CN108845265A - 电池模组及基于其的电压检测方法、电气设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电能技术领域，尤其涉及一种电池模组及基于其的电压检测方法、电气设备。所述电池模组包括：包含若干个电池的电池组、用于采集电池组中各电池电压的电压采集单元、所述电池组的外接端口；所述电压采集单元与电池组中的各电池之间通过电压采集导线连接，所述电池组通过所述外接端口与对应的电池组两端的电压采集导线连接以实现所述电池组的充放电。采用本发明提供的方案，能够减少电池模组的导线数量且不影响电池模组的正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及电能技术领域，具体而言，本发明涉及一种电池模组及基于其的电压检测方法、电气设备。
背景技术
随着智能化设备的不断发展，对设备中的电池的要求也越来越高，小容量的单个电池已经不能满足设备的需要，将多个电池连接起来形成大容量的电池已成为大容量发展的趋势。
多组电池连接形成大功率的电池组，若要监测每组电池的电压，需要在每组电池的一端均连接一条电压检测线，且整个电池组需要输入输出线，电池组中的电池越多，则需要的电压检测线的数量越多，在一些对导线数量及重量敏感的电路中，这些导线会对整体电池组产生不良影响，或者无法使用。图1为现有广泛应用的串联多个电池的电池组的连接示意图。
现亟需一种能够减少电池组的导线数量且不影响电池组正常工作的方案。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是如何减少电池模组中导线数量多、所占体积大的问题。
本发明实施例首先提供了一种电池模组，包括：包含若干个电池的电池组、用于采集电池组中各电池电压的电压采集单元、所述电池组的外接端口；所述电压采集单元与电池组中的各电池之间通过电压采集导线连接，所述电池组通过所述外接端口与对应的电池组两端的电压采集导线连接以实现所述电池组的充放电。
优选地，所述电池组两端的电池的电压采集导线上至少设有一个开关。
优选地，所述电压采集单元的接口数量多于所述电池组中的电池数量。
优选地，所述电池组中各电池串联。
进一步地，基于上述任一技术方案所述的电池模组的电压检测方法，包括：
对所述电池组进行充电/放电，检测处于充电/放电状态时，电池组中各电池的第一电压及位于电池组两端的电池的电压采集导线的充电/放电电流；
基于所述第一电压、所述充电/放电电流以及预设的电池组进行充电/放电时各电池的第二电压、停止充电/放电时各电池的第三电压，确定所述电池组中各电池的实际电压。
优选地，所述电池模组的电压检测方法，还包括：
基于电池组进行充电/放电时各电池的第二电压以及停止充电/放电时各电池的第三电压确定电池组中各电池的偏差电压。
具体地，所述基于所述第一电压、所述充电/放电电流以及预设的电池组进行充电/放电时各电池的第二电压、停止充电/放电时各电池的第三电压，确定所述电池组中各电池的实际电压的步骤，包括：
结合所述第二电压、第三电压以及所述充电/放电电流，确定电池组两端的电压采集导线的电阻；
结合所述电池组中各电池的第一电压、所述充电/放电电流以及所述电池组两端的电压采集导线的电阻确定电池组中各电池的实际电压。
具体地，还包括：当所述电池组中电池的数量多于3个时，位于电池组中非两端的电池的实际电压为所述第一电压。
进一步地，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序执行时实现上述任一技术方案所述的电压检测方法的步骤。
更进一步地，本发明实施例还提供了一种电气设备，其上装载有上述任一技术方案所述的电池模组。
本发明实施例提供的电池模组，通过电池组的外接端口与电池组两端的电压采集导线连接实现对所述电池组的充放电，位于电池组两端的电压采集导线能够用于检测电池电压，也能够用作电池组的输入输出导线实现对电池组的充电/放电，实现导线共用，减少整个电池模组中导线的数量，进而减少所述导线所占的体积及重量，有利于电池模组进行小型化、轻量化方向的改进。
本发明实施例基于上述电池模组提出了一种基于电池模组的电压检测方法，利用电池组在预设的充电/放电状态时的电压及充电/放电一段时间后电池电压的变化确定电池的偏差电压，为修正电池电压做铺垫，进而有利于获取电池组中各电池的实际电压。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有的检测电池组中各电池电压的导线连接示意图；
图2为本发明一种实施例提供的电池模组的结构示意图；
图3为本发明一种实施例提供的提供所述电池模组的结构示意图；
图4为本发明一种实施例提供的电池模组的结构示意图，重点展示电池一的电压采集导线上设有开关；
图5为本发明一种实施例提供的电池模组的结构示意图，重点展示电池四的电压采集导线上设有开关；
图6为本发明一种实施例提供的电压检测方法的流程示意图；
图7为本发明一种实施例提供的电池组不受充放电干扰时的正常电压的柱状图；
图8为本发明一种实施例提供的电池组在放电状态时的放电电压柱状图；
图9为本发明一个实施例提供的电池组在充电状态时的充电电压柱状图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明提供了一种电池模组，所述电池模组具有电压检测功能，在一种实施例中，电池模组的结构示意图如图2所示，包括：包含若干个电池的电池组10、用于采集电池组中各电池电压的电压采集单元20，所述电池组10的外接端口30；所述电压采集单元20与电池组10中的各电池之间通过电压采集导线连接，所述电池组通过所述外接端口30与对应的电池组两端的电压采集导线连接以实现所述电池组的充放电。
如图2所示，电池组中各电池一端均设有电压采集导线连接电池与电压采集单元，所述电压采集单元通过接口与电压采集导线连接，且位于电池组两端的电池的电压采集导线一端与电池相连，另一端分别与电压采集单元的接口及所述电池组的外接端口相连，即所述电池组的输入输出导线与电池组两端的电压采集导线共用。如图2所示，电压采集单元的接口数量多于所述电池组中的电池数量。
在一种实施例中，所述电压采集单元的数量与电池数量一致，即每个电池均对应接一个独立的电压采集单元，每个电压采集单元对应测量一个电池两端的电压，该种情况为上一实施例的极端情况，即电池组中仅包括一个电池，电压采集单元采集的电压为该电池的电压。该种实施例提供的方案能够精准快速地检测出电池组中各电池两端的电压。
优选地，电池组中各电池的内阻趋于一致，以便于提高电池组中各电池的电压测量精度。
本发明提供的电池模组，在一种实施例中，电池模组的结构示意图如图3所示，所述电池组中包含4个串联起来的电池，所述电池从左至右依次为电池一、电池二、电池三、电池四，所述位于电池组两端的电池即为图中的电池一及电池四，电池一至电池四的电压采集导线分别为图中的11、22、33、44、55，连接在电池两端的电压采集导线分别检测电池两端的电势，电池两端的电势之差为该电池的电压。假设所述导线11检测电池一的高电势端，导线55检测电池四的低电势端，所述电池组两端的电压采集导线为导线11和导线55，通过所述电池组两端的电压采集导线能够检测整个电池组的电压，即导线11测得的电势减去导线55测得的电势为电池组的电压。在本实施例中，所述导线11和导线55的一端分别与电池一、电池四连接，另一端分成两条支路，一条支路与电压采集单元相连，另一条支路与电池组的外接端口相连，所述外接端口与外部电源或负载相连，实现对电池组的充放电。一方面能够通过导线11和导线55检测电池一及电池四的电压，也能通过导线11和导线55对电池组进行充电/放电，实现电池内部与电池外部的电荷交换，实现电压采集导线和电池组输入输出导线的共用。
位于电池组两端的电压采集导线能够检测所述电池组两端的电池的电压，也能够通过这两条电压采集导线实现对电池组的充电/放电，实现对电池组充电/放电及对电池组中各电池电压的检测，减少了整个电池模组中导线的数量，进而减少所述导线所占的体积和重量，有利于所述电池模组进行小型化、轻量化方向的改进。
一种实施例中，所述电池优选为锂电池，所述电池组为锂电池组，采用锂电池具有如下优点：能量密度高、无污染、充电速度快。
优选地，所述电池组中的各电池采用串联的关系，将电池串联起来能够将各电池的容量累加起来形成容量更大的电池，最大程度地增大电池组的容量。所述电池组中电池的数量不限，如可以串联4个电池，如图3所示，也可以串联8个、10个电池形成所需电池容量。
在一种实施例中，所述位于电池组两端的电压采集导线的一端与电池相连，另一端连接一个选择开关，所述选择开关的另一端有两条支路，一条支路连接电压采集单元，另一条支路连接外接端口。所述位于电池组两端的电池的电压采集导线上至少有一条电压采集导线上设有所述选择开关，电池模组的结构示意图如图4所示，所述电池组中的电池依次为电池一、电池二、电池三、电池四，电池一的电压采集导线为11和22，导线11同时用作电压采集导线及电池组的输入输出导线，在导线11的另一端分出两条支路，一条支路110与电压采集单元连接，导线110与导线11连接用于采集电池一的电压，另一条支路111与输入输出端口连接，导线111与导线11连接用作电池组的输入输出导线，所述输入输出导线可以用于对所述电池组进行充电/放电。导线111上还可以设置开关，如图4所示，在需要对电池组进行充放电时，闭合开关对电池组进行充电/放电，同时不影响电压采集单元的正常运行。同理，也可以在电池四的电压采集导线上设置开关，电池四的电压采集导线为44和55，导线55的一端与电池四连接，另一端有两条支路，其中一条支路550与电压采集单元相连，导线55与550用作电池四的电压采集导线，另一条支路551与外接端口连接，导线55与551连接用作电池组的输入输出导线，导线55同时可以用作电池四的电压采集导线及电池组的输入输出导线。同理，可以在导线551上设置开关，如图5所示，在不需要对电池组进行充放电时，保持开关的开启状态，以避免对电池组中各电池的电压采集产生不利影响。也可以同时在导线111及导线551上设置开关。当选择开关导通电池与电压采集单元之间的通路时，实现对电池组中各电池电压的检测，当选择开关导通电池与电池组的外接端口时，能够对所述电池组进行充电/放电。
在电池一或/和电池四的电压采集导线上设置选择开关，能够分别实现对电池组进行充电/放电或测量电池电压的单一功能，使电池模组有更多功能选择，有利于降低电池模组的能量耗损。
进一步地，本发明还提供了一种基于上述技术方案所述的电池模组的电压检测方法，在一种实施例中，该电压检测方法的流程示意图如图6所示，包括：
S51，对所述电池组进行充电/放电，检测处于充电/放电状态时，电池组中各电池的第一电压及位于电池组两端的电池的电压采集导线的充电/放电电流；
S52，基于所述第一电压、所述充电/放电电流以及预设的电池组进行充电/放电时各电池的第二电压、停止充电/放电时各电池的第三电压确定所述电池组中各电池的实际电压。
采用本发明实施例提供的电池模组进行充电/放电时，电池组的外接端口外接有充电/放电模块，所述充电/放电模块可以是供电池模组放电的负载，或者供电池模组充电的电源，无论是充电状态还是放电状态，所述充电/放电模块与电池组构成导电通路，所述电池组两端的电压采集导线上有电流流过，使得所述电池组两端的电压采集导线上产生电压降，此时测得的各电池电压，一部分电池的电压与实际电池电压有一定的偏差，图7至图9分别为电池组在不受充电/放电干扰时的正常电压、放电状态时的放电电压、充电状态时的充电电压示意图。由图7至图9可以清晰地看出，无论电池模组进行充电还是放电，都会影响电池组中位于电池组两端的电池的电压采样值，因此，本实施例提供的电压检测方法利用电池组在预设的充电/放电状态时的电压及充电/放电一段时间后电池电压的变化确定电池的偏差电压，为修正电池电压做铺垫，进而有利于获取电池组中各电池的实际电压。
在一种实施例中，短时间内对所述电池组进行充电/放电，在所述短时间内，所述充电/放电过程中电流变化较小，可视为定值，所述短时间可以是秒、毫秒甚至是微秒级，具体大小视实际情况而定。检测处于充电/放电状态时，电池组中各电池的第一电压及位于电池组两端的电池的电压采集导线的充电/放电电流。具体包括：对所述电池组进行充电，通过所述电压采集单元采集电池组中各电池两端的电势，进而确定电池组中各电池的检测电压即第一电压。利用外接的电流检测单元，检测所述电池组在进行充电时，电池组的电压采集导线中的电流，本实施例中，所述充电电流即为电池组进行充电时，流经导线11和导线55的电流。放电过程类似，不再赘述。
当所述电池组中电池数量多于3个时，位于电池组中非两端的电池的实际电压为所述第一电压。
结合图3中电池组的结构示意图，由于电池组中电池一和电池四的电压采集导线与电池组的输入输出导线共用，电池组进行充电/放电过程中，电压采集导线11和55与外部充电/放电负载构成导通回路，导线11和导线55上有电流经过，导线上消耗部分电压，影响电池一及电池四的电压测量，造成电池一与电池四的电压测量偏差。但是由于电池二与电池三的电压采集导线并未构成导通回路，电压采集导线上无电流流经，不会影响电池二及电池三的电压测量，并未产生偏差电压，即偏差电压为零，此时测量的第一电压为电池二以及电池三的实际电压。
在一种实施例中，所述电压检测方法，还包括：S53，基于电池组中各电池的第一电压以及所述偏差电压，确定电池组中各电池的实际电压。
电池组中的电池若有偏差电压，结合该电池的偏差电压、电池的第一电压以及电池所处状态，确定该电池的实际电压。所述电池所处状态包括充电、放电。若所述充电/放电电流为标量，电池处于充电状态时，所述电池的电压测量值高于实际值，所述电池的实际电压为电池的测量值减去偏差电压；电池处于放电状态时，所述电池的电压测量值低于实际值，所述电池的实际电压为电池的测量值加上偏差电压。
在一种实施例中，所述基于所述第一电压、所述充电/放电电流以及预设的电池组进行充电/放电时各电池的第二电压、停止充电/放电时各电池的第三电压，确定所述电池组中各电池的实际电压的步骤，包括：
结合电池组中各电池的所述第二电压、第三电压以及所述充电/放电电流确定电池组两端的电压采集导线的电阻；
结合所述电池组中各电池的第一电压、所述充电/放电电流以及所述电池组两端的电压采集导线的电阻确定电池组中各电池的实际电压。
结合图3所示的电池模组的结构示意图，预设电池组在充电状态时，电池一至电池四的电压分别是到V1至V4，断开充电后，电池一至电池四的电压分别是V11至V44，电池一至电池四在进行充电/放电状态时测量的第一电压为v1至v4，所述电池组在充电/放电时，电路中的充电/放电电流为i，所述电流i为矢量，在本实施例中，规定充电电流方向为负，放电电流为正，即充电电流为负值，放电电流为正值。导线11和导线55的等效电阻为R1、R2，所述电池一至电池四的实际电压的确定过程如下：首先确定电池组两端电压采集导线的电阻R1及R2；然后结合电池组在充电/放电时电压采集单元测量的电池组中各电池的第一电压、所述充电/放电电流及电池组两端电压采集导线的电阻确定电池组中各电池的实际电压。
由于电池一的电压采集导线11在电池组进行充电/放电时有电流流过，该条导线上分配的电压为，充电及停止充电两个状态下，电池一的电压变化量与电池二的电压变化量之差，导线11的电阻为该条导线上分配的电压与该条导线上的电流之比，导线55的电阻R2，其计算过程及原理与R1类似，不再赘述。
所述电池组中各电池的实际电压即修正后的电压计算过程如下：
Vc1＝v1+i*R1,Vc4＝v4+i*R2,
由上述分析知，电池二及电池三并未产生偏差电压，因此电池二及电池三的实际电压为测得的第一电压，即：Vc2＝v2，Vc3＝v3。
根据上述技术方案能够轻易确定由导线共用带来的偏差电压，进而调整电压的测量偏差，具有普遍适用性。
进一步地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序执行时实现上述任一技术方案所述的电压检测方法的步骤。
更进一步地，本发明还提供了一种电气设备，该电气设备上装载有上述任一技术方案所述的电池模组。
一种实施例中，所述电气设备为装载有上述电池模组的移动装置，所述移动装置可以是无人机、无人车、机动车辆及其他可移动的机械设备。
一种实施例中，所述移动装置为无人机，所述无人机包括但不限于单旋翼无人机、多旋翼无人机及旋翼无人机。旋翼无人机通常利用螺旋桨绕杆或轴旋转产生升力。所述旋翼无人机包括例如直升机、滚翼机、自转旋翼机、旋翼式直升飞机等等。所述旋翼无人机可以有多个安装在所述无人机的多个位置的转子。例如，所述移动装置可以包括四旋翼直升机、六旋翼直升机、十旋翼直升机等等。所述移动装置可以用于但不限于植保、航拍、运输等领域。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池模组，其特征在于，包括：包含若干个电池的电池组、用于采集电池组中各电池电压的电压采集单元、所述电池组的外接端口；所述电压采集单元与电池组中的各电池之间通过电压采集导线连接，所述电池组通过所述外接端口与对应的电池组两端的电压采集导线连接以实现所述电池组的充放电。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池组两端的电池的电压采集导线上至少设有一个开关。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电压采集单元的接口数量多于所述电池组中的电池数量。
4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池组中各电池串联。
5.基于权利要求1至4中任一项所述的电池模组的电压检测方法，其特征在于，包括：
对所述电池组进行充电/放电，检测处于充电/放电状态时，电池组中各电池的第一电压及位于电池组两端的电池的电压采集导线的充电/放电电流；
基于所述第一电压、所述充电/放电电流以及预设的电池组进行充电/放电时各电池的第二电压、停止充电/放电时各电池的第三电压，确定所述电池组中各电池的实际电压。
6.根据权利要求5所述的电池模组的电压检测方法，其特征在于，还包括：
基于电池组进行充电/放电时各电池的第二电压以及停止充电/放电时各电池的第三电压确定电池组中各电池的偏差电压。
7.根据权利要求5所述的电池模组的电压检测方法，其特征在于，所述基于所述第一电压、所述充电/放电电流以及预设的电池组进行充电/放电时各电池的第二电压、停止充电/放电时各电池的第三电压，确定所述电池组中各电池的实际电压的步骤，包括：
结合所述第二电压、第三电压以及所述充电/放电电流，确定电池组两端的电压采集导线的电阻；
结合所述电池组中各电池的第一电压、所述充电/放电电流以及所述电池组两端的电压采集导线的电阻确定电池组中各电池的实际电压。
8.根据权利要求5所述的电池模组的电压检测方法，其特征在于，还包括：当所述电池组中电池的数量多于3个时，位于电池组中非两端的电池的实际电压为所述第一电压。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序执行时实现权利要求5至8中任意一项所述的电压检测方法的步骤。
10.一种电气设备，其特征在于，其上装载有如权利要求1至4中任一项所述的电池模组。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181120 |