块的标称电压为3.2V，一个动力电池包额定电压为3.2*nV，需要有η个电池模块串联，而实际我们串入电池包的电池模块有n+m个，这m个就是备用的电池模块，并不是要等到η个电池模块中有m个性能特别差时才替换电池，而是由BMS随时巡检这n+m块电池，从中选择最合适的η块配组，另外m块则通过充放电调整电池状态，以备下次选择时使用。
[0035]【具体实施方式】是首先给n+m个电池模块编号，1、2、3......1......η......n+m。汽车每次启动前，BMS先对这n+m块电池做巡检，一共有Cn+mn种组合方式，从容量、电压、内阻等方面综合考虑，需要从中优化选择出一种最佳组合方案，假设此次除了第2、4、1、32、n号的电池模块未被选中，其它的电池模块组成了电池包，用于此次汽车工况放电。BMS检测这η个电池模块工作状态的同时，对于剩下的m个电池模块就需要做BMS分析修复，进行或大或小的电流的充放电用以调节此m块电池的状态，并将其调整到与其他η个电池模块基本一致，等待下次配组优化选择的时机到来，再次与原来η个电池模块混合，重新配组，而此次则可能是第5、1、47、59、n+2号的电池模块未被选中，第2、4、32、η经过调整后，比上次选中的那η个电池模块的一致性更匹配，用于此次汽车工况循环。因为第i号电池模块没能调整到最佳状态，此次未能入选，进入再次的BMS修复阶段，下次就可能将发挥其应有的作用。
[0036]对于BMS优化配组模块的工作周期可以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。但是周期不宜过长，否则电池模组衰退至较难保持一致性时，会对动力电池包的性能造成不可挽回的损伤，优化配组收不到良好的效果。
[0037]对于硬件电路实现方式，开关Sil为第i号电池模块前串入的开关，开关Si与开关Sil互锁，保证不同时闭合，确保电气连接安全，防止电池短路。具体请参考图1。同时为了提高整个系统的可靠性，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软件程序设计上还可加入多级的控制保护策略，确保系统可靠安全运行。
[0038]由于在汽车实际运行工作中，并非是n+m个电池模块串入电路，而仅是η个电池模块连接入电路，理论上是除了因选择通断而增加的少量元器件的阻值，是不会给系统增加较大内阻的，并给电池系统造成额外负担。
[0039]I)经计算，在电池包空间及散热允许的情况下，电池模块的冗余量m/(n+m)为3%?8%时，能达到效率最优，性价比最佳。但不局限于此范围。
[0040]2)电池包的串联最小单元为电池模块，但不局限于电池模块，还指起到相同作用的电芯或电池模组。
[0041 ] 3) BMS对电池模块修复补电的过程周期是灵活可调的。修复方式多样，不仅指或大或小的电流给电池模块充放电调整，还指其它可用于电池状态调整修复的多种方式。
[0042]4)相邻和间隔的两个电池模块之间要有起到关断和开启的开关，但不局限于电气开关，还指继电器等电气装置。
[0043]以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
【主权项】
1.一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)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； (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； (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； (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； (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。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，其特征在于，步骤(I)所述动力模块的冗余量设置为3% -8%。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，其特征在于，所述动力模块使用电池模块或电池模组或电芯模组。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法，其特征在于，所述开关使用电气开关或继电器。
7.如权利要求1所述方法中使用的一种电池管理系统，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，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明创造提供了一种动力电池包冗余动力模块补电保养的方法以及相应的电池管理系统，动力电池包所需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，并且在每个动力模块之间要串入开关，控制关断与开启。BMS随时巡检电池，从中选择最合适的配组，其余的则通过充放电调整电池状态，以备下次选择时使用。本发明可以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。
【IPC分类】H01M10-42, H01M10-48
【公开号】CN104852101
【申请号】CN201510188977
【发明人】王莎莎, 伊炳希, 王驰伟
【申请人】天津市捷威动力工业有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月20日