一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统，在实时检测电池组电压、电流、温度、各单体电池电压、充放电电量的基础上，使用瞬间直流放电的测量方法，实现了对动力电池组中各单体电池直流内阻的在线快速检测，记录动力电池组在反复充电、放电使用过程中各单体电池内阻的变化过程，保障动力电池组充、放电过程的安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统，用于检测充电、放电过程中动力电池组中各单体电池的状态,特别适用于对由锂充电电池串联构成的动力电池组的管理。
技术介绍
动力电池组广泛应用于电动汽车和风力发电、光伏发电的储能系统。电池管理系统，业内称之为BMS(BatteryManagementSystem）,是对充放电过程中电池的工作状态进行实时检测、对充放电过程进行控制、为电池的安全使用提供保障的综合性电子控制系统。众知的电池管理系统(BMS),实时检测电池组的充放电电流、电压和电池组中各单体电池的电压、温度，采用各种数学模型计算电池组的剩余电量，避免电池组过充、过放和过热，控制充、放电过程，对老化、失效单体电池进行预警，为动力电池组充电和放电提供安全保护。动力电池组由多个可充电的单体电池串联构成,可充电电池在存储和使用过程中充、放电性能会逐渐衰退,电池内阻逐渐增大，表现为荷电能力下降、充放电过程中因内阻增大导致电池内部发热，严重的发热会损伤电池内部的电化学结构，造成内部短路、起火、爆炸等安全事故。内阻是反应电池状态的重要标志之一。无论是电池即将失效、容量衰减或是电池内部的电化学结构出现异常，都可以从它的内阻变化中体现出来。通过测量电池内阻，对电动汽车用动力电池的健康状况进行判断，对性能衰退或失效的电池进行预警，可有效地避免电池过充、过放、过热等危及电池寿命和运行安全的情况发生。中国专利CN102205800B，公开了“一种智能电动车电池管理系统”，该技术方案中，采用交流压降内阻测量法进行电池内阻的测量，具体测量方法是：给电池施加（注入）一个固定频率和固定电流的小电流信号(目前一般使用1KHZ频率，50mA小电流)，并对电池端电压进行电压采样，整流、滤波、信号放大等一系列处理后，通过计算得到该电池的内阻值。由于电动汽车配用的动力电池的内阻极小（单体电池的初始内阻一般小于2毫欧），对单体电池施加小电流信号（注入电流100mA），在单体电池上产生的电压响应微弱(约200微伏)，整流、滤波等一系列处理电路也会引入信号噪声，使用通常的测量电路，测量准确度难以得到保证。实现微弱电压信号的高精密度检测，必须使用极为复杂测量电路，导致实际应用成本大幅度提高。中国专利CN100498367C公开了“一种电动汽车蓄电池内阻脉冲检测方法”，该技术方案采用“脉冲恒流信号”注入电池，通过检测电池的端电压和电池的端电压的变化量计算内阻。该技术方案应用于动力电池的内阻测量，同样存在因动力电池的内阻极小，在电池端产生的电压信号很小，电压测量误差大的问题（张卫钢，等：电动汽车蓄电池内阻脉冲控制检测方法，交通运输工程学报，2007年12月，第7卷第6期，第39页）。同时，该技术方案所述的注入被测电池的“脉冲恒流信号(恒流Is)”是以被测电池为电源的，被测电池的电压变化，直接影响注入被测电池的“脉冲恒流信号（恒流Is）”的大小。电动汽车用动力电池中的单体锂电池工作电压范围一般为3.0伏至4.2伏，即，被测电池电压的变化导致注入的“脉冲恒流信号”的大幅度变化，进而导致“在电池内阻抗z上产生的电压信号(Uz)”的大幅度变化。依据该电压信号(Uz)进行变换处理和计算所得到的电池内阻的误差不可忽视。中国专利CN101276949B公布了“一种用于混合动力汽车电池性能检测装置的检测方法”，提供的电池内阻测量方法是：通过信号采集单元采集发动机起动过程的电池电压V1，起动电流I1，发动机起动后电池电压V2，电池电流I2，通过内阻计算公式：Rbatt＝(V2-V1)/(I1-I2)计算电池的内阻。该测量方法不适合针对动力电池组中的各单体电池的内阻测量，原因在于：动力电池组中的单体电池的内阻很小，对测量精度要求高。该方法以混合动力汽车的发动机作为电池内阻测量过程中的放电负载，放电回路中的逆变器和发动机导致放电回路包含了容性负载、开关负载、电机感性负载，负载特性复杂且不稳定,开关负载产生的谐波影响电压采样的准确性，电容负载和感性负载导致放电回路中的电压与电流之间产生相位差，影响电压、电流采样在时间上的对应关系，电压、电流的测量精度难以得到保证。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统。在实时检测电池组电压、电流、温度、各单体电池电压、充放电电量的基础上，设计了直流内阻检测模块，通过直流瞬间放电的测量方法，实现了对动力电池组中各单体电池直流内阻的在线快速检测。可以在动力电池组每次充、放电前和充电过程中，快速检测并记录动力电池组中各单体电池内阻，保障充放电过程的安全，同时记录了动力电池组反复充放电使用过程中各单体电池内阻的变化过程，为单体电池生产技术的改进提供了重要的基础数据。本专利技术的具体技术方案如下：一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统,参见图1，包括动力电池组、电源模块、电源开关KX、管理模块、电流检测模块、内阻检测模块、充放电控制模块、充放电插座JC、通讯模块，还包括至少1个电压检测模块、至少1个隔离模块和至少1个温度检测模块。所述的动力电池组，参见图1，由1-10个电池模块串联构成，每个电池模块由6-12个可充电的单体电池串联构成，动力电池组的电源输出连接点包括正电极P+，负电极P-。所述的电源模块由DC/DC隔离变换器电路和电源滤波电路组成。电源模块与电池组的电源输出正电极P+、负电极P-连接，由电池组为电源模块中的DC/DC变换器提供输入电源，DC/DC变换器的输出端连接至管理模块，为管理模块及与管理模块相连接的其他模块提供工作电源，电源模块与置于外部的电源开关KX连接，电源开关KX控制DC/DC变换器输入电源的闭合和分断。所述的管理模块由微控制器(microcontroller)集成电路及微控制器的外围电路构成，参见图1，管理模块与隔离模块、电流检测模块、内阻检测模块、充放电控制模块、通讯模块、温度检测模块相连接。微控制器执行预制的程序向电流检测模块、内阻检测模块、温度检测模块和电压检测模块发送检测命令，读取各个模块的检测数据，判断各单体电池的电压、温度和电池组的充电或放电电流和电量，判断动力电池组过充、过放和过热的情况，向充放电控制模块发送控制命令，控制充电和放电过程。在每次上电自检完成后，管理模块运行内阻检测程序，检测动力电池组中各个单体电池的直流内阻，并与各单体电池的初始内阻（动力电池组初次装配时各单体电池的内阻）相比较，计算各单体电池内阻的变化量，判断各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统，包括动力电池组、电源模块、电源开关KX、管理模块、电流检测模块、内阻检测模块、充放电控制模块、充放电插座JC、通讯模块，还包括至少1个电压检测模块、至少1个隔离模块和至少1个温度检测模块。

【技术特征摘要】
1.一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统，包括动力电池组、电源模块、电源开
关KX、管理模块、电流检测模块、内阻检测模块、充放电控制模块、充放电插座JC、通讯模块，
还包括至少1个电压检测模块、至少1个隔离模块和至少1个温度检测模块。
2.根据权利要求1所述的一种带有内阻监测功能的动力电池组管理系统，其特征在于
所述的内阻检测模块中包括隔离电源DC2、开关驱动电路DR、延时保险FR、负...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建和，
申请(专利权)人：赵建和，
类型：发明
国别省市：北京;11