CN116565356B - 一种电池管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统及方法，该系统中的电池模组M包括开关A、开关B、电池单元C，开关驱动控制单元D，以及电池监控单元E；所述E的检测端与电池单元C相连，获取电量信息，通过通信管理单元G上传至处理器单元F；并且接收处理器单元F发送的命令控制开关驱动控制单元D，实现开关A与B的状态控制。本发明提出的电池管理系统及方法可以突破单电池单元的性能及寿命的限制，提升整个电池包系统的性能及寿命。

Description

一种电池管理系统及方法
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，更具体地，涉及一种电能表及其上掉电检测方法。
背景技术
电池管理系统BMS是Battery Management System的缩写，其核心系统架构如下图1所示C: 电池单元，由一个电池电芯单体或者多个电池电芯单体并联组成，通常会自带短路保护、过热保护、漏液保护等功能；E：测量电池单元的电压信息，并将这些信息反馈给F，由F来控制E进行电池管理等操作；往往多个E集成在一个芯片内，被称作电池管理系统的模拟前端；F: 控制器，从E获取电池基本信息，并作进一步的算法来控制整个电池管理系统的运行。
这种传统系统架构对电池单元的寿命要求高，对电池单元之间的一致性要求高；电池单元失效或者电池单元之间性能不一致容易导致整个系统性能急剧下降，或者故障失效；系统最大使用寿命接近电池单元的寿命，被单电池单元寿命及电池单元之间一致性限制，系统寿命的估算如下：假设系统有N个电池单元，失效概率P1，之间一致性失效概率P2 ；那么，系统的失效概率接近于N×P1+ P2 。
目前，储能或者动力电池系统的电池通常由多个电池单元组成，传统架构的性能及寿命往往受限于电池单元的性能及寿命， 因此，如何突破电池单元的性能及寿命的限制，提升整个电池包系统的性能及寿命是急于解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种电池管理系统及方法，能够突破单级电池单元的性能及寿命的限制，提升整个电池包系统的性能及寿命。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池管理系统，包括：电池模组M，能够串联或并联组成相应容量和电压的电池包；通信管理单元G，与各电池模组M连接，获取电量信息；处理器单元F，与通信管理单元G相连，获取各电池模组M的电量信息，并且基于电量信息向电池模组M发送控制命令；
所述的电池模组M包括开关A、开关B、电池单元C，开关驱动控制单元D，以及电池监控单元E；
电池单元C，作为单级电池组，由一个或者多个电芯并联或者并串联组成；
开关A，与电池单元C串联形成支路，所述开关A用于控制电池单元C的导通与关断；
开关B，与开关A、电池单元C形成的串联支路并联，所述开关B用于控制所述电池单元C是否被旁路；
开关驱动控制单元D，与开关A、B相连，用于控制开关A、B的状态；
电池监控单元E，所述E的检测端与电池单元C直接相连，或者通过A与C间接相连获取电量信息，通过通信管理单元G上传至处理器单元F；并且接收处理器单元F发送的命令控制开关驱动控制单元D，实现开关A与B的状态控制。
进一步地，通信管理单元G与电池模组M的电池监控单元E以菊花链或无线通信的方式连接。
进一步地，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D直接连接。
进一步地，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D通过菊花链或无线通信连接。
进一步地，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D集成于一体，集成后的D+E以菊花链或无线通信的方式连接通信管理单元G。
进一步地，所述的开关驱动控制单元D与开关A、B集成于一体，电池监控单元E与集成后的A+B+D直接连接、菊花链或无线通信连接，同时以菊花链或无线通信的方式连接通信管理单元G。
进一步地，电池模组M内电池单元C为多组，各电池单元C分别配置对应的开关A、B以及开关驱动控制单元D，多组电池单元C能够串联或并联组成相应容量和电压的电池模组M。
一种电池管理方法，基于电池管理系统，所述方法包括电池单元动态剔除步骤：
设电池包内有m串电池组并联连接，每串电池组内有n个电池单元C串联连接，1≤m；
当电池包工作在放电状态，若电池包内任意一节电池单元C的电压Vij小于电池过放保护电压阈值VL，i表示电池单元串的编号，1≤i≤m，j表示电池单元串内电池单元C的编号，1≤j≤n；
则找到每一串中电压最低的电池单元，处理器单元F通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开对应的开关Aij，并导通Bij ；
持续监测，执行动态剔除；此时，电池包的容量变为原来的（1-1/nt），t表示动态剔除的次数。
进一步地，所述方法还包括充电均衡步骤：
当电池包工作在充电状态，若电池包内任意一电池单元C的电压Vij大于电池单元过充过压保护阈值VH；则找到每一串中电压最高的电池单元，处理器单元F通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开对应的开关Aij，并导通Bij；
持续监测，实现电池包内的电池单元达到平衡；
当充电完成或转为放电状态后，将充电均衡步骤中处理过的各电池单元C对应的开关B断开，开关A导通。
进一步地，在开关切换的过程中，开关驱动控制单元D分别对开关A、B设置限流保护。
进一步地，该方法还包括静态剔除步骤：
当任一电池单元C损坏时，对该电池单元进行硬隔离，通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开A，导通B。
进一步地，当m=1，即电池包只有一串电池组时，所述的动态剔除、充电均衡、切换限流保护、静态剔除方法也是同样适用的。
本发明的有益效果在于：
当电池充电时，采用传统构架，1C充电，快充会导致电池单元性能衰减快，不一致性加剧，从而导致影响系统的性能衰减快；采用本发明的系统时，能够支持nC快充；基于充电均衡步骤，当电池单元衰减快或者不一致时，不会导致系统容量迅速衰减。
当电池包放电时，实际可使用容量的下限由容量最低或性能最劣化的电池单元C决定，由于木桶效应，放电不充分；采用本发明的系统时，放电不受容量最低或性能最劣化的电池单元C决定，没有木桶效应，基于电池单元动态剔除，能够充分放电。
当电池包充电时，由于电池单元电量容易发生不均衡的情况，充电电量受限于电池容量最大的电池单元。采用本发明的系统时，通过逐一剥离满充电池单元的方法，理论上能实现每个电池单元实现完全满充，从而达到电池单元电量均衡。
本发明的系统寿命不受单个电池单元寿命及电池单元之间一致性限制， 其寿命的估算如下：假设系统有N个电池单元，电池单元失效概率P1，电池单元之间一致性失效概率P2，当系统能实现弱电池剔除和坏电池隔离后，系统的失效概率接近于P1N，新架构理论上可以大大的降低系统的失效概率。
采用传统构架时，当单个电池单元失效后，如热保护、短路保护，断路保护后，必须隔离整个电池单元串；保护级别停留在串级别，系统故障的概率更高；采用本发明的系统时，单个电池单元失效后，如热保护、短路保护，断路保护后，只需隔离该电池单元，新拓扑能实现更加精准的电池单元保护和隔离, 系统故障概率更低。
采用传统构架时，对电池单元失效敏感：单个电池单元失效会直接导致系统故障；采用本发明的系统时，对单个电池单元失效不敏感，电池单元失效有调度机制控制，系统不会故障。
本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了背景技术中，传统电池管理系统BMS的结构示意图。
图2示出了本发明的电池管理系统结构示意图。
图3示出了根据本发明一实施例的电池模组M内电池监控单元E和开关驱动控制单元D直接连线通信的结构示意图。
图4示出了根据本发明一实施例的电池模组M内电池监控单元E和开关驱动控制单元D菊花链或无线通信的结构示意图。
图5示出了根据本发明一实施例的电池模组M内电池监控单元E和开关驱动控制单元D集成后，以菊花链或无线通信的结构示意图。
图6示出了根据本发明一实施例的电池模组M内开关驱动控制单元D与开关A、B集成后，以菊花链或无线通信的结构示意图。
图7示出了根据本发明一实施例的结构示意图。
其中: QG（n）表示开关A的控制端，SG（n）表示开关B的控制端，C(n)、C(1)表示电池单元的正端连接引脚，C(n-1)、C(0) 表示电池单元的负端连接引脚。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明。虽然本发明提供了优选的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例一：
如图2所示，本发明提供了一种电池管理系统，包括：电池模组M，能够串联或并联组成相应容量和电压的电池包；通信管理单元G，与各电池模组M连接，获取电量信息；处理器单元F，与通信管理单元G相连，获取各电池模组M的电量信息，并且基于电量信息向电池模组M发送控制命令；
所述的电池模组M包括开关A、开关B、电池单元C，开关驱动控制单元D，以及电池监控单元E；
电池单元C，作为单级电池组，由一个或者多个电芯并联或者并串联组成；
开关A，与电池单元C串联形成支路，所述开关A用于控制电池单元C的导通与关断；
开关B，与开关A、电池单元C形成的串联支路并联，所述开关B用于控制所述电池单元C是否被旁路；
开关驱动控制单元D，与开关A、B相连，用于控制开关A、B的状态；
电池监控单元E，所述E的检测端与电池单元C直接相连，或者通过A与C间接相连，获取电量信息，通过通信管理单元G上传至处理器单元F；并且接收处理器单元F发送的命令控制开关驱动控制单元D，实现开关A与B的状态控制；通信管理单元G与电池模组M的电池监控单元E以菊花链或无线通信的方式连接。
在本实施方式中，能够实现单电池单元C的管理和保护，防止过压过充和过放，提高电池组的可靠性和安全性。
实施例二：
在实施例一的基础上，电池模组M中，如图3所示，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D直接连接。
实施例三：
在实施例一的基础上，电池模组M中，如图4所示，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D通过菊花链或无线通信连接。
实施例四：
在实施例一的基础上，电池模组M中，如图5所示，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D集成于一体，集成后的D+E以菊花链或无线通信的方式连接通信管理单元G。
实施例五：
在实施例一的基础上，电池模组M中，如图6所示，所述的开关驱动控制单元D与开关A、B集成于一体，电池监控单元E与集成后的A+B+D直接连接、菊花链或无线通信连接，同时以菊花链或无线通信的方式连接通信管理单元G。
实施例二~五都是M的架构及其变形。
实施例六：
在实施例一的基础上，电池模组M中，电池模组M内电池单元C为多组，各电池单元C分别配置对应的开关A、B以及开关驱动控制单元D，多组电池单元C能够串联或并联组成相应容量和电压的电池模组M；
作为本发明的典型电池包实施方案，如图2、7所示，电池包内有m串电池组并联连接，每串电池组内有n个电池单元C串联连接；各电池单元C分别配置对应的开关A、B以及开关驱动控制单元D，每串电池组内均配置一个电池监控单元E，其中；
开关A，与对应的电池单元C串联形成支路，所述开关A用于控制电池单元C的导通与关断；开关B，与对应的开关A、电池单元C形成的串联支路并联，所述开关B用于控制所述电池单元C是否被旁路；开关驱动控制单元D，与对应的开关A、B相连，用于控制开关A、B的状态；
电池监控单元E，所述E的检测端与该串内各电池单元C相连，获取电量信息，通过通信管理单元G上传至处理器单元F；并且接收处理器单元F发送的命令控制对应电池单元的开关驱动控制单元D，实现对应开关A与B的状态控制。
实施例七：
基于实施例六的系统，本发明还提供了电池单元动态剔除方法：
电池包内有m串电池组并联连接，每串电池组内有n个电池单元C串联连接；
当电池包工作在放电状态，若电池包内任意一节电池单元C的电压Vij小于电池过放保护电压阈值VL，i表示电池单元串的编号，1≤i≤m，j表示电池单元串内电池单元C的编号，1≤j≤n；
则找到每一串中电压最低的电池单元，处理器单元F通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开对应的开关Aij，并导通Bij ；
持续监测，执行动态剔除；此时，电池包的容量变为原来的（1-1/nt），t表示动态剔除的次数；
在开关切换的过程中，开关驱动控制单元D分别对开关A、B设置限流保护。
在本实施例中，电池监控单元E用来监控串内每个电池单元的电压，处理器F通过G以菊花链或无线通信的方式周期性地读取电池信息。如果电池包工作在放电状态，当任意一电池单元的电压Vij<VL时,执行弱电池动态剔除，单节电池单元剔除的功能能最大化的利用电池的容量，不会受限于电量最低的电池单元，不用切断整个电池串，达到延长电池包工作时长的效果。
实施例八：
在实施例七的基础上，所述方法还包括充电均衡步骤：
当电池包工作在充电状态，若电池包内任意一电池单元C的电压Vij大于电池单元过充过压保护阈值VH；则找到每一串中电压最高的电池单元，处理器单元F通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开对应的开关Aij，并导通Bij；
持续监测，实现电池包内的电池单元达到平衡；
当充电完成或转为放电状态后，将充电均衡步骤中处理过的各电池单元C对应的开关B断开，开关A导通。
在本实施例中，在充电的过充中，能更快且最大化的充满所有电池单元，利用充电设备实现电池单元的均衡，因而没有采用被动均衡技术所导致的电能浪费和电池组内部热量的增加的情况，提升了电池组的安全性。
在开关切换的过程中，需要在D中分别对开关A和B设置限流保护，以防止电池单元短路和电池串之间电压不一致导致的过流，进一步提升了电池包充电的安全性。
实施例九：
在实施例七的基础上，所述方法还包括静态剔除步骤：
当任一电池单元C损坏时，对该电池单元进行硬隔离，通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开A，导通B。
在本实施例中，当整个系统通过电池健康状态 （SOH）检测算法定位到某个电池单元损坏(即不健康)不可以再继续使用时，对该电池单元进行硬隔离，并保持该状态直至下次电池系统维护，这样可保证整个系统还能持续正常工作，且不受该坏电池单元的影响。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种管理电池系统的方法，包括：电池模组M；通信管理单元G，与各电池模组M连接，获取电量信息；处理器单元F，与通信管理单元G相连，获取各电池模组M的电量信息，并且基于电量信息向电池模组M发送控制命令；
其特征在于，所述的电池模组M包括开关A、开关B、电池单元C，开关驱动控制单元D，以及电池监控单元E；
开关A，与电池单元C串联形成支路，所述开关A用于控制电池单元C的导通与关断；
开关B，与开关A、电池单元C形成的串联支路并联，所述开关B用于控制所述电池单元C是否被旁路；
开关驱动控制单元D，与开关A、B相连，用于控制开关A、B的状态；
电池监控单元E，所述E的检测端与电池单元C直接相连，或者通过A与C间接相连获取电量信息，通过通信管理单元G上传至处理器单元F；并且接收处理器单元F发送的命令控制开关驱动控制单元D，实现开关A与B的状态控制；
电池模组M内电池单元C为多组，各电池单元C分别配置对应的开关A、B以及开关驱动控制单元D，多组电池单元C能够串联或并联组成相应容量和电压的电池模组M；
该系统执行电池单元动态剔除步骤：
设电池包内有m串电池模组M并联连接，每串电池模组M内有n个电池单元C串联连接，1＜m；
当电池包工作在放电状态，若电池包内任意一节电池单元C的电压Vij小于电池过放保护电压阈值VL，i表示电池单元串的编号，1＜i≤m，j表示电池单元串内电池单元C的编号，1＜j≤n；
则找到每一串电池模组M中电压最低的电池单元，处理器单元F通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开对应的开关Aij，并导通Bij ，将每一串电池模组M中电压最低的电池单元剔除；
持续监测，执行动态剔除；此时，电池包的容量变为原来的1-(1/n)×t，t表示动态剔除的次数。
2.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，通信管理单元G与电池模组M的电池监控单元E以菊花链或无线通信的方式连接。
3.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D直接连接。
4.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D通过菊花链或无线通信连接。
5.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，所述的电池监控单元E与开关驱动控制单元D集成于一体，集成后的D+E以菊花链或无线通信的方式连接通信管理单元G。
6.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，所述的开关驱动控制单元D与开关A、B集成于一体，电池监控单元E与集成后的A+B+D直接连接、菊花链或无线通信连接，同时以菊花链或无线通信的方式连接通信管理单元G。
7.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，所述系统还执行充电均衡步骤：
当电池包工作在充电状态，若电池包内任意一电池单元C的电压Vij大于电池单元过充过压保护阈值VH；则找到每一串中电压最高的电池单元，处理器单元F通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开对应的开关Aij，并导通Bij；
持续监测，实现电池包内的电池单元达到平衡；
当充电完成或转为放电状态后，将充电均衡步骤中处理过的各电池单元C对应的开关B断开，开关A导通。
8.根据权利要求1所述的管理电池系统的方法，其特征在于，在开关切换的过程中，开关驱动控制单元D分别对开关A、B设置限流保护；
该方法还包括静态剔除步骤：当任一电池单元C损坏时，对该电池单元进行硬隔离，通过对应电池单元C的开关驱动控制单元D同时断开A，导通B。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107683222A (zh) * 2015-04-20 2018-02-09 升级技术工程有限公司 包括控制系统的电池系统
CN108649646A (zh) * 2018-06-04 2018-10-12 李勇 基于可调整电池组串联结构的充电控制电路及其控制方法
CN108736544A (zh) * 2018-06-04 2018-11-02 李勇 基于可调整电池组串联结构的输出电压可调的放电控制电路及其控制方法
CN215119062U (zh) * 2021-06-02 2021-12-10 清华大学 电池储能系统
WO2023069082A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-27 Litech Laboratories, Llc Power system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107683222A (zh) * 2015-04-20 2018-02-09 升级技术工程有限公司 包括控制系统的电池系统
CN108649646A (zh) * 2018-06-04 2018-10-12 李勇 基于可调整电池组串联结构的充电控制电路及其控制方法
CN108736544A (zh) * 2018-06-04 2018-11-02 李勇 基于可调整电池组串联结构的输出电压可调的放电控制电路及其控制方法
CN215119062U (zh) * 2021-06-02 2021-12-10 清华大学 电池储能系统
WO2023069082A1 (en) * 2021-10-19 2023-04-27 Litech Laboratories, Llc Power system

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