[发明专利]动力电池组管理方法以及系统

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池组管理领域，尤其涉及一种动力电池组管理系统。 

背景技术

随着全球资源短缺问题的突出，动力电池组成为世界目前的重大项目，经过十多年的技术发展，目前的动力电池组管理系统主要为以下几种形式： 

1、集中管理架构。具体是对于所有的单体电池，从每个单体电池之间的电连接体、以及电池组两端分别引接长测试线到集中采集器，集中采集器通过各长测试线顺次逐个采集各单体的电压；并且，在电池箱中放置1至数个温度传感器，该温度传感器与集中控制器连接，该温度传感器检测电池箱内空间的温度变化情况，并将该温度变化情况传递至集中控制器，并且，集中控制器在主电源母线上检测母线电流，并根据母线电流对时间的积分进行电池荷电状态(State of Charge，简称SOC，用于反映电池的剩余电量)估算，并在显示端显示当前的SOC估算值。当集中控制器根据当前的SOC估算值，判定当前的电池管理系统需要进行均衡处理时，则集中控制器进行均衡控制，具体是：通过电阻放电、电容或电感储能与转移方式实现不同单体之间的荷电均衡。 

由上可见，由于采用集中管理架构，基本所有的运算、控制任务均由同一控制管理器处理，故该管理架构俗称为集中管理架构。该架构虽然原理简单、容易实现，但是存在以下的缺陷： 

(1)由于所有的单体电池均由同一个控制器管理，在单体电池电压测试的过程中，单体电池之间不能避免地存在很高的共模电压，严重影响实际测试的精确度和测试电路的安全性。 

(2)由于控制器对各单体电池的电压测试按照时序顺次测试的方式，故该管理架构不能准确测得各单体电池的相对差，无法有效去除干扰；另外，单体电池的内阻是单体电池健康状态的重要指标，而应用上述的管理架构无法获得各单体电池的内阻，无法对电池进行有效的管理。 

(3)由于需要采用较长的导线连接各单体电池从而测试各单体电池的电压，不可避免母线电流脉动对各单体电池的电压测量的干扰。特别地，在当前的脉动电流与当前的电压巡检周期相关时，在该脉动电流干扰下，系统无法通过软件滤波消除干扰，管理架构误将当前强干扰情况下测试的单体电池的电压认为真实电压，对当前的单体电池电量情况作出误判，不能有效实现单体电池的荷电均衡：往往对不需要均衡的单体电池进行了均衡，而实际需要均衡的单体电池反而未能得到均衡；或者，应该充电均衡的单体电池反而被放电均衡等等。 

(4)另外，由于该管理架构中的测试线繁多，而在使用的过程中，其中一根如果受到鼠虫损坏，将可能导致整个管理架构出现较为严重的均衡管理错误，可能损耗其他的电池单体。 

(5)为了减少共模电压给测试带来的误差，提高测试精确度，人们不得不在控制电路板上连接高耐压的低速开关元件来转接单体与测试电路，然而该高耐压的低速开关元件存在成本高，重量尺寸大，开关速度慢、控制复杂的固有缺点，特别地，该高耐压的低速开关元件的引入还会给系统引入很高的开关噪音，使系统即使在实验室的静态环境下，应用该系统都难以得到稳定、可靠的单体电压数据，更别说在充满电磁干扰的现实环境中正常工作，故目前基本无任何汽车采用该系统。 

2、模块管理架构。在该管理架构中将一定数量的单体电池串联作为一电池模块组，然后将多电池模块组串联起来达到动力电池组系统要求的电压。对于各电池组模块，从本电池组模块中的各单体电池两端引接长引线电连接于对应的模块控制器，由本模块控制器集中测试该电池组模块中的各单体电 池的电压。并且，将各模块控制器电连接到与上层控制器电连接的串行通信总线上，该上层控制器还与主电源母线电连接，检测母线电流，并根据母线电流对时间的积分进行电池荷电状态估算，并在显示端显示当前的SOC估算。当需要进行系统荷电均衡时，上层控制器或模块控制器控制相应的控制模块，由该控制模块对本控制模块下的电池组模块内的各电池单体进行电压均衡。采用该电池管理模式，由于设立了控制模块，每控制模块负责电池系统中一组电池单体的控制，在实际中可以将本控制模块下串联的单体电池的数量控制在一定范围，从而使得模块内的共模电压不超过常规工艺集成电路的耐压，方便测试电路的实现。 

虽然该模块管理模式可以避免过高共模电压带来的一系列问题，但是还存在以下的缺陷：