[发明专利]面向全生命周期应用的模块化分布式电池管理系统及方法

说明书

本发明公开了一种面向全生命周期应用的模块化分布式电池管理系统及方法，每个电池模块将自身的单体电压和温度数据上传，以此判断电池单体一致性以及控制均衡数据，根据电池组总电压、检测绝缘和收集各个从控模块和高压强电部分的数据，对电池数据进行集中分析和处理，判断当前电池的故障，进行电池预警，根据电池的数据进行电池的SOC/SOH估计，并预测电动汽车的剩余续航里程并判断各个电池模块间的一致性以及控制模块间的均衡。本发明提高了系统的可靠性，并且便于电池组的维护和更换。特别是，当动力电池组退役后，可将智能电池模块重组直接用于电池储能，从而实现了电池组的全生命周期应用，降低了电池组的使用成本。

技术领域

本发明涉及一种面向全生命周期应用的模块化分布式电池管理系统及方法。

背景技术

能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题。电动汽车因节能环保已经成为未来汽车发展的必然趋势。与传统的燃油汽车不同，作为电动汽车的动力来源，动力电池及其管理系统对整车性能至关重要。目前锂离子动力电池因能量密度高，自放电率低，无记忆效应和单体电压高等优点，锂离子电池被认为是最具吸引力的可充电电池之一。

但是，锂离子电池的滥用能力差、充放电特性受环境条件影响较大，因此对于锂离子电池来说，电池管理策略更为复杂。如何在保证电池安全、可靠的基础上最大限度地发挥动力电池的充放电特性是电池管理系统的核心目标和技术难题。

中国发明专利(申请号：CN201610013291.7)，公开了一种分布式电池管理系统，该系统与电池包及整车控制系统连接，至少包括一个用于电池数据采集的前端数据采集单元，一个用于数据处理、显示和存储的数据处理单元以及一个用于高压部件控制的高压控制单元；各单元完成独立的功能，相互之间只进行通信，实现了高低压之间的隔离，扩展性和兼容性强。但是，对于分布式的电池管理系统来说，如何实现电池组的全生命周期应用，降低了电池组的使用成本，仅仅具有这些功能还远远不够。

为此，本发明根据电池建模、状态估计、均衡控制以及交流加热等一系列电池管理系统的关键技术，设计了面向电池全生命周期应用的模块化分布式电池管理系统，为安全、合理、高效使用动力电池组提供了技术保障。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种面向全生命周期应用的模块化分布式电池管理系统及方法，本发明可精准估计电池各种状态(SOC、SOH等)；具有均衡功能，能够有效抑制电池单体一致性恶化；具有过充、过放强制保护、温度保护和故障报警；具有低温加热高温冷却等功能；当动力电池组退役后，可将智能电池模块重组直接用于电池储能，从而实现了电池组的全生命周期应用，降低了电池组的使用成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种面向全生命周期应用的模块化分布式电池管理系统，为分布式系统结构，包括一个主控模块和多个智能电池模块，其中：电池电芯、从控模块BMU和主动均衡电路组成一个完整的智能电池模块；每个智能电池模块通过一个从控模块连接主控模块，所述主控模块被配置为测量电池组总电压、检测绝缘和收集各个从控模块和高压强电部分的数据，对电池数据进行集中分析和处理，判断当前电池的故障，进行电池预警，根据电池的数据进行电池的SOC/SOH估计，并预测电动汽车的剩余续航里程；

所述每个智能电池模块都配置有主动均衡电路，所述主控模块判断各个电池模块间的一致性以及控制模块间的均衡；

所述从控模块被配置为采集所属电池模块的单体电压和温度数据、判断电池单体一致性以及控制均衡，并响应主控模块的命令，将该电池组的电压、温度信息定期返回主控模块。

所述主动均衡电路采用基于正反激变换的自动均衡电路，工作在正激变换和反激变换两种工作状态。

进一步的，所述主控模块根据各个电池单体的温度状态，对电池进行主动式冷热管理，实现降温或升温的温度控制，以提高电池效率、延长电池寿命。