专利名称：一种新型电池均衡器控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及电池均衡控制技术，特别涉及纯电动汽车、混合动力汽车、插电式混合 动力汽车等动力电池的主动均衡系统。
背景技术：
随着能源的紧缺和环保的要求，新能源汽车的研发和市场化势在必行。目前新能 源汽车主要采用蓄电池作为动力能源，因而动力蓄电池的安全稳定性成为影响新能源汽车 研发和市场化进程的一项重要因素。汽车用动力蓄电池多采用串联方式连接，由于各单块 蓄电池在制造、初始容量、电压、内阻以及蓄电池组中各单块蓄电池的温度等方面均不完全 相同，导致了单块蓄电池单体性能的差异，动力蓄电池在使用一段时间后，单体差异性会变 大，这就会影响电池性能和寿命，因此需要定期对电池进行均衡化。目前，对电池的均衡化处理一般在电池使用一段时间后，发现电池出现故障时进 行，主要为充电均衡控制，即先监测出能量偏低的电池，向能量偏低的电池充电，使各单体 电池电量尽可能保持一致。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有技术为被 动均衡，即在电池出现故障后才进行电池均衡控制，无法起到保护电池、延长电池使用寿命 的作用。
发明内容
本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种新型电池均衡器 控制系统及其控制方法，通过将动力电池BBS(Battery Balance System，均衡器)与 BMS(BatteryManagement System,电池管理系统)结合，使动力电池BBS对电池进行实时均 衡处理，使各单体电池电量尽可能保持一致，能够对性能下降的单体电池进行及时修复，从 而提高了汽车续航里程，并延长了电池的使用寿命。为了实现上述目的本发明采取的技术方案是一种新型电池均衡器控制系统，主要包括电池管理系统电池信息获取单元，用于获取电池信息；电池管理系统均衡化判断单元，用于判断电池是否需要均衡化处理、确定需要进 行均衡化处理的单体电池号以及判断对所述单体电池进行放电均衡还是充电均衡；均衡器信息获取单元，用于获取电池管理系统均衡化判断单元传送的所述单体电 池的信息；均衡器信息处理单元，用于处理获取的电池信息，获得充放电参数；均衡器逻辑控制处理单元，用于获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；均衡器命令发送单元，用于向均衡器发送控制命令；均衡器均衡信息反馈单元，用于向所述电池管理系统均衡化判断单元反馈均衡信 肩、ο
所述电池管理系统电池信息获取单元包括电池管理系统电压采集处理单元和电 池荷电状态预测模块。所述新型电池均衡器控制系统，还包括均衡器故障诊断单元，用于判断均衡器是 否有故障。所述新型电池均衡器控制系统，还包括系统诊断单元，用于判断是否使用均衡器 控制系统。所述新型电池均衡器控制系统，还包括均衡器屏蔽保护单元，用于在均衡器出现 故障时屏蔽均衡器。本发明提供的另一技术方案是一种新型电池均衡器控制方法，主要包括电池管理系统获取电池信息；判断电池是否需要均衡化处理、确定需要进行均衡化处理的单体电池号以及判断 所述单体电池进行放电均衡还是充电均衡；均衡器获取需进行均衡化处理的单体电池的信息；处理所述单体电池的信息，获得充放电参数；获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；向所述均衡器发送控制命令，同时向所述电池管理系统均衡化判断单元反馈均衡
fn息ο所述电池信息包括电池电压信息及电池荷电状态信息。所述向所述均衡器发送控制命令之前还包括均衡器系统诊断，当均衡器正常时向 所述均衡器发送控制命令，当所述均衡器有故障时，屏蔽所述均衡器。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过将动力电池BBS与BMS结 合，对电池单体均衡化需求进行主动判断，使动力电池BBS对电池进行实时均衡处理，能更 好改善单体电池的一致性，使单体电池的性能得到充分发挥和利用，极大提高了整车性能。 该方法真正实现了实时在线均衡，能够有效防止电池性能劣化，并能够对性能下降的单体 电池进行及时修复，从而提高了汽车续航里程，并延长了电池的使用寿命。
图1是本发明实施例1中提供的均衡器控制系统框架图；图2是本发明实施例2中提供的均衡器控制系统框架图；图3是本发明实施例中提供的均衡器方案原理图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。实施例1参照图1，本发明实施例提供了一种新型电池均衡器控制系统，该电池均衡器控制 系统将BMS与BBS相结合，主要包括BMS电池信息获取单元，用于获取电池信息，如电池电压、电池SOCGtate ofCharge，荷电状态)等，了解电池使用状态；BMS均衡化判断单元，用于根据BMS电池信息获取单元获取的电池信息，判断电池 是否需要均衡化处理、确定需要进行均衡化处理的单体电池号以及判断应该对所述单体电 池进行放电均衡还是充电均衡；在行驶过程中，电池SOC或单体电池电压值低于设定值时，根据采集的各单体电 池电压，找出能量偏低的单体电池，每个单体电池都对应一个编号，确定需要进行均衡化处 理的单体电池号，通过CAN通讯向BBS发出待均衡电池号和需要进行的充电均衡的命令；在 给电池充电状态下，单体电池SOC或单体电池电压值超过设定值，此刻根据BMS实时采集的 单体电池电压等信息获取能量偏高单体电池号，通过CAN通讯向BBS发送待均衡电池号与 放电均衡命令。BBS信息获取单元，用于获取BMS均衡化判断单元传送的所述单体电池的信息，如 待均衡电池号和均衡命令。BBS信息处理单元，用于处理获取的电池信息，获得充放电参数，如电流、电压等参 数；BBS逻辑控制处理单元，用于获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；因为电池单体大多是采取串联方式连接的，为了比较方便的对单体电池进行均 衡，将单体电池按模块来划分，比如电池包有120节单体电池串联，可划分为12个模块，第 1-10个电池为1号模块，第2-20个电池为2号模块，其他可依次类推。BBS命令发送单元，用于向BBS发送控制命令；根据BMS发送的电池号，找到应所在的模块号以及在模块中的序号也称单体号。 将BMS发出的均衡命令按照解析出模块的模块号、单体号实现逻辑控制，发出对应各单体 电池通道的控制命令。在BBS工作期间，需要设定保护电压，根据不同厂家，不同类型的电 池，保护电压也有所不同。在充电均衡过程中，设定一个上限值，超过此值即不可以对此单 体电池继续充电均衡，需要关闭该通道。在放电均衡过程中，设定一个均衡下限值，如果低 于此值即不可以对此单体继续充放电均衡，则关闭该通道。参照图3，在本实施例中，具体是 通过DC-DC模块进行充电均衡，通过电阻进行放电均衡。以108节单体串联的动力电池包 为例，将电池单体分成11组，每组用一个DC-DC模块充电均衡，补充能量，用一个电阻放电 均衡，减少单体电池能量，最终使得各单体电池电压之间的差异减小以趋于一致。BBS均衡信息反馈单元，用于向所述BMS均衡化判断单元反馈均衡信息。在BBS实施均衡过程中，BBS向BMS反馈均衡状态和被均衡的单体电池此时的电 压值，可以实现BMS实时在线监测均衡器工作状态达到一个闭环控制模式。本发明实施例通过将动力电池BBS与BMS结合，对电池单体均衡化需求进行主动 判断，使动力电池BBS对电池进行实时均衡处理，能更好改善单体电池的一致性，使单体电 池的性能得到充分发挥和利用，极大提高了整车性能。该方法真正实现了实时在线均衡，能 够有效防止电池性能劣化，并能够对性能下降的单体电池进行及时修复，从而提高了汽车 续航里程，并延长了电池的使用寿命。实施例2参照图2，本发明实施例提供了一种新型电池均衡器控制系统，该电池均衡器控制 系统将BMS与BBS相结合，主要包括
BMS电池信息获取单元，用于获取电池信息，如电池电压、电池SOC等，了解电池使 用状态；BMS均衡化判断单元，用于根据BMS电池信息获取单元获取的电池信息，判断电池 是否需要均衡化处理、确定需要进行均衡化处理的单体电池号以及判断应该对所述单体电 池进行放电均衡还是充电均衡；在行驶过程中，电池SOC或单体电池电压值低于设定值时，根据采集的各单体电 池电压，找出能量偏低的单体电池，每个单体电池都对应一个编号，确定需要进行均衡化处 理的单体电池号，通过CAN通讯向BBS发出待均衡电池号和需要进行的充电均衡的命令；在 给电池充电状态下，SOC或单体电池电压值超过设定值，此刻根据BMS实时采集的单体电池 电压等信息获取能量偏高单体电池号，通过CAN通讯向BBS发送待均衡电池号与放电均衡 命令。BBS信息获取单元，用于获取BMS均衡化判断单元传送的所述单体电池的信息，如 待均衡电池号和均衡命令。BBS信息处理单元，用于处理获取的电池信息，获得充放电参数，如电流、电压等参 数；BBS逻辑控制处理单元，用于获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；BBS故障诊断单元，用于判断BBS是否有故障；系统诊断单元，用于判断是否使用BBS控制系统；BBS屏蔽保护单元，用于在BBS出现故障时屏蔽BBS ；BBS通过所解析出的模块号、单体号切换继电器对单体电池进行充、放电均衡。如 果均衡器出现故障，不仅不能改善电池的一致性，更有可能会进一步恶化电池，缩短电池的 使用寿命，降低电池使用性能，因此，均衡实施过程中需要对一些关键部位的进行故障排查 使本实施例的动力电池均衡控制系统更加可靠。故障排查可使用现有的诊断仪进行。BBS命令发送单元，用于向BBS发送控制命令；根据BMS发送的电池号，找到应所在的模块号以及在模块中的序号也称单体号。 将BMS发出的均衡命令按照解析出模块的模块号、单体号实现逻辑控制，发出对应各单体 电池通道的控制命令。在BBS工作期间，需要设定保护电压，根据不同厂家，不同类型的电 池，保护电压也有所不同。在充电均衡过程中，设定一个上限值，超过此值即不可以对此单 体电池继续充电均衡，需要关闭该通道。在放电均衡过程中，设定一个均衡下限值，如果低 于此值即不可以对此单体继续充放电均衡，则关闭该通道。BBS均衡信息反馈单元，用于向所述BMS均衡化判断单元反馈均衡信息。在BBS实施均衡过程中，BBS向BMS反馈均衡状态和被均衡的单体电池此时的电 压值，可以实现BMS实时在线监测均衡器工作状态达到一个闭环控制模式。本实施例除了具有实施例1的优点外，还增加了对BBS的安全故障排查，能保证均 衡器正常工作。实施例3本实施例提供了一种实施例1提供的新型电池BBS控制系统的控制方法，主要包 括BMS获取电池信息，如电池电压、电池SOC等，了解电池使用状态；
根据获取的电池状态信息，判断电池是否需要进行均衡化处理、确定需要进行均 衡化处理的单体电池号以及判断所述单体电池进行放电均衡还是充电均衡；在行驶过程中，电池SOC或单体电池电压值低于设定值时，根据采集的各单体电 池电压，找出能量偏低的单体电池，每个单体电池都对应一个编号，确定需要进行均衡化处 理的单体电池号，通过CAN通讯向BBS发出待均衡电池号和需要进行的充电均衡的命令；在 给电池充电状态下，SOC或单体电池电压值超过设定值，此刻根据BMS实时采集的单体电池 电压等信息获取能量偏高单体电池号，通过CAN通讯向BBS发送待均衡电池号与放电均衡 命令。BBS信息获取单元，用于获取BMS均衡化判断单元传送的所述单体电池的信息，如待 均衡电池号和均衡命令。BBS获取BMS均衡化判断单元传送的所述单体电池的信息，如待均衡电池号和均 衡命令；处理所述单体电池的信息，获得充放电参数，如电流、电压等参数；获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；向所述BBS发送控制命令，同时向所述BMS均衡化判断单元反馈均衡信息。实施例4本实施例提供了一种实施例2提供的新型电池BBS控制系统的控制方法，主要包 括BMS获取电池信息，如电池电压、电池SOC等，了解电池使用状态；根据获取的电池状态信息，判断电池是否需要进行均衡化处理、确定需要进行均 衡化处理的单体电池号以及判断所述单体电池进行放电均衡还是充电均衡；在行驶过程中，电池SOC或单体电池电压值低于设定值时，根据采集的各单体电 池电压，找出能量偏低的单体电池，每个单体电池都对应一个编号，确定需要进行均衡化处 理的单体电池号，通过CAN通讯向BBS发出待均衡电池号和需要进行的充电均衡的命令；在 给电池充电状态下，SOC或单体电池电压值超过设定值，此刻根据BMS实时采集的单体电池 电压等信息获取能量偏高单体电池号，通过CAN通讯向BBS发送待均衡电池号与放电均衡 命令。BBS信息获取单元，用于获取BMS均衡化判断单元传送的所述单体电池的信息，如待 均衡电池号和均衡命令。BBS获取BMS均衡化判断单元传送的所述单体电池的信息，如待均衡电池号和均 衡命令；处理所述单体电池的信息，获得充放电参数，如电流、电压等参数；获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；对BBS进行故障诊断，当BBS正常时，向所述BBS发送控制命令，同时向所述BMS 均衡化判断单元反馈均衡信息；当所述BBS有故障时，屏蔽所述BBS，不再对电池进行均衡处理。以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件 程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如计算机中的硬盘、光盘或软盘。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种新型电池均衡器控制系统，其特征在于，主要包括 电池管理系统电池信息获取单元，用于获取电池信息；电池管理系统均衡化判断单元，用于判断电池是否需要均衡化处理、确定需要进行均 衡化处理的单体电池号以及判断对所述单体电池进行放电均衡还是充电均衡；均衡器信息获取单元，用于获取电池管理系统均衡化判断单元传送的所述单体电池的 fn息；均衡器信息处理单元，用于处理获取的电池信息，获得充放电参数； 均衡器逻辑控制处理单元，用于获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块； 均衡器命令发送单元，用于向均衡器发送控制命令；均衡器均衡信息反馈单元，用于向所述电池管理系统均衡化判断单元反馈均衡信息。
2.根据权利要求1所述的新型电池均衡器控制系统，其特征在于，所述电池管理系统 电池信息获取单元包括电池管理系统电压采集处理单元和电池荷电状态预测模块。
3.根据权利要求1所述的新型电池均衡器控制系统，其特征在于，还包括均衡器故障 诊断单元，用于判断均衡器是否有故障。
4.根据权利要求3所述的新型电池均衡器控制系统，其特征在于，还包括系统诊断单 元，用于判断是否使用均衡器控制系统。
5.根据权利要求3所述的新型电池均衡器控制系统，其特征在于，还包括均衡器屏蔽 保护单元，用于在均衡器出现故障时屏蔽均衡器。
6.一种新型电池均衡器控制方法，其特征在于，主要包括 电池管理系统获取电池信息；判断电池是否需要均衡化处理、确定需要进行均衡化处理的单体电池号以及判断所述 单体电池进行放电均衡还是充电均衡；均衡器获取需进行均衡化处理的单体电池的信息； 处理所述单体电池的信息，获得充放电参数； 获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块；向所述均衡器发送控制命令，同时向所述电池管理系统均衡化判断单元反馈均衡信息ο
7.根据权利要求6所述的新型电池均衡器控制系统，其特征在于，所述电池信息包括 电池电压信息及电池荷电状态信息。
8.根据权利要求6所述的新型电池均衡器控制系统，其特征在于，所述向所述均衡器 发送控制命令之前还包括均衡器系统诊断，当均衡器正常时向所述均衡器发送控制命令， 当所述均衡器有故障时，屏蔽所述均衡器。
全文摘要
本发明公开了一种新型电池均衡器控制系统及其控制方法，属于电池均衡控制技术领域。所述方法包括电池管理系统获取电池信息，判断电池是否需要均衡化处理、确定需要进行均衡化处理的单体电池号以及判断所述单体电池进行放电均衡还是充电均衡，均衡器获取需进行均衡化处理的单体电池的信息，处理所述单体电池的信息，获得充放电参数，获取充放电命令，判断所述单体电池所在模块，向所述均衡器发送控制命令，同时向所述电池管理系统均衡化判断单元反馈均衡信息。本发明通过将动力电池BBS与BMS结合，对电池单体均衡化需求进行主动判断，提高了汽车续航里程，并延长了电池的使用寿命。
文档编号H01M10/42GK102064586SQ201110007818
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者许莉 申请人:奇瑞汽车股份有限公司