[发明专利]一种基于电池安全保护的电池管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电池安全保护的电池管理方法。

背景技术

目前各大企业纷纷推出各自的电动汽车车型，并成功进入市场，然而随着电动汽车被广泛接受，各种故障和事故却为其推广乃至发展蒙上阴影。对事故进行统计分析发现，事故发生的原因主要包括：

1)电池成组后各单体电池不一致导致某些单体电池出现故障；

2)充电器为单一充电模式，不具备时间及电量监控功能及充电时间超过极限控制；

3)充放电电流过大；

4)布局结构不合适，散热不充分；

5)碰撞后电池包变形，造成局部短路。

针对4)、5)两种极限情况，目前已采用电池包自密封、高压线自屏蔽、地板屏蔽、漏电保护器、强撞击自动断电、异常状态监测系统、紧急开关自熔保险等安全措施，另外电池管理系统也通过温度传感器、电压电流传感器实时监测电池系统的运行，在有过压、过载和温度急剧升高的情况下及时切断电池保护电池包。但是如何避免电池组中某些单体电池出现内伤乃至过充过放，起到未雨绸缪的目的，成为电池管理系统的研究难点之一。

国外对电动汽车电池管理系统的研究起步较早，如今已经形成了较为完善的技术体系。美国通用汽车公司设计了智能电池管理模块系统，该智能电池管理系统实现了各个单体电池工作状态参数的监测，并具有均衡管理功能，尽量避免单体电池间不一致。德国西门子公司开发的电池管理系统把蓄电池组的充电管理作为系统的研究核心，系统可控制充电机针对不同的蓄电池组采用不同的充电策略，同时该系统增加了历史数据存储功能，以方便蓄电池组的维护；日本本田公司开发设计的电池管理系统在电池组的使用安全上做了大量的研究，通过惯性控制开关和高压电系统安全监测装置能够实现在汽车发生碰撞时，电池管理系统发出报警信号并切断电源。国内围绕电池管理系统的研究也获得了诸多成果。北京交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学针对电池组SOC估算进行了一些研究。国内电池管理系统的主要生产厂家，如亿能、力高、冠拓和墨工等公司的产品已在国内电动汽车市场上得到了较为广泛的应用，这些产品主要实现了电池组工作状态参数的监测、充放电管理、SOC估算、与外部通讯等功能。综合来看，现在的电池管理系统多是对电池的工作状态进行监测，而缺乏综合意义上的电池组的安全管理。

申请号200680016327.1公开了一种过放电情况下的电池电源管理系统，侧重于单体电池充电情况下的监测，通过两个开关防止电池的过充过放，电路复杂，且由于电池结构及外部负载等原因，单体电池的监测原理并不适用与整体电池组。

申请号201010263482.1公开了一种电动车电池SOC的估计方法，本专利侧重于电池SOC的估算方法的研究，但电池的结构及外部负载会导致电池SOC间存在较大差异，单体电池的SOC估算精度并不能代表电池组的SOC估算精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于电池安全保护的电池管理方法，它避免电池组中单体电池出现过充过放，起到未雨绸缪的目的，确保电池组安全，延长其使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于电池安全保护的电池管理方法，应用一种电池管理系统，包括主控板、电流采集板和电压采集板，其中，主控板通过CAN总线与电流采集板和电压采集板相连，主控板通过通讯口连接有液晶屏，主控板通过CAN总线还连接有外部设备；

具体步骤包括：

(1)建立电池等效电路模型，利用Simscape平台建立等效电路图中SOC估算、温度计算、开路电压、欧姆内阻、极化内阻和极化电容子模型的模块；

(2)根据电池等效电路模型，结合步骤(1)建立的等效电路模型各模块，将各模块进行串并联，建立单体电池仿真模型；

(3)并联单体电池仿真模型得到单节电池模型，串联单节电池模型得到电池组模型，对电池组模型中的各单节电池模型分别施加因单节电池电压采样导致的采样线上存在外部负载电流，对电池组进行恒流放电，分别测量电池组模型中各单体电池SOC及端电压，同时测量电池组SOC及端电压；

(4)依据水桶效应原理，找出电池组中最差的一节单体电池，得到其单体电池SOC及端电压，建立电池组SOC及端电压修正系数，重复步骤3-4，建立不同电池组装方式及外部负载下的电池组SOC及端电压修正系数；