CN111600354A - 梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法，电池保护芯片的放电监控端连接放电控制开关的第一端，电池保护芯片的充电监控端连接充电控制开关的第一端；放电控制开关和充电控制开关的第二端用于分别连接至梯次利用的电池组的一电极；放电控制开关和充电控制开关的第三端用于连接至外部设备；电池保护芯片，用于连接至电池组中对应的被监测的单节电池的正极和负极；电池保护芯片，还用于在检测到被监测的单节电池的放电电压小于或等于预设放电电压时，则断开放电控制开关；和/或，还用于在检测到被监测的单节电池的充电电压大于或等于预设充电电压时，则断开充电控制开关。本发明可降低保护系统的成本。

Description

梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法

技术领域

本发明涉及梯次利用电池技术领域，尤其涉及一种梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法。

背景技术

随着新能源汽车产业的蓬勃发展，动力电池的更换和退役数量越来越多，这些退下来的电池，其电芯剩余容量多在初始容量的60％-70％，个别接近80％。如果把这些电池直接进行拆解显然是浪费的。对于退役电池“拆解回收”和“梯次利用”是被业内广泛认可的两种具有互补性的方法。做好梯次利用工作，无论从经济、资源安全，还是环保的角度，都有很大的必要和意义。通常动力电池平均使用年限为5-8年，其性能随之充电次数的增加而衰减，但是退役动力电池经过测试、筛选、重组等环节，可用于低速电动车、备用电源、电力储能等运行工况对电池性能要求较低的设备中。而传统技术中，对于梯次利用电池组的保护电路较为复杂，采集点和线路繁多，一定程度上会对电池组系统造成电气干扰且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对传统技术的不足，提供了一种梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法。

在一个实施例中，本发明提供了一种梯次利用电池的配组保护系统，包括：包括：电池保护芯片、放电控制开关、以及充电控制开关；电池保护芯片的放电监控端连接放电控制开关的第一端，电池保护芯片的充电监控端连接充电控制开关的第一端；放电控制开关和充电控制开关的第二端用于分别连接至梯次利用的电池组的一电极；放电控制开关和充电控制开关的第三端用于连接至外部设备；

电池保护芯片，用于连接至电池组中对应的被监测的单节电池的正极和负极；对应的被监测的单节电池包括最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的电池；

电池保护芯片，还用于在检测到被监测的单节电池的放电电压小于或等于预设放电电压时，则断开放电控制开关；和/或，还用于在检测到被监测的单节电池的充电电压大于或等于预设充电电压时，则断开充电控制开关。

在其中一个实施例中，放电控制开关包括第一NMOS管和第一二极管；充电控制开关包括第二NMOS管和第二二极管；

第一NMOS管的栅极作为放电控制开关的第一端连接放电监控端，第一NMOS管的源极作为放电控制开关的第二端，连第一二极管的正极以及用于连接至电池组的负极，第一NMOS管的漏极作为放电控制开关的第三端，连接第一二极管的负极以及用于连接至外部设备；

第二NMOS管的栅极作为充电控制开关的第一端连接充电监控端，第二NMOS管的源极作为充电控制开关的第二端，连接第二二极管的负极以及用于连接至电池组的正极；第二NMOS管的漏极作为充电控制开关的第三端，连接第二二极管的负极以及用于连接至外部设备。

在其中一个实施例中，放电控制开关包括第一NMOS管和第一二极管；充电控制开关包括第二NMOS管和第二二极管；

第一NMOS管的栅极作为放电控制开关的第一端连接放电监控端，第一NMOS管的源极作为放电控制开关的第二端，连接第一二极管的正极以及用于连接至电池组的负极，第一NMOS管的漏极作为放电控制开关的第三端连接第二NMOS管的漏极；

第二NMOS管的栅极作为充电控制开关的第一端连接充电监控端，第二NMOS管的漏极作为充电控制开关的第二端连接第二二极管的负极，第二NMOS管的源极作为充电控制开关的第三端，连接第二二极管的正极以及用于连接至外部设备。

在其中一个实施例中，电池保护芯片还用于连接至电池组的正极和负极；

电池保护芯片，还用于在检测到电池组的放电总电压小于或等于预设放电总电压时，则断开放电控制开关；或，还用于在检测到电池组的充电总电压大于或等于预设充电总电压时，则断开充电控制开关。

在其中一个实施例中，电池保护芯片，还用于实时获取在充电过程中电池组的当前总电压值，以及被监测的单节电池的当前单节电压值，并根据当前总电压值、当前单节电压值以及电池组中单节电池的总数，得到电池组中除被监测的单节电池外各单节电池的当前平均电压值，以及当前平均电压值与当前单节电压值的当前电压差值；

电池保护芯片，还用于获取上一次充电过程中被监测的单节电池的与当前单节电压值相等的单节电压值对应的上一次电压差值；

电池保护芯片，还用于若当前电压差值与对应的上一次电压差值的差的绝对值大于或等于预设差值时，则断开充电控制开关。

在其中一个实施例中，还包括电阻，电阻的一端连接至电池保护芯片的电流监测端，电阻的另一端连接至第二NMOS管的源极；

电池保护芯片，还用于通过电阻监测到放电电流大于或等于预设放电电流时则断开放电控制开关，以及监测到充电电流大于或等于预设充电电流时则断开充电控制开关。

在一个实施例中，本发明还提供了一种梯次利用电池的电池组组成方法：电池组应用于的梯次利用电池的配组保护系统中，方法包括：

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值；

根据平均电压值以及获取到的每一单节电池在预定截止状态时的单节电压值，得到各单节电池对应的电压偏离值，若电压偏离值大于预设偏离值时，则从退役电池包中提出该单节电池；

将剔除后的电池包中剩下的单节电池组成电池组；

对电池组进行第一预定次数的充放电，并根据获取到的电池组中各单节电池每次充放电后对应的单节充放电数据，确定出在第一预定次数的充放电中，最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的单节电池作为被监测的单节电池。

在其中一个实施例中，预定截止状态为退役电池包充电结束时的状态；

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值包括：

获取退役电池包最近第二预定次数充放电后的各充放电数据，并在每一充放电数据中选取出退役电池包充电结束时的总电压值；

根据各总电压值计算得到退役电池包充电结束时所有单节电池的平均电压值。

在其中一个实施例中，预定截止状态为退役电池包放电结束时的状态；

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值包括：

获取退役电池包最近第三预定次数充放电后的各充放电数据，并在每一充放电数据中选取出退役电池包放电结束时的总电压值；

根据各总电压值计算得到退役电池包放电结束时所有单节电池的平均电压值。

在一个实施例中，本发明还提供了一种梯次利用的电池组装置，包括梯次利用电池的配组保护系统，以及连接至梯次利用电池的配组系统的电池组。

本发明提供了一种梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法，具有以下技术效果：

本发明的梯次利用电池的配组保护系统和电池组组成方法，电池保护芯片的放电监控端连接放电控制开关，充电控制端连接充电控制开关，而放电控制开关和充电控制开关还连接至电池组的一电极，以及外部设备。电池保护芯片用于连接至电池组中对应的被监测的单节电池的正极和负极。当被监测的单节电池的放电电压或充电电压超出设定值时，则断开放电控制开关或充电控制开关。本发明各实施例将放电控制开关和充电控制开关置于电池组与外部设备的电流回路中，所选取的对应的被监测的单节电池包括最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的电池。进而能够简化和优化对梯次利用电池的保护电路布局，在能够有效对梯次利用电池组起到保护作用的同时，可降低保护系统的成本，及时起到保护作用从而提高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的配组保护系统的结构示意图；

图2示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的配组保护系统的另一结构示意图；

图3示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的配组保护系统的另一结构示意图；

图4示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的配组保护系统的另一结构示意图；

图5示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的配组保护系统的另一结构示意图；

图6示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的配组保护系统的另一结构示意图；

图7示出了本发明一个实施例中梯次利用电池的电池组组成方法的流程示意图；

图8示出了本发明一个实施例中梯次利用的电池组装置的结构示意图。

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。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

参见图1，在一个实施例中，本发明提供了一种梯次利用电池的配组保护系统，包括：电池保护芯片110、放电控制开关120、以及充电控制开关130；电池保护芯片110的放电监控端OD连接放电控制开关120的第一端，电池保护芯片110的充电监控端DC连接充电控制开关130的第一端；放电控制开关120和充电控制开关130的第二端分别用于连接至梯次利用的电池组140的一电极；放电控制开关120和充电控制开关130的第三端用于连接至外部设备150。

电池保护芯片110，用于连接至电池组140中对应的被监测的单节电池160的正极和负极；对应的被监测的单节电池160包括最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的电池。

电池保护芯片110，还用于在检测到被监测的单节电池160的放电电压小于或等于预设放电电压时，则断开放电控制开关120；和/或，还用于在检测到被监测的单节电池160的充电电压大于或等于预设充电电压时，则断开充电控制开关130。

在本发明实施例中，电池保护芯片110可连接至最先达到充电截止电压的单节电池以及最先达到放电截止电压的单节电池的任一单节电池或组合，从而可对电池组在充电过程中或者在放电过程中间保护。最先达到放电截止电压的单节电池和最先达到充电截止电压的单节电池可以为同一节电池。具体可根据放电控制开关120与充电控制开关130的连接方式，选择具体组成类型的开关部件作为放电控制开关120和充电控制开关130，以保证放电与充电的正常运行。

放电控制开关120和充电控制开关130的第二端用于连接至梯次利用的电池组140的一电极；放电控制开关120和充电控制开关130的第三端用于连接至外部设备150。例如，放电控制开关120可包括第一二极管和第一开关管，该第一二极管的正极连接第一开关管的输出端且其连接点作为放电控制开关120的第三端，负极连接第一开关管的输入端且其连接点作为放电控制开关120的第二端，而第一开关管的控制端可作为放电控制开关120的第一端。充电控制开关130可包括第二二极管和第二开关管，该第二二极管的正极连接第二开关管的输出端且其连接点作为充电控制开关130的第三端，负极连接第二开关管的输出端且其连接点作为充电控制开关130的第二端，而第二开关管的控制端可作为充电控制开关130的第一端。此时，放电控制开关120可连接在电池组140的正极，充电控制开关130可连接在梯次利用的电池组140的负极。

例如，放电控制开关120中的第一二极管的正极与第一开关管的输出端的连接点作为第二端用于连接电池组140的负极，第一二极管的负极与第一开关管的输入端的连接点作为第三端用于连接充电控制开关130的第二端，以通过充电控制开关130连接至外部设备150。而充电控制开关130中的第二二极管的负极与第二开关管的输入端的连接点作为第二端连接放电控制开关120的第三端，以通过放电控制开关120连接至电池组140的负极，第二二极管的正极与第二开关管的输出端的连接点作为第三端连接至外部设备150。此时，放电控制开关120可连接在电池组140的负极，而充电控制开关130与放电控制开关120串联，即充电控制开关130通过放电控制开关120连接至电池组140的负极，放电控制开关120通过充电控制开关130连接外部设备150，如图2所示。

当电池组140向外部设备150进行放电时，其放电电流流经放电控制开关120和充电控制开关130中包括的如第二二极管的放电回路以向外部设备150放电，对应的被监测的单节电池160两端的电压将慢慢降低，当放电电压小于或等于预设放电电压时，则电池保护芯片110认为电池组140处于过放状态，则控制放电控制开关120中的第一开关管断开。此时电池组140的放电回路被切断，电池组140停止放电。但是可允许外部设备150向电池组140充电，充电电流可流经充电控制开关130和放电控制开关120中包括如第一二极管的充电回路以向电池组140充电。当外部设备150向电池组140充电时，其充电电流流经充电控制开关130和放电控制开关120中包括的第一二极管流的充电回路以向电池组140充电，对应的被监测的单节电池160两端的电压将逐渐升高，当充电电压大于或等于预设充电电压时，则电池保护芯片110认为电池组140处于过充状态，则控制充电控制开关130的第二开关管断开。此时电池组140的充电回路被切断，电池组140停止充电。但是可允许电池组140向外部设备150放电，其放电电流流经放电控制开关120和充电控制开关130中包括的如第二二极管的放电回路以向外部设备150放电。

又例如放电控制开关120包括第一开关管，充电控制开关130包括第二开关管。此时放电控制开关120与充电控制开关130可并联连接于电池组140的正极与外部设备150之间，或负极与外部设备150之间。如图3所示。此时，第一开关管的控制端作为放电控制开关120的第一端连接放电监控端OD，输入端作为放电控制开关120的第二端连接电池组140的正极，输出端作为放电控制开关120的第三端用于连接外部设备150。第二开关管的控制端作为充电控制开关130的第一端连接充电监控端DC，输入端作为充电控制开关130的第三端用于连接至外部设备150，输出端作为充电控制开关130的第二端连接电池组140的正极。

当电池组140向外部设备150进行放电时，其放电电流流经放电控制开关120的放电回路以向外部设备150放电，对应的被监测的单节电池160两端的电压将慢慢降低，当放电电压或等于预设放电电压时，则电池保护芯片110认为电池组140处于过放状态，则控制放电控制开关120的第一开关管断开。此时电池组140的放电回路被切断，电池组140停止放电。但是可允许外部设备150向电池组140充电，其充电电流流经过充电控制开关130的充电回路以向电池组140充电。当外部设备150向电池组140充电时，其充电电流流经充电控制开关130的充电回路以向电池组140充电，对应的被监测的单节电池160两端的电压将逐渐升高，当充电电压大于或等于预设充电电压时，则电池保护芯片110认为电池组140处于过充状态，则控制充电控制开关130的第二开关管断开。此时电池组140的充电回路被切断，电池组140停止充电。但是可允许电池组140向外部设备150放电，其放电电流流经过放电控制开关120的放电回路以向外部设备150放电。

当电池组140向外部设备150放电时且被监测的单节电池160的放电电压大于预设放电电压时，电池保护芯片110控制放电控制开关120处于导通状态。当外部设备150向电池组充电时且被监测的单节电池160的充电电压小于预设充电电压时，电池保护芯片110控制充电控制开关130处于导通状态。其中，放电控制开关120包括的第一开关管和充电控制开关130包括的第二开关管可以但不局限于为MOS管或三极管。预设放电电压可以为对应的被监测的单节电池的截止放电电压，预设充电电压可以为对应的被监测的单节电池的截止充电电压。电池保护芯片110可以为锂电池保护芯片，内置有精度较高的电压检测电路。

本发明实施例在对电池组140起到过放保护和过充保护的同时，可允许对电池组140进行充电和放电，适用于具有制动能量回馈的低速电动车等对电池性能要求较低的设备中。

本发明的梯次利用电池的配组保护系统，电池保护芯片110的放电监控端OD连接放电控制开关120，充电控制端DC连接充电控制开关130，而放电控制开关120和充电控制开关130还连接至电池组140的一电极，以及外部设备150。电池保护芯片110用于连接至电池组140中对应的被监测的单节电池160的正极和负极。当被监测的单节电池160的放电电压或充电电压超出设定值时，则断开放电控制开关120或充电控制开关130。本发明实施例将放电控制开关120和充电控制开关130置于电池组140的放电回路和充电回路中，所选取的对应的被监测的单节电池包括最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的电池。进而能够简化和优化对梯次利用电池的保护电路布局，在能够有效对梯次利用电池组起到保护作用的同时，可降低保护系统的成本，及时起到保护作用从而提高可靠性。

参见图4，在一个具体的实施例中，放电控制开关包括第一NMOS管Q1和第一二极管D1；充电控制开关包括第二NMOS管Q2和第二二极管D2。

第一NMOS管Q1的栅极作为放电控制开关的第一端连接放电监控端OD，第一NMOS管Q1的源极作为放电控制开关的第二端，连接第一二极管D1的正极以及用于连接至电池组140的负极，第一NMOS管Q1的漏极作为放电控制开关的第三端，连接第一二极管D1的负极以及用于连接至外部设备150。

第二NMOS管Q2的栅极作为充电控制开关的第一端连接充电监控端DC，第二NMOS管Q2的源极作为充电控制开关的第二端，连接第二二极管D2的负极以及用于连接至电池组的正极；第二NMOS管Q2的漏极作为充电控制开关的第三端，连接第二二极管D2的负极以及用于连接至外部设备150。

当电池组140向外部设备150进行放电，其放电电流流经第一NMOS管Q1和第二二极管D2的放电回路以向外部设备150放电，且当对应的被监测的单节电池160两端的放电电压小于或等于预设放电电压时，则电池保护芯片110断开第一NMOS管Q1以切断放电回路。但是可允许外部设备150向电池组140充电，其充电电流流经第二NMOS管Q2和第一二极管D1的充电回路以向电池组140充电。当外部设备150向电池组140进行充电，其充电电流流经第二NMOS管Q2和第一二极管D1的充电回路以向电池组140充电，且当对应的被监测的单节电池160两端的充电电压大于或等于预设充电电压时，则电池保护芯片110断开第二NMOS管Q2以切断充电回路。但是允许电池组140向外部设备150放电，其放电电流流经第一NMOS管Q1和第二二极管D2向外部设备150放电。

本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统，放电控制开关和充电控制开关包括NMOS管和二极管，从而使得电路的功耗较小且易于集成，有助于提高系统电路的可靠性。同时其电路结构较为完善且易实现，在将放电控制开关和充电控制开关串入系统电路中的同时可保证充放电回路正常运行。进而可起到降低保护系统的硬件成本和及时对电池组启动过放或过充保护的作用。

参见图5，在一个具体的实施例中，放电控制开关包括第一NMOS管Q1和第一二极管D1；充电控制开关包括第二NMOS管Q2和第二二极管D2。

第一NMOS管Q1的栅极作为放电控制开关的第一端连接放电监控端OD，第一NMOS管Q1的源极作为放电控制开关的第二端，连接第一二极管D1的正极以及用于连接至电池组140的负极，第一NMOS管Q1的漏极作为放电控制开关的第三端连接第二NMOS管Q2的漏极；第二NMOS管Q2的栅极作为充电控制开关的第一端连接充电监控端DC，第二NMOS管Q2的漏极作为充电控制开关的第二端连接第二二极管D2的负极，第二NMOS管Q2的源极作为充电控制开关的第三端，连接第二二极管D2的正极以及用于连接至外部设备150。

当电池组140向外部设备150进行放电，其放电电流流经第一NMOS管Q1和第二二极管D2以向外部设备150放电，且当对应的被监测的单节电池160两端的放电电压小于或等于预设放电电压时，则电池保护芯片110断开第一NMOS管以切断放电回路。但是可允许外部设备150向电池组140充电，其充电电流流经第二NMOS管Q2和第一二极管D1以向电池组140充电。当电池组140向外部设备进行充电，其充电电流流经第二NMOS管Q2和第一二极管D1流向外部设备150，且当对应的被监测的单节电池160两端的充电电压大于或等于预设充电电压时，则电池保护芯片110断开第二NMOS管Q2以切断充电回路。但是允许电池组140向外部设备150放电，其放电电流流经第一NMOS管Q1和第二二极管D2向外部设备150放电。

本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统，放电控制开关和充电控制开关包括NMOS管和二极管，从而使得电路的功耗较小且易于集成，有助于提高系统电路的可靠性。同时其电路结构较为完善且易实现，在将放电控制开关管和充电控制开关串入系统电路中的同时可保证充放电回路正常运行。进而可起到降低保护系统的硬件成本和及时对电池组启动过放或过充保护的作用。

参见图6，在一个具体的实施例中，电池保护芯片还用于连接至电池组140的正极和负极。

电池保护芯片110，还用于在检测到电池组140的放电总电压大于或等于预设放电总电压时，则断开放电控制开关120；或，还用于在检测到电池组140的充电总电压大于或等于预设充电总电压时，则断开充电控制开关130。

本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统，电池保护芯片110在电池组140放电过程中检测放电总电压，在充电过程中检测充电总电压，其功能较为完善，能够提高对电池组140保护的执行精度，以防止误启动过放保护或过充保护从而影响系统的正常运行。

在一个具体的实施例中，电池保护芯片，还用于实时获取在充电过程中电池组的当前总电压值，以及被监测的单节电池的当前单节电压值，并根据当前总电压值、当前单节电压值以及电池组中单节电池的总数，得到电池组中除被监测的单节电池外各单节电池的当前平均电压值，以及当前平均电压值与当前单节电压值的当前电压差值。

基于以下公式得到当前电压差值：

K_n＝[(U_n0-U_ni)/(S-1)]-U_ni

其中，K_n表示当前电压差值；U_n0表示第n次充电过程中电池组的当前总电压值；U_ni表示第n次充电过程中被监测的单节电池的当前单节电压值；S表示电池组中单节电池的总数；i表示被监测的单节电池的序号。[(U_n0-U_ni)/(S-1)]为电池组中除被监测的单节电池外各单节电池的当前平均电压值。其中，可以选任一被监测的单节电池的当前单节电压值参与计算。

电池保护芯片，还用于获取上一次充电过程中被监测的单节电池的与当前单节电压值相等的单节电压值对应的上一次电压差值。

例如上一次充电是电池组的第n-1次充电，则获取上一次充电过程中被监测的单节电池的与当前单节电压值相等的单节电压值对应的上一次电压差值。假设被监测的单节电池在上一次充电的单节电压值为U_(n-1)i，本次充电的当前单节电压值为U_ni，使得U_ni＝U_(n-1)i，而其上一次充电的单节电压值为U_(n-1)i对应的上一次电压差值假设为K_n-1。

电池保护芯片，还用于若当前电压差值与对应的上一次电压差值的差的绝对值大于或等于预设差值时，则断开充电控制开关。

例如，|K_n--K_n-1|≥x，x表示预设差值。预设差值为可根据单节电池的总数而设定，较优地为1/(S-1)。

本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统，由于电池组在正常情况下当被监测的单节电池在相邻两次充电时若单节电压值都相等时，其相邻两次计算得到的本发明实施例的电压差值应接近预设差值在允许范围内。因此，本发明实施例通过实时获取电池组在充电过程中的当前总电压值，以及所述被监测的单节电池的当前单节电压值，从而计算并对比前后两次的电压差值，进而判断电池组是否处于正常状态，若否则断开充电控制开关启动保护。本发明实施例通过差值保护算法及时对电池组在充电过程进行保护，通过较少的采样点可实现对电池组的保护，算法简单且易实现，减少了电池组在充电过程中存在的安全隐患。

参见图5，在一个具体的实施例中，还包括电阻R1，电阻R1的一端连接至电池保护芯片110的电流监测端OB，电阻R1的另一端连接至第二NMOS管Q2的源极。

电池保护芯片110，还用于通过电阻R1监测到放电电流大于或等于预设放电电流时则断开放电控制开关，以及监测到充电电流大于或等于预设充电电流时则断开充电控制开关。

本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统，电池保护芯片110内部内置有电流检测电路，从而可在电池保护芯片110的电流监测端连接电阻R1。当电池组140在放电状态时，若电池保护芯片110通过电阻R1监测到放电电流大于或等于预设电流值时，则断开放电控制开关以切断放电回路。若电池组140在充电状态时，电池保护芯片110通过电阻R1监测到充电电流大于或等于预设充电电流时，则断开充电控制开关以切断充电回路。

本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统，功能较为完善，可实现对电池组的过流保护，进一步地提高了保护系统的可靠性。

参见图7，在一个实施例中，本发明还提供了一种梯次利用电池的电池组组成方法，该电池组应用于梯次利用电池的配组保护系统中，该方法包括：

步骤S110：获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值。

预定截止状态为退役电池的充电结束的状态或放电结束的状态。

步骤S120：根据平均电压值以及获取到的每一单节电池在预定截止状态时的单节电压值，得到各单节电池对应的电压偏离值，若电压偏离值大于预设偏离值时，则从退役电池包中提出该单节电池。

可根据以下公式得到各单节电池对应的电压偏离值：

|(V_n-V_a)/V_a|＞b

其中，V_n表示每一单节电池在预定截止状态时的单节电压值，n表示单节电池的序号；V_a表示平均电压值，b表示预设偏离值。较优地，预设偏离值为5％-7％。

步骤S130：将剔除后的电池包中剩下的单节电池组成电池组。

步骤S140：对电池组进行第一预定次数的充放电，并根据获取到的电池组中各单节电池每次充放电后对应的单节充放电数据，确定出在第一预定次数的充放电中，最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的单节电池作为被监测的单节电池。

在步骤S140中，电池组共有第一预定次数组充放电数据，每一组中包括各单节电池对应的单节充放电数据。例如第一预定次数为3次，那么，可以在电池组每一次充放电结束后对应的一组充放电数据中选出一个最先达到充电截止电压和/或一个最先达到放电截止电压的单节电池，经过三次的选取可选出3-6节单节电池，因为最先达到充电截止电压和最先达到放电截止电压有可能是同一节电池。再从这3-6节单节电池中确定出最快最先达到充电截止电压和/或最快最先达到放电截止电压的单节电池。或者，也可以一次性根据三组电池组的充放电数据，直接确定出一个最先达到充电截止电压和/或一个最先达到放电截止电压的单节电池。进而将确定出的最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的单节电池作为被检测的单节电池。

需要说明的是，本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统的限定说明，可参照上文对梯次利用电池的配组保护系统的限定说明，在此不再赘述。

本发明实施例的梯次利用电池的电池组组成方法，省去了分容配组的步骤，将电压偏离程度较大的单节电池剔除后保留剩余单节电池，从而可容忍梯次利用电池在容量上的差异，提高了退役电池包的利用率同时可节省测试时间，可大大提高生产效率。同时，通过对所组成电池组最先达到充电截止电压和/或放电截止电压的单节电池的确定，有助于减少对电池组的采样点，省去复杂的线路从而减少电气干扰。同时，可提高检测效率，并有助于及时对电池组进行过充保护或过放保护。

在一个具体的实施例中，预定截止状态为退役电池包充电结束时的状态。

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值包括：

步骤S210：获取退役电池包最近第二预定次数充放电后的各充放电数据，并在每一充放电数据中选取出充电结束时退役电池包的总电压值。

其中，第二预设次数较优地为3次。

步骤S220：根据各总电压值计算得到退役电池包充电结束时所有单节电池的平均电压值。

本发明实施例的梯次利用电池的电池组组成方法，有助于提高退役电池包的利用率同时可节省测试时间，大大提高生产效率。

在一个具体的实施例中，预定截止状态为退役电池包放电结束时的状态。

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值包括：

步骤S310：获取退役电池包最近第三预定次数充放电后的各充放电数据，并在每一充放电数据中选取出放电结束时退役电池包的总电压值。

其中，第二预设次数较优地为3次。

步骤S320：根据各总电压值计算得到退役电池包放电结束时所有单节电池的平均电压值。

本发明实施例的梯次利用电池的电池组组成方法，有助于提高退役电池包的利用率同时可节省测试时间，大大提高生产效率。

较优地，将剔除后的电池包中剩下的单节电池组成电池组之前，可通过外观进行筛选，观察外观是否完好，是否有破损、漏液、漏气、明显凸起和凹痕的迹象，如有上述缺陷，直接剔除该单节电池。

参见图8，在一个实施例中，本发明还提供了一种梯次利用的电池组装置，包括梯次利用电池的配组保护系统820，以及连接至梯次利用电池的配组保护系统的电池组810。

需要说明的是，本发明实施例的梯次利用电池的配组保护系统820的限定说明可参照上文对梯次利用电池的配组保护系统的限定说明，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种梯次利用电池的配组保护系统，其特征在于，包括：电池保护芯片、放电控制开关、以及充电控制开关；电池保护芯片的放电监控端连接所述放电控制开关的第一端，所述电池保护芯片的充电监控端连接所述充电控制开关的第一端；所述放电控制开关和所述充电控制开关的第二端用于分别连接至梯次利用的电池组的一电极；所述放电控制开关和所述充电控制开关的第三端用于连接至外部设备；

所述电池保护芯片，用于连接至所述电池组中对应的被监测的单节电池的正极和负极；对应的所述被监测的单节电池包括最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的电池；

所述电池保护芯片，还用于在检测到所述被监测的单节电池的放电电压小于或等于预设放电电压时，则断开所述放电控制开关；和/或，还用于在检测到所述被监测的单节电池的充电电压大于或等于预设充电电压时，则断开所述充电控制开关。

2.根据权利要求1所述的梯次利用电池的配组保护系统，其特征在于，所述放电控制开关包括第一NMOS管和第一二极管；所述充电控制开关包括第二NMOS管和第二二极管；

所述第一NMOS管的栅极作为所述放电控制开关的第一端连接所述放电监控端，所述第一NMOS管的源极作为所述放电控制开关的第二端，连所述第一二极管的正极以及用于连接至所述电池组的负极，所述第一NMOS管的漏极作为所述放电控制开关的第三端，连接所述第一二极管的负极以及用于连接至所述外部设备；

所述第二NMOS管的栅极作为所述充电控制开关的第一端连接所述充电监控端，所述第二NMOS管的源极作为所述充电控制开关的第二端，连接所述第二二极管的负极以及用于连接至所述电池组的正极；所述第二NMOS管的漏极作为所述充电控制开关的第三端，连接所述第二二极管的负极以及用于连接至所述外部设备。

3.根据权利要求1所述的梯次利用电池的配组保护系统，其特征在于，所述放电控制开关包括第一NMOS管和第一二极管；所述充电控制开关包括第二NMOS管和第二二极管；

所述第一NMOS管的栅极作为所述放电控制开关的第一端连接所述放电监控端，所述第一NMOS管的源极作为所述放电控制开关的第二端，连接所述第一二极管的正极以及用于连接至所述电池组的负极，所述第一NMOS管的漏极作为所述放电控制开关的第三端连接所述第二NMOS管的漏极；

所述第二NMOS管的栅极作为所述充电控制开关的第一端连接所述充电监控端，所述第二NMOS管的漏极作为所述充电控制开关的第二端连接所述第二二极管的负极，所述第二NMOS管的源极作为所述充电控制开关的第三端，连接所述第二二极管的正极以及用于连接至所述外部设备。

4.根据权利要求1所述的梯次利用电池的配组保护系统，其特征在于，所述电池保护芯片还用于连接至所述电池组的正极和负极；

所述电池保护芯片，还用于在检测到所述电池组的放电总电压小于或等于预设放电总电压时，则断开所述放电控制开关；或，还用于在检测到所述电池组的充电总电压大于或等于预设充电总电压时，则断开所述充电控制开关。

5.根据权利要求4所述的梯次利用电池的配组保护系统，其特征在于，所述电池保护芯片，还用于实时获取在充电过程中所述电池组的当前总电压值，以及所述被监测的单节电池的当前单节电压值，并根据所述当前总电压值、所述当前单节电压值以及所述电池组中单节电池的总数，得到所述电池组中除所述被监测的单节电池外各单节电池的当前平均电压值，以及所述当前平均电压值与所述当前单节电压值的当前电压差值；

所述电池保护芯片，还用于获取上一次充电过程中所述被监测的单节电池的与所述当前单节电压值相等的单节电压值对应的上一次电压差值；

所述电池保护芯片，还用于若所述当前电压差值与所述对应的上一次电压差值的差的绝对值大于或等于预设差值时，则断开所述充电控制开关。

6.根据权利要求3所述的梯次利用电池的配组保护系统，其特征在于，还包括电阻，所述电阻的一端连接至所述电池保护芯片的电流监测端，所述电阻的另一端连接至所述第二NMOS管的源极；

所述电池保护芯片，还用于通过所述电阻监测到放电电流大于或等于预设放电电流时则断开放电控制开关，以及监测到充电电流大于或等于预设充电电流时则断开充电控制开关。

7.一种梯次利用电池的电池组组成方法，其特征在于，所述电池组应用于权利要求1至6任意一项所述的梯次利用电池的配组保护系统中，所述方法包括：

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值；

根据所述平均电压值以及获取到的每一所述单节电池在所述预定截止状态时的单节电压值，得到各所述单节电池对应的电压偏离值，若所述电压偏离值大于预设偏离值时，则从所述退役电池包中提出该单节电池；

将剔除后的电池包中剩下的单节电池组成所述电池组；

对所述电池组进行第一预定次数的充放电，并根据获取到的所述电池组中各单节电池每次充放电后对应的单节充放电数据，确定出在所述第一预定次数的充放电中，最先达到充电截止电压和/或最先达到放电截止电压的单节电池作为被监测的单节电池。

8.根据权利要求7所述的梯次利用电池的电池组组成方法，其特征在于，所述预定截止状态为所述退役电池包充电结束时的状态；

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值包括：

获取退役电池包最近第二预定次数充放电后的各充放电数据，并在每一充放电数据中选取出所述退役电池包充电结束时的总电压值；

根据各所述总电压值计算得到所述退役电池包充电结束时所有单节电池的所述平均电压值。

9.根据权利要求7所述的梯次利用电池的电池组组成方法，其特征在于，所述预定截止状态为所述退役电池包放电结束时的状态；

获取退役电池包在预定截止状态时所有单节电池的平均电压值包括：

获取退役电池包最近第三预定次数充放电后的各充放电数据，并在每一充放电数据中选取出所述退役电池包放电结束时的总电压值；

根据各所述总电压值计算得到所述退役电池包放电结束时所有单节电池的所述平均电压值。

10.一种梯次利用的电池组装置，其特征在于，包括权利要求1至6任意一项所述的梯次利用电池的配组保护系统，以及连接至所述梯次利用电池的配组保护系统的电池组。

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