一种全时段电池均衡管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种全时段电池均衡管理系统及方法，系统主要包括电池包、电池管理系统（BMS）、整车控制器VCU、DC

【技术实现步骤摘要】
一种全时段电池均衡管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种全时段电池均衡管理系统及方法，属于电池


技术介绍

[0002]能源危机、空气污染、电网峰谷负荷增大问题日益突出。大力发展新能源成为可持续发展的必然选择，电动车辆被列为国家战略性新兴产业，受到了政府和业界的大力支持。动力电池作为电动车辆的核心部件，需要能够持续、稳定、安全的为车辆提供动力。电池技术是制约新能源技术发展的关键因素。
[0003]电池一致性是制约动力电池使用寿命、工作效率、可用容量的主要原因。从本质上来说动力电池是一种化工产品，生产原材料、条件、工艺水平、厂家水平的不同都会影响到它的一致性；另外在使用过程中环境因素、反复充放电、电芯所处位置因素的影响，加剧电池之间的不一致性。不一致性将会引起电池的不稳定，极易造成自燃，甚至发生爆炸。
[0004]均衡管理可以有效地提升电池之间的一致性，不仅提高电池组的实际充放电电量；还改善电池组的生命寿命，且安全性更好。
[0005]目前电池均衡有主动均衡与被动均衡。主动均衡的的原理是将高电压电芯与低电压电芯之间通过中间储能元件(如电容、电感、变压器)以能量转移的方式，采取“削峰填谷”的方式进行能量均衡，能量转化效率较高，但是硬件成本高、电路复杂，控制较难原因难以量产使用；被动均衡是通过并联在单体电芯上的电阻消耗高电压电芯能量，使其与低电压电芯能量相同，以达到整体一致目的，其优点是管理系统硬件较简单，被动均衡功能一般集成在采集芯片内(如：LTC6804)，使用方便,成本较低。<br/>[0006]目前，有关电池的均衡管理存在均衡效果不佳、均衡时间短突出问题，目前动力电池主动均衡硬件成本高、电路复杂，控制较难；被动均衡存在均衡开启时间短、均衡能力受到限制，均衡效果不佳突出问题。因此，亟需提出一种全时段电池均衡管理系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种全时段电池均衡管理系统及方法，可以提高电池包的充放电容量及放电深度，显著地提高整个动力电池组的工作效率，延缓电池衰减、延长使用寿命。
[0008]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0009]第一方面，本专利技术提出一种全时段电池均衡管理系统，系统包括：
[0010]电池包，所述电池包通过电池模组串并联构成，所述电池模组通过电芯串并联构成，该电池包内布置有电芯的电压采集点和温度采集点，用于向所述电池管理系统输送温度和电芯电压；
[0011]电流采集装置，连接在所述电池包的电路上，与所述电池管理系统连接，用于采集电流输送至所述电池管理系统；
[0012]电池管理系统(BMS)，与所述电池包连接，用于根据车辆的不同工作模式，结合电池包的电池状态信息，使用开路电压Uocv作为表征电池组不一致性的状态参量，诊断当前电池压差是否达到设定阈值，若达到则对此电芯进行均衡管理；所述电池状态信息包括温度、电芯电压以及电流。
[0013]进一步的，所述电池管理系统包括：
[0014]模拟采集芯片AFE，用于进行电芯电压、温度采集，当收到均衡管理单元下发的均衡命令来执行均衡命令进行电芯均衡控制；
[0015]逻辑单元，用于判断电池系统的工作模式；
[0016]均衡管理单元，用于通过AFE实时采集电芯状态参数，并基于电池系统的工作模式，根据电芯状态参数得到每个电芯的工作电压U
Dynamic
、电芯平均电压Vagv，开路电压Uocv并根据每个电芯的开路电压Uocv、电芯平均电压Vagv计算当前电池压差，若当前电池压差达到设定阈值，则均衡命令置1，否则置0，将均衡命令下发到AFE；当均衡命令为1，AFE开启均衡，当均衡命令为0，AFE不开启均衡；
[0017]存储器，该存储器主要用于存储BMS关键信息，包括SOC值、电芯均衡命令、电芯的均衡时间；
[0018]MCU，BMS的微控制单元，用于对采集的电池电压、温度、电流信息将进行处理，得到单体平均电压、最大及最小单体电压；同时计算每个电芯是否满足均衡命令，计算均衡需要的时间，记录均衡时间，输出均衡开启命令。
[0019]进一步的，所述系统还包括与所述BMS连接的云平台；
[0020]所述云平台通过BMS实时获取电池内电压、温度、内阻、报警数据，用于依据电池模型准确地估算电池的状态参数，根据电芯的实时电压和均衡电阻，预估均衡时间和通过积分计算均衡的电量，通过空中下载技术将BMS的均衡命令及均衡时间进行重新标定。
[0021]进一步的，所述电池均衡管理系统还包括整车控制器VCU、DC
‑
DC转换器、低压蓄电池、充电机；
[0022]所述DC
‑
DC用于整个系统的低压供电及给低压蓄电池充电；
[0023]所述低压蓄电池用于电池管理系统BMS、整车控制器VCU、低压蓄电池供电；
[0024]所述整车控制器VCU实时与电池管理系统BMS通信，具备CAN唤醒功能；VCU控制DC
‑
DC转换器的断开与闭合，当蓄电池电压较低时，闭合DC
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DC转换器使能，否则断开使能；当BMS处于充电模式和驱动模式，VCU会主动使能DC
‑
DC转换器；当BMS处于关机模式和闲置模式，BMS会通过CAN报文唤醒VCU并请求使能DC
‑
DC转换器，给蓄电池补电，维持BMS工作。
[0025]进一步的，电池系统的工作模式主要依据车辆的工作状态进行划分，包括驱动模式、充电模式、闲置模式、关机模式；
[0026]所述逻辑单元判断电池系统的工作模式的方法包括：
[0027]获取电池包电流、充电连接信号CC2、钥匙电以及电池状态信息；
[0028]当检测到电池包电流为负，且有充电连接信号CC2，被定义为充电模式；
[0029]当检测到有钥匙电信号以及上高压指令，无充电连接信号CC2，被定义为驱动模式；
[0030]当检测到仅有钥匙电信号，被定义为闲置模式；
[0031]当检测到无钥匙电信号，被定义为关机模式；
[0032]进一步的，所述均衡管理单元基于电池系统的工作模式，根据电池状态参数生成均衡命令，包括以下步骤：
[0033]当电池系统处于充电模式或者驱动模式时，进行充电
‑
驱动均衡管理控制过程；
[0034]当电池系统处于闲置模式或者关机模式时，进行闲置
‑
关机均衡管理控制过程。
[0035]进一步的，所述充电
‑
驱动均衡管理控制过程包括：
[0036]步骤1：当检测到电池包电流为负，且有充电连接信号CC2或者检测到有钥匙电信号以及上高压指令，无充电连接信号CC2，进入充电
‑
驱动均衡管理流程；
[0037]步骤2：获取SOC，判断SOC是否在区间[20,90]内，若满足本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全时段电池均衡管理系统，其特征在于，所述系统包括：电池包，所述电池包通过电池模组经串并联构成，所述电池模组通过电芯串并联构成，该电池包内布置有电芯的电压采集点和温度采集点，用于向所述电池管理系统传递温度和电芯电压信号；电流采集装置，连接在所述电池包的电路上，与所述电池管理系统连接，用于采集电流输送至所述电池管理系统；电池管理系统，与所述电池包连接，用于根据车辆的不同工作模式，结合电池包的电池状态信息，使用开路电压Uocv作为表征电池组不一致性的状态参量，诊断当前电池压差是否达到设定阈值，若达到则对此电芯进行均衡管理；所述电池状态信息包括温度、电芯电压以及电流。2.根据权利要求1所述的全时段电池均衡管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括：存储器，该存储器主要用于存储电池管理系统关键信息，包括SOC值、电芯均衡命令、电芯的均衡时间；模拟采集芯片AFE，用于进行电芯电压、温度采集，当收到电池管理系统BMS中的均衡管理单元下发的均衡命令来执行电芯均衡控制；逻辑单元，用于判断电池系统的工作模式；均衡管理单元，根据AFE实时采集电芯状态参数，并基于电池系统的工作模式，根据电芯状态参数获取每个电芯的工作电压U
Dynamic
、电芯平均电压Vagv，开路电压Uocv并根据每个电芯的开路电压Uocv、电芯平均电压Vagv计算当前电池压差，若当前电池压差达到设定阈值，则均衡命令置1，否则置0，将均衡命令下发到AFE；当均衡命令为1，AFE开启均衡，当均衡命令为0，AFE不开启均衡；MCU，电池管理系统的微控制单元，用于对采集的电池电压、温度、电流信息将进行处理，得到单体平均电压、最大及最小单体电压；同时计算每个电芯是否满足均衡命令，计算均衡需要的时间，记录均衡时间，输出均衡开启命令。3.根据权利要求2所述的全时段电池均衡管理系统，其特征在于，所述系统还包括与所述电池管理系统连接的云平台；所述云平台通过电池管理系统实时获取电池内电压、温度、内阻、报警数据，用于依据电池模型准确地估算电池的状态参数，根据电芯的实时电压和均衡电阻，预估均衡时间和通过积分计算均衡的电量，通过空中下载技术将电池管理系统的关键数据进行重新标定。4.根据权利要求2所述的全时段电池均衡管理系统，其特征在于，所述电池均衡管理系统还包括整车控制器VCU、DC
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DC转换器、低压蓄电池、充电机；所述DC
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DC用于整个系统的低压供电及给低压蓄电池充电；所述低压蓄电池用于电池管理系统、整车控制器VCU及电气附件供电；所述整车控制器VCU实时与电池管理系统通信，具备CAN唤醒功能；VCU控制DC
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DC转换器的断开与闭合，当蓄电池电压较低时，闭合DC
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DC转换器使能，否则断开使能；当电池管理系统处于充电模式和驱动模式，VCU会主动使能DC
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DC转换器；当电池管理系统处于关机模式和闲置模式，电池管理系统会通过CAN报文唤醒VCU并请求使能DC
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DC转换器，给蓄电池补电，维持电池管理系统工作。
5.根据权利要求1所述的全时段电池均衡管理系统，其特征在于，电池系统的工作模式主要依据车辆的工作状态进行划分，包括驱动模式、充电模式、闲置模式、关机模式；所述逻辑单元判断电池系统的工作模式的方法包括：获取电池包电流、充电连接信号CC2、钥匙电以及电池状态信息；当检测到电池包电流为负，且有充电连接信号CC2，被定义为充电模式；默认电池包充电电流值为负，放电电流值为负；当检测到有钥匙电信号以及上高压指令，无充电连接信号CC2，被定义为驱动模式；当检测到仅有钥匙电信号，被定义为闲置模式；当检测到无钥匙电信号，被定义为关机模式。6.根据权利要求5所述的全时段电池均衡管理系统，其特征在于，所述均衡管理单元基于电池系统的工作模式，根据电芯状态参数生成均衡命令，包括以下步骤：当电池系统处于充电模式或者驱动模式时，进行充电
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驱动均衡管理控制过程；当电池系统处于闲置模式或者关机模式时，进行闲置
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关机均衡管理控制过程。7.根据权利要求6所述的全时段电池均衡管理系统，其特征在于，所述充电
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驱动均衡管理控制过程包括：步骤1：当检测到电池包电流为负，且有充电连接信号CC2或者检测到有钥匙电信号以及上高压指令，无充电连接信号CC2，进入充电
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驱动均衡管理流程；步骤2：获取SOC，判断SOC是否在区间[20,90]内，若满足条件，则调用历史存储的均衡命令和均衡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，刘雪枫，田绪超，肖鹏辉，孙清心，
申请(专利权)人：江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：