CN103094630A

CN103094630A - 一种电池管理方法及***

Info

Publication number: CN103094630A
Application number: CN2011103356936A
Authority: CN
Inventors: 饶华兵
Original assignee: DONGGUAN POWERWISE NEW ENERGY Co Ltd
Current assignee: Suzhou sanover Power Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN103094630B

Abstract

本发明公开了一种电池管理方法及***，该电池管理方法包括：获取电池在充电或放电过程中的不同历史时刻的已采集电压值；根据历史时刻及已采集电压值预测未来时刻的电压值；根据预测的电压值对电池进行管理。通过以上方式，能够有效预测电池的充放电过程状态，从而有效避免过充、过放的问题产生，根据历史和实时的数据预测单节电池的电量和状态，从而对均衡，过压，欠压等事件的有效预测。

Description

一种电池管理方法及***

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池在充放电过程中的管理方法及***。

背景技术

在电池的使用过程中，电池通常需要在充电与放电两个状态之间转换，因此，往往需要对电池的状态进行检测，以判断是否需要停止对电池进行充电或放电，进而避免电池的过充或过放。

而现有技术往往只能对电池进行实时的电压测量，在测出电池在当前时刻的电压后，再由相关处理模组根据所测出的电压值与阈值的比较结果对电池进行管理，其存在一个非常大的缺点，就是时效性较差。因为，在获知电池的当前电压值后，往往需要等待处理模块的判断之后才能作出相应动作，因此，有可能造成电池的过充或过放，电池的特性和状态变化存在惰性和连续性，可以通过自学习的方式得到电池的相关参数，结合实时的数据分析预测出电池特性的相关趋势。

为了更好地进行充放电，通常会希望能够对电池的状态进行预测，以根据电池将会达到的状态来控制相关后续动作，如停止充电，停止放电等。

因此，需要提供一种电池管理方法及***，以解决现有技术中对电池管理的时效性较差的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电池管理方法及***，能够有效预测电池的充放电过程状态，从而避免过充、过放的问题产生。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电池管理方法，包括：a.获取电池在充电或放电过程中的不同历史时刻的已采集电压值；b.根据历史时刻及已采集电压值预测未来时刻的电压值；c.根据预测的电压值对电池进行管理。

其中，在步骤a中，历史时刻包括当前时刻。

其中，在步骤b中，通过以下公式预测未来时刻的电压值：X_i+1＝2×X_i-X_i-1，其中，X_i+1为未来时刻T_i+1的电压值，X_i为第一历史时刻T_i时的电压值，X_i-1为第二历史时刻T_i-1时的电压值，T_i+1-T_i＝T_i-T_i-1＝t，t为特定时间间隔。

其中，第一历史时刻为当前时刻。

其中，在步骤b中，通过最小二乘法预测未来时刻的电压值。

本发明采用的另外一个技术方案是：提供一种电池管理***，包括：电压采集模块，用于采集电池在充电或放电过程中的不同时刻的电压值；存储模块，用于存储电不同历史时刻的已采集电压值；处理模块，用于根据历史时刻及已采集电压值预测未来时刻的电压值；管理模块，用于根据预测的电压值对电池进行管理。

其中，历史时刻包括当前时刻。

其中，处理模块通过以下公式预测未来时刻的电压值：X_i+1＝2×X_i-X_i-1，X_i+1为未来时刻T _i+1的电压值，X_i为第一历史时刻T _i时的电压值，X_i-1为第二历史时刻T_i-1时的电压值，T_i+1-T_i＝T_i-T_i-1＝t，t为特定时间间隔。

其中，第一历史时刻为当前时刻。

其中，处理模块通过最小二乘法预测未来时刻的电压值。

本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明所提供的电池管理方法及***根据不同历史时刻的电压值，可对电池的充放电过程进行预测，从而有效避免过充、过放的问题产生。

附图说明

图1是根据本发明实施例的电池管理方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的电池充放电模拟曲线；

图3是根据本发明实施例的电池管理***的结构示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1是根据本发明实施例的电池管理方法的流程图。

如图1所示，本发明所揭示的电池管理方法包括以下步骤：

S101.获取电池在充电或放电过程中的不同历史时刻的已采集电压值。

S102.根据历史时刻及已采集电压值预测未来时刻的电压值。

S103.根据预测的电压值对电池进行管理。

在步骤S101中，历史时刻包括当前时刻。并且，采集到的不同历史时刻的电压值以及其所对应的历史时刻优选保存于相应处理模块的内存或其他存储设备中。

在步骤S102中，可通过以下公式预测未来时刻的电压值：

X_i+1＝2×X_i-X_i-1 (1)

其中，X_i+1为未来时刻T _i+1的电压值，X_i为第一历史时刻T_i时的电压值，X_i-1为第二历史时刻T_i-1时的电压值，T_i+1-T_i＝T_i-T_i-1＝t，t为特定时间间隔。

在步骤S103中，可根据预测的电压值对停止对电池进行充电或放电，如，在充电过程中，若预测到未来时刻的电压值超过过充阈值，则可进行停止充电动作，在放电过程中，若预测到未来时刻的电压值超过过放阈值，则可停止放电动作。其中，过充阈值以及过放阈值可由实验所得。

由于各种电源管理芯片(PMIC，Power Manage Integrate Circuit)一般采用八位(或四位)单片机，而八位单片机的处理能力有限，因此，在电源管理芯片处理能力有限的情况下，可采用公式(1)进行简单预测功能，现参见图2说明其原理如下：

如图2所示，其绘示出电池充放电模拟曲线X(x)，如上述，X_i为第一历史时刻T _i时的电压值，X_i-1为第二历史时刻T_i-1时的电压值，T_i+1-T_i＝T_i-T_i-1＝t，t为特定时间间隔，假设特定时间间隔t很短，因此在曲线X(x)中，在t值很小的情况下，由第二历史时刻电压值X_i-1与未来时刻电压值X_i+1及其对应的历史时刻T_i-1、T_i+1形成一梯形，并且T_i为T_i-1与T_i+1所形成线段的中点，根据平面几何知识可知：

X_i＝(X_i+1+X_i-1)/2 (2)

因此，可根据公式2得出公式(1)。

由于公式(1)运算量较小，并且在特定时间间隔t很小的情况下，能进行简单预测功能，因此非常适合于在电源管理芯片处理能力不足的情况下使用。

值得注意的是，在本发明的优选实施例中，第一历史时刻优选为当前时刻。

并且，在步骤S102中，除可用上述所揭示的公式预测未来时刻的电压值外，由于电池的充放电曲线呈线性关系，也可通过最小二乘法对各历史时刻T_n以及电压值X_n(n为整数)进行数学建模，通过多个历史时刻以及对应的电压值预测充放电曲线的走向，从而获知未来时刻的电压值。

但，该种方法需要较大的运算量，对处理器的处理能力要求很高，因此比较适合于采用高性能处理器的电池管理芯片使用。

请参见图3，图3是根据本发明实施例的电池管理***的结构示意图。

如图3所示，本发明所揭示的电池管理***包括：电压采集模块201、存储模块202、处理模块203以及管理模块204。

其中，电压采集模块201用于采集电池在充电或放电过程中的不同时刻的电压值。

存储模块202用于保存在充电或放电过程中的不同历史时刻的已采集电压值。

处理模块203用于根据历史时刻及已采集电压值预测未来时刻的电压值。

管理模块204用于根据预测的电压值对电池进行管理。

在本发明的优选实施例中，历史时刻可包括当前时刻。并且，存储模块202可优选为内存模块，采集到的不同历史时刻的电压值以及其所对应的历史时刻可保存于内存模块中。

进一步地，处理模块203可通过以下公式预测未来时刻的电压值：

X_i+1＝2×X_i-X_i-1 (1)

管理模块204可根据预测的电压值对停止对电池进行充电或放电，如，在充电过程中，若预测到未来时刻的电压值超过过充阈值，则可进行停止充电动作，在放电过程中，若预测到未来时刻的电压值超过过放阈值，则可停止放电动作。其中，过充阈值以及过放阈值可由实验所得。

若处理模块203的处理能力有限(如为八位或四位运算器)，则可采用公式(1)进行简单预测功能，请继续参见图2，现参见图2说明其原理如下：

如图2所示，其为电池充放电模拟曲线X(x)，如上述，X_i为第一历史时刻T_i时的电压值，X_i-1为第二历史时刻T_i-1时的电压值，T_i+1-T_i＝T_i-T_i-1＝t，t为特定时间间隔，假设特定时间间隔t很短，因此在曲线X(x)中，在t值很小的情况下，由第二历史时刻电压值X_i-1与未来时刻电压值X_i+1及其对应的历史时刻T_i-1、T_i+1形成一梯形，并且T_i为T_i-1与T_i+1所形成线段的中点，根据平面几何知识可知：

X_i＝(X_i+1+X_i-1)/2 (2)

因此，可根据公式2得出公式(1)。

由于公式(1)运算量较小，并且在特定时间间隔t很小的情况下，能进行简单预测功能，因此非常适合于处理模块203的处理能力有限的情况。

另外，在运算能力允许的情况下，处理模块203除可用上述所揭示的公式预测未来时刻的电压值外，由于电池的充放电曲线呈线性关系，也可通过最小二乘法对各历史时刻T_n以及电压值X_n(n为整数)进行数学建模，通过多个历史时刻以及对应的电压值预测充放电曲线的走向，从而获知未来时刻的电压值。

但，该种方法需要较大的运算量，对处理模块203的运算处理能力要求很高，因此比较适合于处理模块203的处理能力比较高的情况下采用。

本发明所提供的电池管理方法及***根据不同历史时刻的电压值，可对电池的充放电过程进行预测，从而有效避免过充、过放的问题产生，可应用于新能源产品，即对电池和类似电池类的储能产品，如锂离子蓄电池用管理***，锂聚合物电池用电池管理***，铅蓄电池，镍镉电池，镍氢电池，超级电容，以及未来新型储能产品等。

以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种电池管理方法，其特征在于，包括：

a.获取电池在充电或放电过程中的不同历史时刻的已采集电压值；

b.根据所述历史时刻及所述已采集电压值预测未来时刻的电压值；

c.根据预测的电压值对所述电池进行管理。

2.根据权利要求1所述的电池管理方法，其特征在于，在所述步骤a中，所述历史时刻包括当前时刻。

3.根据权利要求2所述的电池管理方法，其特征在于，在所述步骤b中，通过以下公式预测所述未来时刻的电压值：

X_i+1＝2×X_i-X_i-1

其中，X_i+1为未来时刻T_i+1的电压值，X_i为第一历史时刻T_i时的电压值，X_i-1为第二历史时刻T_i-1时的电压值，T_i+1-T_i＝T_i-T_i-1＝t，t为特定时间间隔。

4.根据权利要求3所述的电池管理方法，其特征在于，所述第一历史时刻为当前时刻。

5.根据权利要求1所述的电池管理方法，其特征在于，在所述步骤b中，通过最小二乘法预测所述未来时刻的电压值。

6.一种电池管理***，其特征在于，包括：

电压采集模块，用于采集电池在充电或放电过程中的不同时刻的电压值；

存储模块，用于存储不同历史时刻的已采集电压值；

处理模块，用于根据所述历史时刻及所述已采集电压值预测未来时刻的电压值；

管理模块，用于根据预测的电压值对所述电池进行管理。

7.根据权利要求6所述的电池管理***，其特征在于，所述历史时刻包括当前时刻。

8.根据权利要求7所述的电池管理***，其特征在于，所述处理模块通过以下公式预测所述未来时刻的电压值：

X_i+1＝2×X_i-X_i-1

9.根据权利要求8所述的电池管理***，其特征在于，所述第一历史时刻为当前时刻。

10.根据权利要求6所述的电池管理***，其特征在于，所述处理模块通过最小二乘法预测所述未来时刻的电压值。