[发明专利]电池管理系统及电池管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及一种电池管理系统及电池管理方法。

背景技术

为了给电动汽车（Electric Vehicles，简称EVs）和混合动力电动汽车（Hybrid Electric 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单元。电动汽车和混合动力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。电动汽车和混合动力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一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一个退化了的电池单元，该退化的电池单元可能最先充满，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增加和/或压力增大，进而损坏电池单元。过充会产生不良的影响，比如减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，导致该电池单元被损坏。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终被损坏。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。造成这一现象的原因是在放电过程中，每个电池单元的电压和功率会稍有不同，因此有些电池单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时，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单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一个潜在的触电风险。

发明内容

本发明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，本发明公开了一种电池管理系统。该电池管理系统包括电源、中央控制电路以及至少一个电池模块。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。

本发明还公开了一种电池模块，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，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，以控制所述至少一个电池组。