动力电池包冗余动力模块补电保养的方法及电池管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源电动汽车领域，尤其是关于一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法。
【背景技术】
[0002]最新一代高性能的锂离子电池提供的性能和成本特性能够最终兑现实用的汽车能量存储承诺，这种技术迅速采用已经在汽车界触发了一场技术变革，制造商在努力占据有利地位，以抓住在迅速增长的混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)市场出现的商机。
[0003]现在汽车的动力电池一般选用锂电池作为动力源，而锂电池必须要串联才能达到汽车工作电压的需要，几个几十个甚至几百个电池串联在一起形成电池组，新能源汽车消费者要求电池组的寿命至少达到10年，这对电池组的寿命提出了很高的要求，在一个高压电池组中采用多节锂离子电池，给保持特定充电状态范围这个目标增加了极大的复杂性。一个锂离子电池组不能像单个电芯那样充电和放电。由于制造的差异性，各节电池的容量略有不同，而且这种容量差随着时间的推移会增大，因为较差的电池比其他电池老化快。就容量偏小的电池而言，它们的充电状态在多个充电和放电周期之后将逐渐偏离。
[0004]即便在电池配组时，就选用一致性非常好的一批次电池来组成电池包，但是使用一段时间后就会出现电压、容量、内阻的参差不齐，有些电池在充放电过程中由于过充或过放造成部分电池的性能和工作效率大幅降低，对汽车的动力性带来很不利的影响。目前大部分电池厂商采取的措施是更换表现较差的电池模块，但是更换的电池模块也很难与之前的电池模块配合保持一致，最终使电池包性能加速衰退。而且虽然锂电池制作工艺已经成熟，但是成本还是较高，更换电池这种方法在经济效益上讲也算不得上策。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，让动力电池包拥有更长的寿命，延缓电池性能的衰退。并且每次放电能具有较高的能量效率，让其表现出优异的性能。避免了二次或多次更换电池带来的电池包性能隐患和高成本的问题。
[0006]为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的:
[0007]一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，包括如下步骤:
[0008](I)根据汽车动力额定功率配置所使用的动力电池包，动力电池包实际串联的动力模块数目要大于提供汽车动力额定功率的动力模块的数目；
[0009](2)在每个动力模块前串入开关，控制该模块的关断与开启；每个动力模块与所述其串入的开关还同时并联一个互锁开关；
[0010](3)动力电池包同时接入到硬件补电修复电路和BMS电池管理系统；
[0011](4)汽车每次启动前，BMS电池管理系统先对动力电池包的动力模块做巡检，从容量、电压、内阻等方面综合考虑，优化选择出提供汽车动力额定功率的动力模块的最佳组合方案，并通过开关控制选择动力模块配组用于本次汽车工况放电；
[0012](5)未被选中的动力模块通过BMS电池管理系统做分析修复，通过硬件补电修复电路调节状态，将其调整到与其他动力模块一致的状态，等待下次配组优化选择的时机到来，再返回步骤(4)，重新配组。
[0013]优选的，步骤(I)所述动力模块的冗余量设置为3% -8%。
[0014]优选的，步骤(4)所述动力模块优化配组的工作周期通过电池本身的性能、动力电池包与整车的匹配及驾驶人员的使用汽车的时间来相应调整。
[0015]优选的，步骤(5)所述动力模块调节状态的修复方式包括使用大电流或小电流给动力模块充放电调整。
[0016]优选的，所述动力模块使用电池模块或电池模组或电芯模组。
[0017]优选的，所述开关使用电气开关或继电器。
[0018]相对于现有技术，本发明所述的动力电池包冗余动力模块补电保养的方法具有以下优势:
[0019](I)本发明的电池包冗余动力模块补电保养方法，完全颠覆了以往对电池包保养的原理和理念，它反其道的创新使用了多个冗余电池模块来解决这一问题。本发明随动力电池包附加几个电池模组，它们从开始就是与此电池包共同使用的，不存在不同步的问题，更能较好的与其他电池模块保持良好的适配状态，而且从出厂就已经将成本加入，较少涉及后期维护费用问题。
[0020](2)本发明不仅在硬件电路设计上加入电气元件互锁来确保可靠，在BMS软件程序设计上还加入多级的控制保护策略，确保系统可靠安全运行。
[0021]本发明的另一目的在于提出一种电池管理系统，以配合动力电池包冗余动力模块进行补电保养。
[0022]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0023]一种电池管理系统，包括状态估计模块、故障诊断模块、安全管理模块、数据采集模块、数据显示模块、数据通信模块、热管理模块、能量管理模块，还包含优化配组模块、控制通断模块、修复补电循环模块；所述优化配组模块连接所述数据采集模块，用于优化选择出提供汽车动力额定功率的动力模块的最佳组合方案；所述控制通断模块连接所述优化配组模块，用于通过开关控制选择动力模块配组用于本次汽车工况放电；所述修复补电循环模块连接所述控制通断模块，用于未被选中的动力模块做分析修复，通过硬件补电修复电路调节状态，将其调整到与其他动力模块一致的状态，并连接数据采集模块，等待下次配组优化选择的时机到来。
[0024]相对于现有技术，本发明所述的电池管理系统具有以下优势:
[0025]本发明所述的电池管理系统配合带有冗余动力模块的动力电池包使用，更能较好的使动力模块保持良好的适配状态，确保系统可靠安全运行。
【附图说明】
[0026]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中:
[0027]图1为本发明实施例所述的动力电池包的结构示意图。
[0028]图2为本发明实施例所述的BMS电池管理系统功能模块示意图。
【具体实施方式】
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
[0031]本发明技术方案对动力电池包的硬件有如下要求:
[0032]如图1所示，动力电池包所需串联的电池模块数目要大于提供汽车动力额定功率的电池模块的数目，并且在每个电池模块前要串入开关，控制该电池模块的关断与开启。
[0033]BMS系统的功能模块做了下列划分:状态估计、故障诊断、安全管理、数据采集、数据显示、数据通信、热管理、能量管理、优化配组模块、控制通断模块、修复补电循环模块。
[0034]本发明的具体技术方案是:假定单体电池模