一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统及其管理方法技术方案

一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统，包括：主控模块，根据相关采集数据进行电池状态估算和以电池状态估算为基础的电池均衡管理分析、电池热管理分析、充放电管理分析、高压安全管理分析和车辆状态分析，并根据上述估算结果和分析结果对相应的模块发出相应的控制信号；从控模块，根据其控制信号分别对各电池组进行电池均衡调节和电池热温度调节；高压模块，负责对主控模块进行总压测量、电流采集和绝缘强度监测；诊断安全模块，所述诊断安全模块对电池管理系统进行自检及异常诊断；充放电模块，所述充电模块通过充电接口与充电桩连接，根据相应的控制信号为各电池组进行充电；所述放电模块实现整车控制设备的正常运作；能有效增加系统功能。

【技术实现步骤摘要】
一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统及其管理方法
本专利技术涉及电池管理领域，具体涉及一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统及其管理方法。
技术介绍
现有技术中，二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。而常见二次电池：锂离子二次电池、锂聚合物电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池，而电动汽车中使用的则是二次电池，通过电池为汽车提供能量，且电动汽车最大的有点则是环保，代替传统的使用柴油汽油的汽车，能大量减少污染排出，提高空气质量。为了清楚了解电动车辆中电池的使用情况，目前会在电动车辆的电池中配备相应的电池管理系统，而电池管理系统主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。但是目前的电池管理系统功能单一，具有以下的关键问题：1、电池状态估算单一，只对电池的充放电状态进行控制，并没有对电池的健康状态或功率状态进行全面估算，且电池状态的纠错能力差。2、高压绝缘监测缺乏，容易出现高压安全问题；3、电芯安全保护缺乏，对单体电芯和整组电池进行实时电压、电流和温度情况监测不全面，保护功能缺乏等等。以上各种问题使得电池管理系统功能单一，对电池的监控及防护差，严重影响电池的安全指数。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统及其管理方法，对电池组的温度、电压、电流进行实时监控，对电池进行全面保护，提高电池管理的功能的同时提高电池的安全防护策略，现实完备的保护功能和可靠的电池安全管理及高压安全管理。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统，包括：主控模块，负责接收从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，并根据相关采集数据进行电池状态估算和以电池状态估算为基础的电池均衡管理分析、电池热管理分析、充放电管理分析、高压安全管理分析和车辆状态分析，并根据上述估算结果和分析结果对相应的模块发出相应的控制信号；从控模块，通过传感器组对车辆中的各电池组的电压、电流和温度数据进行采集，并将各电池组的电压、电流和温度数据传送到主控模块中；同时接收主控模块分析得出的关于电池均衡管理和电池热管理的控制信号，并根据其控制信号分别对各电池组进行电池均衡调节和电池热温度调节；高压模块，负责对主控模块进行总压测量、电流采集和绝缘强度监测，并将总压测量、电流采集和绝缘强度监测数据传送到主控模块中进行高压安全管理分析；充放电模块，充放电模块接收主控模块分析得出的关于充放电管理的控制信号，充放电模块包括充电模块和放电模块，所述充电模块通过充电接口与充电桩连接，根据相应的控制信号为各电池组进行充电；所述放电模块通过与放电接口连接的多路继电器实现与整车控制设备连接，根据相应的控制信号对相应的一路或多路继电器进行驱动控制，实现整车控制设备的正常运作，并将充放电状态反馈到主控模块中；诊断安全模块，所述诊断安全模块对电池管理系统进行自检及异常诊断，并产生相应的诊断报告；CAN通信模块，主控模块通过CAN通信模块的CAN通信接口分别与从控模块、充放电模块、诊断安全模块相连接。进一步的，所述电池状态估算包括电池的充电状态估算、电池健康状态估算和电池功率状态估算。进一步的，所述主控模块通过CAN通信接口连接有整车控制模块，将车辆的整车仪表和整车控制设备的状态数据反馈到主控模块中；同时接收主控模块分析得出的关于车辆状态的控制信号，并根据其控制信号对车辆的整车仪表和整车控制设备进行控制。进一步的，所述主控模块还连接有数据存储模块，所述数据存储模块与主控模块信号相互连通；数据存储模块对主控模块接收到的从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，主控模块的估算结果和分析结果，以及诊断安全模块中的诊断报告进行存储。进一步的，所述相关采集数据包括电压、温度、充放电电流和绝缘强度。进一步的，所述从控模块包括电压采集控制电路，从控模块通过电压采集控制电路对各电池组进行电池均衡调节；所述电压采集控制电路包括逻辑控制单元、均衡单元、滤波单元和转换单元；所述均衡单元接收主控模块发出的关于电池均衡管理的控制信息，各电池组的开关信号均通过逻辑控制单元的逻辑运算分成奇数电池组信号和偶数电池组信号，所述奇数电池组信号和偶数电池组信号分别与均衡单元连接进行电池电压均衡处理，经过电压均衡处理后的奇数电池组信号和偶数电池组信号经过滤波单元进行滤波处理后，再通过转换单元转化为相应的数字信号。进一步的，所述从控模块还包括加热与制冷装置，从控模块接收主控模块发出的关于电池热管理的控制信息后，通过控制加热与制冷装置的工作状态从而对电池的温度进行调节。进一步的，所述主控模块还连接有用于人机互动的显示模块，所述显示模块与主控模块相连接。一种高鲁棒性的车用动力电池管理方法，包括：S1：在CAN通信模块接收到开始程度消息后，通过诊断安全模块判断主控模块和从控模块之间的通讯是否正常；若通讯存在不正常的情况，通过诊断安全模块进行警告并自动生成相应的诊断报告；S2：主控模块读取充放电模块的充电接口和放电接口的连接状态，检测充电接口和放电接口是否均连接正常，若充电接口或放电接口其中一个接口未正常连接，则通过诊断安全模块进行警告并自动生成相应的诊断报告；若充电接口和放电接口均连接正常，则继续进行以下步骤；S3：主控模块判断放电接口的放电输出状态是否有效，若放电输出状态有效，则判断放电模块是否正在进行放电任务，并对其放电任务进行限流处理；若放电输出状态无效，则判断各电池组与充电桩的通讯是否正常，若不正常，则通过诊断安全模块进行警告并自动生成相应的诊断报告，若通讯正常，则控制充电桩为各电池组进行充电任务；S4：在限流处理结束或充电任务结束后，主控模块读取并保存从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，并根据该采集数据进行电池状态估算，并将其电池状态估算结果传送到存储模块和显示模块中。进一步的，所述步骤S3中进行放电任务和充电任务的同时，电池管理系统还会对放电任务和充电任务进行电池管理步骤，其中放电任务和充电任务的电池管理具体包括以下步骤：S301：通过传感器组检测各电池组的温度值，并判断温度值是否超出限定范围，若温度值超出限定范围，控制加热与制冷装置工作对各电池组温度进行控制；S302：在温度值保持在限定范围后，主控模块才下发相应的控制信号来控制充电任务或放电任务的进行；S303：在充电或放电的过程中，主控模块读取实时的从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，并判断采集数据是否超出限定范围，若采集数据均未超出限定范围，则根据该数据进行电池状态估算，并将其电池状态估算结果存储在存储模块中；若采集数据或电池状态估算结果超出了限定范围，则控制从控模块的电压采集控制电路、加热与制冷装置和充放电模块的充放电状态进行调整，在调整后再对实时的相关采集数据进行采集并进行电池状态估算，直至采集数据和电池状态估算结果维持在限定范围内。本专利技术的有益效果在于：提高电池管理功能，实现电池电压、电流、温度采集和电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，包括：主控模块，负责接收从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，并根据相关采集数据进行电池状态估算和以电池状态估算为基础的电池均衡管理分析、电池热管理分析、充放电管理分析、高压安全管理分析和车辆状态分析，并根据上述估算结果和分析结果对相应的模块发出相应的控制信号；从控模块，通过传感器组对车辆中的各电池组的电压、电流和温度数据进行采集，并将各电池组的电压、电流和温度数据传送到主控模块中；同时接收主控模块分析得出的关于电池均衡管理和电池热管理的控制信号，并根据其控制信号分别对各电池组进行电池均衡调节和电池热温度调节；高压模块，负责对主控模块进行总压测量、电流采集和绝缘强度监测，并将总压测量、电流采集和绝缘强度监测数据传送到主控模块中进行高压安全管理分析；充放电模块，充放电模块接收主控模块分析得出的关于充放电管理的控制信号，充放电模块包括充电模块和放电模块，所述充电模块通过充电接口与充电桩连接，根据相应的控制信号为各电池组进行充电；所述放电模块通过与放电接口连接的多路继电器实现与整车控制设备连接，根据相应的控制信号对相应的一路或多路继电器进行驱动控制，实现整车控制设备的正常运作，并将充放电状态反馈到主控模块中；诊断安全模块，所述诊断安全模块对电池管理系统进行自检及异常诊断，并产生相应的诊断报告；CAN通信模块，主控模块通过CAN通信模块的CAN通信接口分别与从控模块、充放电模块、诊断安全模块相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，包括：主控模块，负责接收从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，并根据相关采集数据进行电池状态估算和以电池状态估算为基础的电池均衡管理分析、电池热管理分析、充放电管理分析、高压安全管理分析和车辆状态分析，并根据上述估算结果和分析结果对相应的模块发出相应的控制信号；从控模块，通过传感器组对车辆中的各电池组的电压、电流和温度数据进行采集，并将各电池组的电压、电流和温度数据传送到主控模块中；同时接收主控模块分析得出的关于电池均衡管理和电池热管理的控制信号，并根据其控制信号分别对各电池组进行电池均衡调节和电池热温度调节；高压模块，负责对主控模块进行总压测量、电流采集和绝缘强度监测，并将总压测量、电流采集和绝缘强度监测数据传送到主控模块中进行高压安全管理分析；充放电模块，充放电模块接收主控模块分析得出的关于充放电管理的控制信号，充放电模块包括充电模块和放电模块，所述充电模块通过充电接口与充电桩连接，根据相应的控制信号为各电池组进行充电；所述放电模块通过与放电接口连接的多路继电器实现与整车控制设备连接，根据相应的控制信号对相应的一路或多路继电器进行驱动控制，实现整车控制设备的正常运作，并将充放电状态反馈到主控模块中；诊断安全模块，所述诊断安全模块对电池管理系统进行自检及异常诊断，并产生相应的诊断报告；CAN通信模块，主控模块通过CAN通信模块的CAN通信接口分别与从控模块、充放电模块、诊断安全模块相连接。2.根据权利要求1所述的高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，所述电池状态估算包括电池的充电状态估算、电池健康状态估算和电池功率状态估算。3.根据权利要求1所述的高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，所述主控模块通过CAN通信接口外接有整车控制模块，将车辆的整车仪表和整车控制设备的状态数据反馈到主控模块中；同时接收主控模块分析得出的关于车辆状态的控制信号，并根据其控制信号对车辆的整车仪表和整车控制设备进行控制。4.根据权利要求3所述的高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，所述主控模块还连接有数据存储模块，所述数据存储模块与主控模块信号相互连通；数据存储模块对主控模块接收到的从控模块、高压模块、整车控制模块和充放电模块的相关采集数据，主控模块的估算结果和分析结果，以及诊断安全模块中的诊断报告进行存储。5.根据权利要求1或4所述的高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，所述相关采集数据包括电压、温度、充放电电流和绝缘强度。6.根据权利要求1所述的高鲁棒性的车用动力电池管理系统，其特征在于，所述从控模块包括电压采集控制电路，从控模块通过电压采集控制电路对各电池组进行电池均衡调节；所述电压采集控制电路包括逻辑控制单元、均衡单元、滤波单元和转换单元；所述均衡单元接收主控模块发出的关于电池均衡管理的控制信息，各电池组的开关信号均通过逻辑控制单元的逻辑运算分成奇数电池组信号和偶数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智，王飞蓉，王伯杰，曾立平，许名飞，
申请(专利权)人：深圳名飞远科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44