CN109066868B - 一种精细化动态可重构电池管理系统及方法 - Google Patents

一种精细化动态可重构电池管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精细化动态可重构电池管理系统及方法，它解决了电池单体间使用不均衡性的问题，能有效缓解电池差异特性的加剧，其技术方案为：所述电池能量管理器采集电池拓扑结构中每个电池单体及模组的电压，通过总线上传给电池能量交换器，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；对超过阈值的电池模组进行非耗散均衡，非耗散均衡完成的同时，电池能量管理器根据电池单体设定阈值对电池拓扑结构进行电池单体的耗散均衡；电池拓扑结构通过电池能量交换器实现电池与外界的能量交换。

Description

一种精细化动态可重构电池管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种精细化动态可重构电池管理系统及方法。
背景技术
随着化石能源逐渐枯竭和全球环境加速恶化，能源和环境问题日益凸显。大力发展可再生能源发电技术和新型电能利用技术，加快推进清洁替代和电能替代，逐渐成为应对能源和环境危机的重要途径和世界各国的共同选择。以电动汽车为代表的新型电能利用技术和可再生能源发电技术的快速发展，有利于改变传统以化石能源为主的能源结构，实现以清洁、可持续的方式满足人类能源需求的宏伟目标，在全球各国被广泛推广和应用。至2016年底，世界范围内电动汽车累计销量已经超过200万辆。我国是全球最大电动汽车市场，仅2016年1-11月新能源汽车就累计生产40.28万辆，占全球的40％。在国家的大力支持和政策驱动下，电动汽车的产销及保有量还会持续增长。可以预见未来将会有越来越多的电动汽车进入人们的生活，也将产生越来越多的退役动力电池。
动力电池的自身特点使得其回收处理不宜采用传统电池直接报废拆解的方式。动力电池可存储能量的寿命约为20年。作为交通工具的电动汽车对性能和安全性有一定的要求，因而其对电池的功率、能量和可靠性要求较高。通常，当动力电池容量下降到初始值的80％以下时，将不能达到电动汽车的使用标准而被退役，使得其在电动汽车上的使用寿命只有3-5年。动力电池直接报废处理，没有将电池的价值充分发挥，造成资源浪费且容易产生环境污染。面对日益增多的电动汽车退役动力电池，如何实现其梯次利用于现代化电力系统，不仅有助于缓解环境污染问题，而且有利于提高社会经济效益，是一个两全的解决方案。
传统上，电池单体以固定的串、并联形式实现电池容量和功率的扩展。然而，固定串、并联电池成组形式难以适应电池单体参数及动态行为的差异性，电池单体间的不均衡问题始终存在且不断恶化。电池单体间的不均衡性会引起老化程度的差异，并进一步加大不均衡程度，形成正反馈过程，最终导致某些单体老化严重，而某些单体因充放电深度较浅而老化程度轻。老化严重的单体电池将会限制整个电池组的充放电能力和运行循环寿命等特性，且容易造成安全隐患。传统固定串、并联电池成组形式因拓扑结构缺乏灵活性，电池管理系统无法对电池组实行主动管控，易引起电池的过充或过放等，限制了电池管理系统管控能力的发挥。因此，传统固定串、并联电池成组形式能效低、可运行时间短、可靠性低以及存在安全性等问题。
综上所述，固定串、并联电池成组形式难以适应电池单体参数及动态行为的差异性，造成电池单体间不均衡性，而普通的串、并联结构也并不能对电池单体间的差异进行调节，只会令差异越来越严重，最终导致某些单体老化严重，由此可见根据电池储能系统运行状态和单体差异实现拓扑的动态重构的电池管理方法是十分有必要的。
发明内容
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在固定串、并联电池成组形式难以适应电池单体参数及动态行为的差异性，造成电池单体间不均衡性不足，为了解决上述问题，提出了一种精细化动态可重构电池管理系统及方法；以锂电池储能系统能量管理为出发点，明确均衡管理流程，设计电池模组动态可重构拓扑、均衡电路拓扑及电池信息采样电路，阐述均衡管理方法，以达到均衡管理能量高效利用，提高系统运行经济性。
本发明提出了一种精细化动态可重构电池管理系统，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。
进一步优选的技术方案，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电力电子开关控制投切的电阻；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电力电子开关控制投切的电阻，以实现电池单体均衡控制。
进一步优选的技术方案，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；
进一步优选的技术方案，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；
进一步优选的技术方案，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；
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MCU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、MCU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。
进一步优选的技术方案，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。
进一步优选的技术方案，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。
进一步优选的技术方案，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可通过闭合相应的电力电子开关实现；非并联支路的电池单体均衡需由电力电子开关控制投切的电阻提供充电回路实现；若某一电池单体能量较高，则闭合该电池的电力电子开关并将其投入与之并联的电阻进行放电均衡。
进一步优选的技术方案，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。
一种精细化动态可重构电池系统方法，其特征是：
(1)整个电池拓扑结构进行初始化，电池能量管理器主函数中程序初始化；
(2)电池能量管理器采集电池拓扑结构内每一个电池单体的电池电压、电池温度、MCU(微控制单元)温度、电池模组地址和开关状态数据；若否，执行步骤(16)；
(3)电池能量管理器对电池电压、电池温度和MCU温度数据进行处理；若否，执行步骤(16)；
(4)CAN中断接收程序开始；
(5)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、MCU(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；若否，执行步骤(16)；
(6)电池能量管理器电池数据上传是否完成；若否，执行步骤(14)；
(7)电池能量交换器针对步骤(6)中上传的数据对各电池模组老化程度评估；
(8)电池能量交换器得出电池模组老化重构指令，查看电池模组是否满足充放电要求；若否，执行步骤(13)；
(9)电池能量交换器计算电池模组电压期望值与方差；
(10)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；若否，执行步骤(14)；
(11)电池能量交换器对电池拓扑结构进行冒泡法排序，找出电压最高和电压最低的电池模组；
(12)电池能量交换器均衡动态重构指令；
(13)电池能量交换器下达非耗散均衡指令至电池能量管理器，以实现主动均衡动态重构；
(14)结束CAN中断接收函数；
(15)若电池单体满足均衡条件，电池能量管理器对其进行耗散型均衡；若否，执行步骤(16)；
(16)结束电池能量管理器的主函数。
进一步优选的技术方案，当电池处于放电状态时，若所述电池能量交换器检测电池模组均处于正常的工况状态，即下发指令给所述电池能量管理器，闭合所有电池模组串联的电力电子开关，使电池全部投入使用；若所述电池能量交换器检测到电池模组性能衰减严重或已达到满放状态，即下发指令给所述电池能量管理器，使所述电池能量管理器断开与性能衰减严重的电池模组串联的电力电子开关，使电池降低功率；
当电池处于充电状态时，若检测到电池模组已经达到满充状态，则断开与满充状态的电池模组串联的电力电子开关，其它电池模组继续并联分流充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明考虑到工程上面临的构建成本问题，减少了电力电子开关的使用数量，又综合考虑了电池均衡管理中能量耗散型和非耗散型的优缺点，精细化管理到每一节电池单体，并在此基础上根据电池运行状态实现了拓扑的动态可重构，有效缓解电池差异特性的加剧，提高电池储能系统的利用效率和充放电性能，尤其为差异特性严重的退役动力电池梯次利用问题提供参考。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明电池能量管理器控制流程示意图；
图2是本发明电池能量管理器通信接收中断控制示意图；
图3是本发明电池能量交换器控制流程示意图；
图4是本发明精细化电池动态重构管理系统拓扑原理图；
图5是本发明电池单体均衡电路拓扑设计；
图6是电池组单体电压的采集电路原理图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明设计一种动态可重构的电池储能拓扑结构，可根据电池运行状态和功率交换信息实时改变电池串并联拓扑。采用双层设计的思路，电池单体串联构成模组以提高电压，然后模组根据系统需求串并联后与外界进行能量交换。与主电路双层设计对应，均衡控制也划分为两层，结合耗散型和非耗散型的优缺点互补的均衡方法，分别完成模组间的主动均衡和电池单体的被动均衡控制。其中电池老化均衡是通过模组间重构时，优先利用老化程度较轻的电池模组以及模组间充放电电流能力强的；模组间SOC均衡是通过模组间不同SOC水平的分组充放电实现的，模组内电池单体SOC均衡是通过与之并联的阻性元件放电实现的。
可重构电池成组设计最大的特点是电池拓扑基于电池运行状态可动态重构，从而保证充放电过程中电池SOC的均衡，最大化发挥电池(组)可用容量且具有较高的故障容许水平，同时具有实现电池老化均衡的潜能。可重构的电池成组设计需要高效的电池管理系统来应对复杂的电池特性和负荷需求。电池管理系统应能够准确估计各电池单体状态，并基于电池状态或负荷情况等运行条件，隔离某一或某些电池单体或模块、调整电池拓扑结构，保证电池组中单体电池状态的均衡并最优化电池组性能。随着电池充放电的进行，电池单体间不一致性水平越来越高，电池管理系统实现预想功能的压力也逐渐增大。动态可重构电池成组的主要思想是通过开关控制，实现电池单体网络化和拓扑结构的动态改变，从而以最佳方式满足储能系统功率需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提出了一种精细化动态可重构电池管理系统，包括：电池拓扑结构、电池能量管理器和电池能量交换器；
电池拓扑结构通过电池能量交换器实现电池与外界的能量交换；电池能量管理器采集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CAN总线上传给电池能量交换器，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，电池能量管理器根据每个电池单体设定的阈值对电池拓扑结构中的每个电池单体进行耗散均衡。
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电力电子开关控制投切的电阻；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电力电子开关控制投切的电阻，以实现电池单体均衡控制。
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；
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，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；
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；
电力电子开关为MOS管。
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。
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。
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；电池能量管理器接收来自电池能量交换器的重构指令，实现电池模组的动态投切。
电池能量交换器发现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，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可通过闭合相应的电力电子开关实现；非并联支路的电池单体均衡需由电力电子开关控制投切的电阻提供充电回路实现；若某一电池单体能量较高，则闭合该电池的电力电子开关并将其投入与之并联的电阻进行放电均衡。
通过重新给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电池能量交换器，实现电池拓扑结构容量的扩展。
本申请中，如图1所示，电池能量管理器管理流程包括以下步骤：
(1)主函数中程序初始化；
(2)若50ms定时到，采集锂电池储能系统每个电池单体电压；若否，执行步骤(6)；
(3)若1s定时到，电池电压、电池温度和MCU温度数据处理；若否，执行步骤(6)；
(4)若20s定时到，电池模组地址、电池电压、温度状态、开关状态通过CAN总线上传给电池能量交换器；若否，执行步骤(6)；
(5)若60s定时到，若电池单体满足均衡条件，进行耗散型均衡；若否，执行步骤(6)；
(6)结束主函数。
本申请中，如图2所示，电池能量管理器CAN中断接收来自电池能量交换器的动态重构指令，制定相应的开关管状态控制，以提高拓扑动态重构的实时响应特性。
本申请中，如图3所示，电池能量交换器的管理流程包括以下步骤：
(1)CAN中断接收程序开始；
(2)各电池能量管理器电池信息状态上传是否完成，若是，执行步骤(3)；若否，执行步骤(10)；
(3)各电池模组老化程度评估；
(4)得到电池模组老化重构指令，各电池模组是否满足充放电要求，若是执行步骤(5)；若否，执行步骤(9)；
(5)电池模组电压期望值与方差计算；
(6)比较各电池模组压差，判断压差是否超过设定阈值，若是，执行步骤(7)；若否，执行步骤(10)；
(7)冒泡法排序，找出电压最高和电压最低的电池模组；
(8)均衡动态重构指令；
(9)下达非耗散均衡指令至电池能量管理器，以实现主动均衡动态重构；
(10)结束CAN中断接收函数。
本申请中，如图4所示，精细化电池动态可重构拓扑控制原理为：
当电池能量交换器检测电池均处于正常的工况状态，即下发指令给电池能量管理器，闭合所有电池模组串联的电力电子开关，使电池全部投入使用；
当储能系统处于放电状态下，若电池能量交换器检测到电池模组性能衰减严重或已达到满放状态，即下发指令给电池能量管理器断开与之串联的电力电子开关，使储能系统降功率出力。例如，若电池B1性能衰减严重或已达到满放状态，断开S1，退出运行B1；
当储能系统处于充电状态下，若检测到电池模组已经达到满充状态，则断开与之串联的电力电子开关，其它电池继续并联分流充电。例如，若检测到B2满充，断开S2；
当电池模组与单体能量差异过大，系统进入均衡管理状态：同一并联支路电池单体均衡控制可通过闭合相应的电力电子开关实现，例如B1与B2；非并联支路单体均衡需投切电阻提供充电回路实现，例如，若B3，B5能量较低，闭合S3，S5，断开其它电池的电力电子开关，投入并联电阻R3，R4，实现对B3，B5充电均衡管理；若某一电池单体能量较高，则闭合该电池的电力电子开关和投入与之并联的电阻进行放电均衡；其它电池单体均衡控制依此类推。
本申请中，如图5所示，为实际设计的电池单体均衡电路原理图。本申请采用N/P沟道MOS管控制均衡电路，并且此电路采用的是耗散型均衡设计。电池单体之间的容量或者电压差异较大时可以用该电池电梯并联的电阻进行消耗。能量较大的电池模组通过主动均衡实现，能量较小的电池单体通过耗散型均衡，以此来提高电池的一致性，延长电池储能系统寿命。
本申请中，如图6所示，为电池组单体电压的采集电路原理图。电池单体电压的准确采集是进行电池均衡及其它估算例如SOC(电池充电状态)，SOH(电池可以储存电荷的能力)等的基础，因此电池单体电压采集电路的设计尤为关键。采用差分电路采集单体电池电压，通过控制MOS管开关的切换，依次将1号电池到n号电池的两端连接到两条电压采样总线VH和VL上，总线接入差分采样电路的输入端。MOS管每次只允许同时导通两个。工作过程如下：开关Q1，Q2闭合，其余开关断开，电池B1接入电路，B1电压接入采样总线；紧接着开关Q3，Q4接通，Q1，Q2断开，B2电压接入采样总线；以此类推，完成一个电池组的循环采集，并可实现对电池组各单体电池电压的巡检。
采用电阻分压实现对电压进行采集，为保证检测精度及抗干扰能力，采用隔离放大器A7840实现对电压信号的隔离采样。光耦隔离A7840输入输出侧供电都是+5V，芯片内部输入电路有放大作用，能传输毫伏级的直流电压，具有1000倍左右的电压放大倍数。输出信号作为后级运算放大器AD820差分输入。集成运算放大器AD820输出电压信号经RC滤波电路及二极管钳位接入AD采样输入端。
A7840常与运算放大器配合，对微弱电压信号进行放大。当短接2、3脚时，6脚和7脚间的输出电压为零。当2、3脚间有毫伏级电压信号输入时，则6脚和7脚间的输出电压就是放大了比例的电压值。要使2、3脚得到毫伏级的电压，所以在选取R1、R2、R3的时候就一定要注意。
Figure BDA0001781193200000091
U23为运算放大器2、3脚的差分输入电压，U为A7840供电电压，+5V，经分析计算，我们可以取R1、R3的值为40KΩ，R2为10Ω。经过光耦隔离A7840之后，6、7脚之间的电压在0V～3V之间。
由运算放大器的性质可得式(2)到式(4)：
Figure BDA0001781193200000092
Ve＝Vf (3)
Figure BDA0001781193200000093
Ve为运算放大器发射极对地电压，Vf为运算放大器反馈电压，Vout为运算放大器输出电压；联立式(2)到式(4)可得：
Figure BDA0001781193200000094
使R4＝R5并且R6＝R7，那么式(5)就可以变为：
Figure BDA0001781193200000095
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

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。
7.一种精细化动态可重构电池管理方法，用于权利要求1-6任一所述的一种精细化动态可重构电池管理系统，其特征是，包括：
（1）整个电池拓扑结构进行初始化，电池能量管理器主函数中程序初始化；
（2）电池能量管理器采集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数据；若否，执行步骤（16）；
（3）电池能量管理器对电池电压、电池温度和微控制单元温度数据进行处理；若否，执行步骤（16）；
（4）CAN中断接收程序开始；
（5）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；若否，执行步骤（16）；
（6）电池能量管理器电池数据上传是否完成；若否，执行步骤（14）；
（7）电池能量交换器针对步骤（6）中上传的数据对各电池模组老化程度评估；
（8）电池能量交换器得出电池模组老化重构指令，查看电池模组是否满足充放电要求；
若否，执行步骤（13）；
（9）电池能量交换器计算电池模组电压期望值与方差；
（10）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；若否，执行步骤（14）；
（11）电池能量交换器对电池拓扑结构进行冒泡法排序，找出电压最高和电压最低的电池模组；
（12）电池能量交换器均衡动态重构指令；
（13）电池能量交换器下达非耗散均衡指令至电池能量管理器，以实现主动均衡动态重构；
（14）结束CAN中断接收函数；
（15）若电池单体满足均衡条件，电池能量管理器对其进行耗散型均衡；若否，执行步骤（16）；
（16）结束电池能量管理器的主函数。
8.如权利要求7所述的一种精细化动态可重构电池管理方法，其特征是：当电池处于放电状态时，若所述电池能量交换器检测电池模组均处于正常的工况状态，即下发指令给所述电池能量管理器，闭合所有电池模组串联的第三电力电子开关，使电池全部投入使用；若所述电池能量交换器检测到电池模组性能衰减严重或已达到满放状态，即下发指令给所述电池能量管理器，使所述电池能量管理器断开与性能衰减严重的电池模组串联的第三电力电子开关，使电池降低功率；
当电池处于充电状态时，若检测到电池模组已经达到满充状态，则断开与满充状态的电池模组串联的第三电力电子开关，其它电池模组继续并联分流充电。
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