电池管理系统及电池管理方法技术方案

技术编号:8107247 阅读:128 留言:0更新日期:2012-12-21 06:58
本发明专利技术公开了一种电池管理系统和电池管理方法。电池管理系统包括:电源、中央控制电路以及至少一个电池模块,其中至少一个电池模块用于接收来自所述电源的电能,并为负载提供电能。所述电池模块包括至少一个电池组以及电池管理电路。电池管理电路用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据。所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据,并根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路,以控制所述电池模块内的所述至少一个电池组。本发明专利技术的电池管理系统和方法可以延长电池模块的寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池领域,特别涉及一种。
技术介绍
为了给电动汽车(Electric Vehicles,简称EVs)和混合动カ电动汽车(HybridElectric Vehicles,简称HEVs)提供相对较高的电能,电池系统中包括多个耦接在一起的电池模块,其中电池模块通常包括多个电池组,电池组包括一个或多个电池単元。电动汽车和混合动カ电动汽车需要使用多个电池模块,以满足总电压额和总电流额的需要,以及满足为辅助系统提供电能的需要。例如电池模块通常既要为汽车提供驱动电能,同时也要为驾驶员和其他乘客所使用的各种电子设备提供电能。由于使用电池为汽车提供电能有很多优势,因此对其设计方面提出了更高的要求,尤其是关于电池模块的充电和放电。例如,制造过程的差别和化学组成等的差异可能会 造成电池模块中的电池单元的容量的偏差。电动汽车和混合动カ电动汽车所使用的电池组包括多个串联在一起的电池单元,以达到较高的工作电压,如200V到300V或更高。由于电池组中包含较大数量的电池单元,因此,包括多个电池单元的电池组比包括ー个电池单元的电池组更容易失效。在一些设计中,将多个电池模块串联连接为负载提供电能;这种设计常用在汽车系统中。这种模式在充电和放电过程中需要所有的电池模块具备同样的功率和性能。如果电池模块之间不均衡,例如电池单元之间功率和性能有差异,电池模块的效能可能会受到影响。制造差异、温度分布不均匀、各电池单元老化特性不同等等,可能使得电池模块中串联连接在一起的多个电池单元中的某个电池单元过压而导致该电池单元过早的失效,进而影响电池模块的性能。为了使得电池模块的输出电能最大化,使电池组被充到最高容量的电池单元所需的最低电压值,会造成那些较低容量的电池单元过充,因此导致电池模块过充。例如,在充电期间,如果电池模块中串联的连接的电池单元中有ー个退化了的电池单元,该退化的电池単元可能最先充满,那么等到其余的电池单元充满时,该退化的电池单元可能会过充。这样可能会导致电池模块温度増加和/或压カ増大,进而损坏电池単元。过充会产生不良的影响,比如減少整个电池模块的寿命。类似地,电池单元充电不足也是不符合要求的,因为充电不足会降低电池模块的效率和过早缩短电池单元的寿命。在放电过程中,电池组中退化了的电池单元的电能可能会释放最深,该电池单元可能比电池组中的其他电池单元更早的失效。因为退化了的电池单元会比其他的电池单元更早的放完电,如果电池组继续放电,可能会使得该退化的电池单元的电压反相,导致该电池単元被损坏。随着每一次充电过程和放电过程的发生,退化了的电池单元会继续退化直到最終被损坏。另外,对于不同的电池组或电池模块,充电状态中的微小变化会导致低效率的能量分布及更频繁的充电过程,这些因素也会缩短电池模块的寿命。综上所述,电池组或电池模块不可能给负载提供其最大容量或100%的能量。造成这ー现象的原因是在放电过程中,每个电池単元的电压和功率会稍有不同,因此有些电池単元在放电过程中会完全放电而另一些电池单元无法完全放电而仍旧保留部分电能。如果电池单元没有充满,这种现象会加剧。另外,当使用电池供能的汽车发生意外或者是升级和维修吋,可能会出现特有的缺陷。比如由于安全的需要,不同类型、容量和寿命的电池不应该混在一起使用。当电池组中的某个电池単元需要维护或维修时,整个电池组中的所有电池单元都不得不维护,这样也会缩短电池模块的寿命。维护过程中,高电压的电池组和电源器件还可能会产生ー个潜在的触电风险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种电池管理系统以及电池管理方法,以延长电池模块的寿命。为解决上述技术问题,本专利技术公开了ー种电池管理系统。该电池管理系统包括电 源、中央控制电路以及至少ー个电池模块。电池模块用于接收来自所述电源的电能,并为负载提供电能。所述电池模块包括至少ー个电池组以及电池管理电路。电池管理电路用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据。所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据,井根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路,以控制所述电池模块内的所述至少ー个电池组。本专利技术还公开了ー种电池模块,包括至少ー个电池组以及电池管理电路。电池管理电路用于检测从所述至少ー个电池组接收到的数据,还用于将所述数据提供给中央控制电路;所述中央控制电路根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路,以控制所述至少ー个电池组。本专利技术还公开了ー种电池管理方法。该方法包括多个电池模块接收电能,并提供电能给负载,所述电池模块包括电池管理电路和至少ー个电池组;所述电池管理电路检测所述至少ー个电池组的数据;所述电池管理电路向中央控制电路提供所述数据;所述中央控制电路根据接收到的所述数据产生控制信号;以及所述电池管理电路接收所述控制信号,以控制所述至少ー个电池组。本专利技术的电池管理系统和电池管理方法检测从电池模块内的电池组接收到的数据,井根据该数据精确的控制电池模块内的电池组的充电和放电,避免可能出现的过充或充电不足,从而延长了电池模块的寿命。附图说明以下通过对本专利技术的一些实施例结合其附图的描述,可以进一歩理解本专利技术的目的、具体特征和优点。图I所示为根据本专利技术的一个实施例的电池管理系统的方框图;图2所示为根据本专利技术的另ー个实施例的电池管理系统的方框图;图3所示为根据本专利技术的一个实施例的开关调节电路的电路图;图4所示为根据本专利技术的一个实施例的电池管理系统中的电池模块的示意图。具体实施例方式以下将对本专利技术的实施例给出详细的參考。尽管本专利技术通过这些实施方式进行阐述和说明,但需要注意的是本专利技术并不仅仅只局限于这些实施方式。相反,本专利技术涵盖后附权利要求所定义的专利技术精神和专利技术范围内的所有替代物、变体和等同物。另外,为了更好的说明本专利技术,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解,没有这些具体细节,本专利技术同样可以实施。在另外ー些实例中,对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本专利技术的主旨。本专利技术公开了ー种电池管理系统,可用于电动汽车或混合动カ电动汽车。根据负载的需求,电池管理系统中可以包括多个相并联或串联的电池模块。每ー个电池模块包括电池管理电路和至少ー个电池组。电池管理电路用于检测电池组中的电池单元的数据,并将数据传输给中央控制电路。每ー个电池模块通过中央控制电路和电池管理电路而独立于其他电池模块进行充电和放电。本专利技术所公开的电池管理系统还可以均衡电池组或电池模块,即可以更精确的控制电池模块内的每ー个电池单元的充电和放电,从而避免可能出 现的电池単元过充或充电不足,进而延长电池模块的寿命及提高每一个电池単元的可利用率。以下实施例中所公开的均衡电池组或电池模块的原理除了可以用在电动汽车和混合动力电动汽车的电池组或电池模块外,也可以用于其他电子设备的电池模块或电池组。图I所示为根据本专利技术的一个实施例的电池管理系统100的方框图。电池管理系统100包括并联连接的电池模块102(1)、电池模块102(2)、…电池模块102 (η)。并联的电池模块102 (I)、电池模块102 (2)、…电池模块102 (η)由电线114相连。为了便于描述,电池管理系统100中的任何一个电池模块都可以描述成“电池模块102”。在本专利技术的ー个实施例中,电本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种电池管理系统,其特征在于,包括:电源;中央控制电路;以及至少一个电池模块,用于接收来自所述电源的电能,并为负载提供电能;所述电池模块包括:至少一个电池组;以及电池管理电路,用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据;所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据,并根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路,以控制所述电池模块内的所述至少一个电池组。

【技术特征摘要】
2011.06.16 US 61/497,711;2012.05.24 US 13/479,7311.一种电池管理系统,其特征在于,包括 电源; 中央控制电路;以及 至少一个电池模块,用于接收来自所述电源的电能,并为负载提供电能; 所述电池模块包括 至少一个电池组;以及 电池管理电路,用于检测从所述至少一个电池组接收到的数据; 所述中央控制电路用于从所述电池管理电路接收所述数据,并根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路,以控制所述电池模块内的所述至少一个电池组。2.根据权利要求I所述的电池管理系统,其特征在于,所述数据包括所述至少一个电池组的电压、电流、电池组状态、充电状态和放电程度。3.根据权利要求2所述的电池管理系统,其特征在于,所述电流是所述至少一个电池组的放电电流或充电电流。4.根据权利要求2所述的电池管理系统,其特征在于,所述电池模块还包括耦接于所述至少一个电池组与所述电池管理电路之间的直流/直流转换器,所述直流/直流转换器在所述电池管理电路的控制下,调整所述至少一个电池组的充电和放电。5.根据权利要求I所述的电池管理系统,其特征在于,当所述至少一个电池模块中的一个电池模块处于充电状态时,所述电池管理电路根据所述数据获取所述电池模块中的所述电池组的充电请求,并将所述电池组的充电请求发送至所述中央控制电路,所述中央控制电路比较所述电池组的充电请求与所述电源的供电能力,并根据比较结果产生所述控制信号给对应的电池管理电路,所述电池管理电路根据所述控制信号控制直流/直流转换器,所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少一个电池组的充电。6.根据权利要求5所述的电池管理系统,其特征在于,所述控制信号包括目标充电电流和目标充电电压。7.根据权利要求I所述的电池管理系统,其特征在于,当所述至少一个电池模块中的一个电池模块处于放电状态时,所述中央控制电路比较所述数据与负载所需功率,并根据比较结果产生所述控制信号给对应的电池管理电路,所述电池管理电路根据所述控制信号控制直流/直流转换器,所述直流/直流转换器响应所述控制信号调整所述至少一个电池组的放电。8.根据权利要求7所述的电池管理系统,其特征在于,所述控制信号包括目标放电电流和目标放电电压。9.根据权利要求I所述的电池管理系统,其特征在于,所述电池管理电路和所述中央控制电路在设定的通讯时间段内交换信息。10.根据权利要求9所述的电池管理系统,其特征在于,如果在所述设定的通讯时间段内,所述电池管理电路没有接收到所述中央控制电路发送的所述控制信号,所述电池管理电路控制直流/直流转换器调整所述至少一个电池组的输出电压和输出功率至安全电压及安全功率。11.一种电池模块,用于从电源接收电能,并输出电能给负载,其特征在于,所述电池模块包括至少ー个电池组;以及电池管理电路,用于检测从所述至少ー个电池组接收到的数据,还用于将所述数据提供给中央控制电路;所述中央控制电路根据所述数据产生控制信号给所述电池管理电路,以控制所述至少ー个电池组。12.根据权利要求11所述的电池模块,其特征在于,所述数据包括所述至少一个电池组的电压、电流、电池组状态、充电状态和放电程度。13.根据权利要求12所述的电池模块,其特征在于,所述电流是所述至少ー个电池组的放电电流或充电电流。14.根据权利要求11所述的电池模块,其特征在干,当所述电池模块处于充电状态时,所述电池管理电路根据所述数据获取电池组的充电请求,并将所述电池组的充电请求发送至所述中央控制电路,所述中央控制电路比较所述电池组的充电请求和所述电源的供电能力,并根据比较结果产生所述控制信号给所述电池管理电路,所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员:柯景波栗国星
申请(专利权)人:凹凸电子武汉有限公司
类型:发明
国别省市:

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