[发明专利]一种BMS电池管理系统的容量均衡健康管理方法

说明书

本发明公开了一种BMS电池管理系统的容量均衡健康管理方法，属于电源系统技术领域。其特征在于，包含了一种动静态结合的分布式能量双向转移式均衡电路，通过中央管理单元和电池管理单元组成的主从两级控制结构进行容量的均衡调节。当单体之间容量不均衡时，通过均衡系统将容量较高的单体能量转移到容量较低的单体上，有效降低功耗，提高均衡效率。采用遗传算法优化后的无迹卡尔曼滤波算法，对锂电池SOC有一个精确地估算。本发明提供的BMS电池管理系统的容量均衡健康管理方法，可以实时监测电池状态，对于过电压、过电流、过负载和单体故障等提供了保护电路与调节机制，确保了电池的安全性，延长电池组的使用寿命。

技术领域

本发明属于电源系统技术领域，涉及一种基于锂电池的BMS电池管理系统，特别涉及一种BMS电池管理系统的容量均衡健康管理方法。

背景技术

随着锂离子电池的广泛应用，锂离子电池组扮演着越来越重要的角色。随着电动汽车的推广和普及，锂离子电池中作为电动汽车的动力源成为了整车系统中十分关键的一部分。相比于传统的燃机汽车，电动汽车的动力传输、续航时间等都是需要研究改进的方面。

BMS电池管理系统是专门针对电动汽车使用过程中，针对不同工况下锂离子电池的不同需求进行相应的调控。近些年，电动汽车出现的问题也是比较多，主要集中在行驶里程过短、电池组寿命过短、电池管理系统故障等。由于单体电池之间制作的工艺不同导致电池之间的化学特性和电气特性存在一定差异，当电池在频繁的充放电过程中的这种差异使得个别单体因过充过放而造成故障，导致电池组迅速损坏，寿命变短。可见，良好的电池管理系统对于电动汽车的发展有着至关重要的作用。

锂电池组中的单体间容量均衡是电池管理系统中最关键的一环，也是锂电池寿命最为重要的影响因素。但是，目前的均衡电路一般多采用被动式能量耗散型，这种方法拓扑结构复杂、均衡控制比较困难、均衡时间长，存在能量浪费、均衡效率低和热管理困难等问题。电池组中单体电压采集多采用差值转移测量法和电磁继电器切换法，电路复杂、可靠性低、成本高；电池组的绝缘电阻一般通过测量电池组正负极对地电压来计算，方法局限性大、测量精度低。对SOC估算多采用等效电路模型法、安时计量法和阻抗法等，上述方法实时性差、估算精度较低。

发明内容

本发明目的是克服上述不足之处，提供了一种BMS电池管理系统的容量均衡健康管理方法。主要包含了一种基于锂离子电池组动静态结合的分布式能量双向转移式均衡电路。该电路可以把BMS电池管理系统中容量较高的单体电池中的能量转移到容量较低的电池单体上，有效解决电池的能量不一致性问题，方便电池组的热管理，并提高电池组的使用寿命。设计了一种单体能量分配均衡，电池SOC估算准确，实时监测电池状态，单体电压、电流、温度等可精确测量的一体化电源系统。

为了达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

本发明提供了一种BMS电池管理系统的容量均衡健康管理方法。该发明通过中央管理单元和电池管理单元组成的主从两级控制结构进行容量的均衡调节。当单体之间容量不均衡时，通过控制器自动将容量较高的单体能量转移到容量较低的单体上，有效降低功耗，提高均衡效率。

所述主级中央管理单元包含了CPU控制模块、通信模块和显示模块；

所述CPU控制模块主要是对从级电池管理单元上传的电池组或单体的实时数据进行处理，然后控制电池组的工作状态。对接收到的SOC监测数据，通过基于遗传算法和自适应滑模观测器混合算法，对锂电池SOC有一个精确地估算。并将SOC作为均衡变量，对电池组进行充放电的均衡控制。电流的突变不会导致荷电状态波动，减少了均衡震荡。

中央管理单元将上传的电压、电流和SOC估算值通过显示模块实时传送到显示屏，可以让用户动态观察电池的健康状态。如果电池组发生故障，显示模块将实时向用户反馈并启动对应的处理机制。

所述从级电池管理单元包含锂离子电池组、监测模块、保护模块；