[发明专利]电池阵列的管理系统和管理方法

说明书

本公开涉及电池阵列的管理系统和管理方法。该电池阵列包括并联连接的多个电池组，每个电池组包括串联连接的多个电池单元。根据本公开的电池阵列的管理系统包括：总线；连接单元，设置在电池阵列和总线之间；主动均衡单元，通过直流‑直流转换器对电池单元进行恒流充电以执行主动均衡；被动均衡单元，对电池单元进行恒流放电以执行被动均衡；感测单元，感测电池单元的电池参数；以及控制单元，控制连接单元以将多个电池单元依次连接到总线，并且基于电池参数控制主动均衡单元和被动均衡单元执行均衡操作，其中，控制单元基于直流‑直流转换器的原边电流控制恒流充电电流，并且基于直流‑直流转换器的副边的输出执行副边的同步整流。

技术领域

本公开总体上涉及电池阵列的管理系统和管理方法，更具体地，涉及被构造为利于通过集成电路技术高度集成的管理系统和使用该管理系统的管理方法。

背景技术

目前，具有高的能量密度的可再充电电池，例如铅酸电池和锂离子电池近来已得到广泛使用。多个高容量可再充电电池(在本文中还可被称为电池单元或电池芯)可以串联连接成电池组，并且多个这样的电池组可以并联连接以形成大容量电池阵列。这种大容量电池阵列在一系列应用中变得越来越重要。这样的应用可以包括例如汽车、船舶和其他交通工具的动力源，家用和不间断电源，以及存储由间歇性和可再生电源产生的电能以用于家用和并网电力网络中的电力需求和负载均衡等等。

通常，通过控制各个电池单元(又称为电池芯)的充电和放电，可以将每个电池单元维持在适当的操作状态。用于此目的的电池阵列的管理系统，又称电池管理系统(BMS)，可以被构造为感测每个电池单元的电池参数，使单个电池单元或电池组的电池参数之间的偏差保持在预期的范围内，从而保证每个电池单元在正常使用期间保持在相同的工作状态，以确保电池阵列的安全性和稳定性并且延长电池阵列的使用寿命。BMS的这种管理被称为电池阵列的一致性管理。

电池阵列的管理系统通常由功率半导体器件、模拟电路和数字电路构成，因而难于集成在单个集成电路芯片中。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本公开提出了电池阵列的管理系统和管理方法。

根据本公开的电池阵列的管理系统通过利用开关阵列以时分复用的方式实现各电池单元的参数感测、主动均衡和被动均衡的功能，从而简化了电池阵列的管理系统的硬件结构。此外，根据本公开的电池阵列的管理系统通过对用于电池单元充电的直流-直流(DC-DC)转换器的优化，可以进一步简化电池阵列的管理系统的硬件结构。通过对电池阵列的管理系统的硬件结构的简化，可以提高电池阵列的管理系统的集成度，降低成本。

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并非是关于本公开的穷举性概述，也并非意图确定本公开的关键或重要部分或者限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为了实现本公开的目的，根据本公开的一个方面，提供了一种电池阵列的管理系统，该电池阵列包括并联连接的多个电池组，每个电池组包括串联连接的多个电池单元，该管理系统包括：总线；连接单元，设置在电池阵列和总线之间；主动均衡单元，被配置成通过直流-直流转换器对连接到总线的电池单元进行恒流充电以执行该电池单元的主动均衡；被动均衡单元，被配置成对连接到总线的电池单元进行恒流放电以执行该电池单元的被动均衡；感测单元，被配置成感测连接到总线的电池单元的电池参数；以及控制单元，被配置成控制连接单元将多个电池单元依次连接到总线，并且基于连接到总线的电池单元的电池参数控制主动均衡单元和被动均衡单元对该电池单元执行均衡操作，其中，控制单元基于直流-直流转换器的原边电流控制主动均衡单元对连接到总线的电池单元的恒流充电电流，并且基于直流-直流转换器的副边的输出执行直流-直流转换器的副边的同步整流。

根据本公开的实施方式，连接单元是包括多个开关的开关阵列，多个开关中的每一个连接到相应的电池单元。