一种电池包组的在线升级方法、系统及电池管理系统与流程

1.本发明属于电池更新领域，具体涉及一种电池包组的在线升级方法、系统及电池管理系统。


背景技术：

2.随着分布式发电技术和新能源发电规模的增加，储能系统被市场广泛应用。通过储能系统快速充放电，可以实现大功率动态调节，减少外部条件对新能源发电系统的影响，实现新能源电力的可控性。电池包组作为电储能系统最主要的组成部分，在无负载消耗时进行充电，有负载且电量紧缺时进行放电。但是当对电池包组进行升级时，便会使电池包组停止充放电。因此如何实现电池包组升级时依然能对外正常充放电的问题亟待解决。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种可以实现电池包升级的同时不影响对外正常供电的电池包升级方法、系统及电池管理系统。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电池包组的在线升级方法，包括：
5.获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态；
6.根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包；
7.断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电；
8.所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。
9.在本发明的一个实施例中，所述根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包的步骤包括：
10.根据预设阈值评估各个电池包的所述电量状态；
11.根据所述电量状态，判断所述电池包组是否可在线升级：
12.若仅存在低电量、中电量或高电量任一种电量状态的电池包，或仅存在低电量和中电量的电池包且中电量的电池包的占比小于等于预设的占比阈值，则判定所述电池包组不可在线升级；
13.否则判定所述电池包组可在线升级并根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包。
14.在本发明的一个实施例中，所述根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包的步骤包括：
15.若电池包的电量状态为低电量和中电量且中电量的电池包的占比大于所述占比阈值，则将低电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述中电量的电池包作为所述放电电池包；
16.若电池包的电量状态为低电量、中电量和高电量，或是低电量和高电量，则将低电量的电池包作为所述待升级电池包，其余的电池包为所述放电电池包。
17.在本发明的一个实施例中，所述根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包的步骤包括：
18.当仅存在中电量和高电量的电池包时，根据中电量的电池包的占比，确定所述待升级电池包，其余的电池包为所述放电电池包。
19.在本发明的一个实施例中，所述根据中电量的电池包的占比，确定待升级电池包，其余的电池包为放电电池包的步骤包括：
20.将所述中电量的电池包在所述电池包组的占比与占比阈值进行比较：
21.若所述中电量的电池包的占比大于所述占比阈值，则将高电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述中电量的电池包作为所述放电电池包；
22.若所述中电量的电池包的占比小于等于所述占比阈值，则将所述中电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述高电量的电池包作为所述放电电池包。
23.在本发明的一个实施例中，所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级的步骤之前还包括：
24.判断所述待升级电池包是否升级完成：
25.如果升级完成，则对升级完成的电池包进行充电，直至升级完成的电池包的电量状态达到预设的电量阈值；
26.如果升级未完成，则对所述待升级电池包进行再次升级。
27.在本发明的一个实施例中，所述如果升级未完成，则对所述待升级电池包进行再次升级的步骤包括：
28.如果升级未完成，判断所述待升级电池包的升级次数：
29.当所述待升级电池包升级次数大于等于预设升级次数阈值时，予以报警；
30.当所述待升级电池包升级次数小于所述预设升级次数阈值时，再次升级。
31.在本发明的一个实施例中，所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级的步骤包括：
32.获取所述放电电池包的所述实时电量状态；
33.根据所述实时电量状态，将未升级的所述放电电池包转换为待升级电池包和放电电池包；
34.断开待升级电池包的充放电连接，升级待升级电池包，放电电池包以及所述升级完成的电池包对外放电；
35.重复以上步骤，直至所述电池包组的所有电池包升级完成。
36.为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电池包组的在线升级系统，包括：
37.电量状态获取模块，用于获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态；
38.确定模块，用于根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包；
39.升级模块，用于断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电；所述升级模块还用于在所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。
40.为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电池管理系统，应用于包括电池包组的储能系统，所述电池管理系统采用任一项所述方法进行电池包组的在线升级。
41.本发明的电池包组的在线升级方法、系统和电池管理系统，根据电池包组各个电池包的电量状态，对电池包进行分类，在不影响对外正常供电的同时，分批次的对电池包进行升级。本发明保障了电池包组的升级稳定性，保证了电池包组长期的正常工作状态，提高了电池包组工作的安全性，加强了用户体验。
附图说明
42.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，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的附图。在附图中：
43.图1是本发明的实施例所提供的一种电池包组的在线升级方法的具体流程图；
44.图2是本发明的实施例所提供的电池包组的应用场景示意图；
45.图3是本发明的实施例所提供的一种电池包组的在线升级方法的功能模块框图。
具体实施方式
46.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
47.请参阅图1-3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
48.图1示出了本发明的电池包组的在线升级方法的较佳实施例的流程图。
49.下面将结合图1来详细阐述本实施例的电池包组的在线升级方法，包括：
50.步骤s11：获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态。
51.具体地，本实施例为实现电池包组的在线升级，即实现电池包组正常放电的同时进行升级，首先需要获得待升级的电池包组内每个电池包的电量状态(state of charge，soc)。
52.步骤s12：根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包。
53.根据电量状态，可以从电池包组中选择一部分电池包作为待升级电池包，进行升级；另一部分作为放电电池包，进行对外放电。
54.在一具体实施例中，该步骤包括：
55.根据预设阈值评估各个电池包的所述电量状态；
56.根据步骤s11获取的各个电池包的电量状态soc和预设阈值，将电池包分成低电量的电池包、中电量的电池包和高电量的电池包。在本发明一优选实施例中，设定预设阈值的固定临界判断标准为低电量电池包与中电量电池包临界值为40％，中电量电池包与高电量
电池包临界值为70％，即若电池包的电量状态soc小于等于40％，则为低电量的电池包；若电池包的电量状态soc大于40％且小于等于70％，则为中电量的电池包；若电池包的电量状态soc大于70％，则为高电量的电池包。
57.根据所述电量状态，判断所述电池包组是否可在线升级：
58.若仅存在低电量、中电量或高电量任一种电量状态的电池包，或仅存在低电量和中电量的电池包且中电量的电池包的占比小于等于预设的占比阈值，则判定所述电池包组不可在线升级；
59.否则判定所述电池包组可在线升级并根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包。
60.具体地，根据预设阈值对于步骤s11获取的各个电池包的电量状态soc进行评估，将电池包分成低电量的电池包、中电量的电池包和高电量的电池包。在本发明一优选实施例中，若电池包的电量状态soc小于等于40％，则为低电量的电池包c；若电池包的电量状态soc大于40％且小于等于70％，则为中电量的电池包b；若电池包的电量状态soc大于70％，则为高电量的电池包a。
61.然后根据电池包组内所存在的不同状态的电池包，判断是否可在线升级：若电池包组中均为电池包c、电池包b或电池包a，则电池包组不可在线升级；若电池包组中仅存在电池包c和电池包b，则对电池包b在电池包组中的占比进行计算，当电池包b的占比小于等于预设的占比阈值时，电池包组也不可在线升级；在其他情况时，则判定电池包组可在线升级；并根据不同情况确定待升级电池包以及放电电池包。占比阈值的设定根据正常工作电池包的数量进行确定，例如在本发明的具体实施例中，当正常工作的电池包数量小于等于2个时，电池包组不可在线升级，占比阈值不生效；当正常工作的电池包数量大于2个小于等于4个时，设定占比阈值为60％；当正常工作的电池包数量大于4个时，设定占比阈值为50％。
62.在一实施例中，该步骤还包括：若电池包的电量状态为低电量和中电量且中电量的电池包的占比大于所述占比阈值，则将低电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述中电量的电池包作为所述放电电池包；若电池包的电量状态为低电量、中电量和高电量，或是低电量和高电量，则将低电量的电池包作为所述待升级电池包，其余的电池包为所述放电电池包。
63.在一实施例中，该步骤还包括：当仅存在中电量和高电量的电池包时，根据中电量的电池包的占比，确定所述待升级电池包，其余的电池包为所述放电电池包。
64.在一实施例中，所述根据中电量的电池包的占比，确定待升级电池包，其余的电池包为放电电池包的步骤包括：将所述中电量的电池包在所述电池包组的占比与占比阈值进行比较：若所述中电量的电池包的占比大于所述占比阈值，则将高电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述中电量的电池包作为所述放电电池包；若所述中电量的电池包的占比小于等于所述占比阈值，则将所述中电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述高电量的电池包作为所述放电电池包。
65.具体地，当电池包组中同时存在电池包c、电池包b和电池包a时，将电池包c作为待升级电池包，电池包b和电池包a作为放电电池包；当电池包组中仅存在电池包c和电池包a时，将电池包c作为待升级电池包，电池包a作为放电电池包；当电池包组中仅存在电池包c
和电池包b，但电池包b的占比大于预设的占比阈值时，则将电池包c作为待升级电池包，电池包b作为放电电池包；当电池包组中仅存在电池包b和电池包a时，若电池包b的占比小于等于占比阈值，则将电池包b作为待升级电池包，电池包a作为放电电池包，反之若电池包b的占比大于占比阈值，则将电池包a作为待升级电池包，电池包b作为放电电池包。
66.步骤s13：断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电。
67.具体地，确定了待升级电池包后，将待升级电池包的充放电连接断开并进行第一次升级；同时放电电池包保持正常的充放电。
68.步骤s14：所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。
69.在一实施例中，在该步骤之前还包括：判断所述待升级电池包是否升级完成：如果升级完成，则对升级完成的电池包进行充电，直至升级完成的电池包的电量状态达到预设的电量阈值；如果升级未完成，则对所述待升级电池包进行再次升级。
70.在一实施例中，所述如果升级未完成，则对所述待升级电池包进行再次升级的步骤包括：如果升级未完成，判断所述待升级电池包的升级次数：当所述待升级电池包升级次数大于等于预设升级次数阈值时，予以报警；当所述待升级电池包升级次数小于所述预设升级次数阈值时，再次升级。
71.具体地，第一次升级结束后，需判断电池包是否升级成功。若升级成功，则确定第二次升级的待升级电池包和放电电池包的同时，对第一次升级完成的电池包进行充电，直至其soc达到预设的电量阈值。对升级未成功的电池包，会累计其升级次数。当电池包未升级成功，首先判断该电池包的升级次数，当升级次数小于预设升级次数阈值时，对待升级电池包再次升级；当升级次数大于等于预设升级次数阈值时，进行报警。
72.在本实施例中，升级完成的电池包为电池包c时，对其充电直至其达到电池包b的soc后切换为放电状态；升级完成的电池包为电池包b时，对其充电直至其达到电池包a的soc后切换为放电状态；升级完成的电池包为电池包a时，直接进入放电状态。
73.在一实施例中，该步骤包括：获取所述放电电池包的所述实时电量状态；根据所述实时电量状态，将未升级的所述放电电池包转换为待升级电池包和放电电池包；断开待升级电池包的充放电连接，升级待升级电池包，放电电池包以及所述升级完成的电池包对外放电；重复以上步骤，直至所述电池包组的所有电池包升级完成。
74.具体地，待升级电池包全部升级完成后，更新放电电池包的电量状态soc，并将所有未升级的电池包，即未升级的放电电池包进行分类，根据未升级电池包存在的不同电量等级，确定待升级电池包以及放电电池包。然后断开待升级电池包的充放电连接，并对待升级电池包进行升级，放电电池包以及升级完成的电池包保持对外放电。在待升级电池包升级完成后，重复以上步骤，直至电池包组的所有电池包升级完成。
75.需要说明的是，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本发明的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该发明的保护范围内。
76.如图3所示，是本发明的电池包组的在线升级系统的较佳的实施例的功能模块图。
所述电池包组的在线升级系统包括：电量状态获取模块31、确定模块32和升级模块33；
77.所述电量状态获取模块31，用于获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态；
78.所述确定模块32，用于根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包；
79.所述升级模块33，用于断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电；所述升级模块33还用于在所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。
80.需要说明的是，本实施例的电池包组的在线升级系统是与上述电池包组的在线升级方法相对应的系统，电池包组的在线升级系统中的功能模块或者分别对应电池包组的在线升级方法中的相应步骤。本实施例的电池包组的在线升级系统可与电池包组的在线升级方法相互相配合实施。相应地，本实施例的电池包组的在线升级系统中提到的相关技术细节也可应用在上述电池包组的在线升级方法中。
81.需要说明的是，上述的各功能模块实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。
82.本实施例还公开了一种电池管理系统(battery management system，bms)，应用于包括多个电池包的储能系统。如图2所示，储能系统包括但不限于多个电池包、多个直流变压器(dc/dc)和交直流转换器(dc/ac)。每一个电池包与对应的直流变压器相串联，然后接入交直流转换器，交直流转换器外接电网或者负载。当储能系统的电池包需要充电时，交直流转换器将交流电转换为直流电，直流电经过直流变压器转换为对应的电池包的充电电流，以便为电池包进行充电；当储能系统的电池包需要对外放电时，电池包通过对应的直流变压器以及交直流变换器转换为交流电提供给负载。
83.电池管理系统采用如上所述的电池包组的在线升级方法对储能系统中的多个电池包进行升级。并且，电池管理系统可实时采集电池包的工作状态(包括但不限于电量状态soc、温度，健康状态、充放电电压/电流等等)，根据外接的电网和负载情况，调节直流变压器和交直流转换器的工作参数。
84.综上所述，本发明的电池包组的在线升级方法、系统和电池管理系统，根据电池包组各个电池包的电量状态，对电池包进行分类，在不影响对外正常供电的同时，分批次的对电池包进行升级。本发明保障了电池包组的升级稳定性，保证了电池包组长期的正常工作状态，提高了电池包组工作的安全性，加强了用户体验。与现有技术相比，产生了预料不到的技术效果。
85.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
86.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种电池包组的在线升级方法，其特征在于，包括：获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态；根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包；断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电；所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。2.根据权利要求1所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包的步骤包括：根据预设阈值评估各个电池包的所述电量状态；根据所述电量状态，判断所述电池包组是否可在线升级：若仅存在低电量、中电量或高电量任一种电量状态的电池包，或仅存在低电量和中电量的电池包且中电量的电池包的占比小于等于预设的占比阈值，则判定所述电池包组不可在线升级；否则判定所述电池包组可在线升级并根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包。3.根据权利要求2所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包的步骤包括：若电池包的电量状态为低电量和中电量且中电量的电池包的占比大于所述占比阈值，则将低电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述中电量的电池包作为所述放电电池包；若电池包的电量状态为低电量、中电量和高电量，或是低电量和高电量，则将低电量的电池包作为所述待升级电池包，其余的电池包为所述放电电池包。4.根据权利要求2所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包的步骤包括：当仅存在中电量和高电量的电池包时，根据中电量的电池包的占比，确定所述待升级电池包，其余的电池包为所述放电电池包。5.根据权利要求4所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述根据中电量的电池包的占比，确定待升级电池包，其余的电池包为放电电池包的步骤包括：将所述中电量的电池包在所述电池包组的占比与占比阈值进行比较：若所述中电量的电池包的占比大于所述占比阈值，则将高电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述中电量的电池包作为所述放电电池包；若所述中电量的电池包的占比小于等于所述占比阈值，则将所述中电量的电池包作为所述待升级电池包，将所述高电量的电池包作为所述放电电池包。6.根据权利要求1所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级的步骤之前还包括：判断所述待升级电池包是否升级完成：如果升级完成，则对升级完成的电池包进行充电，直至升级完成的电池包的电量状态达到预设的电量阈值；
如果升级未完成，则对所述待升级电池包进行再次升级。7.根据权利要求6所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述如果升级未完成，则对所述待升级电池包进行再次升级的步骤包括：如果升级未完成，判断所述待升级电池包的升级次数：当所述待升级电池包升级次数大于等于预设升级次数阈值时，予以报警；当所述待升级电池包升级次数小于所述预设升级次数阈值时，再次升级。8.根据权利要求6所述的电池包组的在线升级方法，其特征在于，所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级的步骤包括：获取所述放电电池包的所述实时电量状态；根据所述实时电量状态，将未升级的所述放电电池包转换为待升级电池包和放电电池包；断开待升级电池包的充放电连接，升级待升级电池包，放电电池包以及所述升级完成的电池包对外放电；重复以上步骤，直至所述电池包组的所有电池包升级完成。9.一种电池包组的在线升级系统，其特征在于，包括：电量状态获取模块，用于获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态；确定模块，用于根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包；升级模块，用于断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电；所述升级模块还用于在所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。10.一种电池管理系统，其特征在于，应用于包括电池包组的储能系统，所述电池管理系统采用如权利要求1至8中任一项所述方法进行电池包组的在线升级。

技术总结
本发明属于电池更新领域，具体涉及一种电池包组的在线升级方法、系统和电池管理系统，所述方法包括：获取待升级的电池包组的各个电池包的电量状态；根据所述电量状态，确定待升级电池包以及放电电池包；断开所述待升级电池包的充放电连接，升级所述待升级电池包，所述放电电池包保持对外放电；所述待升级电池包升级完成后，依据所述放电电池包的实时电量状态进行电池包升级。本发明根据电池包组各个电池包的电量状态，对电池包进行分类，在不影响对外正常供电的同时，分批次的对电池包进行升级。本发明保障了电池包组的升级稳定性，保证了电池包组长期的正常工作状态，提高了电池包组工作的安全性，加强了用户体验。加强了用户体验。加强了用户体验。


技术研发人员：李呈贤
受保护的技术使用者：上海思格源智能科技有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/10/6