一种用于锂电池电源系统的电池管理系统的制作方法

1.本技术涉及一种用于锂电池电源系统的电池管理系统，属于锂电池技术领域。


背景技术：

2.目前，通常使用电池管理系统（battery management system，bms）对锂电池进行管理。电池管理系统主要为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
3.然而，锂电池电源系统的型号及生产厂家繁多，锂电池电源系统的不同生产厂家方案都不一样，对产品的使用终端的了解深浅不一（如使用的气候温度、使用装置和电池状态等），很多时候就会出现前期没有考虑到的工况问题，从而导致客户的滥用，不满，产品的破损（机械损伤和电气故障），甚至逻辑欠缺，导致锂电池系统使用故障频繁，严重影响电池的寿命和安全使用，甚至引起安全事故的问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种用于锂电池电源系统的电池管理系统，该电池管理系统逻辑全面，涉及锂电池电源系统的整个寿命周期（包括掉电、待机、工作和保护）、且流程闭环，可以全面了解用户使用特性，能广泛的应用于各类电池动力系统总成上（特别是轻型电动车及工程机械车辆）。
5.本技术提供如下技术方案：一种用于锂电池电源系统的电池管理系统，态和充满状态之间进行切换；在所述锂电池电源系统放电的情况下，控制所述锂电池电源系统在待机状态、工作状态、放电状态、放空状态和掉电状态之间进行切换；电池保护模块，用于：在所述状态控制模块控制所述锂电池电源系统切换为充电状态的情况下，对所述锂电池电源系统进行充电保护、充电温度保护、充电过流保护以及充电通讯超时保护；在所述状态控制模块控制所述锂电池电源系统切换为放电状态的情况下，对所述锂电池电源系统进行放电保护、放电温度保护、持续放电过流保护、峰值放电过流保护、以及总压过低保护；数据存储模块，用于存储上次充电时间、间隔充电时间、充电次数记录、异常记录和里程记录；以及剩余电量soc策略模块，用于按照预设策略设置所述锂电池电源系统的soc。
6.可选地，所述在所述锂电池电源系统静止的情况下，控制所述锂电池电源系统切换至待机状态或者掉电状态，包括：在所述锂电池电源系统处于掉电状态的情况下，若接收到唤醒信号，则在预设校准时长内进行自检和电流校准后，控制所述锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至所述待机状态；所述唤醒信号为使能信号或充电信号；或者，在预设等待时长内未检测到使能信号的情况下，控制所述锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至所述待机状态；在所述锂电池电源系统处于任一状态的情况下，若在掉电检测时长内未检测到使
能信号、或者所述锂电池电源系统的总电压低于总电压阈值的情况下，进入掉电状态。
7.可选地，所述在所述锂电池电源系统充电的情况下，控制所述锂电池电源系统在待机状态、工作状态、充电状态、充电通讯超时状态和充满状态之间进行切换，包括：在所述锂电池电源系统接入充电设备、且接收到唤醒信号的情况下，控制所述锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至所述待机状态；在待机状态下，在预设校准时长内进行自检和电流校准后，控制所述充放电mos管闭合，以进入工作状态；在进入工作状态后，响应于在预设通讯时长内接收到所述上位机发送的请求命令，向所述上位机发送应答数据和所述锂电池电源系统的电池信息，同时检测到所述锂电池电源系统的充电电流大于预设电流阈值；在所述预设通讯时长内未接收到所述请求命令、且未接收到仪表soc请求命令、且所述充电电流大于预设电流阈值的情况下，控制所述锂电池电源系统的充电mos管关闭；在所述预设通讯时长内接收到所述请求命令、或者接收到仪表soc请求命令、或者放电电流大于所述预设电流阈值的情况下，控制所述锂电池电源系统的充电mos管闭合，以继续充电；在预设的电压检测时长内，若检测到单体电池的最大电压达到充电电压阈值，则切断所述充电mos管，以进入充满状态；在所述锂电池电源系统与所述充电设备断开，且在预设等待时长内未检测到使能信号的情况下，进入待机状态。
8.可选地，所述在所述锂电池电源系统放电的情况下，控制所述锂电池电源系统在待机状态、工作状态、放电状态、放空状态和掉电状态之间进行切换，包括：在所述锂电池电源系统插入车架、且接收到唤醒信号的情况下，控制所述锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至所述待机状态；在待机状态下，在预设校准时长内进行自检和电流校准后，控制所述充放电mos管闭合，以进入工作状态；或者，在所述锂电池电源系统插入车架、且持续预设时长检测到使能信号的情况下，控制所述充放电mos管闭合，以进入工作状态；在接收到仪表soc请求命令的情况下，向车辆仪表返回应答数据和soc数据，同时检测到所述锂电池电源系统的放电电流大于预设电流阈值；在预设的电压检测时长内，若检测到单体电池的最小电压达到放电电压阈值，则切断放电mos管，以进入放空状态；在掉电检测时长内未检测到使能信号、或者所述锂电池电源系统的总电压低于总电压阈值的情况下，进入掉电状态；在掉电状态下，所述锂电池电源系统的功耗满足以下要求：在所述锂电池电源系统接入使能端的情况下，休眠状态和掉电状态的功耗小于第一电流阈值；在所述锂电池电源系统未接入使能端的情况下，休眠状态和掉电状态的功耗小于第二电流阈值；所述第二电流阈值小于所述第一电流阈值；在休眠状态和掉电状态下，所述锂电池电源系统的正负极短路功耗小于第三电流阈值。
9.可选地，所述在所述状态控制模块控制所述锂电池电源系统切换为充电状态的情
况下，对所述锂电池电源系统进行充电保护、充电温度保护、充电过流保护以及充电通讯超时保护，包括：在充电保护时长内，若检测到最高的单体电压达到充电保护阈值，则立即切断所述锂电池电源系统的充电mos管，放电mos管不切断；若在充电保护时长内检测到最高的单体电压小于所述充电保护阈值或放电电流大于预设电流阈值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合所述充电mos管；在所述锂电池电源系统的充电电流大于预设电流阈值、且在充电温度保护时长内，持续检测到最高温度大于充电高温阈值或者最低温度小于充电低温阈值的情况下，切断充电mos管、放电mos管不切断；若在充电温度保护时长内，检测到最高温度小于或等于充电温度上限值且最低温度大于或等于充电温度下限值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合充电mos管；其中，充电温度上限值小于充电高温阈值，充电温度下限值大于充电低温阈值；在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围内，若所述锂电池电源系统的温度属于第一子范围和第四子范围、且在充电过流保护时长内持续检测到充电电流大于或等于第一充电过流阈值，则切断充电mos管、放电mos管不切断；若所述锂电池电源系统的温度属于第一子范围和第四子范围、且充电电流小于第一恢复阈值，或者若所述锂电池电源系统重新上电，则在预设延时时长后闭合充电mos管；所述温度范围按照温度从低到高依次包括第一子范围、第二子范围、第三子范围和第四子范围；在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围内，若所述锂电池电源系统的温度属于第三子范围、且在充电过流保护时长内持续检测到充电电流大于或等于第二充电过流阈值，则切断充电mos管、放电mos管不切断；若所述锂电池电源系统的温度属于第三子范围、且充电电流小于第二恢复阈值，或者若所述锂电池电源系统重新上电，则在预设延时时长后闭合充电mos管；所述第二充电过流阈值大于所述第一充电过流阈值；在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围内，若所述锂电池电源系统的温度属于第二子范围、且在充电过流保护时长内持续检测到充电电流大于或等于第三充电过流阈值，则切断充电mos管、放电mos管不切断；若所述锂电池电源系统的温度属于第三子范围且充电电流小于第三恢复阈值，或者若所述锂电池电源系统重新上电，则在预设延时时长后闭合充电mos管；所述第三充电过流阈值大于所述第二充电过流阈值；所述第三恢复阈值大于所述第一恢复阈值、且大于所述第二恢复阈值；在预设通讯时长内未接收到所述上位机发送的请求命令、且未接收到仪表soc请求命令、且所述充电电流大于预设电流阈值的情况下，控制所述锂电池电源系统的充电mos管切断、不切断放电mos管；在所述预设通讯时长内接收到所述请求命令、或者接收到仪表soc请求命令、或者放电电流大于所述预设电流阈值的情况下，或者在所述控制所述锂电池电源系统的充电mos管闭合，以继续充电。
10.可选地，所述在所述状态控制模块控制所述锂电池电源系统切换为放电状态的情况下，对所述锂电池电源系统进行放电保护、放电温度保护、持续放电过流保护、以及峰值放电过流保护，包括：在放电保护时长内，若检测到最低的单体电压达到放电保护阈值，则立即切断所
述锂电池电源系统的放电mos管，充电mos管不切断；若检测到最低的单体电压大于所述放电保护阈值，不闭合所述放电mos管，放电保护锁存；若放电电流大于预设电流阈值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合所述放电mos管；在所述锂电池电源系统的放电电流大于预设电流阈值、且在放电温度保护时长内，持续检测到最高温度大于放电高温阈值或者最低温度小于放电低温阈值的情况下，切断放电mos管、充电mos管不切断；若在放电温度保护时长内，检测到最高温度小于或等于放电温度上限值且最低温度大于或等于放电温度下限值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合放电mos管；其中，放电高温阈值大于放电温度上限值，放电低温阈值小于放电温度下限值；在持续放电过流保护时长内，若持续检测到所述锂电池电源系统的放电电流大于或等于持续过流阈值，则切断放电mos管和充电mos管；若所述锂电池电源系统与负载断开或者重新上电，则闭合放电mos管和充电mos管；在峰值放电过流保护时长内，若持续检测到所述锂电池电源系统的放电电流大于或等于峰值过流阈值，则切断放电mos管和充电mos管；若所述锂电池电源系统与负载断开或者重新上电，则闭合放电mos管和充电mos管；所述峰值过流阈值大于所述持续过流阈值。
11.在所述锂电池电源系统的总电压小于总电压阈值的情况下，切断放电mos管进入掉电状态；若锂电池电源系统的总电压大于或等于预设恢复电压的情况下，或者在所述锂电池电源系统与接入充电设备、且所述锂电池电源系统的充电电流大于预设电流阈值的情况下，闭合放电mos管。
12.可选地，所述存储上次充电时间、间隔充电时间、充电次数、异常记录和里程记录，包括：在获取到所述上位机发送的请求命令、且充电电流大于预设电流阈值的情况下，读取当前充电时间，并以预设周期保存于ram缓冲区；当唤醒信号和仪表soc请求命令消失后，将ram缓冲区中的当前充电时间存储于flash中，得到所述上次充电时间；在间隔充电检测时长内，若检测到大于预设阈值的电流，则将间隔充电时间清零；若检测到小于或等于所述预设阈值的电流时，将当前时间累加；在即将进入休眠状态时，将间隔充电时间存于flash，以在下次唤醒后从flash中读取历史数据；以所述锂电池电源充电时充进预设容量作为一次充电，使用累计总充电容量对预设容量进行取整，得到所述充电次数；统计充电过流次数、单体过冲次数、单体过放次数、以及短路次数，得到所述异常记录；获取仪表在车辆启动时发送的初始里程数，在车辆移动过程中里程数累加，在停车后基于当前里程数与所述初始里程数之间的差值，确定本次里程数；将每次获取到的本次里程数叠加，得到所述锂电池电源系统的里程记录。
13.可选地，所述按照预设策略设置所述锂电池电源系统的soc，包括：响应于唤醒信号，在放电电流绝对值小于1a的情况下不作为soc积分；在单体电池的最大电压大于第一电压阈值的情况下，将soc修正为100%；在单体电池的最大电压小于或等于第一电压阈值的情况下，设置soc不超过99%；在单体电池的最大电压大于或等于第二电压阈值、且soc小于98%、且充电电流大
于预设值0.5a的情况下，设置soc为98%；在单体电池的最小电压小于或等于第三电压阈值且无充电电流的情况下，设置soc为0%；在单体电池的最小电压持续一定时长小于第四电压阈值、且soc为大于10%、且所述锂电池电源系统处于非充电状态的情况下，设置soc为10%。
14.可选地，所述按照预设策略设置所述锂电池电源系统的soc，包括：获取各个电芯参数对应的第一对应关系，所述第一对应关系用于指示在不同温度下soc与开路电压ocv之间的修正值；获取所述锂电池电源系统的当前电芯参数；获取当前电芯参数对应的第一对应关系，并在所述第一对应关系中确定当前修正值，以对soc进行修正。
15.可选地，所述按照预设策略设置所述锂电池电源系统的soc，包括：获取各个电芯参数对应的第二对应关系，所述第二对应关系用于指示在不同温度下对应的容量数据和修正系数；获取所述锂电池电源系统的当前电芯参数；获取当前电芯参数对应的第二对应关系，并在所述第二对应关系中确定容量数据和当前修正系数，以对初始容量进行修正。
16.本技术的有益效果至少包括：通过状态控制模块在锂电池电源系统静置的情况下，控制锂电池电源系统切换至待机状态或者掉电状态；在锂电池电源系统充电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、充电状态、充电通讯超时状态和充满状态之间进行切换；在锂电池电源系统放电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、放电状态、放空状态和掉电状态之间进行切换；电池保护模块在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为充电状态的情况下，对锂电池电源系统进行充电保护、充电温度保护、充电过流保护以及充电通讯超时保护；在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为放电状态的情况下，对锂电池电源系统进行放电保护、放电温度保护、持续放电过流保护、峰值放电过流保护、以及总压过低保护；数据存储模块存储上次充电时间、间隔充电时间、充电次数记录、异常记录和里程记录；以及soc策略模块按照预设策略设置锂电池电源系统的soc；可以解决电池管理系统的管理陈磊无法覆盖锂电池电源系统的整个周期，管理效果不佳的问题；由于电池管理系统涉及锂电池电源系统的整个寿命周期（包括掉电、待机、工作和保护）、且流程闭环，因此，可以全面了解用户使用特性，提高电池管理效果。
17.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
18.图1是本技术一个实施例提供的用于锂电池电源系统的电池管理系统的应用场景示意图；图2是本技术一个实施例提供的用于锂电池电源系统的电池管理系统的框图；图3是本技术一个实施例提供的用于锂电池电源系统的电池管理系统的状态切换逻辑示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
20.图1是本技术一个实施例提供的用于锂电池电源系统的电池管理系统的应用场景示意图，该电池管理系统的应用场景至少包括：与每个锂电池电源系统相连的电池管理系统10、上位机20和充电设备30。可选地，该应用场景还包括微动开关40和/或推杆50。
21.每个电池管理系统10对应管理一个锂电池电源系统，不同电池管理系统10管理不同的锂电池电源系统。可选地，电池管理系统10安装在对应的锂电池电源系统的电池芯片中，并对该电池芯片中的各个电路结构进行控制。
22.比如：以锂电池电源系统为轻型电动车48v20ah锂电池（15串磷酸铁锂）系统，此时，电池管理系统用于该48v20ah锂电池系。
23.每个电池管理系统10具有系统地址，以唯一地指示电池管理系统10。比如：多个锂电池电源系统放置在充电柜中，此时，每个锂电池电源系统对应的电池管理系统10分别使用各自的系统地址与上位机20进行通信。
24.电池管理系统10与上位机20基于rs-485协议（串行通讯的标准）进行通讯，以向上位机20反馈锂电池电源系统的相关信息，和/或按照上位机20的命令执行操作。
25.充电设备30适于为锂电池电源系统充电，比如：充电设备30安装在充电柜中，不同充电设备30为不同的锂电池电源系统进行充电。
26.本实施例中，充电设备30也与上位机20通讯相连，比如：充电设备30将控制器局域网总线（can，controller area network）协议转换为rs-485协议后与上位机20通讯相连。这样，可以将充电设备30的相关信息发送至上位机20，和/或按照上位机20的命令执行操作。
27.其中，上位机20支持对电池管理系统10使用的参数进行配置，比如：对单体过充、单体过放、温度过高、温度过低、电流过大等参数配置，还可以对电池管理系统10进行boot升级。
28.微动开关40和/或推杆50通过485拨码器与上位机20相连。微动开关40和/或推杆50适于调节电池管理系统10放电时的最小电压值。比如：在锂电池电源系统正常放电时，达到最小电压值v1则立即停止放电。此时，用户无法使用锂电池电源系统所供电的设备，如：电动车等。而用户可以通过拨动微动开关40和/或推杆50将最小电压值v1调低至v2，使得锂电池电源系统继续放电一段时间，以延长使用时间。
29.上述应用场景仅是示意性的，下面对电池管理系统10进行详细介绍。
30.图2本技术一个实施例提供的用于锂电池电源系统的电池管理系统的结构示意图，该系统至少包括：状态控制模块210、电池保护模块220、数据存储模块230和剩余电量（state of charge，soc）策略模块240。
31.状态控制模块210，用于：在锂电池电源系统静置的情况下，控制锂电池电源系统切换至待机状态或者掉电状态；在锂电池电源系统充电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、充电状态、充电通讯超时状态和充满状态之间进行切换；在锂电池电源系统放电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、放电状态、放空状态和掉电状态之间进行切换。
32.具体地，在锂电池电源系统静止的情况下，控制锂电池电源系统切换至待机状态或者掉电状态，包括：在锂电池电源系统处于掉电状态的情况下，若接收到唤醒信号，则在预设校准时长内进行自检和电流校准后，控制锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至待机状态；在预设等待时长内未检测到使能信号的情况下，控制锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至待机状态；在锂电池电源系统处于任一状态的情况下，若在掉电检测时长内未检测到使能信号、或者锂电池电源系统的总电压低于总电压阈值的情况下，进入掉电状态。
33.唤醒信号为使能en信号或充电信号。其中，en信号是锂电池电源系统与充电设备或者负载完全对接的情况下生成的。
34.比如：锂电池电源系统静止的情况下，分为以下两种场景：（1）进入待机状态：1、bms在掉电状态被唤醒，3s（即预设校准时长）内完成自检和电流校准，然后进入待机状态（即充放电mos管关闭）；2、bms持续3s（即预设等待时长）未检测到en，进入待机状态；（2）进入掉电状态：在任一状态，如果持续24小时（掉电检测时长）未检测到en信号或总电压低于42v（即总电压阈值）时，bms进入掉电状态。此时锂电池电源系统的功耗不得超过0.3ma。
35.其中，待机状态和掉电状态下锂电池电源系统（或者说电池包）输出接口不带电。
36.在锂电池电源系统充电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、充电状态、充电通讯超时状态和充满状态之间进行切换，包括：在锂电池电源系统接入充电设备、且接收到唤醒信号的情况下，控制锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至待机状态；在待机状态下，在预设校准时长内进行自检和电流校准后，控制充放电mos管闭合，以进入工作状态；在进入工作状态后，响应于在预设通讯时长内接收到上位机发送的请求命令，向上位机发送应答数据和锂电池电源系统的电池信息，同时检测到锂电池电源系统的充电电流大于预设电流阈值；在预设通讯时长内未接收到请求命令、且未接收到仪表soc请求命令、且充电电流大于预设电流阈值的情况下，控制锂电池电源系统的充电mos管关闭；在预设通讯时长内接收到请求命令、或者接收到仪表soc请求命令、或者放电电流大于预设电流阈值的情况下，控制锂电池电源系统的充电mos管闭合，以继续充电；在预设的电压检测时长内，若检测到单体电池的最大电压达到充电电压阈值，则切断充电mos管，以进入充满状态；在锂电池电源系统与充电设备断开，且在预设等待时长内未检测到使能信号的情况下，进入待机状态。
37.比如：以锂电池电源系统为电池包为例，在锂电池电源系统充电的情况下，状态切换过程如下：（1）进入工作状态：电池包接入充电设备，bms被充电设备唤醒（en或充电设备输出58v/1a的电能），先进入待机状态（充放电mos管关闭），在随后3s（即预设校准时长）内要完成自检和电流校准，然后闭合充放电mos管进入工作状态；
（2）进入充电状态：进入工作状态后，bms收到上位机请求命令0x02，bms作出0xc2应答，并给上位机发送电池信息（查询一次，回复一次），同时检测到充电电流大于0.5a（即预设电流阈值）以上；（3）进入充电通讯超时状态：在充电过程中，如果bms持续60s（即预设通讯时长）未收到主机请求命令ox02，且未收到仪表soc请求命令0x0a，且充电电流大于0.5a，bms切断充电mos管；之后如果bms检测到放电电流大于0.5a或收到仪表soc请求命令0x0a或收到充电请求命令0x02，则bms闭合充电mos管继续充电，即恢复充电状态；（4）进入充满状态：电池包在充电柜充电，bms持续2s（即电压检测时长）检测到单体电池的最大电压达到3.60v（即充电电压阈值）后，bms切断充电mos管进入充满状态；（5）进入待机状态：电池包从充电柜取出，bms持续3s（即预设等待时长）未检测到en信号，进入待机状态。
38.在锂电池电源系统放电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、放电状态、放空状态和掉电状态之间进行切换，包括：在锂电池电源系统插入车架、且接收到唤醒信号的情况下，控制锂电池电源系统的充放电mos管关闭，以切换至待机状态；在待机状态下，在预设校准时长内进行自检和电流校准后，控制充放电mos管闭合，以进入工作状态；或者，在锂电池电源系统插入车架、且持续预设时长检测到使能信号的情况下，控制充放电mos管闭合，以进入工作状态；在接收到仪表soc请求命令的情况下，向车辆仪表返回应答数据和soc数据，同时检测到锂电池电源系统的放电电流大于预设电流阈值；在预设的电压检测时长内，若检测到单体电池的电压达到放电电压阈值，则切断放电mos管，以进入放空状态；在掉电检测时长内未检测到使能信号、或者锂电池电源系统的总电压低于总电压阈值的情况下，进入掉电状态；在掉电状态下，锂电池电源系统的功耗满足以下要求：在锂电池电源系统接入使能端的情况下，休眠状态和掉电状态的功耗小于第一电流阈值；在锂电池电源系统未接入使能端的情况下，休眠状态和掉电状态的功耗小于第二电流阈值；第二电流阈值小于第一电流阈值；在休眠状态和掉电状态下，锂电池电源系统的正负极短路功耗小于第三电流阈值。
39.比如：以锂电池电源系统为电池包、锂电池电源系统所供电的设备为车辆为例，在锂电池电源系统放电的情况下，状态切换过程如下：（1）进入工作状态：1、电池包在掉电状态插入车辆的车架，被en信号唤醒，进入待机状态（充放电mos管关闭），且3s内完成自检和电流校准，然后闭合充放电mos管进入工作状态；2、电池包在待机状态插入车辆的车架，持续3s（即预设时长）检测到en信号，闭合充放电mos管进入工作状态；（2）进入放电状态：在电池包收到车辆的仪表soc请求命令0x0a后，bms返回指令0xca 和soc数据，同时检测到放电电流大于0.5a（即预设电流阈值）；（3）进入放空状态：电池包在车架放电，bms持续2s（即电压检测时长）检测到单体
电池的最小电压达到2.75v（即放电电压阈值）后，bms切断放电mos管进入放空状态；（4）进入掉电状态：持续24小时（即掉电检测时长）未检测到en信号或总电压低于42v（即总电压阈值）时，bms进入掉电状态，此时功耗应满足以下要求；1、接en休眠/掉电功耗：小于50ua（即第一电流阈值）；2、不接en休眠/掉电功耗：小于10ua（即第二电流阈值）；3、休眠/掉电后p+与p-端短路功耗：小于50ua（即第三电流阈值）。
40.具体地，待机状态、掉电状态、放电状态、工作状态、充电通讯超时状态、充电状态、充满状态、放电状态、放空状态、放电刹车回馈状态之间的切换逻辑参考图3。
41.电池保护模块220，用于：在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为充电状态的情况下，对锂电池电源系统进行充电保护、充电温度保护、充电过流保护以及充电通讯超时保护；在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为放电状态的情况下，对锂电池电源系统进行放电保护、放电温度保护、持续放电过流保护、峰值放电过流保护、以及总压过低保护。
42.具体地，在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为充电状态的情况下，对锂电池电源系统进行充电保护、充电温度保护、充电过流保护以及充电通讯超时保护，包括：1、充电保护：在充电保护时长内，若检测到最高的单体电压达到充电保护阈值，则立即切断锂电池电源系统的充电mos管，放电mos管不切断。
43.如：当bms持续2s（即充电保护时长）检测到最高单体达到3.60v（即充电保护阈值）时，bms立即切断充电mos管，放电mos管不可切断。
44.充电保护恢复：若在充电保护时长内检测到最高的单体电压小于充电保护阈值或放电电流大于预设电流阈值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合充电mos管；如：a.当bms持续2s（即充电保护时长）检测到最高单体低于3.45v或检测到有放电电流（大于0.5a），bms闭合充电mos管；b.24小时（即预设掉电时长）bms掉电后重新上电恢复。
45.2、充电温度保护：在锂电池电源系统的充电电流大于预设电流阈值、且在充电温度保护时长内，持续检测到最高温度大于充电高温阈值或者最低温度小于充电低温阈值的情况下，切断充电mos管、放电mos管不切断。
46.如：当bms检测到充电状态（充电电流大于0.5a），且持续3s（即充电温度保护时长）检测到最高温度大于等于55℃（即充电高温阈值）或最低温度小于等于0℃（即充电低温阈值），bms切断充电mos管，放电mos管不可切断。
47.充电温度保护恢复：若在充电温度保护时长内，检测到最高温度小于或等于充电温度上限值且最低温度大于或等于充电温度下限值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合充电mos管；其中，充电温度上限值小于充电高温阈值，充电温度下限值大于充电低温阈值。
48.如：a.bms持续3s（即充电温度保护时长）检测到最高温度≦50℃（充电温度上限值）且最低温度≧2℃（充电温度下限值），bms闭合充电mos管；b.24小时bms掉电后重新上电恢复。
49.3、充电过流保护：在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围内，若锂电池电源系统的温度属于第一子范围和第四子范围、且在充电过流保护时长内持续检测到充电电流大于或等于第一充电过流阈值，则切断充电mos管、放电mos管不切断。
50.其中，温度范围按照温度从低到高依次包括第一子范围、第二子范围、第三子范围和第四子范围。
51.在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围内，若锂电池电源系统的温度属于第三子范围、且在充电过流保护时长内持续检测到充电电流大于或等于第二充电过流阈值，则切断充电mos管、放电mos管不切断。
52.在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围内，若锂电池电源系统的温度属于第二子范围、且在充电过流保护时长内持续检测到充电电流大于或等于第三充电过流阈值，则切断充电mos管、放电mos管不切断；如：充电低温阈值为0℃，充电高温阈值为55℃，在充电低温阈值至充电高温阈值限定的温度范围包括的第一子范围为：0℃＜t≤5℃、第二子范围为：5℃＜t≤45℃，第三子范围为45℃＜t≤50℃、第四子范围为50℃＜t≤55℃。
53.在0℃＜t≤5℃和50℃＜t≤55℃区间，bms持续3s（即充电过流保护时长）检测到充电电流大于等于8a（即第一充电过流阈值）后，bms切断充电mos管，放电mos管不可切断。
54.45℃＜t≤50℃区间，bms检测到充电电流大于等于14a（即第二充电锅炉阈值），持续3s后，bms切断充电mos管，放电mos管不可切断。
55.5℃＜t≤45℃区间，bms检测到充电电流大于等于24a（即第三充电过流阈值），持续3s后，bms切断充电mos管，放电mos管不可切断。
56.充电过流保护恢复：若锂电池电源系统的温度属于第一子范围和第四子范围、且充电电流小于第一恢复阈值，或者若锂电池电源系统重新上电，则在预设延时时长后闭合充电mos管。
57.若锂电池电源系统的温度属于第三子范围、且充电电流小于第二恢复阈值，或者若锂电池电源系统重新上电，则在预设延时时长后闭合充电mos管；第二充电过流阈值大于第一充电过流阈值。
58.若锂电池电源系统的温度属于第三子范围且充电电流小于第三恢复阈值，或者若锂电池电源系统重新上电，则在预设延时时长后闭合充电mos管；第三充电过流阈值大于第二充电过流阈值；第三恢复阈值大于第一恢复阈值、且大于第二恢复阈值。
59.如：a.0℃＜t≤5℃和50℃＜t≤55℃区间，电流小于2a（即第一恢复阈值）且延时30s（即预设延时时长）再恢复；45℃＜t≤50℃区间，电流小于2a（即第二恢复阈值）且延时30s再恢复；5℃＜t≤45℃区间，电流小于10a（即第三恢复阈值）且延时30s再恢复；b. bms重新上电恢复。
60.4、充电通讯超时保护：在预设通讯时长内未接收到上位机发送的请求命令、且未接收到仪表soc请求命令、且充电电流大于预设电流阈值的情况下，控制锂电池电源系统的充电mos管切断、不切断放电mos管。
61.如：如果bms持续60s（即预设通讯时长）未收到充电请求命令0x02，且未收到仪表soc请求命令0x0a，且充电电流大于0.5a，bms切断充电mos管，放电mos管不可切断。
62.充电通讯超时保护恢复：在预设通讯时长内接收到请求命令、或者接收到仪表soc请求命令、或者放电电流大于预设电流阈值的情况下，或者在控制锂电池电源系统的充电mos管闭合，以继续充电。
63.如：a.当bms检测到放电电流大于0.5a或收到仪表soc请求命令0x0a或收到充电请求命令0x02后，bms闭合充电mos管；b. bms重新上电恢复。
64.具体地，在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为放电状态的情况下，对锂电池电源系统进行放电保护、放电温度保护、持续放电过流保护、以及峰值放电过流保护，包括：1、放电保护：在放电保护时长内，若检测到最低的单体电压达到放电保护阈值，则立即切断锂电池电源系统的放电mos管，充电mos管不切断。此时，若检测到最低的单体电压大于放电保护阈值，不闭合放电mos管，放电保护锁存；如：当bms持续2s（即放电保护时长）检测到最低的单体低于2.75v（即放电保护阈值）时，bms切断放电mos管，充电mos管不可切断；bms切断放电mos管后，即使最低单体电压回升至2.75v及以上，bms不可闭合放电mos管，放电保护锁存。
65.放电保护恢复：若放电电流大于预设电流阈值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合放电mos管。
66.如：a.当bms检测到充电电流大于0.5a，bms闭合放电mos管；b.24小时bms掉电后重新上电恢复。
67.2、放电温度保护：在锂电池电源系统的放电电流大于预设电流阈值、且在放电温度保护时长内，持续检测到最高温度大于放电高温阈值或者最低温度小于放电低温阈值的情况下，切断放电mos管、充电mos管不切断。
68.如：bms检测到放电状态（放电电流大于0.5a），且持续3s（即放电温度保护时长）检测到最高温度大于等于60℃（即放电高温阈值）或最低温度小于等于-12℃（即放电低温阈值），bms切断放电mos管，充电mos管不可切断。
69.放电温度保护恢复：若在放电温度保护时长内，检测到最高温度小于或等于放电温度上限值且最低温度大于或等于放电温度下限值，或者若持续预设掉电时长重新上电，则闭合放电mos管；其中，放电高温阈值大于放电温度上限值，放电低温阈值小于放电温度下限值。
70.如：a.bms持续3s（（即放电温度保护时长）检测到最高温度小于等于55℃（即放电温度上限值）且最低温度大于等于-10℃（即放电温度下限值），bms闭合放电mos管；b.24小时bms掉电后重新上电恢复。
71.3、持续放电过流保护：在持续放电过流保护时长内，若持续检测到锂电池电源系统的放电电流大于或等于持续过流阈值，则切断放电mos管和充电mos管。
72.如：bms持续60s（持续放电过流保护时长）检测到放电电流大于等于35a（即持续过流阈值），bms切断放电mos管和充电mos管。
73.持续放电过流保护恢复：若锂电池电源系统与负载断开或者重新上电，则闭合放电mos管和充电mos管。
74.如：a.断开负载恢复；b.bms重新上电恢复。
75.4、峰值放电过流保护：在峰值放电过流保护时长内，若持续检测到锂电池电源系统的放电电流大于或等于峰值过流阈值，则切断放电mos管和充电mos管。
76.如：bms持续0.32s检测到放电电流大于等于100a， bms切断放电mos管和充电mos管；峰值放电过流保护恢复：若锂电池电源系统与负载断开或者重新上电，则闭合放电mos管和充电mos管；峰值过流阈值大于持续过流阈值。
77.如：a.断开负载恢复；b.bms重新上电恢复。
78.5、总电压过低保护（软硬件同时保护）：在锂电池电源系统的总电压小于总电压阈值的情况下，切断放电mos管进入掉电状态。
79.如：当总电压小于42v（即总电压阈值）时，bms进入掉电状态。
80.总电压过低保护恢复：若锂电池电源系统的总电压大于或等于预设恢复电压的情况下，或者在锂电池电源系统与接入充电设备、且锂电池电源系统的充电电流大于预设电流阈值的情况下，闭合放电mos管。
81.如：a.当总电压小于42v触发bms掉电时，需总电压大于等于43v（即预设恢复电压）后bms才能恢复；b.接上充电设备，bms检测到充电电流（大于0.5a），bms闭合放电mos管。
82.数据存储模块230，用于存储上次充电时间、间隔充电时间、充电次数记录、异常记录和里程记录。
83.具体地，存储上次充电时间、间隔充电时间、充电次数、异常记录和里程记录，包括：1、存储上次充电时间：在获取到上位机发送的请求命令、且充电电流大于预设电流阈值的情况下，读取当前充电时间，并以预设周期保存于ram缓冲区；当唤醒信号和仪表soc请求命令消失后，将ram缓冲区中的当前充电时间存储于flash中，得到上次充电时间。
84.比如：bms在收到充电请求命令0x02，且充电电流大于0.5a时，bms从充电柜读取当前充电时间，并以10s周期保存于ram缓冲区。当bms唤醒信号en、充电、rs485全部消失后，将ram中的当前充电时间存储于flash中。
85.2、存储间隔充电时间：在间隔充电检测时长内，若检测到大于预设阈值的电流，则将间隔充电时间清零；若检测到小于或等于预设阈值的电流时，将当前时间累加；在即将进入休眠状态时，将间隔充电时间存于flash，以在下次唤醒后从flash中读取历史数据。
86.比如：如果bms持续3s检测到有充电大于1a时，该时间值清零；小于等于1a时，该时间累加；在即将进入休眠时，bms将间隔充电时间存于flash，下机唤醒后从flash中读取历史数据。
87.3、充电次数记录：以锂电池电源充电时充进预设容量作为一次充电，使用累计总充电容量对预设容量进行取整，得到充电次数。
88.比如：（1）电池包充进18ah容量作为1次；（2）累计总充电容量对18取整，得出总充电次数，总充电次数采用双字节，最大累计次数可达65535。
89.4、存储异常记录：统计充电过流次数、单体过冲次数、单体过放次数、以及短路次数，得到异常记录。
90.比如：存储充电过流次数、单体过充次数（≧3.8v）、单体过放次数（≦2.5v）、短路次数记录。
91.5、存储里程记录：获取仪表在车辆启动时发送的初始里程数，在车辆移动过程中里程数累加，在停车后基于当前里程数与初始里程数之间的差值，确定本次里程数；将每次获取到的本次里程数叠加，得到锂电池电源系统的里程记录。
92.比如：电动车钥匙拧开，bms会收到仪表发送的起始里程数，在骑行过程，里程数不断增加。经过骑行后收到的当前里程与起始里程数差值，即为本次里程数。通过对本次里程数的累计得出此电池包总里程。
93.soc策略模块240，用于按照预设策略设置锂电池电源系统的soc。
94.在一个示例中，按照预设策略设置锂电池电源系统的soc，包括：1、零点漂移修正：响应于唤醒信号，在放电电流绝对值小于1a的情况下不作为soc积分。
95.比如：bms被en或充电机58v/1a唤醒后，先进入待机状态（充放电mos管关闭），在随后3s内要完成自检和电流校准，然后闭合充放电mos管进入工作状态。规定电流绝对值小于1a，不作为soc积分。
96.2、soc置满：在单体电池的最大电压大于第一电压阈值的情况下，将soc修正为100%；在单体电池的最大电压小于或等于第一电压阈值的情况下，设置soc不超过99%；在单体电池的最大电压大于或等于第二电压阈值、且soc小于98%、且充电电流大于预设值0.5a的情况下，设置soc为98%。
97.比如：单体电池的最大电压大于3.57v，soc修正为100%；否则soc不得超过99%；如果（单体电池的最大电压≥3.54v） && （soc《98%） && (充电电流》0.5a)时，soc置98%。
98.3、soc清零：在单体电池的最小电压小于或等于第三电压阈值且无充电电流的情况下，设置soc为0%。
99.比如：如果最低单体≦2.75v且无充电电流，soc置0%。
100.4、soc置10%：在单体电池的最小电压持续一定时长小于第四电压阈值、且soc为大于10%、且锂电池电源系统处于非充电状态的情况下，设置soc为10%。
101.比如：如果持续8s小于等于最低单体≦3.0v时，如果计算出soc大于10%，且在非充电状态下则soc等于10%，在上述修正后重新按正常soc计算。
102.在另一个示例中，按照预设策略设置锂电池电源系统的soc，包括：获取各个电芯参数对应的第一对应关系，第一对应关系用于指示在不同温度下soc与开路电压ocv之间的修正值；获取锂电池电源系统的当前电芯参数；获取当前电芯参数对应的第一对应关系，并在第一对应关系中确定当前修正值，以对soc进行修正。
103.比如：各个电芯参数对应的第一对应关系如下表一所示，表一中各个位置的数值可以基于电芯参数自适应设置，根据表格的10%、50%、90%状态下的开路电压，“/”表示基于电芯参数自适应设置的值，如果1小时以上没有充电放电电流，进行ocv校正。
104.表一：
在又一个示例中，按照预设策略设置锂电池电源系统的soc，包括：获取各个电芯参数对应的第二对应关系，第二对应关系用于指示在不同温度下对应的容量数据和修正系数；获取锂电池电源系统的当前电芯参数；获取当前电芯参数对应的第二对应关系，并在第二对应关系中确定容量数据和当前修正系数，以对初始容量进行修正。
105.比如：某个电芯参数对应的第二对应关系如下表二所示，根据表二中的温度与容量数据可以对对应电芯参数的锂电池电源系统的初始容量进行修正。
106.表二：
需要注意的是，表二中的数据仅是示意性的，在实际实现时，也可以是其它参数。
107.根据上述内容可知，以轻型电动车48v20ah锂电池（15串磷酸铁锂）系统用bms为例，该bms至少包括以下功能要求：1、具备15路单体电压检测功能，检测范围0-5v，精度
±
15mv；2、具备2路温度检测功能，检测范围-40～120℃，精度
±
1℃；3、具备单体电压过高、单体电压过低、温度过高、温度过低、电流过大、采样断线、防短路等保护功能；4、具备充电唤醒58v/1a、en充放电唤醒、rs485通讯唤醒、开盖唤醒（预留）功能；5、具备数据记录功能，包含充电次数、放电次数、连接器插拔次数、上一次充电时间、间隔充电时间、电池包总里程数、本次里程数、电池包id、bms-id、软件版本号、硬件版本号、soc、soh、充电过流次数、单体过充次数、单体过放次数、短路次数记录、开箱次数（预留）等；6、具备1路半双工隔离485通信接口，软件有bootloader可在线升级；7、具备soc计算功能，误差不大于8%；8、持续充放电能力不低于25a，板子最高温升不大于25℃；9、充放电同口，无均衡；10、通讯波特率 9600bps（可自定，本案下文均以此为例）。
108.bms的保护参数至少包括如下表三所示的保护参数。
109.表三：
综上所述，本实施例提供的用于锂电池电源系统的电池管理系统，通过状态控制模块在锂电池电源系统静置的情况下，控制锂电池电源系统切换至待机状态或者掉电状态；在锂电池电源系统充电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、充电状态、充电通讯超时状态和充满状态之间进行切换；在锂电池电源系统放电的情况下，控制锂电池电源系统在待机状态、工作状态、放电状态、放空状态和掉电状态之间进行切换；电池保护模块在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为充电状态的情况下，对锂电池电源系统进行充电保护、充电温度保护、充电过流保护以及充电通讯超时保护；在状态控制模块控制锂电池电源系统切换为放电状态的情况下，对锂电池电源系统进行放电保护、放电温度保护、持续放电过流保护、峰值放电过流保护、以及总压过低保护；数据存储模块存储上次充电时间、间隔充电时间、充电次数记录、异常记录和里程记录；以及soc策略模块按照预设
策略设置锂电池电源系统的soc；可以解决电池管理系统的管理陈磊无法覆盖锂电池电源系统的整个周期，管理效果不佳的问题；由于电池管理系统涉及锂电池电源系统的整个寿命周期（包括掉电、待机、工作和保护）、且流程闭环，因此，可以全面了解用户使用特性，提高电池管理效果。
110.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
111.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。