电池系统电压采集方法、电压采集平台、计算机可读存储介质及处理器与流程

1.本发明涉及电池系统设计技术领域，具体而言，涉及一种电池系统电压采集方法、电压采集平台、计算机可读存储介质及处理器。


背景技术：

2.随着储能系统的快速发展和电池技术的不断进步，电池系统的成组方式各式各样，但是基本上都是遵循电芯
‑‑‑
模组
‑‑‑
pack(即电池组)
‑‑‑
电池簇
‑‑‑
电池堆
‑‑‑
储能电站的模式，各个等级的储能系统成组目标的终点不一。从电芯到模组，pack可以使用先进的激光焊接减小连接内阻提高电芯电压采集精度，但是pack之间连接方式多种多样，线缆，铜排，铝排等等，效果泾渭分明。
3.如图1所示，现有技术中多使用铝排连接多个电池组，，铝排的电阻率较高，而储能系统一般功率很大，通过大电流时会导致铝排上压差很大，如图2所示，当给pack充电时，bms采集到的单体电压v3bat＝v3+val，当给pack放电时，bms采集到的单体电压v3bat＝v3
–
val，其中，v3为实际单体电压值，val为铝排电阻上产生的压降。采用这样的方式进行单体电压的采集，会使储能系统主动均衡时由于电压判断误差而导致误均衡，甚至会触发系统保护机制而导致停机。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种电池系统电压采集方法、电压采集平台、计算机可读存储介质及处理器，以解决现有技术中的电压采集不准确的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池系统电压采集方法，电池系统包括多个电池组，电池组的多个电芯串联连接设置，电池组之间通过至少一个铝排连接，选取与铝排相邻的电芯为测试电芯，方法包括：采集测试电芯静置时的静置电压；对测试电芯进行主动均衡处理，获得测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压，将静置电压、主动均衡电流、主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，获得铝排电阻值；采集电池系统充放电过程中测试电芯的实时电压值和实时电流值；将铝排电阻值、实时电压值、实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算，获得测试电芯在充放电过程中的实际电压值。
6.进一步地，主动均衡电流包括充电主动均衡电流和放电主动均衡电流，主动均衡电压包括充电主动均衡电压和放电主动均衡电压。
7.进一步地，主动均衡处理的方法包括：采用主动控制电源对测试电芯进行充电主动均衡，流过测试电芯的电流为充电主动均衡电流，采集到的测试电芯两端的电压值为充电主动均衡电压，充电主动均衡电压为测试电芯两端的实际电压值与铝排电阻两端的实际电压值之和；采用主动控制电源对测试电芯进行放电主动均衡，流过测试电芯的电流为放电主动均衡电流，采集到的测试电芯两端的电压值为放电主动均衡电压，放电主动均衡电
压为测试电芯两端的实际电压值与铝排电阻两端的实际电压值之差；将静置电压、充电主动均衡电流、放电主动均衡电流、充电主动均衡电压和放电主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，计算获得铝排电阻值。
8.进一步地，补偿校准计算模型包括第一补偿校准计算模型，方法包括：电池系统进行充电时，采集测试电芯的实时电压值和实时电流值，将实时电压值、实时电流值、铝排电阻值输入第一补偿校准计算模型，获得测试电芯的实际电压值。
9.进一步地，补偿校准计算模型包括第二补偿校准计算模型，方法还包括：电池系统进行放电时，采集测试电芯的实时电压值和实时电流值，将实时电压值、实时电流值、铝排电阻值输入第二补偿校准计算模型，获得测试电芯的实际电压值。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种电压采集平台，电压采集平台用于采集电池系统的电压值，电压采集平台采用上述的方法采集电池系统的电压值，电压采集平台包括：第一采集模块，第一采集模块用于采集测试电芯静置时的静置电压；主动均衡模块，主动均衡模块用于对测试电芯进行主动均衡处理，并采集测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压；铝排电阻计算模块，铝排电阻计算模块用于将静置电压、主动均衡电流、主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，计算获得铝排电阻值；第二采集模块，第二采集模块用于采集电池系统充放电过程中测试电芯的实时电压值和实时电流值；补偿校准模块，补偿校准模块用于将铝排电阻值、实时电压值、实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算获得测试电芯在充放电过程中的实际电压值。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述的电池系统电压采集方法。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的电池系统电压采集方法。
13.应用本发明的技术方案，采集单体电压时先计算获得各电池组连接处的铝排电阻值，再在充放电过程中根据采集到的电压值和铝排电阻值进行补偿校准，获得与铝排相邻的电芯的实际电压值，使得采集到的整个电池系统中的单体电池的电压值更为准确，避免了后续电池系统均衡处理时出现误均衡的问题，从而避免了现有技术中因为电压判断误差导致系统停机的问题。
附图说明
14.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
15.图1示出了根据本发明的电池系统的实施例的结构示意图；
16.图2示出了根据本发明的采集测试电芯的电压的实施例的示意图；
17.图3示出了根据本发明的主动均衡处理的实施例的示意图；
18.图4示出了根据本发明的电池系统电压采集方法的实施例的流程图；
19.图5示出了根据本发明的电压采集平台的实施例的结构框图。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
22.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
23.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
24.结合图1至图4所示，根据本技术的具体实施例，提供了一种电池系统电压采集方法。
25.在本技术的实施例中，电池系统包括多个电池组，电池组的多个电芯串联连接设置，电池组之间通过至少一个铝排连接，选取与铝排相邻的电芯为测试电芯。如图1所示，图中的电池系统包括两个电池组(即图中的pack1和pack2)，电池组pack1由三个电芯串联而成(即图中的v6、v5、v4)，电池组pack2由三个电芯串联而成(即图中的v3、v2、v1)，可选择地，电池系统采用电池采样芯片(即图中的afe)与各个电池组连接进行电压电流采集。电池组之间通过铝排连接，根据图4所示，v3、v4为与铝排最接近的电芯，在本实施例中，选取v3作为测试电芯。如图2所示，采集v3的电压时，采集到的电压值为v3bat，铝排电阻两端的电压为va1，测试电芯的实际电压为v3。
26.电池系统电压采集方法的流程图如图4所示，具体地，步骤包括：
27.s401，采集测试电芯静置时的静置电压；
28.s402，对测试电芯进行主动均衡处理，获得测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压；
29.s403，将静置电压、主动均衡电流、主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，获得铝排电阻值；
30.s404，采集电池系统充放电过程中测试电芯的实时电压值和实时电流值；
31.s405，将铝排电阻值、实时电压值、实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算，获得测试电芯在充放电过程中的实际电压值。
32.应用本实施例的技术方案，采集单体电压时先计算获得各电池组连接处的铝排电阻值，再在充放电过程中根据采集到的电压值和铝排电阻值进行补偿校准，获得与铝排相邻的电芯的实际电压值，使得采集到的整个电池系统中的单体电池的电压值更为准确，避免了后续电池系统均衡处理时出现误均衡的问题，从而避免了现有技术中因为电压判断误差导致系统停机的问题。
33.进一步地，主动均衡电流包括充电主动均衡电流和放电主动均衡电流，主动均衡电压包括充电主动均衡电压和放电主动均衡电压。
34.在本技术的一个实施例中，主动均衡电路如图3所示，其中，v
p
为主动控制电源，ib为主动均衡电流。通过充电主动均衡和放电主动均衡，可以获得更准确的铝排电阻值。
35.其中，主动均衡处理的方法包括：
36.s1，采用主动控制电源对测试电芯进行充电主动均衡，流过测试电芯的电流为充电主动均衡电流，采集到的测试电芯两端的电压值为充电主动均衡电压，充电主动均衡电压为测试电芯两端的实际电压值与铝排电阻两端的实际电压值之和；
37.s2，采用主动控制电源对测试电芯进行放电主动均衡，流过测试电芯的电流为放电主动均衡电流，采集到的测试电芯两端的电压值为放电主动均衡电压，放电主动均衡电压为测试电芯两端的实际电压值与铝排电阻两端的实际电压值之差；
38.在本技术的一个实施例中，如图3所示，充电主动均衡时，
[0039]v3_2
＝v
3_1
+v
a1
[0040]va1
＝ib×
ra[0041]
其中，v
3_2
为充电主动均衡电压，v
3_1
为静置电压，v
a1
为充电主动均衡时铝排电阻两端的实际电压值，ib为充电主动均衡电流，ra为铝排电阻值。
[0042]
放电主动均衡时，
[0043]v3_3
＝v
3_1-v
a2
[0044]va2
＝ib′
×
ra[0045]
其中，v
3_3
为放电主动均衡电压，v
a2
为放电主动均衡时铝排电阻两端的实际电压值，ib′
为放电主动均衡电流。
[0046]
可选地，充放电主动均衡时，充电主动均衡电流和放电主动均衡电流均可设置为2a。
[0047]
将静置电压、充电主动均衡电流、放电主动均衡电流、充电主动均衡电压和放电主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，计算获得铝排电阻值。
[0048]
在本技术的实施例中，铝排电阻计算模型为：
[0049]
ra＝(v
3_2-v
3_3
)/(ib+ib′
)
[0050]
具体地，补偿校准计算模型包括第一补偿校准计算模型，方法包括：电池系统进行充电时，采集测试电芯的实时电压值和实时电流值，将实时电压值、实时电流值、铝排电阻值输入第一补偿校准计算模型，获得测试电芯的实际电压值。
[0051]
在本技术的实施例中，第一补偿校准计算模型为：
[0052]v3
＝v
3bat-ra×ipack
[0053]
其中，v3为测试电芯的实际电压值，v
3bat
为采集到的测试电芯的实时电压值，ra为前述实施例中计算获得的铝排电阻值，i
pack
为采集到的测试电芯的实时电流值。
[0054]
具体地，补偿校准计算模型包括第二补偿校准计算模型，方法还包括：电池系统进行放电时，采集测试电芯的实时电压值和实时电流值，将实时电压值、实时电流值、铝排电阻值输入第二补偿校准计算模型，获得测试电芯的实际电压值。
[0055]
在本技术的实施例中，第二补偿校准计算模型为：
[0056]v3
＝v
3bat
+ra×ipack
[0057]
其中，v3为测试电芯的实际电压值，v
3bat
为采集到的测试电芯的实时电压值，ra为前述实施例中计算获得的铝排电阻值，i
pack
为采集到的测试电芯的实时电流值。
[0058]
采用上述的电池系统电压采集方法，先通过主动均衡处理计算获得铝排电阻值，然后在电池系统充放电时根据充放电电流方向和电流大小进行实时校准，通过补偿校准得到准确的单体电压值。
[0059]
上述实施例中，在选取测试电芯时，测试电芯为可以任意与铝排相邻的电芯。铝排可以位于电池组与电池组之间，也可以位于电芯或电池模组之间。同时，上述方法也可以适用于采用其他连接方式的电池系统，例如，采用铜排连接电池组时，也可采用上述的电池系统电压采集方法。
[0060]
根据本技术的另一具体实施例，提供了一种电压采集平台，电压采集平台用于采集电池系统的电压值，电压采集平台采用上述的方法采集电池系统的电压值，如图5所示，电压采集平台包括：第一采集模块51，第一采集模块用于采集测试电芯静置时的静置电压；主动均衡模块52，主动均衡模块用于对测试电芯进行主动均衡处理，并采集测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压；铝排电阻计算模块53，铝排电阻计算模块用于将静置电压、主动均衡电流、主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，计算获得铝排电阻值；第二采集模块54，第二采集模块用于采集电池系统充放电过程中测试电芯的实时电压值和实时电流值；补偿校准模块55，补偿校准模块用于将铝排电阻值、实时电压值、实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算获得测试电芯在充放电过程中的实际电压值。
[0061]
上述电压采集平台可应用于电池簇，电池簇包括多个电池组，多个电池组之间通过铝排连接。由于静置(即电池簇未进行充放电)时铝排连接处的单体电压与其他电池单体电压值并无差异或者偏差不大，此时没有大电流流过，铝排两端的压降并不明显，而电池采样芯片(即afe)采集的电流极小不至于在铝排上产生压降。保存静置时的测试电芯的电压值(即为静置电压)至预定位置，启动测试电芯对应的主动均衡模块，主动均衡包括充电主动均衡和放电主动均衡，这样可便于实现冗余判断，根据主动均衡电流和主动均衡电压可更准确地计算出铝排电阻值，在后续的电池簇大电流充放电过程中，可对单体电压进行补偿校准，充电时补偿后的测试电芯的电压值应为采集的电压值减去铝排电阻上产生的压降，放电时补偿后的测试电芯的电压值应为采集的电压值加上铝排电阻上产生的压降。
[0062]
根据本技术的另一具体实施例，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述的电池系统电压采集方法。
[0063]
在本技术的一个实施例中，程序的逻辑可以为：
[0064]
第一步，开启均衡补偿指令；
[0065]
第二步，记录并保存未均衡时的采集到的单体电压；
[0066]
第三步，开启相应主动均衡通，进行主动均衡充放电；
[0067]
第四步，记录并保存采集到的单体电压；
[0068]
第五步，根据铝排电阻计算模型、充放电均衡电流以及采集的主动均衡时的单体电压可以计算出铝排电阻值；
[0069]
第六步，在电池系统进行充放电时进行相应的电压校准补偿。
[0070]
根据本技术的另一具体实施例，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的电池系统电压采集方法。
[0071]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0072]
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0073]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0074]
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。

技术特征：
1.一种电池系统电压采集方法，其特征在于，所述电池系统包括多个电池组，所述电池组的多个电芯串联连接设置，所述电池组之间通过至少一个铝排连接，选取与所述铝排相邻的所述电芯为测试电芯，所述方法包括：采集所述测试电芯静置时的静置电压；对所述测试电芯进行主动均衡处理，获得所述测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压；将所述静置电压、所述主动均衡电流、所述主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，获得铝排电阻值；采集所述电池系统充放电过程中所述测试电芯的实时电压值和实时电流值；将所述铝排电阻值、所述实时电压值、所述实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算，获得所述测试电芯在充放电过程中的实际电压值。2.根据权利要求1所述的电池系统电压采集方法，其特征在于，所述主动均衡电流包括充电主动均衡电流和放电主动均衡电流，所述主动均衡电压包括充电主动均衡电压和放电主动均衡电压。3.根据权利要求2所述的电池系统电压采集方法，其特征在于，所述主动均衡处理的方法包括：采用主动控制电源对所述测试电芯进行充电主动均衡，流过所述测试电芯的电流为所述充电主动均衡电流，采集到的所述测试电芯两端的电压值为所述充电主动均衡电压，所述充电主动均衡电压为所述测试电芯两端的实际电压值与所述铝排电阻两端的实际电压值之和；采用主动控制电源对所述测试电芯进行放电主动均衡，流过所述测试电芯的电流为所述放电主动均衡电流，采集到的所述测试电芯两端的电压值为所述放电主动均衡电压，所述放电主动均衡电压为所述测试电芯两端的实际电压值与所述铝排电阻两端的实际电压值之差；将所述静置电压、所述充电主动均衡电流、所述放电主动均衡电流、所述充电主动均衡电压和所述放电主动均衡电压输入所述铝排电阻计算模型，计算获得所述铝排电阻值。4.根据权利要求1所述的电池系统电压采集方法，其特征在于，所述补偿校准计算模型包括第一补偿校准计算模型，所述方法包括：所述电池系统进行充电时，采集所述测试电芯的所述实时电压值和所述实时电流值，将所述实时电压值、所述实时电流值、所述铝排电阻值输入所述第一补偿校准计算模型，获得所述测试电芯的所述实际电压值。5.根据权利要求3所述的电池系统电压采集方法，其特征在于，所述补偿校准计算模型包括第二补偿校准计算模型，所述方法还包括：所述电池系统进行放电时，采集所述测试电芯的所述实时电压值和所述实时电流值，将所述实时电压值、所述实时电流值、所述铝排电阻值输入所述第二补偿校准计算模型，获得所述测试电芯的所述实际电压值。6.一种电压采集平台，所述电压采集平台用于采集电池系统的电压值，其特征在于，所述电压采集平台采用上述权利要求1至5中任一项所述的电池系统电压采集方法采集所述电池系统的电压值，所述电压采集平台包括：
第一采集模块，所述第一采集模块用于采集所述测试电芯静置时的静置电压；主动均衡模块，所述主动均衡模块用于对所述测试电芯进行主动均衡处理，并采集所述测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压；铝排电阻计算模块，所述铝排电阻计算模块用于将所述静置电压、所述主动均衡电流、所述主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，计算获得所述铝排电阻值；第二采集模块，所述第二采集模块用于采集所述电池系统充放电过程中所述测试电芯的所述实时电压值和所述实时电流值；补偿校准模块，所述补偿校准模块用于将所述铝排电阻值、所述实时电压值、所述实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算获得所述测试电芯在充放电过程中的实际电压值。7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的电池系统电压采集方法。8.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的电池系统电压采集方法。

技术总结
本发明提供了一种电池系统电压采集方法、电压采集平台、计算机可读存储介质及处理器。电池系统包括多个电池组，电池组的多个电芯串联连接设置，电池组通过至少一个铝排连接，选取与铝排相邻的电芯为测试电芯，方法包括：采集测试电芯静置时的静置电压；对测试电芯进行主动均衡处理，获得测试电芯在主动均衡时的主动均衡电流和主动均衡电压，将静置电压、主动均衡电流、主动均衡电压输入铝排电阻计算模型，获得铝排电阻值；采集电池系统充放电过程中测试电芯的实时电压值和实时电流值；将铝排电阻值、实时电压值、实时电流值输入补偿校准计算模型进行计算，获得测试电芯在充放电过程中的实际电压值。上述方法获得的电池系统的电压更准确。压更准确。压更准确。


技术研发人员：张祥 刘克勤 冯重阳 宋江喜
受保护的技术使用者：格力钛新能源股份有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2023/7/13