一种电池组管理系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及动力电池电源管理技术领域，尤其涉及一种电池组管理系统和方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业的迅速发展，加速了全球性的能源危机和环境恶化。为了能同时解 决这两个问题，电动汽车（纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车），作为新一代交通 工具成为新的研宄热点。
[0003] 作为电动汽车三大核心技术之一的电池技术，即电池系统，电池组作为动力来源， 由多个电池单体串联使用以达到电压要求。为了有效地、合理地、实时地监控整个电池组的 信息状态，电池管理系统应运而生。通过电池管理系统，使用者可以实时掌握电池的可使用 容量。电池管理系统对电池组的状态信息（电压、电流、温度）进行检测；采用算法对整个 电池组的荷电状态（SOC，StateofCharge)进行估算和监控。
[0004] 由于多个电池串联使用一段时间后，电池内阻和电压产生波动，单体电池的状态 差异会逐渐显现出来，不断循环的充/放电过程加剧了单体电池之间的不一致性。单体组 成电池包后，大功率充/放电时，电池包发热，在电池模块内形成一定的温度梯度，使各单 体电池工作时环境温度不一致，削弱了单体电池间的一致性，降低了电池包充/放电能力。
[0005] 现有的电池管理系统均是对电池组进行电池S0C估算，将成组的单体电池作为一 个整体来估算整个电池组的S0C，由于电池组随着实际使用环境变化或电池组内各单体电 池工艺差异，无法准确地知晓电池组内单体电池的S0C，只能对整个电池组的S0C值进行估 算，长久循环使用之后，电池组的S0C值误差将越来越大。
【发明内容】
[0006] 本发明实施例提供一种电池组管理系统和方法，用以确定电池组内单体电池的 S0C值，提高电池组S0C值估计的精确性。
[0007] 本发明实施例提供一种电池组管理系统，包括由至少两个单体电池串联组成的动 力电池组、数据采集单元和电池管理系统控制器，其中：
[0008] 所述数据采集单元，用于分别采集所述动力电池组所包含的每一单体电池的电压 和温度以及充/放电电流；针对每一单体电池，根据接收到的充/放电电流和电压利用预设 算法确定各单体电池的第一电荷状态S0C值；将采集的各电池单体的充/放电电流以及电 压和温度以及确定出的各电池单体的S0C值输出至所述电池管理系统控制器；
[0009] 所述电池管理系统控制器，用于针对每一单体电池，根据接收到的充/放电电流 以及电压和温度，在预先存储的电荷状态S0C查询表中查找各单体电池对应的第二S0C值； 分别根据各单体电池对应的第一S0C值和第二S0C值，确定所述动力电池组的第一S0C平 均值和第二S0C平均值；比较所述第一S0C平均值和第二S0C平均值，根据比较结果确定所 述动力电池组的S0C值并输出。
[0010] 本发明实施例提供一种电池组管理方法，包括：
[0011] 分别采集所述动力电池组所包含的每一单体电池的电压和温度以及充/放电电 流；
[0012] 针对每一单体电池，根据采集的该单体电池的充/放电电流和电压利用预设算法 确定各单体电池的第一电荷状态SOC值；以及
[0013] 根据采集的充/放电电流以及电压和温度，在预先存储的电荷状态SOC查询表中 查找各单体电池对应的第二SOC值；
[0014] 分别根据各单体电池对应的第一SOC值和第二SOC值，确定所述动力电池组的第 一SOC平均值和第二SOC平均值；
[0015] 比较所述第一SOC平均值和第二SOC平均值，根据比较结果确定所述动力电池组 的SOC值并输出。
[0016] 本发明实施提供的电池组管理系统，包括由至少两个单体电池串联组成的动力电 池组、数据采集单元和电池管理系统控制器，其中，数据采集单元用于针对每一单体电池分 别采集其对应的充/放电电流、电压和温度，并针对每一单体电池确定其SOC值，进而得到 动力电池组的第一SOC平均值，同时，电池管理系统控制器根据预先存储的相同充/放电电 流、电压和温度下对应的SOC值，确定各单体电池对应的SOC值，进而得到动力电池组的第 二SOC平均值，根据第一SOC平均值和第二SOC平均值的比较结果确定出当前动力电池组 的SOC值，由于上述过程中，针对单体电池的电流、电压以及温度等参数进行采集，从而能 够减少由于单体电池差异产生的误差，提高了确定动力电池组SOC值的准确性。
[0017] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0018] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1为本发明实施例电池组管理系统的结构示意图；
[0020] 图2为本发明实施例电池组管理方法的实施流程示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为解决现有技术存在的缺陷，本发明实施例提供一种电池组管理系统及方法，用 以解决电池组内估算单体电池SOC的电池组管理系统，突破原有的电池组管理系统只对整 个电池组的容量SOC检测和估算，通过实施本发明将可以检测并估算出电池组内每个单体 电池的SOC值，结合动力电池自身的特性，实现动力电池鲁棒性SOC估算算法，其鲁棒性是 为消除动力电池材料及加工制作、工作温度、充放电大小及频率等因素的影响，是一个典型 的非线性时变系统，相应的状态估计模型在测量过程中存在噪声干扰引起模型参数不确定 性的特征。通过建立动力电池SOC的模型状态方程利用鲁棒H滤波算法预测电池SOC值， 在有色噪声干扰下能更加准确地监控电池组内每个单体电池的SOC，同时还可以以所有单 体电池SOC值来估算出整个电池组的SOCL^，与原来电池组管理系统计算电池组总的SOC 值相比，达到高精度估算电池组的容量。从而让使用电池者可以实时地、充分地在电池充放 电过程中清楚的了解掌握电池的实际容量，极好地控制电池的使用状况。
[0022] 以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发 明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023] 如图1所示，为本发明实施例提供的电池组管理系统的结构示意图，包括由至少 两个单体电池串联组成的动力电池组10、数据采集单元11和电池管理系统控制器12,其 中，数据采集单元11可以包括用于采集动力电池组的充放电电流的第一采集模块111和 用于分别采集单体电池的电压、温度和噪声等参数的第二采集模块112,并根据采集的相关 参数确定各单体电池的SOC值。电池管理系统控制器12用于对数据采集单元11采集的电 流、电压等参数进行处理，实时检测整个电池组以及单体电池的相关信息，包括电池组的总 电压、总电流、电池组的SOC以及各单体电池的SOC等。该电池组管理系统与控制连接的功 能模块包括控制模块13和外部系统14,电池管理系统控制器12通过通讯单元（可以但不 限于为CAN)与外部系统14进行通信，输出当前电池组的SOC值等供外部系统14的显示系 统调用显示。
[0024] 由于不同生产厂家生产的单体电池之间具有个体差异，因此，本发明实施例中，针 对不同厂家生产的单体电池进行充放电循环测试，建立出符合该单体电池特性的OCV(开 路电压）曲线，并根据现有的电池SOC估算算法（包括开路电压法、