[发明专利]分布式多层电池管理系统及其管理方法

说明书

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，涉及一种分布式多层电池管理系统，尤其涉及一种在纯电动汽车上使用的镍氢/锂离子动力智能电池模块式电池管理系统；同时，本发明还涉及上述管理系统的管理方法。

背景技术

新能源战略已经成为关系到国家安全和国家战略的重要方针政策。在其中新能源汽车是能源战略的重要组成部分。新能源汽车的核心技术在于“电池、电机、电控”。特别是目前，镍氢/锂离子动力电池制造厂家制造工艺和产品水平参差不齐，特别是电池组内各节电池之间的普遍存在一致性问题，所以电池管理系统产品在匹配不同厂商的动力电池的时候存在通用性问题，重新匹配和实验需要耗费大量的人力物力。

另外随着纯电动汽车对动力电池的电压和电流要求越来越高，越来越多样化，目前的电池管理系统产品架构无法对不同的应用要求做到灵活匹配应用，而需要部分或全部等不同程度的开发。

目前已存在的主要结构是集中式管理和分布式管理两种电池组管理方法。

集中式管理方法请参见图1，集中式管理结构简单，容易理解，但是布置复杂，线束较多。每一种参数都需要独立的数据线进行连接，在信号传输过程中会有多种数据信号，所以系统对电池状态巡检、通讯和管理起来也较为繁杂。在电池组均衡方面，由于通讯信号较多，对均衡的判断和控制相对比较困难，不太容易取得预期的效果。

分布式管理方法请参见图2，目前的分布式结构主要是是采用多层结构，能够对单体很好的进行监控，也易于进行均衡控制，但是随着电池节数的增加，数据采集模块的数量也要增加，可能会引起CAN通讯上的冲突问题，并带来系统开发、设计和制造上成本的增加。同时针对不同种类和型号电池的，均衡电路和算法要重新进行调整，由此带来的匹配和实验工作量较大，系统的转移成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种分布式多层电池管理系统，该电池管理系统能有效控制电池组一致性问题，并能对电池组进行灵活性的扩展，并提供更精确的均衡控制。

此外，本发明还提供一种上述分布式多层电池管理系统的管理方法，可有效控制电池组一致性问题，并能对电池组进行灵活性的扩展，并提供更精确的均衡控制。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种分布式多层电池管理系统，所述系统对电池模组进行管理，所述电池模组包括至少两组子电池组，每个电池子组至少包含两节电池节；各子电池组包括子电池组均衡模块、子电池组管理模块，所述子电池组均衡模块连接所述子电池组管理模块；

所述系统进一步包括电池数据采样模块、总均衡模块、决策模块；

所述电池数据采样模块连接子电池组管理模块，电池数据采样模块对各组子电池组的每一节电池进行采样，将采样结果传递给所述子电池组管理模块；

所述子电池组管理模块根据所述总均衡模块、决策模块的指令及子电池组内电池节之间参数的差异，对每个电池节和电池组进行管理；

各子电池组管理模块连接所述总均衡模块、决策模块，所述各子电池组管理模块与所述子电池组均衡模块共同作用，将对所述子电池组的采样结果经过所述子电池组均衡模块处理后的结果传递给所述总均衡模块、决策模块；

所述总均衡模块针对整个电池模组均衡，该总均衡模块对该电池组所有子电池组进行二级均衡控制基础上进行一级均衡控制；并在充放电过程中起到对整个电池模组的过充过放、均充均放的控制；

所述决策模块接收上位机的电池组工作模式指示，然后进入相应工作模式，启用相应功能模块。

作为本发明的一种优选方案，如果电气或温度参数平均值中有任一参数超过第一门限值，将启动子电池包冷却风扇，并将所述管理系统将自动断开电路；并将该子电池组当前的测量参数平均值、CAN ID输送给所述总均衡模块、决策模块，同时将该子电池组的CAN ID、时间、测量参数记录到一寄存器中，所述数据用于诊断和检查；如果该子电池组的某电池节的电压、电流、容量参数与组内其他电池节的差异超过第二门限值时，该子电池组管理模块将启动该子组内的子电池组均衡模块，该子电池组内的子电池组均衡模块在放电和充电过程中均起到均衡作用，同时返回继续检测。

作为本发明的一种优选方案，所述子电池组管理模块把组内各电池节的测量电压、电流、容量、温度的平均值以及该子电池组的CAN ID、整体SOC组成一个数据包发送给上层总均衡模块/决策模块。