CN112248879A - 电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池管理技术领域，公开了一种电池管理系统，包括中央主控模块和若干本地从控模块，中央主控模块用于电池包电压电流采集、数据的处理、显示、存储、逻辑判断和相应的充放电控制；所述本地从控模块用于电池信息检测、电池均衡和保护，所述中央主控模块和本地从控模块通过CAN总线通信实现数据传输；本发明的电池管理系统采用集中式管理和分布式控制，有利于电池组在电动汽车底盘上的布局，减少了采样线束，整个系统的可靠性与安全性大大増加。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电池管理系统。
背景技术
目前，电动车已经在人们的生活中普遍应用，随着时代的发展，锂电池在电动车上的运用也越来越广泛，但由于锂电池特殊的特性，在使用时必须有相应的管理系统进行保护，才能安全的使用。目前的电池管理系统，仅能实现对电池组的过充、过放、过流、短路进行保护，功能较单一，而且在使用过程中，用户无法知晓电池的相关信息及健康状态，如果管理系统出现故障后，就很有可能存在安全隐患。针对电池供应商而言，无法很好的收集电池运行状态的相关信息，当电池出现故障时，很难找到电池故障原因。此外现有的电动车均为电池组模块式构造，而厂商为了提高电动车的行车，需要提高电池的容量或者增加电池组。但是在多组电池共同工作时，容易造成电池组之间不兼容，而影响各电池组的使用性能，此外由于采用线束使用过多，布局困难，这些问题急需解决。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种电池管理系统用以解决现有技术中问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种电池管理系统，包括中央主控模块和若干本地从控模块；
所述中央主控模块用于电池包电压电流采集、数据的处理、显示、存储、逻辑判断和相应的充放电控制；
所述本地从控模块用于电池信息检测、电池均衡和保护，所述电池信息监测包括电压、温度采集，所述电池均衡和保护包括双向主动均衡和电池过压欠压保护，所述采集的数据采用同步时钟系统为数据加盖时间戳；
所述中央主控模块和本地从控模块通过CAN总线通信实现数据传输。
优选地，所述本地从控模块包括电池状态监测模块、电池安全保护模块、电池均衡模块、热管理模块；
所述电池状态监测模块包括数据采集子单元和数据处理子单元；用于对单体电压、温度参数和动力电池包电压电流参数进行采集，并采用滤波算法对采样数据进行滤波处理，对采集数据加盖时间戳，并对数据进行记录保存，生成电池使用状态日志；
所述电池安全保护模块用于当动力电池发生安全故障时对故障进行诊断发出警报并做出相应的紧急处理；
所述电池均衡模块用于维护动力电池包中电池单体的一致性水平，以降低充放电过程中因单体之间不一致性造成的过充电或过放电；
所述热管理模块用于实时监控电池工作环境温湿度，并根据预设参数进行温湿度调整；
优选地，所述中央主控模块包括电池状态估计模块，所述电池状态估计模块用于根据电池状态监测模块采集的参数进行分析，得到包括电池荷电状态、电池功率状态、电池健康状态估计和电池剩余寿命估计结果。
优选地，所述电池故障包括：单体过压、欠压、电池包电流过流、单体低温、高温和短路、SOC超限。
优选地，所述热管理模块中包含温度和湿度传感器，所述温度传感器包括电池温度传感器和空气温度传感器。
优选地，所述热管理模块还包括温湿度动作装置，所述温度动作装置采用空气介质、液体介质或相变材料中的一种或几种实现预定温度变化的功能。
优选地，所述电池状态监测模块中存储有电池ID，所述电池ID按照电池所在位置进行唯一授权。
优选地，电池状态监测模块还采集有电池电压变化数据、充放电电流数据、温度数据、充放电次数数据、过充电数据、过放电数据、过流数据、短路数据和超高温充放电数据。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的电池管理系统采用集中式管理和分布式控制，有利于电池组在电动汽车底盘上的布局，减少了采样线束，整个系统的可靠性与安全性大大増加；
其次本发明的电池管理系统能够监控电动车电池的相关信息及健康状态，并将这些信息传输给用户的移动手持终端和电池生产厂商的远程电脑终端，使用户和电池生产厂商能够及时掌握电动车电池情况，便于电动车电池故障后找出故障原因；
进一步的本发明有利于动力电池工作在窩效温度区间，提窩动力电池组充放电效率，同时提高动力电池组内各电池单体温度一致性分布水平，减少电池组各单体工作温度点差异，提高电池组的循环寿命，减少电动汽车的运营维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例的一种电池管理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的本地从控模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
一般的电动汽车对动力裡离子电池管理系统的要求如下：
1)提供电池运行数据：基于电池电压、电流、温度等外特性参数建立动力电池数学模型，采用相应的算法估计动力电池荷电状态、剩余寿命、健康状态及峰值功率，为电动汽车动力系统进行相应的控制提供依据和为驾驶员合理安排驾驶提供参考；
2)保证电池运行安全：在电动汽车正常运行过程中，保证动力电池运行安全，包括动力电池电里过压欠压、电流过流、温度异常和短路保护。与电池单体的特性相关性非常大，在故障处理的时候，往往需要电池管理系统能配置切换开关和冷却系统，尤为重要的一点是处理好电池安全和车辆运行安全的关系；
3)延长电池使用寿命；动力电池髙效运行需要良好的工作环境，包括适宜的温湿度，充放电深度控制，同时需要结合动力电池充放电特性维持电池包中各单体电池的一致性水平；4)数据交互与历史数据回溯：B需要实现在系统内部传输数据并将核也数据打包上传到整车控制器或远程数据监测中也，W无线(GPRS)和有线(SCI、CAN)的方式，.将电池进行汇总传输。通信系统设计需要提供冗余，方便未来电池管理系统功能扩展，如在电动汽车充电领域中与电网电为交换(V2G)，W及整车与住宅电力交换(V2H)过程中的数据交换。同时需要实现数据保存，方便历史数据回溯；
5)动力电池系统存在动力电池侧高压和控制侧低压，需要注意强弱电系统的隔离问题；6)电池管理系统需要具有良好的适用性，为适应不用电池单体数量应用场合，考虑模块化设计及功能模块扩展。
有鉴于此，请参照图1和2，本实施例一种电池管理系统，包括中央主控模块和若干本地从控模块；
所述中央主控模块用于电池包电压电流采集、数据的处理、显示、存储、逻辑判断和相应的充放电控制；
所述本地从控模块用于电池信息检测、电池均衡和保护，所述电池信息监测包括电压、温度采集，所述电池均衡和保护包括双向主动均衡和电池过压欠压保护，所述采集的数据采用同步时钟系统为数据加盖时间戳；
所述中央主控模块和本地从控模块通过CAN总线通信实现数据传输。
本实施例中的本地从控模块包括电池状态监测模块、电池安全保护模块、电池均衡模块、热管理模块；
所述电池状态监测模块包括数据采集子单元和数据处理子单元；用于对单体电压、温度参数和动力电池包电压电流参数进行采集，并采用滤波算法对采样数据进行滤波处理，对采集数据加盖时间戳，并对数据进行记录保存，生成电池使用状态日志；
所述电池安全保护模块用于当动力电池发生安全故障时对故障进行诊断发出警报并做出相应的紧急处理；
所述电池均衡模块用于维护动力电池包中电池单体的一致性水平，以降低充放电过程中因单体之间不一致性造成的过充电或过放电；
所述热管理模块用于实时监控电池工作环境温湿度，并根据预设参数进行温湿度调整；
本实施例中的中央主控模块包括电池状态估计模块，所述电池状态估计模块用于根据电池状态监测模块采集的参数进行分析，得到包括电池荷电状态、电池功率状态、电池健康状态估计和电池剩余寿命估计结果。
本实施例中的电池故障包括：单体过压、欠压、电池包电流过流、单体低温、高温和短路、SOC超限。
本实施例中的热管理模块中包含温度和湿度传感器，所述温度传感器包括电池温度传感器和空气温度传感器。
本实施例中的热管理模块还包括温湿度动作装置，所述温度动作装置采用空气介质、液体介质或相变材料中的一种或几种实现预定温度变化的功能。
本实施例中的电池状态监测模块中存储有电池ID，所述电池ID按照电池所在位置进行唯一授权。
本实施例中的电池状态监测模块还采集有电池电压变化数据、充放电电流数据、温度数据、充放电次数数据、过充电数据、过放电数据、过流数据、短路数据和超高温充放电数据。
本发明提供一种电子设备，包括：存储器，用于存储可执行指令；
以及处理器，用于与所述存储器通信以执行所述可执行指令从而完成前述电池管理系统的功能操作。
本实施提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有管理系统程序，所述管理系统程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如前述的电池管理系统的功能步骤。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种电池管理系统，其特征在于，包括中央主控模块和若干本地从控模块；
所述中央主控模块用于电池包电压电流采集、数据的处理、显示、存储、逻辑判断和相应的充放电控制；
所述本地从控模块用于电池信息检测、电池均衡和保护，所述电池信息监测包括电压、温度采集，所述电池均衡和保护包括双向主动均衡和电池过压欠压保护，所述采集的数据采用同步时钟系统为数据加盖时间戳；
所述中央主控模块和本地从控模块通过CAN总线通信实现数据传输。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述本地从控模块包括电池状态监测模块、电池安全保护模块、电池均衡模块、热管理模块；
所述电池状态监测模块包括数据采集子单元和数据处理子单元；用于对单体电压、温度参数和动力电池包电压电流参数进行采集，并采用滤波算法对采样数据进行滤波处理，对采集数据加盖时间戳，并对数据进行记录保存，生成电池使用状态日志；
所述电池安全保护模块用于当动力电池发生安全故障时对故障进行诊断发出警报并做出相应的紧急处理；
所述电池均衡模块用于维护动力电池包中电池单体的一致性水平，以降低充放电过程中因单体之间不一致性造成的过充电或过放电；
所述热管理模块用于实时监控电池工作环境温湿度，并根据预设参数进行温湿度调整。
3.据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述中央主控模块包括电池状态估计模块，所述电池状态估计模块用于根据电池状态监测模块采集的参数进行分析，得到包括电池荷电状态、电池功率状态、电池健康状态估计和电池剩余寿命估计结果。
4.据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池故障包括：单体过压、欠压、电池包电流过流、单体低温、高温和短路、SOC超限。
5.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述热管理模块中包含温度和湿度传感器，所述温度传感器包括电池温度传感器和空气温度传感器。
6.根据权利要求5所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述热管理模块还包括温湿度动作装置，所述温度动作装置采用空气介质、液体介质或相变材料中的一种或几种实现预定温度变化的功能。
7.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，所述电池状态监测模块中存储有电池ID，所述电池ID按照电池所在位置进行唯一授权。
8.根据权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于，电池状态监测模块还采集有电池电压变化数据、充放电电流数据、温度数据、充放电次数数据、过充电数据、过放电数据、过流数据、短路数据和超高温充放电数据。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210122 |