CN104362688A - 一种电池组冗余连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池组冗余连接方法，首首先电池组的参量传输给本地控制单元，然后本地控制单元对电池组的参量进行运算、分析和判断后，得出所连接的电池组工作状态，最后本地控制单元通过控制驱动电子开关的开闭来实现电池组的串接或旁路；其中，电子开关包括与电池组串联的主回路电子开关和与电池组并联的旁路电子开关。本发明使串联连接的多个电池组的电源系统由于一个电池组异常而不能正常工作的条件下可以自动退出系统，其它剩余的串联在该回路内的电池组旁路该故障电池组连接，可以在降功率和能量的条件下正常运行，不至于使电池系统瘫痪而不能工作的功能。

Description

一种电池组冗余连接方法
 
技术领域
   本发明涉及电池管理技术领域，具体是一种电池组冗余连接方法。
背景技术
多个电池形成的电池系统如电动汽车上的电池系统是由几百只单体或上万只单体电池组成的一个动力电池系统，为便于管理，常把电池分组（或分箱）然后再串联的方法形成一个电池系统，由于电池的不一致性、局部发热等原因，在工作过程中一个串联回路内偶然会出现一组电池不能正常工作，由于一组电池不能正常工作从而影响整个串联回路不能正常工作，使电池系统崩溃。
传统电池的管理系统(即BMS)只是实现了电池的采集监测和安全控制任务，而没有实现由于一组电池异常能使之退出而其它串联在该回路内的电池组可以旁路该故障电池组连接的功能。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种电池组冗余连接方法，使串联连接的多个电池组的电源系统由于一个电池组异常而不能正常工作的条件下可以自动退出系统，其它剩余的串联在该回路内的电池组旁路该故障电池组连接，可以在降功率和能量的条件下正常运行，不至于使电池系统瘫痪而不能工作的功能。
本发明的技术方案为：
一种电池组冗余连接方法，首先电池组的参量传输给本地控制单元，然后本地控制单元对电池组的参量进行运算、分析和判断后，得出所连接的电池组工作状态，电池组的工作状态允许继续供电则该电池组继续串接于电池系统的回路内，反之电池组不能继续供电时则该电池组旁路于电池系统的回路，即本地控制单元通过控制驱动电子开关的开闭来实现电池组的串接或旁路；其中，电子开关包括与电池组串联的主回路电子开关和与电池组并联的旁路电子开关。
所述的电池组的参量包括有电池组内单体电池的电压、以及电池组内的分布温度点，分布温度点为单点或多点。
所述的电池组的参量通过电池组参量输出单元传输给本地控制单元。
所述的电池组的参量通过接线端子传输给本地控制单元。
所述的本地控制单元分为多个分布式本地控制单元或一个集中式本地控制单元，多个分布式本地控制单元分别对应多个电池组进行监测和控制，一个集中式本地控制单元直接对多个电池组进行监测和控制。
所述的电子开关选用MOSFET管、IGBT管或继电器。
所述的主回路电子开关的控制端和旁路电子开关的控制端均与本地控制单元的接线端口相连接。
所述的本地控制单元为分布式本地控制单元时，本地控制单元设置有网络连接端口。
本发明的优点：
（1）、现有技术是当发现电源系统内的一个电池组工作异常时，断开电源系统，使整个链路的电池组不能供电工作；而本发明提供了一种旁路故障电池组的方法，当一组电源发生异常而不能工作时，电源控制系统旁路该电池组，电池系统在降功率和能量的情况下运行；
（2）、目前电动车辆的动力电池大部分是电池组（电池箱）串联结构，当串联在回路内的一个电池组发生故障即造成整个电池系统不能供电，电源系统崩溃，而本发明增加了电池系统的冗余度，提高了电池系统的可用性，结构简单、连接方便、使用成本低。
本发明使串联连接的多个电池组的电源系统由于一个电池组异常而不能正常工作的条件下可以自动退出系统，其它串联在该回路内的电池组旁路该故障电池组连接，剩余的其它电池组可以在降功率和能量的条件下正常运行，不至于使电池系统瘫痪而不能工作。本发明结构简单，使用安全，且运行成本低。
附图说明
图1是本发明的的结构原理图。
图2是本发明电池组内单体电池的电压和电池组内的分布温度点采用本地信号采集、总线通讯连接端口输出的结构原理图。
图3是本发明电池组内单体电池的电压和电池组内的分布温度点采用端子排输出的结构原理图。
图4是多个电池组采用本发明分布式本地控制单元监控的结构原理图。
图5是多个电池组采用本发明集中式本地控制单元监控的结构原理图。
图6是本发明实施例中用MOSFET管组成的电子开关原理图。
图7是本发明实施例中用继电器作为电子开关的原理图。
具体实施方式
见图1，一种电池组冗余连接方法，首先电池组参量输出单元2检测电池组1的工作状态，然后传输给本地控制单元3，本地控制单元3对电池组1进行监测和控制，最后本地控制单元3的输出端口用以驱动电子开关的开闭；其中，电子开关包括与电池组1串联的主回路电子开关4和与电池组1并联的旁路电子开关5；其中，电池组参量输出单元2检测的电池组工作状态包括有电池组1内单体电池的电压、以及电池组1内的分布温度点，分布温度点为单点或多点；电池组参量输出单元3、主回路电子开关的控制端41和旁路电子开关的控制端51均与本地控制单元3的接线端口31连接，且本地控制单元设置有网络连接端口32。
见图2，一个电池组内的电池单体个数由M个组成，一个电池组内的温度采集点有X个分布温度点，X个分布温度点与电池组参量输出单元2中的温度采集的接线端口21连接，采集的电池组电压数据通过电池组参量输出单元2中单体电压采集的接线端口22接入，电池组参量输出单元2是一个智能模块，具有信号调理、信号采集和信号处理能力，经处理过的数据通过COM端口23发给本地控制单元3。见图3，X个分布温度点的传感信号和电池组电压数据也可直接与端子排24连接，最后直接输出给本地控制单元3的接线端口31。
本地控制单元3实现数据采集、智能判断和控制输出:
（1）、电池极端状态说明：电池组在极端状态下是不能正常工作的，这些状态主要有以下几个方面：电池组环境温度过高或局部温度过高；某单体电池电压过高；某单体电池电压过低；
出现上述状态之一电池组都不能正常工作，甚至出现危险情况，应加以保护。所以在系统控制中设置保护阀值。如：电池组环境温度高阀值：ITG；单点温度高阀值：STG；单体电池电压过高阀值：SVHG；单体电池电压过低阀值：SVLG；
（2）、电池组信号采集和逻辑处理： 本地控制单元3通过S端获取电池组参量信息，经过数据处理和分析得出各类型的数据结果。当判断某个参量结果超过其阀值一定时间需要对电池组保护时启动控制保护功能；
（3）、电池组控制保护实现：
故障电池组的旁路短接功能实现：本地控制单元3启动电子开关断开信号，通过接线端口31的OM端口输出断开信号（大部分是低电平信号），断开主回路电子开关4，本地控制单元3启动电子开关闭合信号，通过接线端口31的OS端口输出闭合信号（大部分是高电平信号），闭合旁路电子开关5。
恢复了正常的电池组锲入到主回路的功能实现：本地控制单元3启动电子开关断开信号，通过接线端口31的OS端口输出断开信号，断开旁路电子开关5，本地控制单元3启动电子开关闭合信号，通过接线端口31的OM端口输出闭合信号，闭合主回路电子开关4，实现了电池组从旁路到锲入到电池组回路的功能。
见图4 ，本地控制单元包括多个分布式本地控制单元，多个分布式本地控制单元分别对应多个电池组进行监测和控制。
见图5 ，本地控制单元3为集中式本地控制单元，集中式本地控制单元直接对多个电池组进行监测和控制。集中式本地控制单元包含信号采集接线端口33和输出控制接线端口34，各电池组的采集信号线通过信号采集接线端口33接入到集中式本地控制单元，集中式本地控制单元通过输出控制接线端口34把控制信号接入到电子开关的控制接线端子。
见图6， 包括N组电池组，本地控制单元3为集中式本地控制单元，且主回路电子开关和旁路电子开关均选用MOSFET管；主回路电子开关的控制端OM1高、主回路电子开关SM1导通，旁路电子开关的控制端OS1低、旁路电子开关SS1截止，则电池组Stack1正常串联在电池系统回路内；反之回路电子开关的控制端OM1低、回路电子开关SM1截止，旁路电子开关的控制端OS1高、旁路电子开关SS1导通，则电池组Stack1旁路退出电池系统回路。
    见图7，包括N组电池组，本地控制单元3为集中式本地控制单元，且主回路电子开关和旁路电子开关均选用继电器，原理同图5所示结构。

Claims (8)

1.一种电池组冗余连接方法，其特征在于：首先电池组的参量传输给本地控制单元，然后本地控制单元对电池组的参量进行运算、分析和判断后，得出所连接的电池组工作状态，电池组的工作状态允许继续供电则该电池组继续串接于电池系统的回路内，反之电池组不能继续供电时则该电池组旁路于电池系统的回路，即本地控制单元通过控制驱动电子开关的开闭来实现电池组的串接或旁路；其中，电子开关包括与电池组串联的主回路电子开关和与电池组并联的旁路电子开关。
2.根据权利要求1所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的电池组的参量包括有电池组内单体电池的电压、以及电池组内的分布温度点，分布温度点为单点或多点。
3.根据权利要求1所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的电池组的参量通过电池组参量输出单元传输给本地控制单元。
4.根据权利要求1所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的电池组的参量通过接线端子传输给本地控制单元。
5.根据权利要求1所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的本地控制单元分为多个分布式本地控制单元或一个集中式本地控制单元，多个分布式本地控制单元分别对应多个电池组进行监测和控制，一个集中式本地控制单元直接对多个电池组进行监测和控制。
6.根据权利要求1所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的电子开关选用MOSFET管、IGBT管或继电器。
7.根据权利要求1所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的主回路电子开关的控制端和旁路电子开关的控制端均与本地控制单元的接线端口相连接。
8.根据权利要求3所述的一种电池组冗余连接方法，其特征在于：所述的本地控制单元为分布式本地控制单元时，本地控制单元设置有网络连接端口。
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