CN109462265A - 一种电池充放电均衡控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电池充放电均衡控制方法及装置。所述电池充放电均衡控制方法用于电池组的均衡充放电，所述方法包括：检测电池组各电池的电压；根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值；根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流；根据所述均衡电流对电池进行均衡充\放电，本发明通过不同压差的自适应均衡电流，做到大压差大电流均衡，小压差小电流均衡，实时调整，保证电池组的最优状态，通过本发明，解决梯次利用电池的电池压差过大问题，有效的缓和短板效应的出现。

Description

一种电池充放电均衡控制方法及装置

技术领域

本发明涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种电池充放电均衡控制方法及装置。

背景技术

随着国内以及国际对新能源行业的推广，以动力电池为主的新能源汽车市场占有量也迅速提高，电动汽车对动力电池的性能要求较高，当动力电池的性能下降到一定程度后(容量衰减到额定容量的70-80％)，为了确保电动汽车的动力性能、续驶里程和运行过程中的安全性能，就必须对其进行更换，退役的电池还有很大的剩余容量，可以用来做其它储能产品，而退役电池存在内阻增大、自放电快、受充放电影响大的特点，因此反馈到单体本身就会出现电压变化明显，电池组之间压差大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电池充放电均衡控制方法及装置，以改善现有的电池组在使用过程中压差较大的问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种电池充放电均衡控制方法，所述电池充放电均衡控制方法用于电池组的均衡充放电，所述方法包括：第一检测电路检测电池组各电池的电压，并将检测到的电池电压发送至控制器；控制器根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值；控制器根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流，根据确定的均衡电流生成控制信号，并将生成的控制信号发送至充放电电路；充放电电路根据所述控制信号对电池进行均衡充\放电。

进一步地，设定第一预设压差值、第二预设压差值、第三预设压差值，所述控制器根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流的步骤包括：当所述压差值大于第一预设压差值时，控制器确定所述均衡电流为第一预设电流值；当所述压差值小于第一预设压差值，大于或等于第二预设压差值时，控制器确定所述均衡电流为第二预设电流值；当所述压差值小于第二预设压差值，大于第三预设压差值时，控制器确定所述均衡电流为第三预设电流值。

进一步地，所述第一预设压差值为150mV，所述第二预设压差值为100mV，所述第三预设压差值为50mV。

进一步地，所述第一预设电流值为5A，所述第二预设电流值为4A，所述第三预设电流值为3A。

进一步地，所述电池充放电均衡控制装置还包括第二检测电路，所述方法还包括：第二检测电路检测获取电池组的均衡电流，并将检测获取的均衡电流发送至控制器；当获取的均衡电流与所述根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流有差值较大时，所述控制器调节电池的充放电占空比以使所述均衡电流为设定的值。

本发明还提供了一种电池充放电均衡控制装置，所述电池充放电均衡控制装置用于执行所述的电池充放电均衡控制方法，所述电池充放电均衡控制装置包括：第一检测电路，与电池组电连接，还与控制器电连接，用于检测电池组中每个电池的电压，并将检测到的电池电压发送至控制器；控制器，与充放电电路连接，用于根据电池电压确认相应的均衡电流，并根据确认的均衡电流生成预设占空比的控制信号至充放电电路；充放电电路，与控制器连接，还与电池组连接，用于根据所述控制信号对电池组进行预设模式的充放电以使均衡电流为设定的值。

进一步地，所述控制器用于根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值。

进一步地，所述控制器用于根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流，具体包括：当所述压差值大于第一预设压差值时，确定所述均衡电流为第一预设电流值；当所述压差值小于第一预设压差值，大于或等于第二预设压差值时，确定所述均衡电流为第二预设电流值；当所述压差值小于第二预设压差值，大于第三预设压差值时，确定所述均衡电流为第三预设电流值。

进一步地，所述第一预设压差值为150mV，所述第二预设压差值为100mV，所述第三预设压差值为50mV；所述第一预设电流值为5A，所述第二预设电流值为4A，所述第三预设电流值为3A。

进一步地，所述电池充放电均衡控制装置还包括第二检测电路，所述第二检测电路与所述控制器电连接，所述第二检测电路还与电池电连接，所述第二检测电路用于检测电池的均衡电流，并将检测到的均衡电流发送至控制器，所述控制器根据检测到的均衡电流生成预设占空比的控制信号至所述充放电电路，所述充放电电路根据所述控制信号对电池组进行预设模式的充放电以使均衡电流为设定的值。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的一种电池充放电均衡控制方法及装置。所述电池充放电均衡控制方法用于电池组的均衡充放电，所述方法包括：检测电池组各电池的电压；根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值；根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流；根据所述均衡电流对电池进行均衡充\放电。本发明通过不同压差的自适应均衡电流，做到大压差大电流均衡，小压差小电流均衡，实时调整，保证电池组的最优状态，通过本发明，解决梯次利用电池的电池压差过大问题，有效的缓和短板效应的出现。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明所提供的一种电池充放电均衡控制方法的流程图。

图2示出了电池充放电均衡控制装置的示意图。

图3示出了电池充放电均衡控制装置的电路示意图

图标：100-电池充放电均衡控制装置；110-控制器；120-第一检测电路；130-充放电电路；140-第二检测电路；200-电池组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本发明的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

本实施例提供了一种电池充放电均衡控制方法，所述电池充放电均衡控制方法所述电池充放电均衡控制方法应用于一电池充放电均衡控制装置100，所述电池充放电均衡控制装置100包括：第一检测电路120、控制器110、充放电电路130，以及第二检测电路140，用于电池组200的均衡充放电，通过不同压差的自适应均衡电流，做到大压差大电流均衡，小压差小电流均衡，实时调整，保证电池组200的最优状态。请参阅图1，所述方法包括：S10～S60。

S10：第一检测电路120检测电池组200各电池的电压，并将检测到的电池电压发送至控制器110。

第一检测电路120与电池电连接，第一检测电路120还与控制器110电连接，第一检测电路120用于检测电池组200中每一个电池的电压，以获取每一个电池的电压值。于本实施例中，第一检测电路120可以包括多个高精度的模拟前端来实现检测电池电压，此模拟前端可以是Liner的6804，6811等，也可以是NXP的MC33771，或者其它厂家的模拟前端，需要说明的说，电池电压精度需要控制在5Mv或更小的误差以内。第一检测电路120检测各电池的电压后，将检测的电池电压发送至控制器110。

S20：控制器110根据检测的电池组200各电池的电压计算电池组200的压差值。

所述压差值是指电池组200电池最高电压与最低电压的差值。控制器110根据第一检测电路120检测的电池电压计算电池组200的压差值，具体地，控制器110从检测的多个电池电压中选取最大的电池电压，即电池组200的最高电压；以及从检测的多个电池电压中选取最小的电池电压，即电池组200的最低电压，控制器110用电池组200的最高电压与电池组200的最低电压求差得到电池组200的压差值。存在压差值的原因是电池组200内各电池的充放电状态不同步，会导致电池组200出现更大损耗，降低电池组200的储能能力。

S30：控制器110根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流，根据确定的均衡电流生成控制信号，并将生成的控制信号发送至充放电电路130。

均衡电流是用于均衡各电池之间不同的状态，主动均衡是以电量转移的方式进行均衡，效率高，损失小。本发明均衡电流为0-5A，自适用调整均衡电流，于本实施例中，令ΔV表示电池组200的压差值，可以设置三个或更多压差值ΔV而采用不同的均衡电流，例如设置第一预设压差值A1，第二预设压差值A2，第三预设压差值A3，A1＝150mV，A2＝100mV，A3＝50mV，当所述压差值大于第一预设压差值时，确定所述均衡电流为第一预设电流值，所述第一预设电流值为5A，即当ΔV≥A1时，均衡电流自动设置为5A；当所述压差值小于第一预设压差值，大于或等于第二预设压差值时，确定所述均衡电流为第二预设电流值，所述第二预设电流值为4A，即当A1＞ΔV≥A2，均衡电流自动设置为4A；当所述压差值小于第二预设压差值，大于第三预设压差值时，确定所述均衡电流为第三预设电流值，所述第三预设电流值为3A，即当A2＞ΔV≥A3，均衡电流自动设置为3A，当ΔV＜A3，时可以不做均衡处理，但也可以进一步分档次均衡，以保证更好的使用需求。

需要说明的是，于本实施例中，由于检测的电压可能存在一定的误差，所以压差值也存在误差，因此，当压差值ΔV保持在一个范围一定时间(例如10s或20s)后再进行均衡电流切换，保证均衡不会在临界值时不停的跳变。

控制器110根据压差值的范围确定均衡电流后，根据确定的均衡电流生成控制信号，并将生成的控制信号发送至充放电电路130；将确定的均衡电流发送至充放电电路130。所述控制信号包括充电控制信号及放电控制信号，控制器110调整充电控制信号或放电控制信号的占空比可以调节均衡电流，一般地，控制信号的占空比越大，则均衡电流越大。

S40：充放电电路130根据所述控制信号对电池进行均衡充\放电。

充放电电路130包括充电电路及放电电路，充放电电路130用于根据充电控制信号对电池进行充电，可以理解地，充电控制信号(PWMA端的信号)的占空比不同，充电持续的时间不同，从而可以调节电池组200的均衡电流。同理，放电控制信号(PWMB端的信号)的占空比不同，电池组200放电持续的时间不同，可以调节电池组200的均衡电流。于本实施例中，充放电电路130根据控制器110发送的控制信号进行预设模式的充放电，以使电池组200的均衡电流为控制器110确定的值。

于本实施例中，所述方法还包括：

S50：第二检测电路140检测获取电池组200的均衡电流，并将检测获取的均衡电流发送至控制器110。

第二检测电路140与电池组200连接，第二检测电路140还与控制器110电连接，第二检测电路140用于检测电池组200的均衡电流。并将检测的均衡电流反馈至控制器110。控制器110可以根据反馈的均衡电流实时调整充放电电路130的控制信号占空比，以使均衡电流保持为预先设定的值。

S60：当获取的均衡电流与所述根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流有差值较大时，所述控制器110调节电池的充放电占空比以使所述均衡电流为设定的值。

第二检测电路140将检测的均衡电流发送至控制器110，控制器110将检测的均衡电流与预先确定的均衡电流进行比对吗，例如，若检测的均衡电流大于预先确定的均衡电流，则降低控制信号的占空比，从而通过充放电电路130调节电池组200的充放电，使电池组200的均衡电流保持在预设定的值。检测的均衡电流小于预先确定的均衡电流，则增大控制信号的占空比，从而通过充放电电路130调节电池组200的充放电，使电池组200的均衡电流保持在预设定的值。

第二实施例

请参阅图2，图2为本发明较佳实施例提供的一种电池充放电均衡控制装置100，电池充放电均衡控制装置100可以用于执行第一实施例提供的电池充放电均衡控制方法。需要说明的是，本实施例所提供的电池充放电均衡控制装置100，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例提供的电池充放电均衡控制方法基本相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

请参阅图2和图3，所述电池充放电均衡控制装置100包括：第一检测电路120、第二检测电路140、控制器110及充放电电路130。

其中，第一检测电路120，与电池组200电连接，还与控制器110电连接，用于检测电池组200中每个电池的电压，并将检测到的电池电压发送至控制器110。

第一检测电路120可以包括多个高精度的模拟前端来实现检测电池电压，此模拟前端可以是Liner的6804，6811等，也可以是NXP的MC33771，或者其它厂家的模拟前端，需要说明的说，电池电压精度需要控制在5Mv或更小的误差以内。第一检测电路120检测各电池的电压后，将检测的电池电压发送至控制器110。

可以理解地，第一检测电路120可以用于执行S10。

控制器110，与充放电电路130连接，用于根据电池电压确认相应的均衡电流，并根据确认的均衡电流生成预设占空比的控制信号至充放电电路130。

具体地，控制器110根据第一检测电路120检测的电池电压计算电池组200的压差值ΔV，例如，根据电池组200的最高电压与电池组200的最低电压求差得到电池组200的压差值。所述控制器110用于根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流，具体包括：当所述压差值大于第一预设压差值时，确定所述均衡电流为第一预设电流值；当所述压差值小于第一预设压差值，大于或等于第二预设压差值时，确定所述均衡电流为第二预设电流值；当所述压差值小于第二预设压差值，大于第三预设压差值时，确定所述均衡电流为第三预设电流值。

于本实施例中，所述第一预设压差值为150mV，所述第二预设压差值为100mV，所述第三预设压差值为50mV；所述第一预设电流值为5A，所述第二预设电流值为4A，所述第三预设电流值为3A。但不限于此，还可以设置为其他的值，本实施例对此不作限定。

需要说明的是，于本实施例中，由于检测的电压可能存在一定的误差，所以压差值也存在误差，因此，当压差值ΔV保持在一个范围一定时间(例如10s或20s)后再进行均衡电流切换，保证均衡不会在临界值时不停的跳变。

控制器110根据压差值的范围确定均衡电流后，根据确定的均衡电流生成控制信号，并将生成的控制信号发送至充放电电路130；将确定的均衡电流发送至充放电电路130。所述控制信号包括充电控制信号及放电控制信号，控制器110调整充电控制信号或放电控制信号的占空比可以调节均衡电流，一般地，控制信号的占空比越大，则均衡电流越大。

充放电电路130，与控制器110连接，还与电池组200连接，用于根据所述控制信号对电池组200进行预设模式的均衡充\放电。

充放电电路130包括充电电路及放电电路，充放电电路130用于根据充电控制信号对电池进行充电或放电，充电电路通过第一开关管Q1的控制端与控制器110连接，用于接收充电控制信号，放电电路通过第二开关管Q2与控制器110连接，用于接收放电控制信号，于本实施例中，充电控制信号、放电控制信号均为脉冲波形信号。可以理解地，充电控制信号(PWMA)的占空比不同，充电持续的时间不同，从而可以调节电池组200的均衡电流。同理，放电控制信号(PWMB)的占空比不同，电池组200放电持续的时间不同，可以调节电池组200的均衡电流。于本实施例中，充放电电路130根据控制器110发送的控制信号进行预设模式的充放电，以使电池组200的均衡电流为控制器110确定的值。

所述电池充放电均衡控制装置100还包括第二检测电路140，所述第二检测电路140与所述控制器110电连接，所述第二检测电路140还与电池电连接，所述第二检测电路140用于检测电池的均衡电流，并将检测到的均衡电流发送至控制器110。

具体地，所述第二检测电路140可以是双向分流监控器U1，通过双向分流监控器U1(的IN-端口及IN+端口)实时采集精密采样电阻Rs上的电压(或电流)(采样电阻Rs与电池的输出端电连接)，将采样的Rs电压(通过U1的out端口)发送至控制器110，控制器110计算得到流过Rs上的电流即均衡电流(充电或者放电)，所述控制器110根据检测到的均衡电流生成预设占空比的控制信号至所述充放电电路130，例如，若检测的均衡电流大于预先确定的均衡电流，则降低控制信号的占空比，从而通过充放电电路130调节电池组200的充放电，使电池组200的均衡电流保持在预设定的值。检测的均衡电流小于预先确定的均衡电流，则增大控制信号的占空比，从而通过充放电电路130调节电池组200的充放电，使电池组200的均衡电流保持在预设定的值。所述充放电电路130根据所述控制信号对电池组200进行预设模式的充放电以使均衡电流为设定的值。

综上所述，本发明提供的一种电池充放电均衡控制方法及装置。所述电池充放电均衡控制方法用于电池组的均衡充放电，所述方法包括：检测电池组各电池的电压；根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值；根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流；根据所述均衡电流对电池进行均衡充\放电，本发明通过不同压差的自适应均衡电流，做到大压差大电流均衡，小压差小电流均衡，实时调整，保证电池组的最优状态，通过本发明，解决梯次利用电池的电池压差过大问题，有效的缓和短板效应的出现。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池充放电均衡控制方法，其特征在于，所述电池充放电均衡控制方法应用于一电池充放电均衡控制装置，所述电池充放电均衡控制装置包括：第一检测电路、控制器、充放电电路，所述方法包括：

第一检测电路检测电池组各电池的电压，并将检测到的电池电压发送至控制器；

控制器根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值；

控制器根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流，根据确定的均衡电流生成控制信号，并将生成的控制信号发送至充放电电路；

充放电电路根据所述控制信号对电池进行均衡充\放电。

2.如权利要求1所述的电池充放电均衡控制方法，其特征在于，设定第一预设压差值、第二预设压差值、第三预设压差值，所述控制器根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流的步骤包括：

当所述压差值大于第一预设压差值时，控制器确定所述均衡电流为第一预设电流值；

当所述压差值小于第一预设压差值，大于或等于第二预设压差值时，控制器确定所述均衡电流为第二预设电流值；

当所述压差值小于第二预设压差值，大于第三预设压差值时，控制器确定所述均衡电流为第三预设电流值。

3.如权利要求2所述的电池充放电均衡控制方法，其特征在于，所述第一预设压差值为150mV，所述第二预设压差值为100mV，所述第三预设压差值为50mV。

4.如权利要求2所述的电池充放电均衡控制方法，其特征在于，所述第一预设电流值为5A，所述第二预设电流值为4A，所述第三预设电流值为3A。

5.如权利要求1所述的电池充放电均衡控制方法，其特征在于，所述电池充放电均衡控制装置还包括第二检测电路，所述方法还包括：

第二检测电路检测获取电池组的均衡电流，并将检测获取的均衡电流发送至控制器；

当获取的均衡电流与所述根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流有差值较大时，所述控制器调节电池的充放电占空比以使所述均衡电流为设定的值。

6.一种电池充放电均衡控制装置，其特征在于，所述电池充放电均衡控制装置用于执行如权利要求1～5任意一项所述的电池充放电均衡控制方法，所述电池充放电均衡控制装置包括：

第一检测电路，与电池组电连接，还与控制器电连接，用于检测电池组中每个电池的电压，并将检测到的电池电压发送至控制器；

控制器，与充放电电路连接，用于根据电池电压确认相应的均衡电流，并根据确认的均衡电流生成预设占空比的控制信号至充放电电路；

充放电电路，与控制器连接，还与电池组连接，用于根据所述控制信号对电池组进行预设模式的均衡充\放电。

7.如权利要求6所述的电池充放电均衡控制装置，其特征在于，所述控制器用于根据检测的电池组各电池的电压计算电池组的压差值，所述压差值是指电池组电池最高电压与最低电压的差值。

8.如权利要求7所述的电池充放电均衡控制装置，其特征在于，所述控制器用于根据所述压差值的范围确定相应的均衡电流，具体包括：当所述压差值大于第一预设压差值时，确定所述均衡电流为第一预设电流值；

当所述压差值小于第一预设压差值，大于或等于第二预设压差值时，确定所述均衡电流为第二预设电流值；

当所述压差值小于第二预设压差值，大于第三预设压差值时，确定所述均衡电流为第三预设电流值。

9.如权利要求8所述的电池充放电均衡控制装置，其特征在于，所述第一预设压差值为150mV，所述第二预设压差值为100mV，所述第三预设压差值为50mV；所述第一预设电流值为5A，所述第二预设电流值为4A，所述第三预设电流值为3A。

10.如权利要求6所述的电池充放电均衡控制装置，其特征在于，所述电池充放电均衡控制装置还包括第二检测电路，所述第二检测电路与所述控制器电连接，所述第二检测电路还与电池电连接，所述第二检测电路用于检测电池的均衡电流，并将检测到的均衡电流发送至控制器，所述控制器根据检测到的均衡电流生成预设占空比的控制信号至所述充放电电路，所述充放电电路根据所述控制信号对电池组进行预设模式的充放电以使均衡电流为设定的值。