CN105539183A - 全智能化电池组管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全智能化电池组管理系统，包括CPU、VCU、电池组、电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组智能均衡模块，电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块直接与电池组直接相连，并将采集的信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数；且CPU结合VCU发出的信号控制电池组智能均衡模块对电池组进行调整，并向VCU发送相应指令参数对车辆的状态加以控制。本发明使电池性能和寿命均达到最大化，减少更换电池组的昂贵费用。

Description

全智能化电池组管理系统
技术领域
本发明属于电动汽车电池技术领域，具体涉及一种全智能化电池组管理系统。
背景技术
随着能源危机的出现，清洁环保的电动汽车受到全世界越来越多的关注，电动汽车的研发和生产进入了高峰期，国内生产电动汽车的企业也层出不穷。但是，管理系统一直没有完全考虑到电池在不同的使用条件和寿命周期的变化情况来动态的对电池进行管理。
目前的BMS在低温的充放电都有很多问题，都是考虑的电池在特定的条件和电池本身的特性是固定的前提下制定的。有些虽然考虑的电池的SOH的条件，但没有全面的考虑各种的条件，尤其是内阻的变化，使得电池的特性发生了根本的变化。一些BMS使电池的性能得不到发挥，有的使电池寿命缩短，甚至有的会使锂电池产生锂晶枝，造成内部短路，使电池发生极端状态，电池冒烟、起火甚至爆炸。
发明内容
针对上述现有技术中描述的不足，本发明的目的是提供一种能动态调整电池内阻，提高电池组的低温充放电性能，增加电动汽车在寒冷冬季的续航里程，延长电池使用寿命的全智能化电池组管理系统。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种全智能化电池组管理系统，包括CPU、VCU、电池组、电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组智能均衡模块，电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块直接与电池组直接相连，并将采集的信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数；且CPU结合VCU发出的信号控制电池组智能均衡模块对电池组进行调整，并向VCU发送相应指令参数对车辆的状态加以控制。
所述电池组包括若干串联连接的电池单体，电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块和电池组动态电压监测模块均与电池单体直接连接，电池组智能均衡模块与电池单体连接。
所述电池组动态电流监测模块为CHB-300SG；所述电池组动态温度监测模块为NI9211；所述电池组动态电压监测模块为NI9205；所述电池组智能均衡模块为BSU01-12S3T5A。
在充电时，电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块实时检测电池组的状态，并将检测信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k1，则相应的充电电流和充电截止电压也得到了修订。
当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于-15°时，修订系数k1的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°时，修订系数k1的取值为1.0-1.5。
在放电时，电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块实时检测电池组的状态，并将检测信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k2，则相应的放电电流和放电截止电压也得到了修订。
当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于-15°时，修订系数k2的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°时，修订系数k2的取值为1.0-1.5。
在电池组被动均衡时，CPU根据电池组动态电压监测模块的检测信号判断充电状态，当充电截止电压转为恒压充电时，电池组动态电压监测模块检测的信号传输至CPU，CPU接收后与设定值比较，当检测值到大于设定值时，CPU控制电池组智能均衡模块工作，并根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k3，来动态的调整启动均衡的压差值，最大程度的降低温度差异对电池造成的影响；在电池组主动均衡时，CPU根据电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块的检测信号以及VCU的信号，控制电池组智能均衡模块的启停。
当电池组动态温度检测模块监测电池组的温度值低于-15°时，修订系数k3的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°时，修订系数k3的取值为1.0-1.5。
本发明CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度值，结合其他采集信号以及整车控制器VCU的信号，对电池组动态内阻监测模块传输至CPU内的电池内阻进行动态修订，进而实现充放电电流和充放电截止电压的调节，以及电池组智能均衡模块的启停。本发明通过动态修订电池内阻，使电池组在整个使用寿命周期中一直处于最佳状态，可以最大程度的提高电池的低温充放电性能，增加电动汽车在寒冷冬季的续航里程，尤其是SOC动态调整及智能化电池组均衡技术，避免了目前市场上由于环境及寿命的差异，使均衡起不能充分发挥作用，有时甚至起到相反的结果。本发明可以使电池性能和寿命均可达到最大化，可以减少车主在电动汽车的寿命周期内更换电池组的昂贵费用，进一步推动电动汽车的普及，最终达到绿色环保、节约能源的目标。
附图说明
图1为发明的控制原理框图。
具体实施方式
如图1所示，一种全智能化电池组管理系统，包括CPU、VCU、电池组、电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组智能均衡模块。
所述电池组包括若干串联连接的电池单体，电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块和电池组动态电压监测模块均与电池单体直接连接，电池组智能均衡模块与电池单体连接。
所述电池组动态电流监测模块为CHB-300SG；所述电池组动态温度监测模块为NI9211；所述电池组动态电压监测模块为NI9205；所述电池组智能均衡模块为BSU01-12S3T5A。
电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块直接与电池组直接相连，并将采集的信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数；且CPU结合VCU发出的信号控制电池组智能均衡模块对电池组进行调整，并向VCU发送相应指令参数对车辆的状态加以控制。VCU（VehicleControlUnit）是整车控制器。
在充电时，电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块实时检测电池组的状态，并将检测信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k1，则相应的充电电流和充电截止电压也得到了修订。
当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于-15°C时，修订系数k1的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°C时，修订系数k1的取值为1.0-1.5。
在放电时，电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块实时检测电池组的状态，并将检测信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k2，则相应的放电电流和放电截止电压也得到了修订。
当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于-15°C时，修订系数k1的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°C高于-15°C时，修订系数k1的取值为1.0-1.5。
在电池组被动均衡时，CPU根据电池组动态电压监测模块的检测信号判断充电状态，当充电截止电压转为恒压充电时，电池组动态电压监测模块检测的信号传输至CPU，CPU接收后与设定值比较，当检测值到大于设定值时，CPU控制电池组智能均衡模块工作，并根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k3，来动态的调整启动均衡的压差值，最大程度的降低温度差异对电池造成的影响；在电池组主动均衡时，CPU根据电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块的检测信号以及VCU的信号，控制电池组智能均衡模块的启停。
当电池组动态温度检测模块监测电池组的温度值低于-15°C时，修订系数k1的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°C时，修订系数k3的取值为1.0-1.5。
下面以具体事例对本发明进行说明。
一个电池组包含有A、B、C、D、E，5个电池单体，在每个电池单体的相同位置都设置有电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块用于监控电池单体的状态。
在充电时，CPU对电池内阻的修订如表1所示。
表1
电池编号 电池采集温度 修正系数k1 单体电池的充电截止电压
A -16 0.8 充电截止电压＜4.05V，电流小于0.2C
B -15 1.2 充电截止电压＜4.10V，电流0.5C
C -15 1.3 充电截止电压＜4.10V，电流0.5C
D -14 1.1 充电截止电压＜4.10V，电流0.5C
E -17 0.5 充电截止电压＜4.05V，电流小于0.2C
在放电时，CPU对电池内阻的修订如表2所示。
表2
温度 修正系数k2 放电截止电压
-15 0.1~1.0 2.25
-13 1.0~1.5 2.50
-8 1.0~1.5 3.00
0 0.1~1.0 2.75
2 1.0~1.5 3.00

Claims (9)

1.一种全智能化电池组管理系统，其特征在于：包括CPU、VCU、电池组、电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组智能均衡模块，电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块、电池组动态电压监测模块直接与电池组直接相连，并将采集的信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数；且CPU结合VCU发出的信号控制电池组智能均衡模块对电池组进行调整，并向VCU发送相应指令参数对车辆的状态加以控制。
2.根据权利要求1所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：所述电池组包括若干串联连接的电池单体，电池组动态电流监测模块、电池组动态温度监测模块和电池组动态电压监测模块均与电池单体直接连接，电池组智能均衡模块与电池单体连接。
3.根据权利要求1或2所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：所述电池组动态电流监测模块为CHB-300SG；所述电池组动态温度监测模块为NI9211；所述电池组动态电压监测模块为NI9205；所述电池组智能均衡模块为BSU01-12S3T5A。
4.根据权利要求3所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：在充电时，电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块实时检测电池组的状态，并将检测信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k1，则相应的充电电流和充电截止电压也得到了修订。
5.根据权利要求4所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于-15°时，修订系数k1的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°时，修订系数k1的取值为1.0-1.5。
6.根据权利要求3所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：在放电时，电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块实时检测电池组的状态，并将检测信号传输至CPU，CPU根据电池组动态温度监测模块检测的电池组不同位置的温度，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k2，则相应的放电电流和放电截止电压也得到了修订。
7.根据权利要求6所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于-15°时，修订系数k2的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°时，修订系数k2的取值为1.0-1.5。
8.根据权利要求3所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：在电池组被动均衡时，在充电时达到充电截止电压转为恒压充电时，电池组动态电压监测模块检测的信号传输至CPU，CPU接收后与设定值比较，当检测值到大于设定值时，CPU控制电池组智能均衡模块工作，并根据电池组动态温度监测模块的检测信号，对电池组动态电流监测模块和电池组动态电压监测模块的检测值进行计算得出电池内阻，并使电池内阻乘以修订系数k3，来动态的调整启动均衡的压差值，最大程度的降低温度差异对电池造成的影响；在电池组主动均衡时，CPU根据电池组动态电流监测模块、电池组动态电压监测模块和电池组动态温度监测模块的检测信号以及VCU的信号，控制电池组智能均衡模块的启停。
9.根据权利要求8所述的全智能化电池组管理系统，其特征在于：当电池组动态温度检测模块监测电池组的温度值低于-15°时，修订系数k3的取值为0.1-1.0；当电池组动态温度监测模块检测电池组的温度值低于0°高于-15°时，修订系数k3的取值为1.0-1.5。
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