电池管理系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种电池管理系统及方法，该系统包括：电池包，所述电池包由若干子串电池并联而成，所述子串电池由若干单体电池串联而成；子串电池管理系统，所述子串电池管理系统的数量与子串的数量相同，且每组子串电池中单体电池之间的每个连接点引出两根导线，其中一根直接与所述子串电池管理系统连接，另一根则通过热敏电阻与所述子串电池管理系统连接；以及总电池管理系统，所述总电池管理系统与所述子串电池管理系统以及电动汽车的控制系统连接。本发明可以在最短时间发现温度及电压故障，避免造成电池包损坏甚至起火，显著地提高了电池包的安全性能。
【专利说明】
电池管理系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池管理系统及方法。
【背景技术】
[0002]电池管理系统(BMS，Battery Management System)是电池与汽车驱动系统之间的纽带，可以提高电池的利用率，防止电池出现过度充放电现象，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
[0003]目前，电动汽车的动力电池包的组成较为复杂，通常先由数个小单体电池并联成较大容量的模块，然后用很多模块串联成所需较高电压的电池包，最终由电池包向电机供电，甚至还有更复杂的串并联方案。上述模块内的小单体电池由于数量较多，电池管理系统仅能对模块进行监控，不能具体到每个单体电池的电压和温度，一旦某一节电池因故障发热，由于热传导需要一段时间才能到达最近的温度传感器，BMS经常未能及时发现故障，有造成电池包损坏甚至汽车起火的隐患。如果要监控每一节单体电池，电池管理系统又过于庞大复杂，造价昂贵，这一直是一个未解决的冋题。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种电池管理系统及方法，以解决现有技术中存在的上述具体问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种电池管理系统，包括:
[0006]电池包，所述电池包由若干子串电池并联而成，所述子串电池由若干单体电池串联而成，子串电池的总电压与电池包总电压相等；
[0007]子串电池管理系统，所述子串电池管理系统的数量与所述子串的数量相同，且每组子串电池中单体电池之间的每个连接点引出两根导线，其中一根直接与所述子串电池管理系统连接，另一根则通过热敏电阻与所述子串电池管理系统连接；
[0008]以及
[0009]总电池管理系统，所述总电池管理系统与所述子串电池管理系统以及电动汽车的控制系统通过两个不同的CAN总线连接。
[0010]作为优选，所述子串电池管理系统与所述单体电池之间还连接有采样电路。
[0011]作为优选，所述子电池管理系统与采样电路集成为SoC(Systemon Chip)芯片。
[0012]作为优选，每组子串电池上均串联有一继电器，所述继电器由所述总电池管理系统控制。
[0013]作为优选，所述子串电池管理系统与所述总电池管理系统之间通过CAN总线连接。
[0014]作为优选，所述总电池管理系统与电动汽车的其他控制系统之间通过另一路CAN总线连接。
[0015]作为优选，所述热敏电阻贴附在所述单体电池上。
[0016]本发明还提供了一种电池管理方法，采用所述的电池管理系统，子串电池管理系统检测子串电池的工作状态，以便在子串电池出现不可修复的故障时，向总电池管理系统报告，后者将该子串电池与其他子串电池断开;所述总电池管理系统计算电池包的总电流，并与所述子串电池管理系统配合，控制充放电时子串电池的切入、切出。
[0017]作为优选，当所述电池包充电时，总电池管理系统将达到高压报警程度的子串电池与其他子串电池断开，这种方式确保了每个子串电池都充满。
[0018]作为优选，当所述电池包放电时，总电池管理系统将达到低压报警程度的子串电池与其他子串电池断开，以确保汽车能够尽可能正常行驶到充电站。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0020]1、本发明可以实现对每个单体电池的温度和电压进行监控，这是以往电池管理系统没有做到的。当某一单体电池出现故障时，可以在比过去任何方案短的时间内发现故障，避免造成电池包损坏甚至起火，大大提高了电池包的安全性能；
[0021]2、本发明可以采用标准的、模块化的SoC芯片，可以大量生产应用以降低造价，缩小体积，减低复杂程度，解决了现有技术中，监控到每一个单体电池面临的系统过于庞大昂贵的冋题；
[0022]3、单体电池的数量，子串电池的数量均可以根据实际需要进行调节，整个电池管理系统的组装就像搭积木一样方便，适应范围广；
[0023]4、本发明的单体电池一次性地串联达到所需电压，形成子串电池，然后将子串电池根据实际需要并联达到所需容量，串电压过低的子串被推迟并入电池包，这样就不会在电池包内部产生内电流，这个内电流是引起发热、内部消耗的隐患所在。本发明提出的电池管理系统可以在车辆停止时内部电流为零，因为每一串子串的继电器都可以是断开的。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的电池管理系统中子串电池的架构示意图；
[0025]图2为本发明的电池管理系统中总电池管理系统与子串电池管理系统的连接关系图。
[0026]图中所示:I O-子串电池、101 -单体电池、20-子串电池管理系统、30-热敏电阻、40-总电池管理系统、50-采样电路
【具体实施方式】
[0027]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0028]如图1至图2所示，本发明提供一种电池管理系统，包括:
[0029]电池包，所述电池包由若干子串电池10并联而成，所述子串电池10由若干单体电池串联101而成；
[0030]子串电池管理系统20，所述子串电池管理系统20的数量与所述子串电池10的数量相同，且每组子串电池10中单体电池101的每个连接点引出两根导线，其中一根直接与所述子串电池管理系统20连接以测量单体电压，另一根则通过热敏电阻30与所述子串电池管理系统20连接，所述热敏电阻30贴附在所述单体电池101上以精确测量单体温度;具体地，所述子串电池管理系统20用来测量与其对应的子串电池10中每个单体的电压、温度，计算该子串电池的SOC(电池充电状态)、SOH(电池的寿命)和SOP(State Of Power，SOP是指下一时刻比如下一个2秒、1秒、30秒以持续的大电流放电的时候电池能够提供的最大的放电功率或者被充电的功率)，对存在故障的单体电池101进行报警和处理，对子串电池内各单体电池101进行主、被动均衡，同时与总电池管理系统40通讯；
[0031]以及
[0032]总电池管理系统40，所述总电池管理系统40与所述子串电池管理系统20以及电动汽车的其他控制系统通过两个不同的CAN总线连接。所述总电池管理系统40通过与子串电池管理系统20的通讯，实现对各子串电池10的切入、切出以及与汽车内其他控制器的通讯。当某一子串电池10因故(温度、电压异常)出现不可修复的故障时，该子串电池10被整个切除出电池包外，同时对整车的功率进行限制，进而给车主足够的时间进行维修。
[0033]作为优选，所述子串电池管理系统20与所述单体电池串10之间还连接有采样电路50，进一步的，所述子电池管理系统20与采样电路50可以集成为SoC(System on Chip)芯片，以缩小体积、降低成本。
[0034]作为优选，每组子串电池10上均串联有一继电器，所述继电器由所述总电池管理系统40控制，也即是说，在实际应用中，可以根据情况确定该子串电池10是否需要串入，这是通过使用所述继电器来实现的。
[0035]作为优选，所述子串电池管理系统20与所述总电池管理系统40之间通过CAN总线连接，所述总电池管理系统40与电动汽车的总控制系统之间通过另一条CAN总线连接，实现信息的交互，进而更好的管理整个电池包。
[0036]继续参照图1和图2，本发明还提供了一种电池管理方法，采用所述的电池管理系统，具体为:由于本发明的电池包，将单个的单体电池101直接串联成所需较高电压的子串电池10，并且在子串电池10上使用独立的标准化的子串电池管理系统20，这样，每一节单体电池101的电压、温度、S0C、均衡都受到监控。整个电池包由数个这样的子串电池10并联而成，再由一个功能相对简单的总电池管理系统40管理子串电池管理系统20，由子串电池管理系统20管理子串电池10。当几个或数十个子串电池10并联成电池包时，每一子串电池10的总电压不一定相等(当每串的继电器没有接通时可以准确测出)，而每个子串电池10的总电压是由串联的所有单体电池的电压相加计算得到的。因此，为了避免电压低的子串电池10的成为其他子串电池10并联后组成电池包的负载，可以适当延迟低电压的子串电池10并入电池包的时刻，也即开始放电时，电压低的子串电池1先不并入总电路，等该子串电池1的电压与其他的子串电池10的电压相等时再并入。在放电运行过程中也可以短期切换出电压过低的子串电池10。
[0037]也即是说，本发明的电池管理系统可以在放电时，将电压过低报警的子串电池10断开。由于每子串电池10的容量不大，少了一串的电池包性能影响不大，或者至少可以配合限功率使司机能把车开到充电站。而在充电时，可以切换出已经充满的子串电池1，这样可以达到每一子串电池10都被充满的目的。当然，此过程中需要充电机配合调整充电电流。如此，其均衡成本远低于过去一般的主动均衡，同时没有大均衡电流不可避免造成的能量浪费，而放电深度也有所增加。本发明所建议的取代过去均衡的方案有可能成为将来均衡的主流。
[0038]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种电池管理系统，其特征在于，包括: 电池包，所述电池包由若干子串电池并联而成，所述子串电池由若干单体电池串联而成，子串电池的总电压与电池包总电压相等； 子串电池管理系统，所述子串电池管理系统的数量与子串的数量相同，且每组子串电池中单体电池之间的每个连接点引出两根导线，其中一根直接与所述子串电池管理系统连接，另一根则通过热敏电阻与所述子串电池管理系统连接； 以及 总电池管理系统，所述总电池管理系统与所述子串电池管理系统以及电动汽车的其他控制器连接。2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述子串电池管理系统与所述单体电池之间还连接有采样电路。3.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述子电池管理系统与采样电路集成为SoC(System on Chip)芯片。4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，每组子串电池上均串联有一继电器，所述继电器由所述总电池管理系统控制。5.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述子串电池管理系统与所述总电池管理系统之间通过CAN总线连接。6.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述总电池管理系统与电动汽车的其他控制系统之间通过另一条CAN总线连接。7.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述热敏电阻贴附在所述单体电池上。8.—种电池管理方法，采用如权利要求1-7任意一项所述的电池管理系统，其特征在于，子串电池管理系统检测子串电池的工作状态，以便在子串电池出现不可修复的故障时，总电池管理系统将该子串电池与其他子串电池断开;所述总电池管理系统在充电及放电时，根据策略切入、切出相关的子串电池。9.如权利要求8所述的电池管理方法，其特征在于，当所述电池包充电时，总电池管理系统将达到高压报警程度的子串电池与其他子串电池断开，以确保所有子串电池都可以被充满。10.如权利要求9所述的电池管理方法，其特征在于，当所述电池包放电时，总电池管理系统将达到低压报警程度的子串电池与其他子串电池断开，以确保汽车能够尽可能正常行驶到充电站。
【文档编号】H02J7/00GK105871037SQ201610451398
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】王俊毅
【申请人】苏州恒美电子科技有限公司