[发明专利]一种精细化动态可重构电池管理系统及方法

权利要求书

1.一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是，包括：电池拓扑结构、电池能量管理器和电池能量交换器；

所述电池拓扑结构通过所述电池能量交换器实现电池与外界的能量交换；所述电池能量管理器采集所述电池拓扑结构中每个电池单体及由电池单体组成的电池模组的电压，通过总线上传给所述电池能量交换器，所述电池能量交换器判断各个电池模组之间是否存在压差；

若存在压差，通过排序确定电压最高与电压最低的电池模组，判断电压最高与电压最低的电池模组间的压差是否超过设定阈值；对超过阈值的电压最高与电压最低的电池模组进行非耗散均衡，非耗散均衡完成后，所述电池能量管理器根据每个电池单体设定的阈值对所述电池拓扑结构中的每个电池单体进行耗散均衡；

所述电池能量管理器中的每一个电池单体的电池电压、电池温度、微控制单元温度、电池模组地址和开关状态数据通过CAN总线上传给电池能量交换器；所述电池能量交换器计算电池模组电压期望值与方差；所述电池能量交换器比较每个电池模组压差，判断压差是否超过设定阈值；所述电池能量交换器均衡动态重构指令；

所述电池拓扑结构包括多个并联的电池模组，每个并联的电池模组支路均并联一个由第一电力电子开关控制投切的第一电阻；每个电池模组包括多个串联的电池单体，每个电池单体均并联一个由第二电力电子开关控制投切的第二电阻，每个并联支路共用一个第一电阻，每个电池模组均与一个第三电力电子开关串联，以实现电池单体均衡控制；

所述电池能量交换器发现所述电池拓扑结构的电池能量存在差异时，对能量大的电池模组进行模组间的主动均衡，对能量小的电池单体进行耗散型均衡管理；当电池模组及电池单体能量差异过大，所述一种精细化动态可重构电池系统进入均衡管理状态，同一并联支路的电池单体均衡控制通过闭合相应的第三电力电子开关实现；非并联支路的电池单体均衡需由所述第一电力电子开关控制投切的第一电阻提供充电回路实现；

若某一电池单体能量较高，则闭合该电池的第二电力电子开关并将其投入与之并联的所述由第二电力电子开关控制投切的第二电阻进行放电均衡。

2.如权利要求1所述的一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是：所述电池能量管理器通过差分采样电路利用隔离放大器实现对每个电池单体及由电池单体组成的电池模组的电压信号的隔离采样。

3.如权利要求2所述的一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是：每个电池单体的两端分别连接一个电力电子开关并通过所述电力电子开关连接到两条电压采样总线，所述采样总线接入差分采样电路的输入端，以实时采集电池单体电压。

4.如权利要求3所述的一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是：所述电池能量管理器在对每个电池单体进行电压采集时，通过依次导通每个电池单体对应的电力电子开关，实现同一时刻只有一个电池单体的电力电子开关导通，确保电池单体电压的循环采集的准确性。

5.如权利要求4所述的一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是：所述电池能量管理器采集所述电池拓扑结构内每一个电池单体的电池电压、电池温度、微控制单元温度、电池模组地址和开关状态信息并上传给所述电池能量交换器；

所述电池能量交换器可根据电池能量管理器上传的每一个电池单体的电池电压、电池温度、微控制单元温度、电池模组地址和开关状态信息，估算电池模组的老化程度，计算电池的重构拓扑；

所述电池能量交换器根据估算电池的老化程度后，对老化程序严重的电池模组下达指令使其隔离；所述电池能量管理器接收来自所述电池能量交换器的重构指令，实现电池模组的动态投切。

6.如权利要求1所述的一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是：通过重新给所述电池能量管理器分配地址，并将新的电池单体或电池模组接入所述电池能量交换器，实现电池拓扑结构容量的扩展。