CN112467814B - 一种电池组放电管理方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池组放电管理方法和***，该方法包括S1、电池组接入负载后，检测是否发生短路保护；S2、若是控制预充回路开启，并对电池组进行预充至预设时间后控制预充回路关闭；S3、控制放电开关闭合，再次检测是否发生短路保护；S4、若是，判断是否检测到负载电压；S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是依次执行步骤S2和S3；S6、控制放电开关闭合，检测是否发生短路保护；S7、若是判断预充次数是否满足条件；S8、若是判定预充回路预充故障；若否返回步骤S4或者步骤S6。本发明在电池组接入大容性负载时，准确判断是真/假短路，保证负载的正常供电，提高使用的便利性。

Description

一种电池组放电管理方法和***

技术领域

本发明涉及电池放电控制领域，更具体地说，涉及一种电池组放电管理方法和***。

背景技术

随着科技的快速发展，电池供电的要求越来越高，进而使得用户对电池的使用安全性能更加关注。因此，为了保证电池使用的安全性和可靠性，现有的技术都会配置电池管理***(BMS)，通过设置电池管理***，在电池充电或放电过程中对电池的充电状态和放电状态进行实时监测和控制，以防止电池过充或过放等，而导致出现安全隐患或者安全事故。

现有的电池接入负载(特别是大容性负载)时，会在上电瞬间产生很大的电容电压，此时由于BMS的监控作用，BMS可监测到该电容电压，进而判断为短路状态，并根据该短路状态关断对负载供电的回路。然而，在实际使用中，会存在假短路的现象，此时，由于BMS不能区分真短路还是假短路，只要检测到该瞬间大电容电压，即判定为真短路而关断电池对负载供电的回路，导致负载不能正常工作，影响负载的正常供电，给用户带来不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电池组放电管理方法和***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电池组放电管理方法，应用于电池管理***，所述电池管理***包括：电池组、控制单元、短路保护单元、电流检测模块、放电开关、负载检测单元和预充回路；所述管理方法包括：

S1、电池组接入负载后，检测是否发生短路保护；

S2、若是，控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；

S3、控制所述放电开关闭合，再次检测是否发生短路保护；

S4、若是，判断是否检测到负载电压；

S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是，则再次控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；

S6、控制所述放电开关闭合，检测是否发生短路保护；

S7、若是，判断预充次数是否满足条件；

S8、若是，判定所述预充回路预充故障；若否，返回步骤S4或者步骤S6。

在一个实施例中，所述步骤S1包括：

S101、电池组接入负载后，控制单元控制放电开关打开；

S102、通过电流检测模块对放电电流进行采样，获得采样电流；

S103、控制单元根据采样电流判断是否大于短路保护电流阈值，若是，判定发生短路保护。

在一个实施例中，所述预充回路包括：预充开关和预充模块；

所述步骤S2包括：

S201、控制单元控制所述预充开关打开，以使所述预充回路开启；

S202、监测预充时间，并在所述预充时间达到预设时间后，控制所述预充开关关闭，以使所述预充回路关闭。

在一个实施例中，所述步骤S2还包括：

所述控制单元控制所述预充开关打开后，记录预充次数。

在一个实施例中，所述步骤S3之后还包括：

S3-1、若未发生短路保护，判定预充完成；

S3-2、对预充次数进行清零。

在一个实施例中，所述若否，则判定为真短路并触发短路保护预警包括：

控制所述放电开关关闭，并控制所述短路保护单元开启，以触发短路保护预警。

在一个实施例中，所述步骤S5还包括：

所述控制单元控制所述预充开关打开后，记录预充次数。

在一个实施例中，所述步骤S6之后还包括：

S6-1、若未发生短路保护，判定预充完成；

S6-2、对预充次数进行清零。

在一个实施例中，所述判断预充次数是否满足条件包括：

将预充次数与最大预充次数进行比较判断；

若预充次数大于最大预充次数，则判定所述预充次数满足条件。

本发明还提供一种电池组放电管理***，包括：电池组、控制单元、短路保护单元、电流检测模块、放电开关、负载检测单元和预充回路；

所述电池组在接入负载时给负载供电；

所述短路保护单元用于执行短路保护；

所述电流检测模块用于对电池组的放电电流进行采样，以获得采样电流；

所述放电开关根据所述控制单元的控制打开或关闭；

所述负载检测单元用于检测负载的端电压，以获得负载电压；

所述预充回路用于根据所述控制单元的控制打开或关闭；

所述控制单元用于配置为执行以下动作：

S1、电池组接入负载后，检测是否发生短路保护；

S2、若是，控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；

S3、控制所述放电开关闭合，再次检测是否发生短路保护；

S4、若是，判断是否检测到负载电压；

S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是，则再次控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；

S6、控制所述放电开关闭合，检测是否发生短路保护；

S7、若是，判断预充次数是否满足条件；

S8、若是，判定所述预充回路预充故障；若否，返回步骤S4或者步骤S6。

在一个实施例中，所述放电开关包括MOS管。

在一个实施例中，所述预充回路包括：预充开关和预充模块；

所述预充开关的第一端连接电池组的负端和地，所述预充开关的第二端连接所述预充模块的第一端，所述预充模块的第二端连接所述负载，所述预充开关的第三端连接所述控制单元。

在一个实施例中，所述预充开关包括MOS管。

在一个实施例中，所述预充模块包括：多个并联的电阻。

在一个实施例中，所述负载检测单元包括：第一电阻、第二电阻和光电耦合器；

所述第一电阻的第一端接电源，所述第一电阻的第二端连接所述控制单元和所述光电耦合器的第四端，所述光电耦合器的第三端接地，所述光电耦合器的第二端连接所述负载的负端，所述光电耦合器的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第二电阻的第一端连接所述电池组的正端和所述负载的正端。

实施本发明的电池组放电管理方法和***，具有以下有益效果：该方法包括S1、电池组接入负载后，检测是否发生短路保护；S2、若是控制预充回路开启，并对电池组进行预充至预设时间后控制预充回路关闭；S3、控制放电开关闭合，再次检测是否发生短路保护；S4、若是，判断是否检测到负载电压；S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是依次执行步骤S2和S3；S6、控制放电开关闭合，检测是否发生短路保护；S7、若是判断预充次数是否满足条件；S8、若是判定预充回路预充故障；若否返回步骤S4。本发明可以在电池组接入大容性负载时，准确判断供电回路是真短路还是假短路，避免误判而导致负载不能正常工作，保证了负载的正常供电，提高使用便利性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的电池组放电管理***的结构示意图；

图2是本发明提供的电池组放电管理方法一实施例的流程示意图；

图3是本发明提供的电池组放电管理方法另一实施例的流程示意图。

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做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。

参考图1，为本发明实施例提供的电池组放电管理***的结构示意图。该电池组放电管理***可以用于在电池组17放电过程中，实现对电池组17的放电状态的实时监测，并在电池组17发生短路保护时，准确判断电池组17是真短路还是假短路，从而根据判断结果作出相应的处理(如真短路时触发短路保护，假短路时控制电池组17正常供电)，进一步地，该电池组17放电管理***还可以对预充回路16进行判断，可准确地检测出预充回路16是否故障。

具体的，如图1所示，该电池组放电管理***包括：电池组17、控制单元11、短路保护单元12、电流检测模块13、放电开关14(K1)、负载检测单元15和预充回路16。

其中，电池组17在接入负载时给负载供电。可选的，该负载可以为感性负载、阻性负载、容性负载中的任意一种，其中，本发明实施例对于真假短路的判断主要是对于容性负载的判断。

短路保护单元12用于执行短路保护。具体的，短路保护单元12受控于控制单元11，当控制单元11判定供电回路为真短路时，控制单元11控制短路保护单元12开启，以触发短路保护，实现对电池组17的短路保护，避免电流过大而损坏电池组17、以及相关元器件等。

电流检测模块13用于对电池组17的放电电流进行采样，以获得采样电流。具体的，电流检测模块13在电池组17对负载进行供电的过程中，实时采样放电电流，该放电电流传送至控制单元11，由控制单元11根据所接收的采样电流进行判断。可选的，电流检测模块13可以通过采样电阻实现，通过检测流经采样电阻的电流可以获得电池组17的放电电流。

放电开关14根据控制单元11的控制打开或关闭。可以理解地，放电开关14打开时，电池组17的放电回路导通，电池组17输出的供电电流从正端输出经负载后、经过放电开关14、电流检测模块13后返回电池组17的负端。可选的，放电开关14包括但不限于MOS管。

负载检测单元15用于检测负载的端电压，以获得负载电压。通过对负载的端电压进行检测采集，并传送至控制单元11，可使得控制单元11根据负载电压有有无判断发生短路时，该短路是真短路还是假短路。具体的，当该短路是真短路时，所检测到的负载电压为零或者几乎为零；当该短路为假短路时，所检测到的负载电压较大，因此，根据该负载电压即可准确判断是真短路还是假短路。可选的，该负载检测单元15可以通过光电耦合器实现，当真短路时，光电耦合器不导通，因此，所检测到的负载电压为零；当假短路时，光电耦合器导通，控制单元11可以检测到较大的负载电压。其中，该光电耦合器为隔离耦合器，通过采用隔离耦合器可以避免负载端与电池组17端的相互干扰，提高检测的准确度。

预充回路16用于根据控制单元11的控制打开或关闭。具体的，当发生短路保护时，控制单元11控制预充回路16开启；当未发生短路保护时，控制单元11控制预充回路16关闭。本发明实施例中，预充回路16包括：预充开关161和预充模块162。其中，预充开关161打开时，预充回路16开启，放电电流可以通过预充模块162。预充开关161关闭时，预充回路16关闭，无电流经过。可选的，本发明实施例的预充开关161包括但不限于MOS管。进一步地，本发明实施例的预充模块162可以由多个电阻组成的并联电阻组实现，其中，并联的电阻的数量可以根据负载的大小进行确定，本发明不作具体限定。

具体的，如图1所示，电池组17的正端连接负载的正端，负载的负端连接放电开关14的第二端和预充模块162的第二端，放电开关14的第一端连接电流检测模块13的第二端，电流检测模块13的第一端和预充开关161的第一端连接电池组17的负端并连接至地(GND)；电流检测模块13的第三端连接控制单元11，预充开关161的第二端连接预充模块162的第一端，预充开关161(K2)的第三端连接控制单元11，短路保护单元12一端连接放电开关14的第三端，短路保护单元12另一端连接控制单元11。

负载检测单元15包括：第一电阻R1、第二电阻R2和光电耦合器。

第一电阻R1的第一端接电源(VCC)，第一电阻R1的第二端连接控制单元11和光电耦合器的第四端，光电耦合器的第三端接地，光电耦合器的第二端连接负载的负端，光电耦合器的第一端连接第二电阻R2的第二端，第二电阻R2的第一端连接电池组17的正端和负载的正端。

进一步地，本发明实施例的控制单元11用于配置为执行以下动作：

S1、电池组17接入负载后，检测是否发生短路保护；

S2、若是，控制预充回路16开启，并对电池组17进行预充至预设时间后控制预充回路16关闭；

S3、控制放电开关14闭合，再次检测是否发生短路保护；

S4、若是，判断是否检测到负载电压；

S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是，则再次控制预充回路16开启，并对电池组17进行预充至预设时间后控制预充回路16关闭；

S6、控制放电开关14闭合，检测是否发生短路保护；

S7、若是，判断预充次数是否满足条件；

S8、若是，判定预充回路16预充故障；若否，返回步骤S4。

参考图2，为本发明实施例提供的电池组放电管理方法一实施例的流程示意图。该电池组放电管理方法可以通过本发明实施例提供的电池组放电管理***实现。

具体的，如图2所示，该电池组放电管理方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S5、步骤S6、步骤S7和步骤S8。

步骤S1、电池组17接入负载后，检测是否发生短路保护。

具体的，在进行短路保护是否发生的检测过程中，可以重复多次闭合/断开放电开关14，以实现短路保护检测的目的，其中，重复闭合/断开放电开关14的次数，间隔时间本发明不作具体限定，可根据实际的检测确定。

步骤S2、若是，控制预充回路16开启，并对电池组17进行预充至预设时间后控制预充回路16关闭。

步骤S3、控制放电开关14闭合，再次检测是否发生短路保护。

具体的，当对电池组17进行预充并达到预设时间，且将预充回路16关闭后，需要先控制放电开关14闭合，然后再次对***进行是否存在短路保护的检测。

步骤S4、若是，判断是否检测到负载电压。

步骤S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是，则再次控制预充回路16开启，并对电池组17进行预充至预设时间后控制预充回路16关闭。

步骤S6、控制放电开关14闭合，检测是否发生短路保护。

具体的，当再次控制预充回路16开启，并对电池组17进行预充并达到预设时间，且将预充回路16关闭后，同样地，需要先控制放电开关14闭合，然后再次对***进行是否存在短路保护的检测。

步骤S7、若是，判断预充次数是否满足条件。

步骤S8、若是，判定预充回路16预充故障；若否，返回步骤S4或者步骤S6。

本发明通过上述方法可以在电池组17接入容性负载时，有效区分真短路和假短路，并且还可以有效的对电容进行预充，及时发现预充故障。

进一步地，为了对本发明的电池组放电管理方法进行进行更加清楚的说明，如图3所示，本发明实施例中，步骤S1包括：

步骤S101、电池组17接入负载后，控制单元11控制放电开关14打开。

步骤S102、通过电流检测模块13对放电电流进行采样，获得采样电流。

步骤S103、控制单元11根据采样电流判断是否大于短路保护电流阈值，若是，判定发生短路保护。

可以理解地，若采样电流小于短路保护电流阈值，则判定未发生短路保护，此时，电池组17正常上电，并给负载正常供电。

本发明实施例中，预充回路16包括：预充开关161和预充模块162。

其中，步骤S2包括：

步骤S201、控制单元11控制预充开关161打开，以使预充回路16开启。

步骤S202、监测预充时间，并在预充时间达到预设时间后，控制预充开关161关闭，以使预充回路16关闭。

进一步地，当判定发生短路保护、且控制预充开关161打开前，即在执行步骤S201之前，控制单元11先控制短路保护单元12触发短路保护预警，同时断开放电开关14，此时供电回路被断开。因此，当控制单元11控制预充开关161打开时，由于供电回路被断开，电流从预充回路16经过，预充回路16开启。

另外，当预充回路16开启后，控制单元11即开始监测预充回路16开启的时间(即预充时间)，并在预充时间达到预设时间后，控制预充开关161关闭，此时电流无法通过，预充回路16关闭。

进一步地，步骤S2还包括：

步骤S203、控制单元11控制预充开关161打开后，记录预充次数。预充开关161打开后，预充回路16开启，控制单元11即记录预充的次数，即预充次数加1。

进一步地，在执行步骤S3之前还包括：

控制放电开关14打开，即当预充回路16开启的时间达到预设时间后，控制单元11即控制预充开关161关闭，使预充回路16关闭，然而打开放电开关14，使电流又可以从供电回路经过，此时，可继续执行步骤S3。

如图3所示，步骤S3之后还包括：

步骤S3-1、若未发生短路保护，判定预充完成。

步骤S3-2、对预充次数进行清零。

具体的，由于在步骤S203中，开启预充回路16后，预充次数加1，因此，当在步骤S3中检测到未发生短路保护，则可判定预充完成，电池组17可正常给负载供电，并将预充次数清零，保持电池组17通过供电回路给负载正常供电。

进一步地，如图3所示，若在步骤S3中再次检测到发生短路保护，此时，可执行步骤S4，即判断是否检测到负载电压。其中，步骤S4具体为：通过负载检测单元15检测负载的端电压，若负载上有电压，则负载检测单元15中的光电耦合器导通，进而可使得控制单元11可以检测到该电压。

如图3所示，在步骤S5中，若未检测到负载电压，则判定为真短路并触发短路保护包括：控制放电开关14关闭，并控制短路保护单元12开启，以触发短路保护。

其中，在步骤S5中，若检测到负载电压，则可以判定此时为假短路，因此，控制单元11再次控制预充开关161打开，使电流可通过预充模块162流过，预充回路16开启，电池组17可通过预充回路16继续给负载供电。并且，控制单元11在打开预充开关161后即监测预充时间并在预充时间达到预设时间后再将控制预充回路16关闭，并在预充回路16关闭后，再次控制放电开关14打开。

进一步地，步骤S5还包括：控制单元11控制预充开关161打开后，记录预充次数。

如图3所示，在步骤S6之后还包括：

步骤S6-1、若未发生短路保护，判定预充完成。

步骤S6-2、对预充次数进行清零。

可以理解地，若在再次打开放电开关14，重新启动供电回路后，未发生短路保护，说明预充完成，电池组17可给负载正常供电，因此，将预充次数清零，并保持放电开关14打开，使电流通过供电回路给负载正常供电。

进一步地，如图3所示，在步骤S7中，若检测到又发生短路保护，此时，将预充次数与最大预充次数进行比较判断，若预充次数大于最大预充次数，则判定预充次数满足条件，此时，说明预充回路16发生预充故障，即不能通过预充回路16进行正常预充，进而输出预充故障信号，以提醒预充故障。若预充次数小于最大预充次数，说明预充回路16正常，此时，可返回步骤S4，继续检测是否检测到负载电压，如此循环。

可选的，本发明实施例的最大预充次数可以根据实际应用中容性负载的大小设置，本发明不作具体限定。

本发明通过采用该电池组放电管理方法，可以有效区分真短路和假短路，并且可以有效的对负载进行预充，及时发现预充故障，避免因误判而导致负载不能正常工作，保证了负载的正常供电，提高使用便利性，提升用户使用体验以及电池组的安全性、稳定性和可靠性。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种电池组放电管理方法，应用于电池管理***，所述电池管理***包括：电池组、控制单元、短路保护单元、电流检测模块、放电开关、负载检测单元和预充回路；所述预充回路包括：预充开关和预充模块；其特征在于，所述管理方法包括：

S1、电池组接入负载后，检测是否发生短路保护；所述步骤S1包括：

S101、电池组接入负载后，控制单元控制放电开关打开；

S102、通过电流检测模块对放电电流进行采样，获得采样电流；

S103、控制单元根据采样电流判断是否大于短路保护电流阈值，若是，判定发生短路保护；

S2、若是，控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；所述步骤S2包括：

所述控制单元控制所述预充开关打开后，记录预充次数；

S3、控制所述放电开关闭合，再次检测是否发生短路保护；

S4、若是，判断是否检测到负载电压；

S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是，则再次控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；所述步骤S5包括：

所述控制单元控制所述预充开关打开后，记录预充次数；

S6、控制所述放电开关闭合，检测是否发生短路保护；

S7、若是，判断预充次数是否满足条件；

S8、若是，判定所述预充回路预充故障；若否，返回步骤S4。

2.根据权利要求1所述的电池组放电管理方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S201、控制单元控制所述预充开关打开，以使所述预充回路开启；

S202、监测预充时间，并在所述预充时间达到预设时间后，控制所述预充开关关闭，以使所述预充回路关闭。

3.根据权利要求1所述的电池组放电管理方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括：

S3-1、若未发生短路保护，判定预充完成；

S3-2、对预充次数进行清零。

4.根据权利要求1所述的电池组放电管理方法，其特征在于，所述若否，则判定为真短路并触发短路保护预警包括：

控制所述放电开关关闭，并控制所述短路保护单元开启，以触发短路保护预警。

5.根据权利要求1所述的电池组放电管理方法，其特征在于，所述步骤S6之后还包括：

S6-1、若未发生短路保护，判定预充完成；

S6-2、对预充次数进行清零。

6.根据权利要求1所述的电池组放电管理方法，其特征在于，所述判断预充次数是否满足条件包括：

将预充次数与最大预充次数进行比较判断；

若预充次数大于最大预充次数，则判定所述预充次数满足条件。

7.一种电池组放电管理***，其特征在于，包括：电池组、控制单元、短路保护单元、电流检测模块、放电开关、负载检测单元和预充回路；所述预充回路包括：预充开关和预充模块；

所述电池组在接入负载时给负载供电；

所述短路保护单元用于执行短路保护；

所述电流检测模块用于对电池组的放电电流进行采样，以获得采样电流；

所述放电开关根据所述控制单元的控制打开或关闭；

所述负载检测单元用于检测负载的端电压，以获得负载电压；

所述预充回路用于根据所述控制单元的控制打开或关闭；

所述控制单元用于配置为执行以下动作：

S1、电池组接入负载后，检测是否发生短路保护；所述步骤S1包括：

S101、电池组接入负载后，控制单元控制放电开关打开；

S102、通过电流检测模块对放电电流进行采样，获得采样电流；

S103、控制单元根据采样电流判断是否大于短路保护电流阈值，若是，判定发生短路保护；

S2、若是，控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；所述步骤S2包括：

所述控制单元控制所述预充开关打开后，记录预充次数；

S3、控制所述放电开关闭合，再次检测是否发生短路保护；

S4、若是，判断是否检测到负载电压；

S5、若否，则判定为真短路并触发短路保护预警；若是，则再次控制所述预充回路开启，并对所述电池组进行预充至预设时间后控制所述预充回路关闭；所述步骤S5包括：

所述控制单元控制所述预充开关打开后，记录预充次数；

S6、控制所述放电开关闭合，检测是否发生短路保护；

S7、若是，判断预充次数是否满足条件；

S8、若是，判定所述预充回路预充故障；若否，返回步骤S4。

8.权利要求7所述的电池组放电管理***，其特征在于，所述放电开关包括MOS管。

9.权利要求7所述的电池组放电管理***，其特征在于，所述预充开关的第一端连接电池组的负端和地，所述预充开关的第二端连接所述预充模块的第一端，所述预充模块的第二端连接所述负载，所述预充开关的第三端连接所述控制单元。

10.权利要求9所述的电池组放电管理***，其特征在于，所述预充开关包括MOS管。

11.权利要求9所述的电池组放电管理***，其特征在于，所述预充模块包括：多个并联的电阻。

12.权利要求7所述的电池组放电管理***，其特征在于，所述负载检测单元包括：第一电阻、第二电阻和光电耦合器；

所述第一电阻的第一端接电源，所述第一电阻的第二端连接所述控制单元和所述光电耦合器的第四端，所述光电耦合器的第三端接地，所述光电耦合器的第二端连接所述负载的负端，所述光电耦合器的第一端连接所述第二电阻的第二端，所述第二电阻的第一端连接所述电池组的正端和所述负载的正端。

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