具有用于电动车辆中的可再充电能量存储装置的监督控制的管理系统制造方法及图纸

公开了用于电动车辆中的可再充电能量存储装置的管理系统和对应的方法。可再充电能量存储装置具有一个或多个电池组，每个电池组具有多个模块，所述模块具有一个或多个相应的电池单元。相应的模块管理单元通过相应的微电路嵌入到多个模块中的每一个中，并且被配置为确定一个或多个局部参数。监督控制器被配置用于与相应的模块管理单元进行双向通信。所述监督控制器被配置成接收所述局部参数，部分地基于所述局部参数来确定一个或多个全局电池组参数，并且将所述全局电池组参数传输回相应的管理单元。所述监督控制器被配置成部分地基于所述全局电池组参数和所述局部参数来控制所述可再充电能量存储装置的操作。

【技术实现步骤摘要】
具有用于电动车辆中的可再充电能量存储装置的监督控制的管理系统
本公开涉及用于电动车辆中的可再充电能量存储装置的管理系统和控制可再充电能量存储装置的方法。在过去的几年中，使用可再充电能源（既作为唯一能源又作为非唯一能源）的移动平台的使用已经大大增加。具有电池组的可再充电能量存储装置可在给定操作模式期间根据需要存储和释放电化学能量。电化学能量可以用于推进、加热或冷却舱室、为车辆附件提供动力和其它用途。电池组中的各种电池单元可以由不同的功率、充电状态和容量率表征。
技术实现思路
本文公开了一种用于电动车辆中的可再充电能量存储装置的管理系统以及控制可再充电能量存储装置的方法。可再充电能量存储装置具有一个或多个电池组。电池组均具有多个模块，所述模块具有一个或多个相应的电池单元。通过多个模块中的每一个中的相应微电路嵌入相应的模块管理单元。相应的模块管理单元被配置成确定一个或多个局部参数，其可以涉及作为整体的模块或者单独地涉及模块中的相应电池单元。管理系统的特征在于在相应模块管理单元和监督控制器之间的分布式架构和功能划分。所述监督控制器被配置为接收所述一个或多个局部参数，部分地基于所述一个或多个局部参数来确定一个或多个全局电池组参数，并且将所述一个或多个全局电池组参数传输回相应的管理单元。相应的模块管理单元基于所接收的全局电池组参数来监测和管理各个电池单元操作，以递送期望的电池组性能并且最大化电池寿命。监督控制器被配置成部分地基于一个或多个全局电池组参数和一个或多个局部参数来控制可再充电能量存储装置的操作。在一个示例中，电池组通信器被配置为与相应的模块管理单元无线地接口连接，所述电池组通信器经由至少一个通信总线连接到所述监督控制器。电池组可以包括第一电池组和第二电池组。在另一示例中，共享通信总线被配置为使得能够在监督控制器、第一电池组中的相应模块管理单元和第二电池组中的相应模块管理单元之间进行直接通信。管理系统可以包括至少两个电池组传感器。电池组传感器可以被配置为分别测量电池组的电池组电压和电池组电流并将电池组电压和电池组电流传输到监督控制器。电池组传感器可以被配置为确定电池组的相应温度。多个模块可以被配置为包括多个传感器阵列以测量单独电池单元的电压并且基于来自多个传感器阵列的测量结果确定相应的模块电压。当相应模块电压之和与所述电池组电压之间的差值高于预定阈值时，所述监督控制器可被配置为部分地基于可由所述监督控制器选择性执行的故障检测模块来确定所述相应模块电压和所述电池组电压中的至少一个中是否存在不规则性。当相应模块电压之和与电池组电压之间的差高于预定阈值并且电池组电压中存在不规则性时，监督控制器被配置为将电池组电压的值重置为相应模块电压之和。当相应模块电压之和与电池组电压之间的差高于预定阈值并且在相应模块电压中存在该不规则性时，该监督控制器被配置为发送警报和/或降低电池组的额定功率。局部参数可以包括相应的电池单元充电状态、当相应的电池单元中的至少一个满足预先限定的弱电池单元阈值时的相应的电池单元健康状态、模块充电状态、模块容量、容许的模块电压限值、容许的模块电流限值和容许的模块温度限值。全局电池组参数可以包括一个或多个电池组的功率估计以及电池单元平衡目标。全局电池组参数可以包括电池组充电状态、电池组容量和弱电池单元健康状态监测功能，其可以预测在至少一个电池组中剩余多少能量，和/或电动车辆可以仍然行驶多远。在一个示例中，相应模块管理单元确定相应电流限值(Imi),，其中i是模块索引。所述监督控制器获得容许的电池组电流限值(IpL),作为相应电流限值的最小值，其中n是所述一个或多个电池组中的每一个中的所述多个模块的数量。所述监督控制器被配置为将所述至少一个电池组的在一个或多个时间范围（诸如0.1、2和10秒）的总功率（Pwp）确定为相应模块功率（Pmi）之和，使得，所述相应模块功率（Pmi）基于所接收的电池组电流限值来确定。在另一示例中，相应的模块管理单元确定相应的最大模块充电状态(SOC(Mi)_max=max(SOC(Cj),j=1,2..k)，其中i是模块索引，并且k是相应的电池单元的数量。相应的模块管理单元确定相应的模块最小充电状态(SOC(Mi)_min=min(SOC(Cj)),j=1,2..k)。全局电池组参数可以包括：电池组最大充电状态(SOCmax=max(SOC(Mi)_max),i=1,2..n)，n是多个模块的数量；电池组最小充电状态(SOCmin=min(SOC(Mi)_min),i=1,2..n)；以及至少一个电池组的目标电池组充电状态。目标电池组充电状态确定为并被发送回相应的模块管理单元。相应的模块管理单元可以被配置为基于目标电池组充电状态执行电池单元平衡（针对其自身模块中的相应电池单元）。在另一示例中，多个模块包括至少四个模块。局部参数可以包括相应的模块充电状态。所述全局电池组参数可以包括实时电池组充电状态，所述实时电池组充电状态被限定为所述多个模块中的最小模块充电状态，或者当相应模块充电状态的三个最低值在预定范围内时，即，当所述三个最低值都不与其余值大幅偏离时，所述实时电池组充电状态被限定为所述三个最低值的移动平均值。局部参数可以包括相应的模块容量。全局电池组参数可以包括电池组容量，所述电池组容量限定为多个模块中的最小模块容量，或者当相应模块容量的三个最低值在预定范围内时，即，当三个最低值都不与其余值大幅偏离时，所述电池组容量限定为所述三个最低值的平均值。本专利技术还包括如下技术方案：技术方案1.一种用于电动车辆的管理系统，所述管理系统包括：可再充电能量存储装置，其具有一个或多个电池组，所述一个或多个电池组分别具有多个模块，所述多个模块具有一个或多个相应的电池单元；通过相应的微电路嵌入在所述多个模块中的每个模块中的相应模块管理单元，所述相应模块管理单元被配置为确定一个或多个局部参数；监督控制器，其被配置为参与与所述相应模块管理单元的双向通信；其中，所述监督控制器被配置成接收所述一个或多个局部参数，部分地基于所述一个或多个局部参数来确定一个或多个全局电池组参数，并且将所述一个或多个全局电池组参数传输到所述相应模块管理单元；以及其中，所述监督控制器被配置成部分地基于所述一个或多个全局电池组参数来控制所述可再充电能量存储装置的操作。技术方案2.根据技术方案1所述的管理系统，还包括：电池组通信器，其被配置为与所述相应模块管理单元无线地接口连接以用于相应的数据传输；以及其中，所述电池组通信器经由至少一个通信总线直接连接到所述监督控制器。技术方案3.根据技术方案1所述的管理系统，其中，所述一个或多个电池组包括第一电池组和第二电池组，并且所述管理系统还包括：第一电池组通信器，其被配置为与所述第一电池组中的相应模块管理单元无线地接口连接，所述第一电池组通信器经由第一通信总线连接到所述监督控制器；以及第二电池组通信器，其被配置为与所述第二电池组中的相应模块管理单元无线地接口连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动车辆的管理系统，所述管理系统包括：/n可再充电能量存储装置，其具有一个或多个电池组，所述一个或多个电池组分别具有多个模块，所述多个模块具有一个或多个相应的电池单元；/n通过相应的微电路嵌入在所述多个模块中的每个模块中的相应模块管理单元，所述相应模块管理单元被配置为确定一个或多个局部参数；/n监督控制器，其被配置为参与与所述相应模块管理单元的双向通信；/n其中，所述监督控制器被配置成接收所述一个或多个局部参数，部分地基于所述一个或多个局部参数来确定一个或多个全局电池组参数，并且将所述一个或多个全局电池组参数传输到所述相应模块管理单元；以及/n其中，所述监督控制器被配置成部分地基于所述一个或多个全局电池组参数来控制所述可再充电能量存储装置的操作。/n

【技术特征摘要】
20191106 US 16/6757251.一种用于电动车辆的管理系统，所述管理系统包括：
可再充电能量存储装置，其具有一个或多个电池组，所述一个或多个电池组分别具有多个模块，所述多个模块具有一个或多个相应的电池单元；
通过相应的微电路嵌入在所述多个模块中的每个模块中的相应模块管理单元，所述相应模块管理单元被配置为确定一个或多个局部参数；
监督控制器，其被配置为参与与所述相应模块管理单元的双向通信；
其中，所述监督控制器被配置成接收所述一个或多个局部参数，部分地基于所述一个或多个局部参数来确定一个或多个全局电池组参数，并且将所述一个或多个全局电池组参数传输到所述相应模块管理单元；以及
其中，所述监督控制器被配置成部分地基于所述一个或多个全局电池组参数来控制所述可再充电能量存储装置的操作。


2.根据权利要求1所述的管理系统，还包括：
电池组通信器，其被配置为与所述相应模块管理单元无线地接口连接以用于相应的数据传输；以及
其中，所述电池组通信器经由至少一个通信总线直接连接到所述监督控制器。


3.根据权利要求1所述的管理系统，其中，所述一个或多个电池组包括第一电池组和第二电池组，并且所述管理系统还包括：
第一电池组通信器，其被配置为与所述第一电池组中的相应模块管理单元无线地接口连接，所述第一电池组通信器经由第一通信总线连接到所述监督控制器；以及
第二电池组通信器，其被配置为与所述第二电池组中的相应模块管理单元无线地接口连接，所述第二电池组通信器经由第二通信总线连接到所述监督控制器。


4.根据权利要求1所述的管理系统，其中，所述一个或多个电池组包括第一电池组和第二电池组，并且所述管理系统还包括：
共享通信总线，所述共享通信总线被配置为使得能够在所述监督控制器、所述第一电池组中的相应模块管理单元和所述第二电池组中的相应模块管理单元之间进行直接通信。


5.根据权利要求1所述的管理系统，还包括：
至少两个电池组传感器，所述至少两个电池组传感器被配置成分别测量所述一个或多个电池组的电池组电压和电池组电流并将所述电池组电压和电池组电流传输至所述监督控制器；
故障检测模块，其能够由所述监督控制器选择性地执行；
其中，所述相应模块管理单元被配置为确定相应模块电压并且将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃云，郝镭，B·J·科赫，J·S·皮亚塞基，G·M·西曼，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US