一种整车级电池管理系统的制作方法
【专利摘要】本申请实施例公开了一种整车级电池管理系统，包括整车级控制器和箱级电池管理系统，该箱级电池管理系统包括箱级控制器和多个均衡控制芯片；电池箱中每相邻两个单体电池设置有一个该均衡控制芯片，通过该均衡控制芯片对该相邻两个单体电池进行均衡控制，实现同一电池箱中的多个单体电池之间的电量均衡；通过箱级控制器监控每个均衡控制芯片的工作状态，对该箱级电池管理系统中的多个均衡控制芯片进行协调控制；整车级控制器通过与箱级控制器进行通信，根据该实际需求信息对多个箱级电池管理系统进行集中调控，从而实现了不同电池箱之间的电量均衡、性能同一，延长了每个单体电池、每个电池箱及整个车载电池的使用寿命，解决了现有技术的问题。
【专利说明】一种整车级电池管理系统
【技术领域】
[0001]本申请涉及电动汽车【技术领域】，特别是涉及一种整车级电池管理系统。
【背景技术】
[0002]随着资源、环境问题的日益突出，以车载电源为动力的电动汽车得到越来越广泛的应用。锂电池具有能量密度和体积密度高、工作电压高、无记忆效应、自放电低又无环境污染问题等优点，是电动汽车的理想动力源。但是单个锂电池的电压过小，为得到更高的工作电压，一般需要将锂电池串联为电池组(电池箱)后使用。
[0003]单体电池在制造过程中，具有性能的分散性，并且在使用过程中电池包内部环境也具有非均匀性，因此随着使用时间的增加，单体电池之间的性能差异将逐渐拉大，而如果不采取相应的措施来减小这种差异，将造成某些单体电池过充电、某些单体电池过放电以及过充和过放的后果，这不仅影响电池的使用寿命，损坏电池，而且还可能产生大量的热量引起电池燃烧或爆炸。
[0004]现有技术中，电动汽车的电池箱在使用时，由于电池质量、批次等自身的原因以及在使用过程中个别单体电池的损坏，使得电池箱在长期使用后，单体电池之间的性能差异将逐渐拉大，而这种差异会随时间变得越来越大，造成在给该电池箱中的多个电池同时充电时，容量小的单体电池，总是处于过充过放状态，加快了其寿命的衰减，最终导致电池箱的整体寿命随之下降。
[0005]因此如何减小电池箱中各个单体电池之间性能差异、延长其使用寿命，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本申请目的在于提供一种整车级电池管理系统，以解决现有车载电池的电池箱中各个单体电池之间存在性能差异，电池箱的使用寿命衰减过快的问题。
[0007]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0008]一种整车级电池管理系统，应用于车载电池，所述车载电池包括具有多个串联连接的单体电池的电池箱；
[0009]所述整车级电池管理系统包括箱级电池管理系统，和，监控所述箱级电池管理系统并与外部进行通信的整车级控制器；
[0010]所述箱级电池管理系统包括:多个检测所述单体电池的电池状态信号并根据所述电池状态信号对所述单体电池进行均衡控制的均衡控制芯片，和监控所述均衡控制芯片的工作状态并与外部所述整车级控制器进行通信的箱整车级控制器；
[0011]所述电池箱中任意相邻两个单体电池与一个所述均衡控制芯片连接；每个均衡控制芯片通过数据线与所述箱级控制器连接；所述箱级控制器通过总线与所述整车级控制器连接。
[0012]优选的，一个所述车载电池中所述电池箱的个数为4个，一个所述电池箱中单体电池的个数为24个；
[0013]所述整车级电池管理系统中所述箱级电池管理系统至少有4套，与所述电池箱一一对应；每套所述箱级电池管理系统中所述均衡控制芯片的个数至少为23个。
[0014]优选的，每套所述箱级电池管理系统中的多个均衡控制芯片集成于一电路板。
[0015]优选的,所述均衡控制芯片包括荷电量控制单元；
[0016]所述荷电量控制单元包括:
[0017]检测所述相邻两个单体电池的荷电量的荷电量检测单元；
[0018]根据所述荷电量检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池的荷电量是否存在差异的荷电量判断单元；以及，
[0019]当所述荷电量判断单元的判断结果为是时,控制电荷由所述荷电量大的单体电池向所述荷电量小的单体电池转移，直至所述相邻两个单体电池的荷电量相同的电量转移控制单兀；其中，
[0020]所述荷电量判断单元分别与所述荷电量检测单元和电量转移控制单元连接；所述荷电量检测单元分别与所述相邻两个单体电池连接；所述电量转移控制单元分别与所述相邻两个单体电池连接。
[0021]优选的，所述箱级控制器包括:
[0022]与所述荷电量检测单元连接，以存储各个单体电池的荷电量的数据存储单元；
[0023]与所述荷电量检测单元和/或数据存储单元连接，以输出各个单体电池的荷电量的数据输出单兀；
[0024]与所述荷电量判断单元连接，以在所述荷电量判断单元的判断结果为是时进行报警的报警单元。
[0025]优选的，所述均衡控制芯片还包括串接于所述相邻两个单体电池之间的电压变换器；
[0026]所述电量转移控制单元包括:根据所述相邻两个单体电池的荷电量确定均衡电流方向、均衡电流大小和均衡时间的计算单元，以及根据所述所述均衡电流方向和均衡电流大小调节所述电压变换器的变比、并以所述均衡时间作为所述电压变换器的工作时长的执行单元。
[0027]优选的，所述均衡控制芯片还包括电流控制单元；
[0028]所述电流控制单元包括:
[0029]检测所述相邻两个单体电池的电流信息的电流检测单元；
[0030]根据所述电流检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池是否至少有一个的电流超出预设电流范围的过流判断单元；以及，
[0031]当所述过流判断单元的判断结果为是时，对所述电流超范围的单体电池进行过流保护的过流保护单元；
[0032]所述过流判断单元分别与所述电流检测单元和过流保护单元连接。
[0033]优选的，所述均衡控制芯片还包括电压控制单元；
[0034]所述电压控制单元包括:
[0035]检测所述相邻两个单体电池的电压信息的电压检测单元；
[0036]根据所述电压检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池是否至少有一个的电压超出预设的电压范围的过欠压判断单元；以及，
[0037]当所述过欠压判断单元的判断结果为是时，对所述电压超范围的单体电池进行过欠压保护的过欠压保护单元；
[0038]所述过欠压判断单元分别与所述电压检测单元和过欠压保护单元连接。
[0039]优选的，所述均衡控制芯片还包括温度控制单元；
[0040]所述温度控制单元包括:
[0041]检测所述相邻两个单体电池的温度信息的温度检测单元；
[0042]根据所述温度检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池是否至少有一个的温度超出预设温度范围的过欠温判断单元；以及，
[0043]当所述过欠温判断单元的判断结果为是时，对所述温度超范围的单体电池进行过欠温保护的过欠温保护单元；
[0044]所述过欠温判断单元分别与所述温度检测单元和过欠温保护单元连接。
[0045]优选的，所述箱级电池管理系统还包括:当所述电池箱容量衰减至预设容量时使能所述均衡控制芯片的使能单元。
[0046]优选的，所述箱级电池管理系统还包括:获取所述单体电池的电能、并将其供给所述均衡控制芯片的低压稳压单元；
[0047]所述低压稳压单元的输入端与至少一个单体电池连接，所述低压稳压单元的输出端接于所述均衡控制芯片。
[0048]优选的，所述箱级电池管理系统还包括:当所述低压稳压单元的输出电压低于预设最低工作电压时关闭所述均衡控制芯片的电压锁定单元。
[0049]从上述的技术方案可以看出，本申请提供的整车级电池管理系统包括整车级控制器和箱级电池管理系统，该箱级电池管理系统包括箱级控制器和多个均衡控制芯片；电池箱中每相邻两个单体电池设置有一个该均衡控制芯片，通过该均衡控制芯片对该相邻两个单体电池进行均衡控制，消除其电量差异，实现同一电池箱中的多个单体电池之间的电量均衡；进一步的，通过箱级控制器监控每个均衡控制芯片的工作状态，对该箱级电池管理系统中的多个均衡控制芯片进行协调控制；整车级控制器通过与箱级控制器进行通信，获取各个箱级电池管理系统的工作状态，并从外部设备获取实际需求信息，根据该实际需求信息对多个箱级电池管理系统进行集中调控，从而实现了不同电池箱之间的电量均衡、性能同一，延长了每个单体电池、每个电池箱及整个车载电池的使用寿命，解决了现有技术的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0050]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]图1 (a)为本申请实施例一提供的整车级电池管理系统的结构框图；
[0052]图1 (b)为图1 (a)中箱级电池管理系统的结构框图；
[0053]图2为本申请实施例二提供的整车级电池管理系统中均衡控制芯片的具体结构框图；
[0054]图3为本申请实施例三提供的整车级电池管理系统中均衡控制芯片的具体结构框图；
[0055]图4为本申请实施例四提供的整车级电池管理系统中均衡控制芯片的具体结构框图；
[0056]图5为本申请实施例五提供的整车级电池管理系统中箱级电池管理系统的结构框图；
[0057]图6为本申请实施例六提供的整车级电池管理系统中箱级电池管理系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0058]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0059]本申请提供了一种整车级电池管理系统，以解决现有车载电池的电池箱中各个单体电池之间存在性能差异，电池箱的使用寿命衰减过快的问题。
[0060]本申请实施例提供的整车级电池管理系统应用于车载电池。如图1 (a)所示，该车载电池包括多个电池箱，每个电池箱包括多个串联连接的单体电池；该整车级电池管理系统包括箱级电池管理系统001和整车级控制器002 ;整车级电池管理系统中箱级电池管理系统001的总套数与车载电池中电池箱的个数相同，每套箱级电池管理系统001对应管理一个电池箱。
[0061]进一步如图1 (b)所示，箱级电池管理系统001包括均衡控制芯片100和箱级控制器200。电池箱中任意相邻两个单体电池连接有一个均衡控制芯片100，即箱级电池管理系统001中均衡控制芯片100的总个数比一个电池箱中的单体电池总个数少I。每个均衡控制芯片100通过数据线与箱级控制器200连接。箱级控制器200通过总线与整车级控制器002连接。
[0062]均衡控制芯片100采集与其连接两个单体电池的电池状态信息，并根据该电池状态信息对着两个单体电池进行均衡控制。箱级控制器200监控均衡控制芯片100的工作状态并与整车级控制器002进行通信。整车级控制器002通过箱级控制器200进行通信，获取均衡控制芯片100的工作状态信息；同时通过与外部设备(如应用上述车载电池的电动汽车的主控制器)获取实际需求信息，并根据该实际需求信息对箱级电池管理系统001进行调控，如使能/停止该箱级电池管理系统001。
[0063]由上述结构及功能可知，本申请实施例包括整车级控制器和箱级电池管理系统，该箱级电池管理系统包括箱级控制器和多个均衡控制芯片；电池箱中每相邻两个单体电池设置有一个该均衡控制芯片，通过该均衡控制芯片对该相邻两个单体电池进行均衡控制，消除其电量差异，实现同一电池箱中的多个单体电池之间的电量均衡；进一步的，通过箱级控制器监控每个均衡控制芯片的工作状态，对该箱级电池管理系统中的多个均衡控制芯片进行协调控制；整车级控制器通过与箱级控制器进行通信，获取各个箱级电池管理系统的工作状态，并从外部设备获取实际需求信息，根据该实际需求信息对多个箱级电池管理系统进行集中调控，从而实现了不同电池箱之间的电量均衡、性能同一，延长了每个单体电池、每个电池箱及整个车载电池的使用寿命，解决了现有技术的问题。
[0064]一般的，车载电池中电池箱的个数为4个，一个电池箱中单体电池的个数为24个。相应的，整车级电池管理系统中箱级电池管理系统至少有4套，与4个电池箱一一对应；每套箱级电池管理系统中均衡控制芯片的个数至少为23个。另外，同一箱级电池管理系统中的多个均衡控制芯片集成于一电路板，减小系统的空间占用量，便于安装和集中接线。
[0065]下面结合图2，对本申请实施例所述的的整车级电池管理系统中均衡控制芯片100的具体结构进行详细阐述。
[0066]为便于描述，本申请实施例中，电池箱中与同一个均衡控制芯片100连接的两个相邻的单体电池分别记为单体电池A和单体电池B。
[0067]本申请实施例二提供的整车级电池管理系统包括箱级电池管理系统和整车级控制器；其中，箱级电池管理系统包括多个均衡控制芯片和箱级控制器(可参考图1 (a)和图1(b))。对于任一均衡控制芯片100其具体结构如图2所示,包括荷电量控制单元110。荷电量控制单元110具体包括荷电量检测单元111、荷电量判断单元112和电量转移控制单元113。
[0068]荷电量判断单元112分别与荷电量检测单元111和电量转移控制单元113连接；荷电量检测单元111分别与相邻两个单体电池连接；电量转移控制单元113也分别与上述相邻两个单体电池连接。
[0069]上述实施例中通过均衡控制芯片100对相邻两个单体电池进行均衡控制的工作过程/原理阐述如下:
[0070]荷电量检测单元111检测单体电池A和单体电池B的荷电量SOC ;荷电量判断单元112根据荷电量检测单元111的检测结果，判断单体电池A的荷电量SOCa和单体电池B的荷电量SOCb是否存在差异；当荷电量判断单元112的判断结果为是(即SOCa辛SOCb)时，电量转移控制单元113控制电荷由荷电量SOC大的单体电池向荷电量SOC小的单体电池转移，直至两个单体电池的荷电量相同(SOCa=SOCb)。
[0071]由上述结构及工作原理可知，本申请实施例通过均衡控制芯片检测电池箱中相邻两个单体电池的电池状态信号，并根据该电池状态信号对该相邻两个单体电池进行均衡控制；特别的，当上述相邻两个单体电池的荷电量不同时，通过电荷转移消除其荷电量差异；当任意相邻两个单体电池的荷电量均相同时，整个电池箱中的各个单体电池的充放电过程即可达到一致，另外结合箱级控制器和整车级控制器的集中调控中，使得整个车载电池中的多个电池箱之间、每个电池箱的各个单体电池之间均达到性能一致,延长了电池箱及整个车载电池的使用寿命，解决了现有技术的问题。
[0072]另外，本申请实施例在判定相邻两个单体电池的荷电量不同后，没有对荷电量SOC大的单体电池进行放电处理以减小其荷电量S0C，而是将其相对多余的电荷转移至荷电量SOC小的单体电池，避免了电池能量浪费，实现了电池容量的最大化，并最大限度地延长了电池箱的使用寿命。
[0073]具体的，控制两个单体电池之间的电荷转移的方式可以有多种，本申请优选如下实施例三所述方式。
[0074]本申请实施例三中，整车级电池管理系统包括箱级电池管理系统和整车级控制器；箱级电池管理系统包括均衡控制芯片和箱级控制器(可参考图1 (a)和图1 (b))。对于箱级电池管理系统中的任一均衡控制芯片100，其具体结构如图3所示，包括荷电量控制单元110和电压变换器120。荷电量控制单元110具体包括荷电量检测单元111、荷电量判断单元112和电量转移控制单元113。更具体的，电量转移控制单元113包括计算单元1131和执行单元1132。
[0075]上述均衡控制芯片100中各单元的连接关系为:荷电量检测单元111的输入端分别与电池箱中相邻两个单体电池(分别记为单体电池A和单体电池B，以便于描述)连接连接，荷电量检测单元111的输出端分别与荷电量判断单元112的输出端和计算单元1131的输出端连接；荷电量检测单元111的输出端与计算单元1131的使能端连接；执行单元1132的输入端与计算单元1131的输出端连接，执行单元1132的输出端与电压变换器120的控制端连接，电压变换器120 —非控制端与单体电池A连接，另一非控制端与单体电池B连接。
[0076]上述整车级电池管理系统中，均衡控制芯片100对单体电池A和单体电池B进行均衡控制的工作原理阐述如下。
[0077]当荷电量判断单元112判定荷电量检测单元111检测到的单体电池A的荷电量SOCa与单体电池B的荷电量SOCb不同时，向计算单元1132的使能端发送使能信号。
[0078]计算单元1131接收到使能信号后，根据单体电池A的荷电量SOCa与单体电池B的荷电量SOCb确定均衡电流方向、均衡电流大小和均衡时间；其中，均衡电流方向为由荷电量大的单体电池流向荷电量小的单体电池；均衡电流大小和均衡时间的乘积为两个单体电池的荷电量差值的一半(S卩I SOCa-SOCb I/2)。
[0079]执行单元1132接收到计算单元1131的计算结果后，启动电压变换器120并开始计时，同时调节电压变换器120的变比，使得流过电压变换器120的电流方向、大小分别为上述均衡电流方向和均衡电流大小；当计时时长达到上述均和时间后，执行单元1132控制电压变换器120停止工作。
[0080]假设电压变换器120的变比为UA:Ub (Ua表示电压变换器120与单体电池A连接的一端的电压，Ub表示电压变换器120与单体电池B连接的一端的电压)，若SOCa > SOCb,则执行单元1132调节电压变换器120的变比Ua: UB> I，使均衡电流由单体电池A流向单体电池B。而由于均衡电流的大小和均衡时间相互影响，故可根据实际均衡要求确定；例如，若实际应用中仅要求均衡时间不超过h，则可设定均衡时间为UO < t (、)，相应的均衡电流大小I= I SOCa-SOCb I/(2t);若实际应用中要求均衡时间不超过h且均衡电流不超过I。，可设定均衡电流大小为I (O < I彡Itl),相应的均衡时间t’ =| SOCa-SOCb I/(21) ( tQ。
[0081]由上述实施例可知，本申请实施例通过控制电压变换器的启停，并调节其变比，实现了相邻两个单体电池之间的电荷定量转移，不仅消除了两个单体电池之间的荷电量差异，还避免了电池能量浪费，实现了电池容量的最大化，进而使得整个电池箱中的各个单体电池的充放电过程达到一致，减小甚至消除单体电池之间的性能差异，最大限度地延长了电池箱的使用寿命，解决了现有技术的问题。
[0082] 申请人:在研究过程中发现，单体电池在充放电过程中还可能出现电流、电压或温度过高/低的现象，这些现象将对单体电池造成一定的损害，引起单体电池之间的性能差异，缩短单体电池的使用寿命。因此，有必要采取一定措施消除上述现象，以达到更好的电池均衡控制效果。
[0083]鉴于上述原因，本申请实施例四三提供了另一种整车级电池管理系统，整车级电池管理系统包括箱级电池管理系统和整车级控制器；箱级电池管理系统包括均衡控制芯片和箱级控制器。对于箱级电池管理系统中的任一均衡控制芯片100，其具体结构如图4所示，包括荷电量控制单元110、电压变换器120和电流控制单元130。
[0084]荷电量控制单元110具体包括荷电量检测单元111、荷电量判断单元112和电量转移控制单元113。更具体的，电量转移控制单元113包括计算单元和执行单元。本实施例中，荷电量检测单元110的各组成单元之间的连接关系及工作原理可参照上文所述，在此不再赘述。
[0085]电流控制单元130包括电流检测单元131、过流判断单元132和过流保护单元133。其中，过流判断单元132分别与电流检测单元131和过流保护单元133连接。
[0086]电流检测单元131分别与单体电池A和单体电池B连接，用于检测单体电池A的电流Ia和单体电池B的电流Ib ;过流判断单元132根据电流检测单元131的检测结果，判断单体电池A和单体电池B是否至少有一个的电流超出预设电流范围；当过流判断单元132的判断结果为是时，过流保护单元133对电流超范围的单体电池进行过流保护。例如，若过流判断单元132判定单体电池A的电流Ia超过预设电流最大值Imax,则过流保护单元133对单体电池A进行过流保护；若过流判断单元132判定单体电池B的电流Ib超过预设电流最大值Imax，则过流保护单元1330对单体电池B进行过流保护。本实施例采用的过流保护方式为逐周期(Cycle by Cycle)电流控制方式。本实施例仅在单体电池电流过大时采取保护措施；实际上，如果有应用需求，还可在单体电池电流过低时采取相应的保护措施，是电流恢复正常值。
[0087]另外，电流检测单元131采集的单体电池的电流既包括单体电池充电过程中的充电电流,也包括单体电池放电过程中的放电电流，即同时对单体电池的充电过程和放电过程进行过流保护。
[0088]仍参照图4，本申请实施例四提供的整车级电池管理系统中，均衡控制芯片100还包括电压控制单元140。
[0089]具体的，电压控制单元140包括电压检测单元141、过欠压判断单元142和过欠压保护单元143。其中，过欠压判断单元142分别与电压检测单元141和过欠压保护单元143连接。
[0090]电压检测单元141分别与单体电池A和单体电池B连接，用于检测单体电池A的电压Ua和单体电池B的电压Ub ;过欠压判断单元142根据电压检测单元141的检测结果，判断单体电池A和单体电池B是否至少有一个的电压超出预设的电压范围；如果是，则过欠压保护单元143对该电压超范围的单体电池进行过欠压保护。例如，若过欠压判断单元142判定单体电池A的电压Ua超出预设电压范围(具体为Ua小于预设最小电压值Umin,或，Ua大于预设最大电压值Umax),则过欠压保护单元143对单体电池A进行过欠压保护；相应的，若过欠压判断单元142判定单体电池B的电压Ub超出预设电压范围(具体为Ub小于预设最小电压值Umin，或，Ub大于预设最大电压值Umax),则过欠压保护单元143对单体电池B进行过欠压保护。过欠压保护的具体方式有多种，本申请实施例的优选方式为中止电量转移控制单元113对电压变换器120的控制，直至电压恢复至预设电压范围内。
[0091]另外，为预防过充现象，电压控制单元140还包括充电方式控制单元144，用于在充电过程中根据电压检测单元141的检测结果设置电池箱中单体电池的充电方式；即，在充电初期，电压检测单元141检测到的电压较小时，充电方式控制单元144设置电池箱以大功率串充方式进行充电，以提高充电速度、保证充电效率；在充电末期，电压检测单元141检测到的电压较大时，充电方式控制单元144设置电池箱以小功率并充方式进行充电，以减缓充电速度，防止过充。因此，通过充电方式控制单元144控制电池箱在两种充电方式下切换，实现了充电效率和充电保护的统一。
[0092]仍参照图4，本申请实施例四提供的整车级电池管理系统中，均衡控制芯片100还包括温度控制单元150。
[0093]具体的，温度控制单元150包括温度检测单元151、过欠温判断单元152和过欠温保护单元153。其中，过欠温判断单元152分别与温度检测单元151和过欠温保护单元153连接。
[0094]温度检测单元1510分别与单体电池A和单体电池B连接，用于检测单体电池A的温度Ta和单体电池B的温度Tb ;过欠温判断单元152根据温度检测单元151的检测结果，判断单体电池A和单体电池B是否至少有一个的温度超出预设温度范围；如果是，则过欠温保护单元153对该温度超范围的单体电池进行过欠温保护，使其温度恢复至预设温度范围内。例如，若过欠温判断单元152判定单体电池A的温度Ta超出预设温度范围(具体为Ta大于预设最高温度Tmax,或者，Ta小于预设最低温度Tmin),则过欠温保护单元153对单体电池A行过欠温保护；相应的，若过欠温判断单元152判定单体电池B的温度Tb超出预设温度范围(具体为Tb大于预设最高温度Tmax,或者，Tb小于预设最低温度Tmin),则过欠温保护单元153对单体电池B行过欠温保护。过欠温保护的具体方式有多种，本申请实施例优选如下方式，当温度超出预设温度范围时，过欠温保护单元153控制电压变换器120停止工作，当温度恢复至预设温度范围内时，过欠温保护单元153重新启动电压变换器120。
[0095]需要说明的是，实际应用中，均衡控制芯片可同时具备上述电流控制单元、电压控制单元和温度控制单元，也可仅包含其中的任意一种或两种。
[0096]由上述结构和工作原理可知，本申请实施例通过电流控制单元对电池箱内的单体电池进行过流保护，通过电压控制单元对单体电池进行过欠压保护，通过温度控制单元对单体电池进行过欠温保护，避免了单体电池出现电流、电压或温度过高/低的现象，消除了其对单体电池性能的影响，在一定程度上优化了电池均衡控制效果、延长了单体电池的使用寿命。同时，通过充电方式控制单元控制电池箱在两种充电方式下切换，实现了充电效率和充电保护的统一。
[0097]进一步的，本申请实施例所述的整车级电池管理系统中，箱级控制器包括数据存储单元、数据输出单元和报警单元中的至少一种。
[0098]其中，数据存储单元与上述均衡控制芯片中的荷电量检测单元、电流检测单元、电压检测单元和温度检测单元中的至少一种连接，用于存储各个单体电池的状态信息；该状态信息包括与该数据存储单元连接的各个检测单元的检测结果，如单体电池的荷电量、电流、电压或温度。
[0099]数据输出单元用于输出各个单体电池的状态信息，该数据输出单元既可直接与上述数据存储单元连接，以直接读取数据存储单元中存储的单体电池的状态信息并将其输出；也可与需要输出的状态信息对应的检测单元连接，如只需输出单体电池的荷电量，则只将数据输出单元与荷电量检测单元连接即可。
[0100]报警单元分别与上述均衡控制芯片中的荷电量判断单元、过流判断单元、过欠压判断单元和过欠温判断单元连接，用于当任一判断单元的判断结果为是时，进行相应的报警。例如，可如下设定报警方式:当荷电量判断单元的判断结果为是时，进行蜂鸣报警；当过欠压判断单元的判断结果为是时，进行发光报警等。
[0101]为降低功耗，本申请实施例五提供了一种整车级电池管理系统，可根据电池箱的工作状态控制均衡控制芯片适时启动。本实施例五提供的整车级电池管理系统包括多个箱级电池管理系统和整车级控制器(可参考图1 (a));对于任一箱级电池管理系统001，其具体结构如图5所示，包括多个均衡控制芯片100、箱级控制器200和使能单元300。在电池箱使用初期时，不需要均衡控制，故均衡控制芯片100不启动，以减小功耗，而仅由使能单元300检测电池箱的电容量；随着电池的使用时间增长，电池箱的电容量逐渐衰减，当使能单元300检测到的电池箱的电容量衰减至预设门限值(一般为初始电容量的80%)时，使能单元300触发均衡控制芯片100，使得均衡控制芯片100开始对电池箱中单体电池进行均衡控制。具体的，根据驱动能力，实际应用中可在每个箱级电池管理系统中设置一个或多个使能单元300。
[0102]本实施例提供的整车级电池管理系统中，均衡控制芯片的工作电压可通过外接电源提供。为减小本系统空间占用量，便于与电池箱进行封装，本申请实施例六提供了一种整车级电池管理系统，从被控电池箱中取电供给均衡控制芯片。具体的，该整车级电池管理系统包括多个箱级电池管理系统和整车级控制器(可参考图1 (a));对于任一箱级电池管理系统001，其具体结构如图6所示，包括均衡控制芯片100、箱级控制器200和低压稳压单元400。其中均衡控制芯片100对电池箱中相邻两个单体电池进行均衡控制；低压稳压单元400的输入端至少与一个单体电池连接，输出端与均衡控制芯片100连接，低压稳压单元400从与其连接的单体电池上取电，并转换为均衡控制芯片100的工作电压，从而不需单独的外部电源，减小了本整车级电池管理系统的空间占用量，提高了其独立性，便于与电池箱进行封装应用。
[0103]根据驱动能力，实际应用中每个低压稳压单元可仅为一个均衡控制芯片供电，也可同时为多个均衡控制芯片供电。具体的，上述低压稳压单元可采用低压线性稳压器LD0。
[0104]进一步的，仍参照图6，本申请实施例提供的整车级电池管理系统中，箱级电池管理系统001还包括电压锁定单元500。电压锁定单元500分别与低压稳压单元400和均衡控制芯片100连接，用于检测低压稳压单元400的输出电压大小，当该输出电压低于均衡控制芯片100的最低工作电压(一般为3.2V)时，控制均衡控制芯片100进入休眠状态，停止对电池箱的均衡控制，以防止均衡控制芯片100误动作。
[0105]以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0106]以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
【权利要求】
1.一种整车级电池管理系统，应用于车载电池，其特征在于，所述车载电池包括具有多个串联连接的单体电池的电池箱； 所述整车级电池管理系统包括箱级电池管理系统，和，监控所述箱级电池管理系统并与外部进行通信的整车级控制器； 所述箱级电池管理系统包括:多个检测所述单体电池的电池状态信号并根据所述电池状态信号对所述单体电池进行均衡控制的均衡控制芯片，和监控所述均衡控制芯片的工作状态并与外部所述整车级控制器进行通信的箱整车级控制器； 所述电池箱中任意相邻两个单体电池与一个所述均衡控制芯片连接；每个均衡控制芯片通过数据线与所述箱级控制器连接；所述箱级控制器通过总线与所述整车级控制器连接。
2.根据权利要求1所述的整车级电池管理系统，其特征在于，一个所述车载电池中所述电池箱的个数为4个，一个所述电池箱中单体电池的个数为24个； 所述整车级电池管理系统中所述箱级电池管理系统至少有4套，与所述电池箱一一对应；每套所述箱级电池管理系统中所述均衡控制芯片的个数至少为23个。
3.根据权利要求1所述的整车级电池管理系统，其特征在于，每套所述箱级电池管理系统中的多个均衡控制芯片集成于一电路板。
4.根据权利要求1?3任一项所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述均衡控制芯片包括荷电量控制单元； 所述荷电量控制单元包括: 检测所述相邻两个单体电池的荷电量的荷电量检测单元； 根据所述荷电量检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池的荷电量是否存在差异的荷电量判断单元；以及， 当所述荷电量判断单元的判断结果为是时，控制电荷由所述荷电量大的单体电池向所述荷电量小的单体电池转移，直至所述相邻两个单体电池的荷电量相同的电量转移控制单元；其中， 所述荷电量判断单元分别与所述荷电量检测单元和电量转移控制单元连接；所述荷电量检测单元分别与所述相邻两个单体电池连接；所述电量转移控制单元分别与所述相邻两个单体电池连接。
5.根据权利要求4所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述箱级控制器包括: 与所述荷电量检测单元连接，以存储各个单体电池的荷电量的数据存储单元； 与所述荷电量检测单元和/或数据存储单元连接，以输出各个单体电池的荷电量的数据输出单兀； 与所述荷电量判断单元连接，以在所述荷电量判断单元的判断结果为是时进行报警的报警单元。
6.根据权利要求4所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述均衡控制芯片还包括串接于所述相邻两个单体电池之间的电压变换器； 所述电量转移控制单元包括:根据所述相邻两个单体电池的荷电量确定均衡电流方向、均衡电流大小和均衡时间的计算单元，以及根据所述所述均衡电流方向和均衡电流大小调节所述电压变换器的变比、并以所述均衡时间作为所述电压变换器的工作时长的执行单元。
7.根据权利要求4所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述均衡控制芯片还包括电流控制单元； 所述电流控制单元包括: 检测所述相邻两个单体电池的电流信息的电流检测单元； 根据所述电流检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池是否至少有一个的电流超出预设电流范围的过流判断单元；以及， 当所述过流判断单元的判断结果为是时，对所述电流超范围的单体电池进行过流保护的过流保护单元； 所述过流判断单元分别与所述电流检测单元和过流保护单元连接。
8.根据权利要求4所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述均衡控制芯片还包括电压控制单元； 所述电压控制单元包括: 检测所述相邻两个单体电池的电压信息的电压检测单元； 根据所述电压检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池是否至少有一个的电压超出预设的电压范围的过欠压判断单元；以及， 当所述过欠压判断单元的判断结果为是时，对所述电压超范围的单体电池进行过欠压保护的过欠压保护单元； 所述过欠压判断单元分别与所述电压检测单元和过欠压保护单元连接。
9.根据权利要求4所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述均衡控制芯片还包括温度控制单元； 所述温度控制单元包括: 检测所述相邻两个单体电池的温度信息的温度检测单元； 根据所述温度检测单元的检测结果，判断所述相邻两个单体电池是否至少有一个的温度超出预设温度范围的过欠温判断单元；以及， 当所述过欠温判断单元的判断结果为是时，对所述温度超范围的单体电池进行过欠温保护的过欠温保护单元； 所述过欠温判断单元分别与所述温度检测单元和过欠温保护单元连接。
10.根据权利要求1?3任一项所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述箱级电池管理系统还包括:当所述电池箱容量衰减至预设容量时使能所述均衡控制芯片的使能单J Li ο
11.根据权利要求1?3任一项所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述箱级电池管理系统还包括:获取所述单体电池的电能、并将其供给所述均衡控制芯片的低压稳压单元； 所述低压稳压单元的输入端与至少一个单体电池连接，所述低压稳压单元的输出端接于所述均衡控制芯片。
12.根据权利要求11所述的整车级电池管理系统，其特征在于，所述箱级电池管理系统还包括:当所述低压稳压单元的输出电压低于预设最低工作电压时关闭所述均衡控制芯片的电压锁定单元。
【文档编号】H02J7/00GK104426176SQ201310382096
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】张帆, 林晓斌, 郑正仙, 严性平, 苏芳 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司杭州供电公司, 杭州大有科技发展有限公司, 杭州协能科技有限公司