一种锂电池BMS电池管理控制系统的制作方法

本发明涉及电池保护，具体涉及一种锂电池bms电池管理控制系统。

背景技术：

1、锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

2、bms电池管理控制系统俗称之为电池保姆或电池管家，主要就是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、当不同电芯的电压存在差异时，高电压电芯会给低电压电芯充电，在电芯模组电路当中形成电流。这个过程会引起能量的损耗，进而降低整个电芯模组的寿命；并且，在个别电芯温度过高时，其内阻也会相应增大，降低了整个电芯模组的内阻一致性。如何对电芯模组中各电芯的电压进行调节、提高电芯模组的内阻一致性是一个亟待解决的问题，为此，提出一种锂电池bms电池管理控制系统。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：如何对电芯模组中各电芯的电压进行调节、提高电芯模组的内阻一致性，提供了一种锂电池bms电池管理控制系统，该系统不仅能够对各电芯的电压进行调节，而且还能提高电芯模组的内阻一致性，还能够对电芯模组状态进行综合评分，进而能够实时了解电芯模组的状态。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括电芯电压调节模块、剩余电量调节模块、电芯温度调节模块、电芯模组状态评分模块；

3、所述电芯电压调节模块，用于定时对电芯模组中各个电芯的电压进行检测，获取电芯模组中各个电芯的电压信息，并根据电芯模组中各个电芯的电压信息对各个电芯的电压进行调节；

4、所述剩余电量调节模块，用于定时对电芯模组中各个电芯的剩余电量进行检测，获取电芯模组中各个电芯的剩余电量信息，并根据电芯模组中各个电芯的剩余电量信息对各个电芯的放电过程进行控制，实现剩余电量调节；

5、所述电芯温度调节模块，用于定时对电芯模组中各个电芯的温度进行检测，获取电芯模组中各个电芯的温度特征信息，并根据电芯模组中各个电芯的温度特征信息对各个电芯的温度进行调节；

6、所述电芯模组状态评分模块，用于计算单个调节周期内的电芯模组状态评分。

7、更进一步地，所述电芯电压调节模块包括电压检测单元、电压调节单元、调节电阻单元；所述电压检测单元用于通过电压传感器定时检测各个电芯的电压值，并将各个电芯的电压值发送至所述电压调节单元中；所述电压调节单元用于根据电芯模组中各个电芯的电压值利用调节电阻单元对各个电芯的电压进行调节。

8、更进一步地，所述电压调节单元的具体运行过程如下：

9、s11：对各个电芯的电压值进行两两比较，获取最小电压值，记为vmin；

10、s12：除最小电压值对应的电芯外，计算其余电芯的电压值与最小电压值vmin之间的电压差值vci，判断各个电压差值vci是否均在设定电压差值阈值范围内；

11、s13：当各个电压差值vci均在设定电压差值阈值范围内时，则表示各个电芯的电压值之间的电压差值在设定范围内，则不需要进行电压调节，当存在电压差值不在设定电压差值阈值范围内时，则控制接入对应数量的数字式可调电阻器，使数字式可调电阻器与对应的电芯串接，并根据电压差值计算对应数字式可调电阻器的阻值rm，直至使各个电压差值均在设定电压差值阈值范围内，实现对电芯电压值的调节。

12、更进一步地，所述剩余电量调节模块包括剩余电量检测单元、放电控制单元；所述剩余电量检测单元用于通过电芯电量检测芯片定时对各个电芯的剩余电量进行检测，获取电芯模组中各个电芯的剩余电量值，并将各个电芯的剩余电量值发送至所述放电控制单元中；所述放电控制单元用于根据电芯模组中各个电芯的剩余电量值对各个电芯的放电过程进行控制，实现剩余电量调节。

13、更进一步地，所述放电控制单元的具体运行过程如下：

14、s21：对各个电芯的剩余电量值进行两两比较，获取最大剩余电量值，记为emax；

15、s22：除最大剩余电量值对应的电芯外，计算其余电芯的剩余电量值与最大剩余电量值emax之间的剩余电量差值eci，判断各个剩余电量差值eci是否均在设定剩余电量差值阈值范围内；

16、s23：当各个剩余电量差值eci均在设定剩余电量差值阈值范围内时，则不需要进行剩余电量调节，当存在剩余电量差值不在设定剩余电量差值阈值范围内时，则控制对应的电芯暂停放电，直至使各个剩余电量差值均在设定剩余电量差值阈值范围内；

17、在步骤s23中，控制对应的电芯暂停放电的具体处理过程如下：

18、s231：除最大剩余电量值对应的电芯外，获取其余电芯的剩余电量值；

19、s232：根据预测定的各电芯的单位时间放电值，计算其余电芯中各电芯的暂停放电时间tk；

20、s233：根据其余电芯中各电芯的暂停放电时间tk控制对应的电芯依次暂停放电。

21、更进一步地，所述电芯温度调节模块包括温度检测指示单元、温度调节单元；所述温度检测指示单元用于通过检测指示组件定时对电芯模组中各个电芯上各个监测点位的温度特征数据进行检测，计算电芯模组中各个电芯的温度特征值，并将各个电芯的温度特征值发送至所述温度调节单元中；所述温度调节单元用于根据电芯模组中各个电芯的温度特征值利用水冷组件与对各个电芯的温度进行调节。

22、更进一步地，所述温度检测指示单元包括检测指示组件、特征值计算子单元；所述检测指示组件用于对电芯模组中各个电芯上各个监测点位的温度特征数据进行检测，所述特征值计算子单元用于计算电芯模组中各个电芯的温度特征值；

23、其中，所述检测指示组件的数量为多个，等间隔分布在电芯的壳体外表面四周，单个温度检测指示组件包括具有受热伸长的特性的液晶弹性体块、固定槽板、导热胶、压力传感器，所述固定槽板与电芯的壳体外表面固定连接，所述导热胶、所述液晶弹性体块从内至外填充至所述固定槽板与电芯的壳体外表面之间形成的腔体中，所述压力传感器设置在所述液晶弹性体块的下端面，用于检测液晶弹性体块向下伸长而产生的压力，并嵌设在电芯模组壳体底部；所述固定槽板的上端封闭，使所述液晶弹性体块不能向上伸长，且固定槽板的长度与电芯的长度相同；

24、所述特征值计算子单元的计算过程如下：

25、s31：获取单个电芯周围的多个压力传感器的压力值yn；

26、s32：计算单个电芯的温度特征值，公式如下：

27、p＝(y1+……+yn)/n；

28、s33：进而计算得到各个电芯的温度特征值pj。

29、更进一步地，所述温度调节单元包括水冷组件、控制器；所述水冷组件包括沿电芯的壳体轴向设置的多个冷却液流道、位于电芯模组壳体内部一端的多个冷却液泵，多个冷却液流道分布在相邻两个固定槽板之间，多个所述冷却液泵分别与外部液冷源箱、多个冷却液流道连通；所述控制器用于判断各个电芯的温度特征值pj是否在设置温度特征阈值范围内，然后对于不在设置温度特征阈值范围内的各个电芯，根据其温度特征值pj与设置温度特征阈值范围上限之间的差值提高各个冷却液泵的转速，直至各个电芯的温度特征值pj均在设定温度特征阈值范围内。

30、更进一步地，在所述电芯模组状态评分模块中，电芯模组状态评分z的计算公式为：

31、z＝w1*rs+w2*ts+w3*ps

32、其中，rs为单个调节周期内电压调节工作中的电芯电压评分，w1为该电芯电压评分在电芯模组状态评分z中所占的权重；ts为单个调节周期内剩余电量调节工作中的电芯剩余电量评分，w2为该电芯剩余电量评分在电芯模组状态评分z中所占的权重；ps为单个调节周期内温度调节工作中的电芯温度评分，w3为该电芯电压评分在电芯模组状态评分z中所占的权重，w1、w2、w3的总和为1；电芯电压评分rs根据单个调节周期内串接的各数字式可调电阻器的阻值总和rz，在预设的阻值总和-电芯电压评分数据库中查找获取，阻值总和rz即r1到rn的阻值之和；电芯剩余电量评分ts根据单个调节周期内各电芯的暂停放电时间总和tz，在预设的暂停放电时间总和-电芯剩余电量评分数据库中查找获取，暂停放电时间总和tz即t1到tk的暂停放电时间之和；电芯温度评分ps根据单个调节周期内调节前检测得到的各个电芯的温度特征值总和pz，在预设的温度特征值总和-电芯温度评分数据库中查找获取，温度特征值总和pz即p1到pj的温度特征值之和。

33、更进一步地，阻值总和-电芯电压评分数据库中预设有阻值总和范围与电芯电压评分之间的对应关系，暂停放电时间总和-电芯剩余电量评分数据库中预设有暂停放电时间总和范围与电芯剩余电量评分之间的对应关系，温度特征值总和-电芯温度评分数据库中预设有温度特征值总和范围与电芯温度评分之间的对应关系。

34、本发明相比现有技术具有以下优点：该锂电池bms电池管理控制系统，通过进行电芯电压调节，能够尽可能地避免高电压电芯给低电压电芯充电，保证整个电芯模组的寿命；通过进行剩余电量调节，能够有效避免剩余电量过低的电芯提前到达放电截止电压触发过放保护，保证了电芯模组的使用性能；通过进行电芯温度调节，能够保证电芯模组中各个电芯的温度处于一个相对稳定的状态，进而使电芯内阻稳定，可以保证电芯模组的内阻一致性处于较高水平；还能够计算单个调节周期内的电芯模组状态评分，进而能够电芯模组状态进行更准确有效的评价。