根据权利要求4所述的获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述根据所述电池包的并联组数和电池包总内阻确定电池串联节数，具体包括：
电池串联节数＝(电池包总内阻*电池组数)/单个电池的内阻。
6.根据权利要求5所述的获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述对所述电池包进行充电，获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线，具体包括：
采用固定电流对所述电池包进行充电，其中，所述电流的精度≤固定值。
7.根据权利要求6所述的获取电池包内电池连接的方法，其特征在于，所述充电特性曲线的横坐标为采用固定电流对电池包进行充电的充电时长、充电特性曲线的纵坐标为电池包的充电电流和电池电压。
8.一种获取电池连接方式的系统，其特征在于，所述系统包括：电压获取单元、充电特性曲线获取单元和判定单元；
所述电压获取单元，用于获取电池包的电压；
所述充电特性曲线获取单元，用于获取t时刻内所述电池包的充电特性曲线；
所述判定单元，用于根据所述电池包的电压和充电特性曲线确定电池包内电池的连接方式。
9.一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一一项中所述方法的步骤。
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