专利名称：一种提升动力电池性能的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及新能源动力领域，尤其是涉及一种提升动力电池性能的系统。
背景技术：
传统汽车以石油为燃料，但随着能源危机及环境污染的加剧，新型的环保汽车——新能源汽车开始走向市场。目前的新能源汽车多是采用动力电池作为主要或者辅助动力。动力电池是指为工具提供动力来源的电池，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车提供动力的蓄电池。车用动力电池结构上主要包括三部分单体、电池模块、电池模组。其中电池模块由若干单体串联而成，若干个电池模块串并联组成电池模组。而失效是指由于电池自身特性及使用条件的影响，与正常状态相比，过早出现内阻增大或者容量降低的现象。 目前的电池技术在电池单体本身的材料及工艺方面，无法做到结构和性能上的完全一样，特别是在实际使用过程中，各电池单体工作条件存在差异，其性能的差异会逐渐表现出来，性能较差的模块会对整个系统的整体性能造成很大的影响。尤其是在某个单体或模块失效的情况下，会造成整个系统无法正常工作，如果不及时发现和处理，会进一步造成安全事故。因此，对电池模块的性能进行测试，选择出性能较好的电池模块组成电池模组，可以有效的提升整个电池模组的性能。避免可能会出现的安全事故。目前的现有技术中，主要是通过均衡电路对电池模块之间进行能量转移的方式来实现电池模组整体性能的均衡，进而实现对动力电池性能的提升。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的是提供一种提升动力电池性能的系统，以实现通过选择出性能较优的电池模块组成电池模组的方式来实现对动力电池整体性能的提升。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案本实用新型提供了一种提升动力电池性能的系统，动力电池正常工作时需要的电池模块数目为N个，其中，M不小于N，所述系统包括，性能测试模块(101)、M个电池模块(102)以及控制模块(103)。性能测试模块(101)用于对未连入系统的电池模块的性能指标进行测试，重复上述过程直至测出M个电池模块(102)的性能指标，根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块。控制模块(103)用于在性能测试模块(101)测试模块的性能时将该模块与其它M-I个模块断开，和将所述性能最优的N个模块连入系统中组成电池模组。优选地，所述系统进一步包括失效判定模块，所述失效判定模块用于通过预先设置的失效标准对M个电池模块进行失效判定，如果失效模块个数大于(M-N)时，则系统停止工作。优选地，所述系统进一步包括失效判定模块，所述失效判定模块用于通过预先设置的失效标准对所述性能测试模块选择的N个性能最优的电池模块进行失效判定，如果存在至少一个失效模块，则系统停止工作。优选地，所述系统进一步包括报警模块，所述报警模块用于当系统停止工作时，输出报警信息。优选地，电池模块的性能指标为电池模块在同一条件下内测得的内阻；所述性能测试模块根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块包括所述性能测试模块根据测试结果选择出N个内阻最小的电池模块；所述失效判定模块进行失效判定包括所述失效判定模块比较电池模块的内阻和预先设置的内阻最大值，如果该电池模块的内阻大于所述内阻最大值，则该模块判定为失效。优选地，该系统进一步包括保险器，所述保险器与M个电池模块相连。由技术方案可知，本实用新型通过对M个电池模块性能指标的测试，选择出性能最优的N个模块组成动力电池模组，保证了电池系统的最优使用性能，实现了对动力电池性能的提升。
图I为实现本实用新型的系统结构示意图；图2为电池内阻与使用时间的关系曲线图；图3为加入报警模块的实现本实用新型的系统结构示意图；图4为实现本实用新型系统的具体实施例的结构示意图；图5为具体实施例的工作流程图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种提升动力电池性能的系统，如图I所示，该系统包括，性能测试模块101、M个电池模块102以及控制模块103。其中动力电池正常工作时需要的电池模块数目为N个,M不小于N。性能测试模块101用于对未连入系统的电池模块的性能指标进行测试，重复上述过程直至测出M个电池模块102的性能指标，根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块。控制模块103用于在性能测试模块101测试模块的性能时将该模块与其它M-I个模块断开，和将所述性能最优的N个模块连入系统中组成电池模组。电池内部存在着阻抗(包括欧姆阻抗和极化阻抗)且无法消除，这些阻抗不仅取决于电池材料本身的特性和制造工艺，更与工作条件和实际工作环境有关。如图2所示，动力电池在使用过程中的一个重要特征是电池的内阻不是常数，在充放电使用过程中随时间逐渐变大，在电池寿命末期，内阻变化更加明显。因此，内阻的变化与电池健康状态有相对稳定的关系。如果电池的内阻超过最大允许值，在大电流充放电时，会使电池温度快速升高，许多能量以热能的形式散失，可用容量大量降低。因此，内阻是表征电池电性能的一个关键指标。可以根据电池的内阻来表征电池模块的性能。对内阻的测试可以在线进行，具有耗时少的特点。[0031]本实用新型可采用在同一条件下测得的内阻作为电池模块的性能指标，内阻越小，性能越优，同一条件指的是电池的工作条件和实际工作环境条件相同。此外还可用电池模块的容量等其它参数作为电池模块的性能指标。由于目前的电池技术在电池单体本身的材料及工艺方面，很难做到结构和性能上的完全一样，尤其是随着电池单体的使用过程，环境的差异导致各个单体或模块性能的不同，某些单体或模块会首先失效，对整个电池模组的性能会造成很大的影响，甚至会带来安全隐患，因此对电池模块进行失效判定，及时的发现和处理过早失效的模块，保证了整个电池模组的性能得到有效并且安全的发挥。因此本实用新型还可以包括通过预先设置的失效标准对电池模块进行失效判定，并根据失效模块个数判断是否结束流程，从而能够及时发现和处理过早失效的模块，保证整个电池模组的性能得到有效的发挥。如果选择内阻作为电池模块的性能指标，则比较测得的模块的内阻和预设的内阻最大值Zmax的值，如果测得的内阻值大于内阻最大值zmax，则该模块已失效。通过对电池模块的失效判定，既保证了各模块的性能得到良好发挥，也避免·了潜在的安全隐患，提高了电池模组的可靠性。请参阅图3，除包含图I所示系统的结构外，图6所示的系统还包括失效判定模块301、报警模块306以及保险器307。并且，控制模块103包括功率开关器件303以及开关控制单元304。所述开关控制单元304用于在性能测试模块101测试某一模块的性能时发送包括该被测试模块的模块信息的第一控制信号给功率开关器件303，将该被测试的模块与其它M-I个模块断开，直至性能测试模块101测试完所有模块的性能后，将包括性能测试模块101选择的性能最优的N个模块的模块信息的第二控制信号发送至功率开关器件303。所述第一控制信号控制功率开关器件303将被测试的模块与其它M-I个模块断开，所述第二控制信号控制功率开关器件303将所述性能最优的N个模块连入系统组成电池模组。所述功率开关器件303接收包括被测试模块的模块信息的第一控制信号后将该被测试模块与其它M-I个模块断开，接收到包括性能最优的N个模块的模块信息的第二控制信号后将所述性能最优的N个模块连入系统组成电池模组。所述失效判定模块301可以用于通过预先设置的失效标准对M个电池模块进行失效判定，如果失效模块个数大于(M-N)时，则系统停止工作。所述失效判定模块301还可以用于根据预先设置的失效标准，对所述性能测试模块选择的N个性能最优的电池模块进行失效判定，如果存在至少一个失效模块，则系统停
止工作。所述报警模块306用于当系统停止工作时,输出报警信息。所述保险器307与M个电池模块102相连，用于防止系统中出现过大的电流而造成的安全隐患。 电池模块的性能指标可以为电池模块在同一条件下测得的内阻。所述性能测试模块101根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块包括所述性能测试模块101根据测试结果选择出N个内阻最小的电池模块。所述失效判定模块301进行失效判定包括所述失效判定模块301比较电池模块的内阻和预先设置的内阻最大值，如果该电池模块的内阻大于所述内阻最大值，则该模块判定为失效。图4为实现本实用新型系统的一优选实施例，由M个电池模块T(l)、T(2)、…、T(N)、T(N+1)、 、1'_，211个功率开关器件0(1，1)、0(1，2)、…、Q(N，I)、Q(N，2)、…、Q(M，I)、Q (M，2)，M个保险器F (I)、F⑵、…、F (N)、F (N+1)、…、F (M)、开关控制单元、性能测试模块、失效判定模块以及报警模块组成。S(1，1)、S(1，2)、…、S (N，I)、S (N，2)、…、S(M，1)、S (Μ, 2)是相应功率开关器件的控制信号。控制信号控制功率开关器件的关闭和导通，实现不同电池模块的连接和隔离。开关控制单元用于当性能测试模块测试电池模块T (I)的内阻值时，发送第一电池模块控制信号至功率开关器件，第一电池模块控制信号控制功率开关器件选择电池模
块T (I)连入系统中，其它模块从系统中断开，重复上述步骤直至测得电池模块T (2).....
T(N)、T(N+1).....T(M)的在同一条件下的内阻，输出选择控制信号至功率开关器件，该选
择控制信号控制功率开关器件选择性能测试模块选择的N个阻值最小的模块连入系统中组成电池模组。例如，要将电池模块T (I)从系统中隔离，则开关控制单元发送控制信号S (1，2)使Q(l, 2)截止，S(l，l)使Q(l，l)导通，这时T(I)从系统中隔离。如果发送控制信号S(l，2)使Q(l，2)导通，S(1，I)使Q(l，l)截止则能实现将模块T(I)连接在系统中。功率开关器件根据开关控制单元发送的相应的控制信号实现导通或关闭。从而控制了电池模块从系统中的连入或断开。性能测试模块用于测量未连入系统的电池模块的内阻。例如，性能测试模块测量电池模块T(I)的内阻时，功率开关器件选择T(I)与其它M-I个电池模块断开，之后依次测
得电池模块T(2).....T(N)、T(N+1).....T(M)在同样条件下的内阻。并且根据测得的阻
值选择出N个内阻值最小的电池模块。失效判定模块通过预先设置的内阻最大值Zmax对M个失效模块进行失效判定，如果模块的阻值大于Zmax，该模块为失效模块，判断失效模块个数是否大于(M-N)个，如果是，输出报警通知至报警模块，并且系统停止工作。报警模块用于收到失效判定模块的报警通知时，输出报警信息。M个保险器F(1)、F(2)、…、F(N)、F(N+1)、…、F(M)分别与M个电池模块相连。可以对系统设置一预设周期tm，使系统自动循环工作。循环工作时，系统进行性能测试的电池模块不包括前一次工作过程中已被判定为失效的模块。其中，性能测试模块、失效判定模块和报警模块集成在电池管理系统(BMS)中，这些模块和BMS中的其它功能模块一起对电池系统进行管理。图5为图4所示的系统工作的逻辑过程，具体过程如下步骤501 :设定预设周期tm，阻抗限制Zmax，令变量k = O。步骤502 :对系统进行初始化，具体包括令时间t = O。步骤503 :计时并检测时间t。步骤504 :判断时间t是否大于或等于周期tm,如果是,执行步骤505,如果否,返回步骤503。步骤505 :对系统中的(M-k)个电池模块依次标记，并控制各模块从系统中断开。步骤506 :令变量i = I。[0063]步骤507 :测量T(i)模块内阻Zi。步骤508 :判断Zi是否小于或等于阻抗限制Zmax，如果否，执行步骤509，如果是，执行步骤511。步骤509 :输出模块失效信息，并将T(i)模块从系统中断开。步骤510 :令k = k+Ι,并进入步骤512。 步骤511 :输出T(i)模块正常信息。步骤512 :令 i = i+1。步骤513 :判断i是否小于或等于M，如果是，返回步骤507，如果否，执行步骤514。步骤514 :判断k是否小于或等于(M-N)，如果是，执行步骤516，如果否，执行步骤515。步骤515 :输出失效模块过多，系统无法正常连接，发出警告，结束流程。步骤516 :将连接的M-k个模块按内阻Zi从小到大的顺序排序，并重新标记为R(I)、R(2)、· · ·、R(M-k)。步骤517 :将其中前N个模块R(l)、R(2)、...、R(N)连接到系统中，将剩余的
(M-N-k)个模块从系统中断开，并输出R(I)、R(2).....R(N)相应的模块代号。返回到步骤
802,然后重新计时，以tm为周期循环执行。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种提升动力电池性能的系统，其特征在于，动力电池正常工作时需要的电池模块数目为N个，其中，M不小于N，所述系统包括，性能测试模块(101)、M个电池模块(102)以及控制模块(103)； 性能测试模块(101)用于对未连入系统的电池模块的性能指标进行测试，重复上述过程直至测出M个电池模块(102)的性能指标，根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块； 控制模块(103)用于在性能测试模块(101)测试模块的性能时将该模块与其它M-I个模块断开，和将所述性能最优的N个模块连入系统中组成电池模组。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括失效判定模块，所述失效判定模块用于通过预先设置的失效标准对M个电池模块进行失效判定，如果失效模块个数大于(M-N)时，则系统停止工作。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括失效判定模块，所述失效判定模块用于通过预先设置的失效标准对所述性能测试模块选择的N个性能最优的电池模块进行失效判定，如果存在至少一个失效模块，则系统停止工作。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括报警模块，所述报警模块用于当系统停止工作时，输出报警信息。
5.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于， 电池模块的性能指标为电池模块在同一条件下内测得的内阻； 所述性能测试模块根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块包括 所述性能测试模块根据测试结果选择出N个内阻最小的电池模块； 所述失效判定模块进行失效判定包括 所述失效判定模块比较电池模块的内阻和预先设置的内阻最大值，如果该电池模块的内阻大于所述内阻最大值，则该模块判定为失效。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括保险器，所述保险器与M个电池模块相连。
专利摘要本实用新型提供了一种实现动力电池系统性能提升的系统，动力电池正常工作时需要的电池模块数目为N个，M不小于N，所述系统包括，性能测试模块、M个电池模块以及控制模块；性能测试模块用于对未连入系统的电池模块的性能指标进行测试，重复上述过程直至测出M个电池模块的性能指标，根据测试结果选择出N个性能最优的电池模块；控制模块用于在性能测试模块测试模块的性能时将该模块与其它M-1个模块断开和将所述性能最优的N个模块连入系统中组成电池模组。本实用新型通过对电池模块的性能进行测试，选择出性能较好的电池模块组成电池模组，可以有效的提升整个电池模组的性能，避免性能较差的模块对整个系统的整体性能造成影响。
文档编号H01M10/48GK202678475SQ20122025407
公开日2013年1月16日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者韩尔樑, 王宏宇, 张守中 申请人:潍柴动力股份有限公司