[发明专利]一种大容量高电压的集成电池组系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及高电压大容量的电池系统控制领域。

背景技术

目前很多整车厂在研发电动大巴车，电动大巴本身体积大、载重多，这就要求作为动力源的电池组能够提供高电压、大容量的电量。为达此目的，需要先对单体电池并联使其容量得到扩充，然后把并联成组的电池进行串联，以提高其电压。由于锂电池单体的不一致性，造成成组后的电池组电池电压、容量的不一致，按此种连接，即会导致巨大环流的产生，对锂电池和其中的电子器件造成严重损坏。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种大容量高电压的集成电池组系统及其控制方法。

本发明所述的大容量高电压的集成电池组系统包括多个相互并联的集成电池组，每个集成电池组内均设置一级电池管理系统。所述一级电池管理系统包括从控单元（BMU）、主控单元（BCU）、高压单元（HMU）以及组内主回路控制电路和组内限流回路控制电路。其中, 从控单元（BMU）用于单体电池电压检测、温度采集、均衡控制,并把采集的电池状态信息发送给主控单元（BCU）；高压单元（HMU）用于电流检测、充放电安时累计、总电压检测、电池箱绝缘状态检测，并将采集的数据发送给主控单元（BCU）；主控单元（BCU）收集从控单元（BMU）和高压单元（HMU）的数据并进行电池组SOC估算、故障报警、热场管理、充电管理；各集成电池组的主控单元（BCU）通过CAN总线共同连接高级高压单元和高级主控单元。

组内主回路控制电路包括串联于集成电池组总输入输出线路上的第一开关器件， 该开关器件受控于一级电池管理系统的主控单元（BCU）；组内限流回路控制电路包括限流电阻及第二开关器件，所述限流电阻及第二开关器件串联后与第一开关器件并联。

基于上述大容量高电压的集成电池组系统，本发明还提供该系统的控制方法。所述控制方法包括充电过程控制及放电过程控制。

所述充电过程控制如下：所述充电过程控制为，上电后，每个集成电池组的从控单元（BMU）检测电池状态信息并发送给对应的主控单元（BCU）由主控单元（BCU）上传至高级主控单元；高级主控单元通过比较分析找出总电压最低的集成电池组，并向总电压最低的集成电池组的主控单元（BCU）下发指令；该集成电池组的主控单元（BCU）接到指令后，控制该集成电池组先进行限流预充电处理,直至限流回路控制电路中的第二开关器件两端的压差大于设定阈值后再闭合主回路控制电路中的第一开工器件断开第二开关器件,进行正常充电。

高级主控单元在剩余的电池组中继续分析比较各集成电池组电压，并检测母线电压，对于总电压与母线电压差大于设定阀值的集成电池组，也进行限流预充电处理直至该集成电池组与母线压差达到设定阈值范围内再对该集成电池组进行正常充电；对于总电压与母线电压差在设定阀值范围内的集成电池组，高级主控单元向组内主控单元发接入指令，组内主控单元控制闭合第一开关器件，第二开关器件断开，该集成电池组直接并联接入充电系统,进行正常充电。

所述放电过程控制为，上电后，每个集成电池组的从控单元（BMU）检测电池状态信息并发送给对应的主控单元（BCU）由主控单元（BCU）上传至高级主控单元；高级主控单元通过比较分析找出总电压最高的集成电池组，并向总电压最高的集成电池组的主控单元（BCU）下发指令；该集成电池组的主控单元（BCU）接到指令后，控制该集成电池组闭合主回路控制电路中的第一开工器件断开第二开关器件进行预放电处理。

高级主控单元在剩余的集成电池组中继续分析比较，并检测母线电压，对于总电压与母线电压差大于设定阀值的集成电池组，则控制该集成电池组先进行限流预充电处理直至其总电压与母线电压差达到设定阀值范围内；对于集成电池组总电压与母线电压差小于设定阀值的集成电池组，则控制组内主控单元（BCU）控制闭合主第一开关器件断开第二开关器件，该集成电池组直接并联接入放电系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用两级电池管理系统控制方式，为每一个集成电池组设计限流电阻回路和主控制回路，使电池管理系统能够对每个集成电池组进行单独控制，有效解决了集成电池组并联时由于各电池组间不均衡易产生巨大环流的问题，使大容量电池的应用成为可能。由于每个集成电池组都配有相应的一套电池管理系统作为一级控制部分，对超出阀值电压的电池进行均衡，每个集成电池组都可单独进行均衡操作，控制灵活方便。

附图说明

图1 是本发明所述集成电池组系统结构拓扑图；

图2是所述控制方法充电控制过程流程示意图；