[发明专利]锂离子电池管理系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池管理系统和方法，特别涉及车用锂离子电池的系统管理和方法。

背景技术

目前，在电动汽车的推广应用过程中，锂离子动力电池的安全性和使用成本问题是重要影响因素。延长锂离子电池的使用寿命是降低使用成本的有效途径之一。为确保锂离子动力电池性能良好，延长寿命，对电池进行合理有效地管理和控制是必须的。

锂离子电池在车用工况下经常处于较大的电流变化状态，并且工作电流较大，电池发热十分严重；电池组的各个电池单体工作状态不一致；锂离子电池的特性决定其不耐过充、过放；电池的高压有可能对车上的乘客造成危险。锂离子电池的这些特性决定了其在使用过程中要有专门的系统来监测电池工作状况并且对电池进行相关的管理与控制。锂离子电池管理系统就是这样一个系统。锂离子电池管理系统主要通过实时监测电池各种参数，包括电池总电压、电流；电池单体电压、温度；环境温度等，判断电池工作状态，根据电池所处的状态给出合理的使用策略，对电池使用过程进行优化。

锂离子电池管理系统是电池系统中重要的组成部分。在电池系统中它主要起以下的作用，第一，监测电池的工作参数，包括电池单体工作电压和工作温度，电池组总电压和电流，环境温度等；第二，利用采集得到的电池工作参数，估算电池当前的荷电状态以及分析电池寿命状况；第三，对工作状态不一致的各电池单体进行均衡管理，包括电压均衡和温度均衡；第四，对电池充、放电电流进行控制，使电池合理充、放电；第五，在锂离子电池接入车辆之前，进行预加电测试，确保电池接入不会出现问题；第六，监测电池是否漏电，如果出现漏电，及时报警并且切断电池组母线继电器；第七，与整车控制器进行通讯，将电池组的工作状态反馈至整车控制器，并接收整车控制器的控制指令。

锂离子电池管理系统的开发在电动车开发的过程中是很重要的一个环节。能否合理地管理和控制锂离子电池组，直接关系到电池组的使用寿命以及安全性能。锂离子电池管理系统必须要具有较高的测量精度，以及良好的抗电磁干扰性能，监测的电池单体数一般都比较多，要求电路简单实用。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种电路简单实用、能合理地管理和控制锂离子电池组，延长电池组的使用寿命以及安全性能的锂离子电池管理系统和方法。

为达到上述目的，本发明锂离子电池管理系统，由一个主控制器和一个或一个以上的从控制器组成；其中，

从控制器用于采集一组锂离子电池中各单体电池工作参数，并根据各单体电池的平均电压估算电池初始SOC；

主控制器用于采集锂离子电池总体工作参数，并根据从控制器传输来的初始SOC结合电池工作电流利用安时积分法计算电池SOC；主控制器和从控制器之间通过CAN网络进行通信，接收从控制器传输来的数据，并存储到内存中；主控制器和整车控制器之间通过CAN网络进行通信。

其中，主控制器包括电源供电模块、电压测量模块、电流测量模块、温度测量模块、DSP模块、内存模块、CPLD控制模块、CAN收发模块；其中，

电压测量模块采用精密电阻分压采集锂离子电池总电压；

电流测量模块采用电压钳制方法采集锂离子电池总电流；

温度采集模块采集的是整个电池的温度和环境温度；

主控制器与整车控制器以及从控制器的CAN总线通信以实现电池SOC的修正；

电源供电模块主控制器各工作模块提供电压；

DSP模块接收电压测量模块、电流测量模块、温度测量模块以及各从控制器发送来的电池单体电压、单体温度、环境温度、SOC数据，按预定程序处理后输出；CAN总线网络向整车控制器传输采集得到的数据。根据电池管理控制算法，结合采集得到的电池数据，DSP芯片28335发出控制电池母线继电器的动作指令，接通或者断开电池与整车的连接。根据电池单体温度以及环境温度的采集信息，DSP发出电池风扇通断的信号，以控制电池箱的温度，进行电池热管理。

内存模块是用来存储主控制器采集得到的数据以及从控制器传过来的数据，以进行后续数据处理；

CPLD控制模块是控制门电路芯片，用来发送CAN总线的控制指令；

CAN收发模块，用于DSP模块、主从CAN网络、主控制器与整车通信的CAN网络间通信连接；

其中，所述的从控制器包括电源供电模块、单体电压测量模块、单体温度测量模块、DSP模块、CPLD控制模块、CAN收发模块功能模块；其中，

单体电压测量模块，采集的该组中各单体锂离子电池的电压并输出；