[发明专利]一种分散逻辑式的电池管理系统及其能量管理方法

权利要求书

1.一种分散逻辑式的电池管理系统，其特征在于，包括一个BCU(11)、M个BMU(12)、BMS内部CAN网(13)和辅电高压母线(7)，电池管理系统用于管理动力电池组，

所述动力电池组包括M个电池模组(01)，每个电池模组(01)由N个电池单体串联，

所述BMU(12)包括控制器及第一级均衡模块(121)、第二级均衡模块(122)；一个BCU(11)对应一个动力电池组(0)，M个BMU(12)中，每个BMU(12)对应一个电池模组(01)，每个BMU(12)内的器件直接从其对应电池模组(01)取电，每个第二级均衡模块(122)包括双向变换器，双向变换器的输出与辅电高压母线(7)电气连接；

所述BMU(12)之间采用分散逻辑控制方法；

所述电池管理系统应用于车内配电系统，车内配电系统包括：电池管理系统、高压辅助设备、低压辅助设备、功率变换器、DC-DC变换器、电池高压母线、辅电高压母线(7)和电动汽车内部CAN网(8)，

所述电池管理系统对动力电池组进行检测、预估、均衡和保护，电池管理系统通过电动汽车内部CAN网(8)与电机控制器以及ECU信号连接，进行CAN通讯，相互交换信息；动力电池组经过高压配电盒，由电池高压母线为电机和车载充电机供电；电池管理系统与辅电高压母线(7)电气连接，通过功率变换器为高压辅助设备供电，通过DC-DC变换器为低压辅助设备供电；

所述分散逻辑控制方法的具体实现方式为：

当电池模块首次接入整车时，BMU(12)将对应电池模块的额定电压、标称容量传输给BCU(11)进行适配操作，当整车处于掉电停车状态时，BMU(12)持续工作，BCU(11)不工作，当整车开始启动时，BCU(11)启动，电池管理系统(1)正常工作，开机成功，当整车正常工作时，BMU(12)和BCU(11)共同为电池组进行检测、保护动作、状态估计等操作，BMU(12)与BCU(11)通过BMS内部CAN网(13)进行信息交换，BCU(11)与整车控制器通过电动汽车内部CAN网(8)进行信息交换。

2.如权利要求1所述的一种分散逻辑式的电池管理系统，其特征在于，所述BCU(11)监控动力电池组的电压电流信息，结合从BMS内部CAN网(13)传输的数据中接收的保护标识和各电池模组电压、电流、SOC信息，用于对动力电池组进行保护，并通过电动汽车内部CAN网(8)与整车控制器通信。

3.如权利要求1或2所述的一种分散逻辑式的电池管理系统，其特征在于，所述BMU(12)用于检测电池模组内所有状态信息，包括：电池单体电压、电池单体电流、均衡电流、温度；每个控制器及第一级均衡模块(121)用于检测其对应的BMU(12)所在的电池模组(01)内所有电池单体的电压、电流、温度，处理该电池模组(01)的数据与其他电池模组(01)的电压与SOC信息，独立控制该电池模组(01)内所有电池单体之间的非耗散、双向均衡，通过BMS内部CAN网(13)与动力电池组(0)所对应的BCU(11)进行通信；每个第二级均衡模块(122)负责对其对应的BMU(12)所在的电池模组与其他电池模组进行非耗散、双向均衡，第二级均衡模块(122)中的双向变换器的输出复用为辅电高压母线(7)供电。

4.如权利要求1-3任一所述的一种分散逻辑式的电池管理系统的能量管理方法，其特征在于，每个电池模组(01)等效为一个电压源与一个输出阻抗串联，得到每个第二级均衡模块(122)的输入电压V_{i_i}和输入电流I_{i_i}，输入电流乘以输入电压得到输入功率P_{i_i}，再经低通滤波LPF后得到功率P_{lpf_i}，乘以下垂系数K得到下垂压降；各电池模组的平均电压V_avg与其开路电压V_{b_i}之差，再经过PI计算得到母线电压修正量；母线电压给定值nV_{b_i}减去下垂压降和母线电压修正量，得到新的输出参考电压并进行电压外环控制，得到输出参考电压误差，输出参考电压误差经过PI计算后得到新的电池参考电流并进行电流内环控制。

5.如权利要求4所述的一种分散逻辑式的电池管理系统的能量管理方法，其特征在于，所述每个第二级均衡模块(122)的下垂系数K是相同的，下垂系数K与低通滤波后的输入功率P_{lpf_i}相乘得到下垂压降，每个第二级均衡模块(122)的下垂压降不一定相同；每个第二级均衡模块(122)的母线电压修正量，由当前第二级均衡模块(122)对应的当前BMU获取其自身电池模组电压与其他BMU对应电池模组电压，所有电池模组电压的平均电压与当前BMU对应的电池模组电压作差，经过PI计算求得。