一种电池组的控制系统及方法与流程

本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池组的控制系统及方法。

背景技术：

近年来，新能源汽车如电动汽车正快速发展，而动力电池作为电动汽车的心脏，需要高效可靠的管理，这样才能保障汽车的安全性、经济性，延长电池的使用寿命。

电池管理系统（bms）是一种能够对蓄电池进行监控和管理的电子装置，通过对电压、电流、温度以及soc（电池荷电状态）等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，实现对电池的保护，提升电池的性能和寿命。

由于电池单体的差异，各个电池单体在充放电过程中状态会有所区别，因此，现有的先进电池管理系统都包含均衡模块，采用的均衡策略包括主动均衡和被动均衡。现有的均衡策略普遍采用一刀切的方式，没有针对不同电池种类、连接方式、输入输出功率要求和电池安装使用环境等因素相适应的进行调整，导致要么均衡效率低，要么能量消耗大，发热严重。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的电池均衡方法均衡效率低、能量消耗大、发热严重的问题，本发明提供了一种电池组的控制系统及方法来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电池组的控制方法，包括以下步骤：

s1、采集电池组中各个单体电池的电压值v0，计算它们的平均值va和方差θ；

s2、将方差θ与预设值θ0进行比较，当θ＞θ0时进行单体电池的放电均衡：

p1、当θ0＜θ＜θ1时，对电压值v0最高的单体电池进行放电，直到

θ＜θ0时停止放电；

p2、当θ1＜θ＜θ2时，对电压值v0大于平均值va的所有单体电池进行放电，直到θ＜θ0时停止放电；

p3、当θ2＜θ时，对电压值v0大于vmin的单体电池进行放电，其中vmin为电压最小的单体电池的电压值，直到θ＜θ0时停止放电。

作为优选，还包括以下步骤：

第一步，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，选用由n1个同一种类的单体电池组成的电池组进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，将δ0、δ1和δ2分别作为θ0、θ1和θ2的初始值，然后按照所述步骤s2进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第二步，更换一个与第一步中相同的且未经实验的电池组，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，更改第一步中的θ0、θ1和θ2，然后按照所述步骤s2进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第三步，进行多次上述放电均衡实验后得到soh最优的θ0、θ1和θ2，建立工作模式一，将温度f1、湿度r1、电池数量n1、电池种类和输出功率w1作为工作模式一的条件，将soh最优的θ0、θ1和θ2作为工作模式一的结果；

第四步，改变温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率中的一项或几项再次重复第一步到第三步，得到工作模式二、工作模式三、工作模式四等若干工作模式。

作为优选，在所述步骤s2之前，根据温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率选择相应的工作模式，得到所述步骤2中的θ0、θ1和θ2。

作为优选，还包括以下步骤：

s3、当θ＞θ0时，切断电池组的输出；

s4、经过放电均衡后，当θ＜θ0时，开启电池组的输出。

作为优选，

在所述步骤s3中，当θ＞θ0时，生成第一请求报文，将第一请求报文发送至互联网，从互联网得到第一响应报文后，切断电池组的输出；

在所述步骤s4中，经过放电均衡后，当θ＜θ0时，生成第二请求报文，将第二请求报文发送至互联网，从互联网得到第二响应报文后，开启电池组的输出。

本发明还提供了一种电池组的控制系统，包括：

采集单元，被配置为采集电池组中各个单体电池的电压值v0；

计算单元，被配置为计算所有单体电池的电压值v0的平均值va和方差θ；

比较单元，将方差θ与预设值θ0进行比较，当θ＞θ0时进行单体电池的放电均衡；

放电均衡单元，被配置为当θ0＜θ＜θ1时，对电压值v0最高的单体电池进行放电，直到θ＜θ0时停止放电；当θ1＜θ＜θ2时，对电压值v0大于平均值va的所有单体电池进行放电，直到θ＜θ0时停止放电；当θ2＜θ时，对电压值v0大于vmin的单体电池进行放电，其中vmin为电压最小的单体电池的电压值，直到θ＜θ0时停止放电。

作为优选，还包括工作模式设定单元，被配置为：

第一步，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，选用由n1个同一种类的单体电池组成的电池组进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，将δ0、δ1和δ2分别作为θ0、θ1和θ2的初始值，然后按照所述步骤s2进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第二步，更换一个与第一步中相同的且未经实验的电池组，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，更改第一步中的θ0、θ1和θ2，然后按照所述步骤s2进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第三步，进行多次上述放电均衡实验后得到soh最优的θ0、θ1和θ2，建立工作模式一，将温度f1、湿度r1、电池数量n1、电池种类和输出功率w1作为工作模式一的条件，将soh最优的θ0、θ1和θ2作为工作模式一的结果；

第四步，改变温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率中的一项或几项再次重复第一步到第三步，得到工作模式二、工作模式三、工作模式四等若干工作模式。

作为优选，还包括：

工作模式选择单元，被配置为根据温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率选择相应的工作模式，得到所述放电均衡单元中的θ0、θ1和θ2。

作为优选，还包括：

断电单元，被配置为当θ＞θ0时，切断电池组的输出；

通电单元，被配置为经过放电均衡后，当θ＜θ0时，开启电池组的输出。

作为优选，还包括：

报文生成单元，被配置为当θ＞θ0时，生成第一请求报文；

发送单元，被配置为将第一请求报文发送至互联网；

接收单元，被配置为从互联网得到第一响应报文；

所述断电单元被配置为接收到第一响应报文后，切断电池组的输出；

所述报文生成单元被配置为经过放电均衡后，当θ＜θ0时，生成第二请求报文，所述发送单元被配置为将第二请求报文发送至互联网，所述接收单元被配置为从互联网得到第二响应报文，所述通电单元被配置为接收到第二响应报文后，开启电池组的输出。

本发明的有益效果是，这种电池组的控制方法根据单体电池的电压值之间不同的离散度合理的安排不同的放电均衡方式，整体上提高均衡效率，降低能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是实现本发明的一种电池组的控制方法的硬件结构框图。

图2是本发明的一种电池组的控制方法的的最优实施例的流程图。

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，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

首先说明实现这种电池组的控制方法的硬件结构，如图1所示，包括单片机、bms、can总线收发器、gpsr通信芯片和计算机，单片机可以采用例如型号为pic18f25k80的pic单片机，实现这种方法的计算机程序、预设值、各种参数存储在单片机的rom中，单片机的cpu为运行程序、处理数据的主体，它通过can总线收发器与bms连接，bms与电池组连接，采集单体电池的电压值并发送给单片机，单片机对数据进行处理和判断，将放电均衡的控制信号发送给bms，bms根据控制信号对单体电池进行放电；单片机通过gpsr通信芯片接入互联网，计算机作为服务器也接入互联网并与单片机数据交互。

基于以上硬件，本发明提供了一种电池组的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

s101、预设参数θ0、θ1和θ2，θ0＜θ1＜θ2，参数θ0、θ1和θ2按照以下步骤来确定：

第一步，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，选用由n1个同一种类的单体电池组成的电池组进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，将δ0、δ1和δ2分别作为θ0、θ1和θ2的初始值，δ0、δ1和δ2作为初始值需要满足δ0＜δ1＜δ2，然后进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；soh(sectionofhealth)：蓄电池容量、健康度、性能状态，即蓄电池满充容量相对额定容量的百分比，新出厂电池为100%，完全报废为0%；bms可以检测到电池组的soh；

第二步，更换一个与第一步中相同的且未经实验的全新电池组，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，更改第一步中的θ0、θ1和θ2，然后进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第三步，进行多次上述放电均衡实验后得到soh最优的θ0、θ1和θ2，建立工作模式一，将温度f1、湿度r1、电池数量n1、电池种类和输出功率w1作为工作模式一的条件，将soh最优的θ0、θ1和θ2作为工作模式一的结果；

第四步，改变温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率中的一项或几项再次重复第一步到第三步，得到工作模式二、工作模式三、工作模式四等若干工作模式；

第四步，根据温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率选择相应的工作模式，得到θ0、θ1和θ2；

s201、采集电池组中各个单体电池的电压值v0，计算它们的平均值va和方差θ；

s301、将方差θ与预设值θ0进行比较，当θ＞θ0时进行单体电池的放电均衡：

p1、当θ0＜θ＜θ1时，单体电池的电压值离散程度不高，对电压值v0最高的单体电池进行放电，这样均衡能量损耗较小，直到θ＜θ0时停止放电；

p2、当θ1＜θ＜θ2时，单体电池的电压值离散程度比p1中高，对电压值v0大于平均值va的所有单体电池进行放电，均衡效率较高时间较短，直到θ＜θ0时停止放电；

p3、当θ2＜θ时，单体电池的电压值离散程度比p2中高，对电压值v0大于vmin的单体电池进行放电，均衡效率进一步提高，均衡时间更短，其中vmin为电压最小的单体电池的电压值，直到θ＜θ0时停止放电。

s401、当θ＞θ0时，生成第一请求报文，将第一请求报文发送至互联网，从互联网得到第一响应报文后，切断电池组的输出；

s501、经过放电均衡后，当θ＜θ0时，生成第二请求报文，将第二请求报文发送至互联网，从互联网得到第二响应报文后，开启电池组的输出。

本发明还提供了一种电池组的控制系统，包括：

工作模式设定单元，被配置为：

第一步，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，选用由n1个同一种类的单体电池组成的电池组进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，将δ0、δ1和δ2分别作为θ0、θ1和θ2的初始值，然后按照步骤s2进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第二步，更换一个与第一步中相同的且未经实验的电池组，在温度为f1、恒湿为r1的环境下，进行放电均衡实验，电池组的输出功率为w1，更改第一步中的θ0、θ1和θ2，然后按照步骤s2进行放电均衡，周期t之后检测电池组的soh并记录；

第三步，进行多次上述放电均衡实验后得到soh最优的θ0、θ1和θ2，建立工作模式一，将温度f1、湿度r1、电池数量n1、电池种类和输出功率w1作为工作模式一的条件，将soh最优的θ0、θ1和θ2作为工作模式一的结果；

第四步，改变温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率中的一项或几项再次重复第一步到第三步，得到工作模式二、工作模式三、工作模式四等若干工作模式；

工作模式选择单元，被配置为根据温度、湿度、电池数量、电池种类和输出功率选择相应的工作模式，得到放电均衡单元中的θ0、θ1和θ2；

采集单元，被配置为采集电池组中各个单体电池的电压值v0；

计算单元，被配置为计算所有单体电池的电压值v0的平均值va和方差θ；

比较单元，将方差θ与预设值θ0进行比较，当θ＞θ0时进行单体电池的放电均衡；

放电均衡单元，被配置为当θ0＜θ＜θ1时，对电压值v0最高的单体电池进行放电，直到θ＜θ0时停止放电；当θ1＜θ＜θ2时，对电压值v0大于平均值va的所有单体电池进行放电，直到θ＜θ0时停止放电；当θ2＜θ时，对电压值v0大于vmin的单体电池进行放电，其中vmin为电压最小的单体电池的电压值，直到θ＜θ0时停止放电；

报文生成单元，被配置为当θ＞θ0时，生成第一请求报文；

发送单元，被配置为将第一请求报文发送至互联网；

接收单元，被配置为从互联网得到第一响应报文；

断电单元被配置为接收到第一响应报文后，切断电池组的输出；

报文生成单元还被配置为经过放电均衡后，当θ＜θ0时，生成第二请求报文，发送单元还被配置为将第二请求报文发送至互联网，接收单元还被配置为从互联网得到第二响应报文；

通电单元，被配置为接收到第二响应报文后，开启电池组的输出。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。