CN117639184B - 一种电池智能管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池管理技术领域，具体公开了一种电池智能管理方法及系统，其包括，主控系统，所述主控系统用于管理子系统；动态均衡子系统，所述动态均衡子系统用于接受主控系统指令主动均衡、充放电过程；安全预警和消防子系统，所述安全预警和消防子系统用于接受主控系统指令进行安全预警以及执行消防措施；联动消防控制子系统，所述联动消防控制子系统用于联动消防系统等内容；本发明对电池组时刻监测处理电池电压、充放电电流、容量、温度、气体、气压、预警抑制等，管理动态均衡子系统、安全预警与消防控制子系统，也可以独立运行；同时根据上报信息判断和控制动力电池运行状态，并作出相应故障诊断及处理，从而延长电池组使用寿命。

Description

一种电池智能管理方法及系统

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体是一种电池智能管理方法及系统。

背景技术

电池管理系统（BMS）是管理任何电子系统的可再充电电池（电池或电池组），例如通过保护从其外面操作所述电池的安全工作区、监测其状态、计算辅助数据、报告该数据、控制其环境，对其进行身份验证和/或对其进行平衡。

现有技术中为了得到高功率、高电压，如储能电站，将电池串并联使用，然而几个几十个甚至几百个电池串联，使用一段时间后，必然会产生电压的参差不齐。由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序，即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间，也会产生差异。随着使用时间的延长，有的电池在充放电过程中会由于充电过多而发生电池爆裂情况，十分危险。如现有的储能电站其电池组高度聚集，当电池过充过放、过热、机械碰撞等内外部因素影响下，容易引起电池隔膜崩溃和内部短路，从而导致热失控。

为了保障安全，我们提出一种电池智能管理方法及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池智能管理方法及系统，可对电池进行监控，通过对气体、气压、电压、电流、温度以及SOC等参数采集，对电池的智能主动均衡、充放电过程、安全预警与消防控制等实现对电池的保护。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池智能管理系统，所述系统包括：

主控系统，所述主控系统用于管理子系统；

动态均衡子系统，所述动态均衡子系统用于接受主控系统指令主动均衡、充放电过程；

安全预警和消防子系统，所述安全预警和消防子系统用于接受主控系统指令进行安全预警以及执行消防措施；

联动消防控制子系统，所述联动消防控制子系统用于联动消防系统。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述主控系统包括：

充放电控制模块，所述充放电控制模块用于管理充电和放电，其内置预充电控制方法和充放电控制方法；

动态均衡模块，所述动态均衡模块用于进行均衡控制，其内置动态均衡管理方法；

热管理模块，所述热管理模块用于监测电池热量信息并在过热时发布警告，其内置热管理方法；

故障修正模块，所述故障修正模块用于进行故障修正和故障诊断，其内置诊断方法；

安全监控和抑制模块，所述安全监控和抑制模块用于进行安全监控的抑制故障操作，其内置安全监控和抑制方法。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述充放电控制模块包括：

预充电控制模块，所述预充电控制模块用于控制进行预充电；

放电控制模块，所述充放电控制模块用于控制放电操作。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述故障修正模块包括：

SOC估算修正模块，所述SOC估算修正模块内置SOC估算算法和修正算法；

故障诊断模块，所述故障诊断模块用于进行故障诊断。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述动态均衡子系统包括：

指令接受模块，所述指令接受模块用于接受主控系统发布的执行方案；

电池状态监测模块，所述电池状态监测模块用于监测理电池电压、充放电电流、容量、温度、气体、气压信息；

维护模块，所述维护模块用于执行主控系统发布方案，所述维护模块分散安装在电池组没节单体电池中，所述维护模块采用高频脉冲方式工作实现双向能量转移；

上报模块，所述上报模块用于上报运行模块。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述安全预警和消防子系统包括：

指令接受模块，所述指令接受模块用于接受主控系统的预警和电池消防指令；

安全监测预警模块，所述安全监测预警模块内置H2+CO+VOC传感器和预警器用于进行安全预警；

消防模块，所述消防模块安装在电池上用于对电池进行灭火。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述消防模块包括：

气体发生器组件，所述气体发生器组件用于发生气体，且发生器组件内充全氟己酮灭火剂；

开关模块，所述开关模块用于启动气体发生器。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，所述联动消防控制子系统包括：

火灾信号接收模块，所述火灾信号模块用于接受JCBMS电池安全预警过界与火灾探测器探测到的火灾信号；

控制模块，所述指令输出模块用于关闭电池充放电、停止有关换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯；

联动模块，所述联动模块用于像主控系统发布启动灭火系统指令信息。

一种电池智能管理方法，所述方法包括如下内容：

步骤S1：在使用前预设报警临界值，通过主控模块的充电时对动态均衡子系统发布指令信息，由其监控控制进行动态均衡充电和监控充电状态；

步骤S2：依据实施监控的信息确定电池的运行状态，在故障时进行故障诊断以及处理，在出现火情时，如监测到温度到达临界温度或者出现易燃气体出现，启动消防模块对电池进行灭火；

步骤S3：系统实时接受火灾信号，在火灾后自动关闭电池充放电、停止有关换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯，并通过联动主控系统，立即启动灭火系统，进行自动灭火。

作为本发明所述的一种优选实施方案，其中，在本方法中，所述火灾信号包括实时接受JCBMS电池安全预警过界与火灾探测器探测到火灾信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可对电池进行监控，通过对气体、气压、电压、电流、温度以及SOC等参数采集，对电池的智能主动均衡、充放电过程、安全预警与消防控制等实现对电池的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本发明所述系统结构图；

图2为本发明所述系统的主控系统结构图；

图3为本发明所述系统的充放电控制模块结构图；

图4为本发明所述系统的故障修正模块结构图；

图5为本发明所述系统的动态均衡子系统模块图；

图6为本发明所述系统的安全预警和消防子系统结构图；

图7为本发明所述系统的消防模块结构图；

图8为本发明所述系统的联动消防控制子系统；

图9为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-9，本发明为实现上述目的对本发明所述技术方案进行详细说明。

本发明提出一种电池智能管理系统，所述系统包括：

主控系统100，所述主控系统用于管理子系统；

动态均衡子系统200，所述动态均衡子系统用于接受主控系统指令主动均衡、充放电过程；

安全预警和消防子系统300，所述安全预警和消防子系统用于接受主控系统指令进行安全预警以及执行消防措施；

联动消防控制子系统400，所述联动消防控制子系统用于联动消防系统。

进一步的，请参阅图2，所述主控系统100包括：

充放电控制模块110，所述充放电控制模块用于管理充电和放电，其内置预充电控制方法和充放电控制方法；

动态均衡模块120，所述动态均衡模块用于进行均衡控制，其内置动态均衡管理方法；

热管理模块130，所述热管理模块用于监测电池热量信息并在过热时发布警告，其内置热管理方法；

故障修正模块140，所述故障修正模块用于进行故障修正和故障诊断，其内置诊断方法；

安全监控和抑制模块150，所述安全监控和抑制模块用于进行安全监控的抑制故障操作，其内置安全监控和抑制方法；

进一步的，请参阅图3，所述充放电控制模块110包括：

预充电控制模块111，所述预充电控制模块用于控制进行预充电；

放电控制模块112，所述放电控制模块用于控制放电操作。

进一步的，请参阅图4，所述故障修正模块140包括：

SOC估算修正模块141，所述SOC估算修正模块内置SOC估算算法和修正算法；

故障诊断模块142，所述故障诊断模块用于进行故障诊断。

其中本系统对电池组时刻进行智能化保护与维护的设备，监测处理电池电压、充放电电流、容量、温度、气体、气压、预警抑制等，管理动态均衡子系统、安全预警与消防控制子系统，也可以独立运行。同时根据上报信息判断和控制动力电池运行状态，实现BMS相关控制策略，并作出相应故障诊断及处理，从而延长电池组使用寿命。

进一步的，请参阅图5，所述动态均衡子系统200包括：

指令接受模块210，所述指令接受模块用于接受主控系统发布的执行方案；

电池状态监测模块220，所述电池状态监测模块用于监测理电池电压、充放电电流、容量、温度、气体、气压信息；

维护模块230，所述维护模块用于执行主控系统发布方案，所述维护模块分散安装在电池组没节单体电池中，所述维护模块采用高频脉冲方式工作实现双向能量转移；

上报模块240，所述上报模块用于上报运行模块。

其中电池动态主动均衡子系统，高频脉冲方式工作的双向能量转移系统。效率高、功耗小、均衡速度快、每时每刻在线式对电池主动均衡维护，采用分散、并联、动态、双向、并行、转移型均衡维护方案，动态主动均衡维护模块灵活性分散并联安装在电池组每节单体中，动态双向并行通过能量转移、电量共享、将高电压电池的能量转移到低电压电池，从而延长电池组使用寿命。接受主控系统下发的执行方案和上报运行情况。

进一步的，请参阅图6，所述安全预警和消防子系统300包括：

指令接受模块310，所述指令接受模块用于接受主控系统的预警和电池消防指令；

安全监测预警模块320，所述安全监测预警模块内置H2+CO+VOC传感器和预警器用于进行安全预警；

消防模块330，所述消防模块安装在电池上用于对电池进行灭火；

本系统是由安全监测预警模块和消防模块组成：

安全监测预警模块：通过集成H2+CO+VOC传感器可同时解决产生自燃的4种可能性，从而达到全覆盖，而氢气传感器有很快的响应速度，在30s内即可达到阈值发出报警信号。执行主控系统预警、电池消防控制策略从而规避电池热失控导致的燃烧与爆炸事件。

进一步的，请参阅图7，所述消防模块330包括：

气体发生器组件331，所述气体发生器组件用于发生气体，且发生器组件内充全氟己酮灭火剂；

开关模块332，所述开关模块用于启动气体发生器。

进一步的，请参阅图8，所述联动消防控制子系统400包括：

火灾信号接收模块410，所述火灾信号模块用于接受JCBMS电池安全预警过界与火灾探测器探测到的火灾信号；

控制模块420，所述指令输出模块用于关闭电池充放电、停止有关换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯；

联动模块430，所述联动模块用于像主控系统发布启动灭火系统指令信息；

联动消防控制子系统是通过JCBMS电池安全预警过界与火灾探测器探测到火灾信号后，能自动关 闭电池充放电、停止有关换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯，并通过联动 控制中心的控制器，立即启动灭火系统，进行自动灭火。

请参阅图9，一种电池智能管理方法，所述方法包括如下内容：

步骤S1：在使用前预设报警临界值，通过主控模块的充电时对动态均衡子系统发布指令信息，由其监控控制进行动态均衡充电和监控充电状态；

步骤S2：依据实施监控的信息确定电池的运行状态，在故障时进行故障诊断以及处理，在出现火情时，如监测到温度到达临界温度或者出现易燃气体出现，启动消防模块对电池进行灭火；

步骤S3：系统实时接受火灾信号，在火灾后自动关闭电池充放电、停止有关换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯，并通过联动主控系统，立即启动灭火系统，进行自动灭火。

进一步的，在本方法中，所述火灾信号包括实时接受JCBMS电池安全预警过界与火灾探测器探测到火灾信号。

综上所述，本发明可对电池进行监控，通过对气体、气压、电压、电流、温度以及SOC等参数采集，对电池的智能主动均衡、充放电过程、安全预警与消防控制等实现对电池的保护。

处理器从存储器中逐条取出指令、分析指令，然后根据指令要求完成相应操作，产生一系列控制命令，使计算机各部分自动、连续并协调动作，成为一个有机的整体，实现程序的输入、数据的输入以及运算并输出结果，这一过程中产生的算术运算或逻辑运算均由运算器完成；所述存储器包括只读存储器（Read-Only Memory，ROM），所述只读存储器用于存储计算机程序，所述存储器外部设有保护装置。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。

本领域技术人员可以理解，上述服务设备的描述仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比上述描述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，上述处理器是上述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个用户终端的各个部分。

上述存储器可用于存储计算机程序和/或模块，上述处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现上述终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如信息采集模板展示功能、产品信息发布功能等）等；存储数据区可存储根据泊位状态显示系统的使用所创建的数据（比如不同产品种类对应的产品信息采集模板、不同产品提供方需要发布的产品信息等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card， SMC），安全数字（Secure Digital， SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例系统中的全部或部分模块/单元，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个系统实施例的功能。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明。在本发明原理及实施范围内所作的任何修改、等同替换及改进等均应包含在本发明的保护范围内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种电池智能管理系统，其特征在于，所述系统包括：

主控系统，所述主控系统用于管理子系统；

动态均衡子系统，所述动态均衡子系统用于接受主控系统指令实行主动均衡、充放电过程；

安全预警和消防子系统，所述安全预警和消防子系统用于接受主控系统指令进行安全预警以及执行消防措施；

联动消防控制子系统，所述联动消防控制子系统用于联动消防系统；

所述主控系统包括：

充放电控制模块，所述充放电控制模块用于管理充电和放电，其内置预充电控制方法和充放电控制方法；

动态均衡模块，所述动态均衡模块用于进行均衡控制，其内置动态均衡管理方法；

热管理模块，所述热管理模块用于监测电池热量信息并在过热时发布警告，其内置热管理方法；

故障修正模块，所述故障修正模块用于进行故障修正和故障诊断，其内置诊断方法；

安全监控和抑制模块，所述安全监控和抑制模块用于进行安全监控的抑制故障操作，其内置安全监控和抑制方法；所述充放电控制模块包括：

预充电控制模块，所述预充电控制模块用于控制进行预充电；

放电控制模块，所述放电控制模块用于控制放电操作；所述故障修正模块包括：

SOC估算修正模块，所述SOC估算修正模块内置SOC估算算法和修正算法；

故障诊断模块，所述故障诊断模块用于进行故障诊断；所述动态均衡子系统包括：

指令接受模块，所述指令接受模块用于接受主控系统发布的执行方案；

电池状态监测模块，所述电池状态监测模块用于监测电池电压、充放电电流、容量、温度、气体、气压信息；

维护模块，所述维护模块用于执行主控系统发布的方案，所述维护模块分散安装在电池组每节单体电池中，所述维护模块采用高频脉冲方式工作实现双向能量转移；

上报模块，所述上报模块用于上报运行数据；所述安全预警和消防子系统包括：

指令接受模块，所述指令接受模块用于接受主控系统的预警和电池消防指令；

安全监测预警模块，所述安全监测预警模块内置传感器和预警器用于进行安全预警；

消防模块，所述消防模块安装在电池上用于对电池进行灭火；所述消防模块包括：

气体发生器组件，所述气体发生器组件用于发生气体，且气体发生器组件内充全氟己酮灭火剂；

开关模块，所述开关模块用于启动气体发生器；所述联动消防控制子系统包括：

火灾信号接收模块，所述火灾信号接收模块用于接受电池安全预警过界与火灾探测器探测到的火灾信号；

控制模块，所述控制模块用于关闭电池充放电、停止换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯；

联动模块，所述联动模块用于向主控系统发布启动灭火系统指令信息。

2.一种电池智能管理方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1所述的电池智能管理系统，所述方法包括如下内容：

步骤S1：在使用前预设报警临界值，通过主控系统对动态均衡子系统发布指令信息，由其监控控制进行动态均衡充电和监控充电状态；

步骤S2：依据实施监控的信息确定电池的运行状态，在故障时进行故障诊断以及处理，在出现火情时，如监测到温度到达临界温度或者出现易燃气体，启动安全预警和消防子系统对电池进行灭火；

步骤S3：联动消防控制子系统实时接受火灾信号，在火灾后自动关闭电池充放电、停止换风机、按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯，并通过联动主控系统，立即启动灭火系统，进行自动灭火。

3.根据权利要求2所述的一种电池智能管理方法，其特征在于，所述火灾信号包括实时接受电池安全预警过界与火灾探测器探测到的火灾信号。