• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 14
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩开奖记录360: ??榛Φ绯丶捌涔芾硐低澈凸芾矸椒?pdf

    关 键 词:
    ??榛?动力电池 及其 管理 系统 方法
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    摘要
    申请专利号:

    CN201110149024.X

    申请日:

    2011.06.02

    公开号:

    CN102263303A

    公开日:

    2011.11.30

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01M 10/42申请日:20110602|||公开
    IPC分类号: H01M10/42; H01M10/48; G01R31/36; H02H7/18 主分类号: H01M10/42
    申请人: 福州天和新能电子科技有限公司
    发明人: 隋越
    地址: 350000 福建省福州市鼓楼区杨桥东路20号畅安大厦10楼1019室
    优先权:
    专利代理机构: 深圳市博锐专利事务所 44275 代理人: 张明
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110149024.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.09.14|||2013.12.18|||2011.11.30

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明提供了一种??榛Φ绯丶捌涔芾硐低澈凸芾矸椒?,通过独立的两种方式将重要的电芯电压、电流参数进行采集;充放电?;た乜刂颇?椴捎枚懒⒌牧教趼肪洞?,从而通过提供冗余大大提高系统的可靠性。此外通过同时使用参数阈值和参数梯度(单位时间变化率)作为控制状态判断依据,具有一定故障预测性;根据不同参数之间的相关性对获得的参数进行分析,具有一定容错能力;CAN总线通信使用中继和动态设定通信优先级的算法,保证故障状态迅速传递至系统主控端。??榛Φ绯氐牧永┱狗绞桨ㄏ低臣涞牡缙雍屯ㄐ帕?。

    权利要求书

    1.一种??榛Φ绯毓芾硐低?,其特征在于:它包括
    多个点温度传感器,用于对电芯中多处温度采样点进行实时测温并
    将数据传输至主控制器;
    第一CAN总线??榧暗诙﨏AN总线???,用于为主控制器提供以CAN
    总线中继方式对外进行信息传输通道;
    电流传感器,用于采集电芯电流数值将数据传输至主控制器;
    电压采集???,用于将电芯电压数值送至主控制器进行采集;
    充电均衡???,用于连接电芯,实现同容量串联电芯的充电同步,
    并自适应电芯衰老带来的不一致性;
    充放电?;た乜刂颇??,用于分别接收来自主控制器及外部控制
    的控制信号,在外部控制信号控制失效时,独立接收主控制器的控制信
    号,控制切断/联通系统与外部的电气连接;
    供电???,用于为系统运作供电;
    主控制器,用于采集电芯的温度、电流、电压信息,通过A/D转换
    采集电芯总电压信息,并由CAN总线中继方式对外进行信息交互,同时
    可通过充放电?;た乜刂颇?槎懒⒖刂频绯叵低秤胪獠康牡缙?
    断;
    上述多个点温度传感器、电流传感器、电压采集???、充放电?;?br />开关控制???、供电??楹偷谝籆AN总线??榧暗诙﨏AN总线??榫?br />入主控制器,而供电???、电流传感器、电压采集???、多个点温度传
    感器则还连接外部电芯;上述充电均衡??榱佑谕獠康缧旧?;所述主
    控制器通过A/D转换与外部电芯相连。
    2.如权利要求1所述的锂动力电池管理系统,其特征在于:所述
    主控制器包括
    电压传感器,用于采集来自电压采集??榈拿扛龅缧镜缪故岛蟠?br />送至中央处理器;
    工作状态指示单元,用于对外显示主控制器当下的工作状态和故障
    信息;
    RTC时钟,为系统提供准确时间信息,并可通过CAN总线提供系统
    在线的时钟同步更新;
    大容量非易失性存储器,用于记录中央控制器处理的??樾惋?br />电池单元的电芯信息、??樾惋Φ绯氐ピ浞诺绻淌?,以及系
    统出现异常情况发生的时刻和持续时间信息;
    中央控制器,用于获取电芯的温度、电流、电压信息,并设有A/D
    转换口与电芯直接相连以采集其电压信息;由CAN总线中继方式对外进
    行信息交互;同时根据控制算法独立控制充放电?;た乜刂颇?橥?
    断系统与外部的电气连接;通过控制工作状态指示单元指示工作状态和
    故障信息;将信息存储于大容量非易失性存储器中;
    上述电压传感器、工作状态指示单元、RTC时钟、大容量非易失性
    存储器均与中央控制器相连,电压传感器还连接电压采集???。
    3.如权利要求2所述的锂动力电池管理系统,其特征在于:所述
    电芯信息包括生产厂家、出厂日期、型号以及电芯维护更换信息。
    4.如权利要求2所述的锂动力电池管理系统,其特征在于:所述
    异常情况包括过电流、过电压、高温或低温情况。
    5.如权利要求2所述的锂动力电池管理系统,其特征在于:所述
    主控制器还包括与中央控制器相连的温度传感器接口单元、电流传感器
    接口单元、第一CAN总线驱动单元、第二CAN总线驱动单元及开关?;?br />控制接口单元,同时中央控制器引出有JATG在线编程接口。
    6.如权利要求1所述的锂动力电池管理系统,其特征在于:所述
    系统还包括有用于测量系统温度场的光纤温度传感器及外测温传感器。
    7.如权利要求1所述的锂动力电池管理系统,其特征在于:所述
    充电均衡??榘ɑ诟悍蠢〉牡缧境涞缗月返缏返ピ?。
    8.一种基于权利要求1系统的管理方法,其特征在于:它包括步

    A)、初始化,为系统设定唯一的身份ID号,并预设电池电压的上、
    下限值,电压误差范围值,工作温度范围值及温度和电压变化梯度关系
    表;
    B)、上电自检,读取系统RTC时钟及系统ID号;
    C)、通过A/D转换采集电芯总电压,与预设电池电压的上、下限值
    进行比较是否超限,是则跳至步骤I,否则继续步骤;
    D)、读取来自电压传感器的每个电芯电压,计算其总电压,与上一
    步采集的电芯总电压进行比较,两者电压误差范围是否在设定的电压误
    差范围值内,是则继续步骤,否则跳至步骤I;
    E)、依次采集多个点温度传感器的温度信息,判断是否在设定的工
    作温度范围值内,是则继续步骤,否则跳至步骤I;
    F)、根据温度与电压监测系统状态并形成信息数据;
    G)、判断是否为系统控制主机,即系统是否与外部CAN总线相连,
    是则继续步骤,否则将需传输数据进行一级中继传输后返回本步骤;
    H)、通过电流传感器接口采集电流数据,并通过CAN总线将包括电
    压、电流、温度的参数信息传递至系统外控制端,而后返回步骤C;
    I)、判断是否为系统控制主机,即系统是否与外部CAN总线相连,
    否则继续,是则跳至步骤K;
    J)、向CAN总线提出中继通信申请,申告系统在整体中的拓扑位置,
    并报告系统ID号,传递故障信息,等待主控端响应;延时后未获响应则
    提高通信优先级后重发信息,直至故障信息到达系统主控端并得到响
    应;同时记录故障数据至非易失性存储器,然后继续步骤;
    K)、向外部主控端提出?;ど昵?,延时后如未获响应,直接向充放
    电?;た乜刂颇?榉⑺涂刂菩藕?,关断电池系统与外部电气连接,并
    于非易失性存储器中记录故障数据。
    9.如权利要求8所述的管理方法,其特征在于:所述步骤F包括
    一下一项或多项步骤
    F1)、根据相邻电芯的温度相关性算法,查找多温度点的温度是否
    存在可疑数据,是则形成警告字段,而后继续步骤;
    F2)、计算温度和电压变化梯度,对比温度和电压变化梯度关系表,
    查找是否存在故障,是则形成警告字段,并发送预警信息而后继续步骤;
    F3)、根据温度和电压变化梯度动态形成数据记录和数据通信间隔
    延时,后继续步骤;
    F4)、响应高优先级通信中断申请,为其它系统提供CAN总线中继
    通信服务;
    F5)、组成的完整系统可以通过光纤传感器采集到系统的温度场信
    息,用于与多点电芯温度数据进行对比,为控制提供冗余。
    10.一种??榛Φ绯?,它包括多组电芯,电芯间通过串/并
    联连接,其特征在于:它还包括如权利要求1所述特征的锂动力电池管
    理系统,且锂动力电池管理系统与每组电芯一一对应设置。

    说明书

    ??榛Φ绯丶捌涔芾硐低澈凸芾矸椒?/invention-title>

    技术领域

    本发明涉及一种动力电池及其配套电源管理,尤其是指一种??榛?br />锂动力电池及其管理系统和管理方法。

    背景技术

    大功率锂动力电池具有能量密度高、充放电循环次数多、使用寿命
    长、温度特性好、清洁无污染的特点,现已广泛应用于电动汽车、储能
    电站、通信备用电源等诸多领域,并在不久的将来会取代铅酸电池,成
    为新一代大功率储能电池的首选。

    目前,锂电池生产厂家的产品多数是所谓的电芯,而锂电芯特别是
    大功率锂动力电芯在生产环节和使用过程中会产生不一致性,这种不一
    致性会导致由多个电芯组成的电池在充放电的使用过程中性能最弱的
    电芯首先达到充放电的?;ぬ跫?,而往往此时从外部看,电池系统的整
    体指标还一切正常,若不加以控制再继续对其整体进行充放电工作,该
    性能最弱的电芯将很快进入故障状态,轻则导致电池工作不稳定,性能
    下降,重则还有可能引发爆炸、起火等严重事故。综上所述,在实际应
    用中,生产厂商制造的电芯是不能直接拿来组合成电池进行应用的,必
    须还为其搭配电池管理(BMS)系统,以保证实现对每个电芯的监测管
    理,从而保障整个电池系统的性能指标和可靠性,其构成的整体才能应
    用到各种不同的储能需求场合中。

    传统电池管理系统根据应用场合的不同,选择不同类型的电池芯进
    行管理方法的设计,所使用的管理方法针对特定的应用环境,可移植性
    差,每次设计均需要较大工作量,系统的可靠性难以保证。

    而就电力电子行业来说,其不同于信息电子的一大特点是特别强调
    系统工作的可靠性。举例来说,民用计算机系统如果出现软件故障甚至
    出现死机,可以通过重启软件或者重启操作系统来解决,通常不会造成
    严重后果。而大功率的电力电子系统如果出现短暂的失控就可能造成非
    常严重的后果。虽然任何系统的可靠性都无法达到100%,比如在电动汽
    车领域,某些国内外企业的产品都曾经发上过汽车起火、爆炸等严重事
    故。这些严重后果的发生,与过于依赖一种方法的来保证系统的可靠性
    有很大关系。比如在电压检测环节,一旦电压传感器失效就可能依据错
    误数据做出错误的控制。

    发明内容

    本发明的目的在于克服了上述缺陷,提供一种可适应不同应用场合
    中各类电芯形成的??樾偷ピ绯?,通过引入冗余来提高系统可靠性,
    且电压测量、温度测量、?;た叵低晨刂?,及在重要环节引入多种采
    样途径及控制路径从而提高系统强壮性和可靠性的锂动力电池及应用
    其上的管理系统和管理方法。

    本发明的目的是这样实现的:一种??榛Φ绯毓芾硐低?,它
    包括多个点温度传感器,用于对电芯中多处温度采样点进行实时测温并
    将数据传输至主控制器;

    第一CAN总线??榧暗诙﨏AN总线???,用于为主控制器提供以CAN
    总线中继方式对外进行信息传输通道;

    电流传感器,用于采集电芯电流数值将数据传输至主控制器;

    电压采集???,用于将电芯电压数值送至主控制器进行采集;

    充电均衡???,用于连接电芯,实现同容量串联电芯的充电同步,
    并自适应电芯衰老带来的不一致性;所述充电均衡??榘ɑ诟悍蠢?br />的电芯充电旁路电路单元;

    充放电?;た乜刂颇??,用于分别接收来自主控制器及外部控制
    的控制信号,在外部控制信号控制失效时,独立接收主控制器的控制信
    号,控制切断/联通系统与外部的电气连接;

    供电???,用于为系统运作供电;

    用于测量系统温度场的光纤温度传感器及外测温传感器;

    主控制器,用于采集电芯的温度、电流、电压信息,通过A/D转换
    采集电芯总电压信息,并由CAN总线中继方式对外进行信息交互,同时
    可通过充放电?;た乜刂颇?槎懒⒖刂频绯叵低秤胪獠康牡缙?
    断;

    上述多个点温度传感器、电流传感器、电压采集???、充放电?;?br />开关控制???、供电??楹偷谝籆AN总线??榧暗诙﨏AN总线??榫?br />入主控制器,而供电???、电流传感器、电压采集???、多个点温度传
    感器则还连接外部电芯;上述充电均衡??榱佑谕獠康缧旧?;所述主
    控制器通过A/D转换与外部电芯相连;

    所述主控制器包括与中央控制器相连的温度传感器接口单元、电流
    传感器接口单元、第一CAN总线驱动单元、第二CAN总线驱动单元、开
    关?;た刂平涌诘ピ?、及电压传感器,用于采集来自电压采集??榈拿?br />个电芯电压数值后传送至中央处理器;

    工作状态指示单元,用于对外显示主控制器当下的工作状态和故障
    信息;

    RTC时钟,为系统提供准确时间信息,并可通过CAN总线提供系统
    在线的时钟同步更新;

    大容量非易失性存储器,用于记录中央控制器处理的??樾惋?br />电池单元的电芯信息、??樾惋Φ绯氐ピ浞诺绻淌?,以及系
    统出现异常情况发生的时刻和持续时间信息;

    上述电压传感器、工作状态指示单元、RTC时钟、大容量非易失性
    存储器均与中央控制器相连,电压传感器还连接电压采集???;

    所述电芯信息包括生产厂家、出厂日期、型号以及电芯维护更换信
    息;

    所述异常情况包括过电流、过电压、高温、低温情况;

    中央控制器,用于获取电芯的温度、电流、电压信息,并设有A/D
    转换口与电芯直接相连以采集其电压信息;由CAN总线中继方式对外进
    行信息交互;同时根据控制算法独立控制充放电?;た乜刂颇?橥?
    断系统与外部的电气连接;通过控制工作状态指示单元指示工作状态和
    故障信息;将信息存储于大容量非易失性存储器中。中央控制器引出有
    JATG在线编程接口;

    本发明还涉及一种基于上述系统的管理方法,它包括步骤:

    A)、初始化,为系统设定唯一的身份ID号,并预设电池电压的上、
    下限值,电压误差范围值,工作温度范围值及温度和电压变化梯度关系
    表;

    B)、上电自检,读取系统RTC时钟及系统ID号;

    C)、通过A/D转换采集电芯总电压,与预设电池电压的上、下限值
    进行比较是否超限,是则跳至步骤I,否则继续步骤;

    D)、读取来自电压传感器的每个电芯电压,计算其总电压,与上一
    步采集的电芯总电压进行比较,两者电压误差范围是否在设定的电压误
    差范围值内,是则继续步骤,否则跳至步骤I;

    E)、依次采集多个点温度传感器的温度信息,判断是否在设定的工
    作温度范围值内,是则继续步骤,否则跳至步骤I;

    F)、根据温度与电压监测系统状态并形成信息数据;

    步骤F包括一下一项或多项步骤

    F1)、根据相邻电芯的温度相关性算法,查找多温度点的温度是否
    存在可疑数据,是则形成警告字段,而后继续步骤;

    此处需要细化说明的是,根据不同温度测量参数之间的相关性做出
    控制判断可以实现一定容错能力,当电芯的测温点在电极的引出端上,
    由于电芯的电路连接为铜导体,具有非常好的导热性,电芯之间的距离
    也比较近,当一个电芯发热时,会将温度传导给相邻的测温点,温度数
    据间有相关性。我们利用实验室获得的相关性模型可以判断测温数据的
    可靠性,发现可能的错误数据,比如一个测温点的数据孤立临近测温点
    升高或降低,此数据可能出错,此时中央处理器将做出系统维护报警。

    F2)、计算温度和电压变化梯度,对比温度和电压变化梯度关系表,
    查找是否存在故障,是则形成警告字段,并发送预警信息而后继续步骤;

    此处需要细化说明的是,温度和电压变化梯度(单位时间变化率)
    作为控制状态判断依据是非常有效的预测控制方法,以电芯电压梯度变
    化举例说明,在正常情况下,放电过程单位时间电芯的电压下降值是基
    本平稳的,当电芯接近于放电?;は孪奘?,单位时间电芯电压下降值明
    显增加,此时电芯电压还未达到放电?;ゃ兄?,但通过梯度算法可以提
    前预知此电芯已经接近需要?;さ淖刺?,需要加强监测防止出现故障。
    因此梯度算法并非简单通过参数梯度做出判断,以上例说明,因为不同
    的放电率也会产生不同的梯度变化,需要对连续测得的数据进行处理,
    计算出加权相对变化梯度才能做出正确的判断。

    F3)、根据温度和电压变化梯度动态形成数据记录和数据通信间隔
    延时,后继续步骤;

    F4)、响应高优先级通信中断申请,为其它系统提供CAN总线中继
    通信服务;

    F5)、组成的完整系统可以通过光纤传感器采集到系统的温度场信
    息,用于与多点电芯温度数据进行对比,为控制提供冗余。

    G)、判断是否为系统控制主机,即系统是否与外部CAN总线相连,
    是则继续步骤,否则将需传输数据进行一级中继传输后返回本步骤;

    H)、通过电流传感器接口采集电流数据,并通过CAN总线将包括电
    压、电流、温度的参数信息传递至系统外控制端,而后返回步骤C;

    I)、判断是否为系统控制主机,即系统是否与外部CAN总线相连,
    否则继续,是则跳至步骤K;

    J)、向CAN总线提出中继通信申请,申告系统在整体中的拓扑位置,
    并报告系统ID号,传递故障信息,等待主控端响应。延时后未获响应则
    提高通信优先级后重发信息,直至故障信息到达系统主控端并得到响
    应。同时记录故障数据至非易失性存储器,然后继续步骤;

    K)、向外部主控端提出?;ど昵?,延时后如未获响应,直接向充放
    电?;た乜刂颇?榉⑺涂刂菩藕?,关断电池系统与外部电气连接,并
    于非易失性存储器中记录故障数据。

    本发明同时还提供了一种??榛Φ绯?,它包括多组电芯,电
    芯间通过串/并联连接,它还包括上述的锂动力电池管理系统,且锂动
    力电池管理系统与每组电芯一一对应设置。

    相比于常见的电池、管理系统及管理方法,本发明的有益效果在于
    同时使用参数阈值和参数梯度(单位时间变化率)作为控制状态判断依
    据,具有一定故障预测性;根据不同参数之间的相关性对获得的参数进
    行分析,具有一定容错能力;CAN总线通信使用中继和动态设定通信优
    先级的算法,保证故障状态迅速传递至系统主控端。??榛Φ绯?br />的连接扩展方式包括系统间的电气连接和通信连接。每个??榈绯氐牧?br />路CAN总线分别定义为第一CAN总线和第二CAN总线。通过独立的A/D
    转换及电压采集??榱街址绞浇匾牡缧镜缪菇胁杉?、通过独立的
    点温度传感器和红外测温传感器对温度参数进行采集,此外充放电?;?br />开关控制??椴捎枚懒⒌牧教趼肪洞?,多条路径分别是通过CAN传递
    ?;ば藕?,由外部主机关断电池系统与外部系统的电气连接,如延时后
    发现外部主机未动作,电池系统可提供控制信号直接关断电气连接,通
    过上述冗余的引入从而大大提高系统的可靠性。

    附图说明

    下面结合附图详述本发明的具体结构

    图1为本发明系统的整体构成图;

    图2为本发明系统的细节构成图;

    图3为本发明方法的流程图;

    图4为本发明充电均衡??榈缏肥凳├?电路结构拓扑图;

    图5为本发明充电均衡??榈缏肥凳├?电路结构拓扑图。

    具体实施方式

    为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果,以
    下结合实施方式并配合附图详予说明。

    请参阅图1,本发明涉及一种??榛Φ绯毓芾硐低?BMS),
    它包括用于为系统运作供电的供电???、主控制器、多个点温度传感器
    (通常用胶固定在各电芯电极上)、第一CAN总线??榧暗诙﨏AN总线
    ???、电压采集???此处通常采用电压采集线束进行连接)、电流传
    感器(组成电池系统时每列电芯只需要一个电流传感器)、充电均衡???br />和充放电?;た乜刂颇??。上述中,

    第一CAN总线??榧暗诙﨏AN总线???,用于为主控制器提供以CAN
    总线中继方式对外进行信息传输通道,由此系统使用双CAN总线驱动,
    引入CAN总线中继方式进行信息传输,达到的效果是每一路CAN总线光
    耦隔离的电压都限制在一个??榈绯氐牡缪狗段?,大大提高了系统的
    可靠性。??榛Φ绯毓芾硐低持淇勺杂闪唇?,整体可扩展性强,
    体现了??榛?、集成化的特色,大大提高了完整系统的可用性和可靠性。

    多个点温度传感器,用于对电芯中多处温度采样点进行实时测温并
    传输至主控制器。大型完整系统中还可以提供基于光纤温度传感器的系
    统温度场实时监测,作为各个??橄低澄露燃觳獾娜哂?,更大系统还使
    用红外测温进一步增加冗余,保证系统的安全性和可靠性。

    电流传感器,用于采集电芯电流数值传输至主控制器。

    电压采集???,用于将每个电芯电压数值送至主控制器上的电压传
    感器。

    上述温度传感器、电流传感器、电压采集??榈挠τ檬沟霉芾硐低?br />能够有效对电芯进行电压、电流、温度等参数实时采集,使其可根据相
    关参数对系统控制,同时通过控制软件计算分析各参数的变化梯度和参
    数之间的相关性,及时发现潜在的故障状态,并有一定发现错误参数数
    据的容错能力。

    充电均衡???,用于连接电芯,实现同容量串联电芯的充电同步,
    并具有自适应电芯的衰老产生的不一致性的能力,此处实施例中,充电
    均衡??榘ɑ诟悍蠢〉牡缧境涞缗月返缏返ピ?,当电池芯的电压达
    到设定值,旁路电路开始工作,并随着电池芯电压的升高,不断增加旁
    路电流。如果串联电池芯的容量相同,而由于某种原因造成所充电量不
    相同(比如更换电池芯后的不平衡状态),这种平衡电路通过若干次充
    放电循环即可实现各串联电池芯达到同步平衡的状态,使电池系统的性
    能得到充分发挥。自适应均衡充电功能也可以在系统出现较小不平衡时
    (通常由于电芯的衰老产生)防止这种不平衡随着充放电多次循环而累
    积,减少系统离线维护的工作量。当某个电池芯的容量下降时,每次充
    电过程在其充满电的前提下可以继续为与其串联的电池芯充电到接近
    满电状态,而不会损坏低容量电池芯。这样做的好处是在不得不更换低
    容量电池芯之前,虽然系统的性能也有所下降(因为放电?;ぢ呒歉?br />据最小容量的电池芯达到放电?;さ缪苟鞯?,但是性能好的电池芯
    在系统放电?;さ缏范魇钡氖S嗟缌拷隙?,而在系统充电?;さ缏范?br />作时更接近充满电状态,这样会延长性能好的电池芯的使用寿命。因此
    通过上述负反馈原理可使得本系统实现同容量串联电池芯的充电同步,
    对于电池芯的衰老有一定自适应的能力,保障安全的前提下最大限度发
    挥电池系统的性能。参见图4、图5为充电均衡??榈牧街质凳├缏?br />拓扑结构,此处需要指出的是,本发明专利自适应均衡充电电路的拓扑
    结构不限于上述实施例的两种,其它符合此设计思想的电路拓扑结构也
    应在本专利?;し段?。

    充放电?;た乜刂颇??,采取双信号控制,信号分别由系统内主
    控制器中的开关?;た刂平涌诘ピ拖低惩獠靠刂浦骰辛峡刂?,
    控制信号的逻辑关系为“开通与、关断或”??煞直鸾邮绽醋灾骺刂破?br />及外部控制的控制信号,在外部控制信号控制失效时,独立接收主控制
    器的控制信号,控制切断/联通系统与外部的电气连接。这样如果电池
    系统已经发现故障并通过通信系统向外部报警申请关断电气连接(包括
    充、放电过程)时,如果发现外部控制机构未能及时响应关断电池系统
    与外部电路的电气连接,电池系统可单独提供控制信号至开关系统切断
    电池系统与外部的电气连接,保证系统的安全可靠。双信号控制的冗余
    引入可大大提高系统的可靠性。

    主控制器是用于完成采集电芯的温度、电流、电压信息;通过A/D
    转换采集电芯电压信息;由CAN总线中继方式对外进行信息交互;传递
    故障信息,如作为电池系统的主控机,可在外部控制失效时独立控制充
    放电?;た乜刂颇??,实现电池系统与外部系统电气连接的通/断的
    工作。其具体构成参见图2,包括有:

    与多个点温度传感器对应的温度传感器接口单元;

    与电流传感器对应的电流传感器接口单元;

    与第一CAN总线??榧暗诙﨏AN总线??槎杂Φ牡谝籆AN总线驱动
    单元、第二CAN总线驱动单元;

    及与充放电?;た乜刂颇?槎杂Φ目乇;た刂平涌诘ピ?,此外
    还包括:

    电压传感器,用于采集来自电压采集??榈拿扛龅缧镜缪故岛蟠?br />送至中央处理器;

    工作状态指示单元,用于对外显示主控制器当下的工作状态和故障
    信息;

    RTC时钟,为系统提供准确时间,并可进行在线的时钟同步更新;

    大容量非易失性存储器,用于记录中央控制器处理的??樾惋?br />电池单元的电芯信息(例如电芯的生产厂家、出厂日期、型号以及电芯
    维护更换信息等)、??樾惋Φ绯氐ピ浞诺绻淌?,以及系统
    出现异常情况(例如过电流、过电压、高温、低温情况等)发生的时刻
    和持续时间信息,由此,通过大容量非易失存储器中记录的电芯在整个
    工作寿命中的每次充放电过程数据,以及系统出现过电流、过电压、高
    温、低温等情况发生的时刻和持续时间,可为系统离线分析和改进设计
    提供数据支撑,实现类似于“黑匣子”的功能,通过记录电池芯的健康
    指标,还可实现电芯寿命的预测。

    中央控制器,用于获取电芯的温度、电流、电压信息;其设有A/D
    转换口与电芯直接相连以采集其电压信息;其可通过CAN总线中继方式
    对外进行信息交互;可控制充放电?;た乜刂颇?槭迪值绯叵低秤胪?br />部系统的电气通/断;驱动工作状态指示单元指示工作状态和故障信息,
    及将信息存储于大容量非易失性存储器中,此外主控制器引出有JATG
    在线编程接口,以方便程序的实时更新录入。

    本发明还涉及一种基于上述??榛Φ绯毓芾硐低?BMS)的
    一种管理方法,参见图3,它包括步骤:

    A)、初始化,为系统设定唯一的身份ID号,并根据程序预设电池
    电压的上、下限值,电压误差范围值,工作温度范围值及温度和电压变化
    梯度关系表。

    B)、上电自检,读取系统RTC时钟及系统ID号。

    C)、通过A/D转换采集电芯总电压,与预设电池电压的上、下限值
    进行比较是否超限,是则跳至步骤I,否则继续步骤。

    D)、读取来自电压传感器的每个电芯电压,计算电池芯总电压,与
    上一步采集的电芯总电压进行比较,两者电压误差范围是否在设定的电
    压误差范围值内,是则继续步骤,否则跳至步骤I。

    此上两步中,电压传感器芯片将每一串联电芯电压采集后传输给中
    央处理器,同时中央处理器的高精度A/D转换会采集电芯的总电压,与
    电压传感器提供的电芯电压的和进行比对,一旦发现数据超出规定误差
    范围,即通过CAN总线向主控端提出故障报警,在故障解除前,以两个
    数据中较不利的测量结果(充电时的较高电压值和放电时的较低电压
    值)作为控制参数提供系统的?;た刂?。在故障排除前,这样有可能选
    择错误的数据作为控制依据,其结果是系统本来工作正常,但是控制信
    号限制了系统部分正常性能的发挥,但是也可能选择了正确的数据作为
    控制依据,此时则可能避免了一次严重的事故发生。显然这种控制方法
    对提高系统可靠性是非常有意义的,因为误报警的后果并不严重而且易
    于消除,而漏报警可能产生灾难性的后果。

    E)、依次采集多个点温度传感器的温度信息,判断是否在设定的工
    作温度范围值内,是则继续步骤,否则跳至步骤I。

    因为电芯在工作状态特别是故障及其临界状态与温度的相关性非
    常高,准确可靠的温度测量对保证系统的可靠性至关重要。此步骤中通
    过对系统每个温度采样点的实时测温来提供必要的温度阈值和温度梯
    度计算数据,同时在组成大系统时,还通过光纤温度传感器对整个系统
    的温度场进行实时测量,所获得的数据与点温度数据进行对比、分析、
    判别,在组成电站储能等特大锂电池系统时,还会使用红外探测方式进
    行系统高温点测温报警,这些冗余的引入可以大大提供系统的可靠性,
    足以保证避免灾难性事故的发生。

    F)、根据温度与电压监测系统状态并形成信息数据;包括以下一项
    或多项步骤:

    F1)、根据相邻电芯的温度相关性算法,查找多温度点的温度是否
    存在可疑数据,是则形成警告字段,而后继续步骤;

    F2)、计算温度和电压变化梯度,对比温度和电压变化梯度关系表,
    查找是否存在故障,是则形成警告字段,并发送预警信息而后继续
    步骤;

    F3)、根据温度和电压变化梯度动态形成数据记录和数据通信间隔
    延时,后继续步骤;

    F4)、响应高优先级通信中断申请,为其它系统提供CAN总线中继
    通信服务;

    F5)、组成的完整系统可以通过光纤传感器采集到系统的温度场信
    息,用于与多点电芯温度数据进行对比,为控制提供冗余。

    G)、判断是否为系统控制主机,即系统是否与外部CAN总线相连,
    是则继续步骤,否则将需传输数据进行一级中继传输后返回本步骤,此
    时数据已传递至上一级主机,后续步骤在上一级主机内完成。

    H)、通过电流传感器接口采集电流数据,并通过CAN总线将所有参
    数信息(如:电压、电流、温度)传递至系统外控制端,而后返回步骤
    C。

    I)、判断是否为系统控制主机,即系统是否与外部CAN总线相连,
    否则继续,是则跳至步骤K。

    J)、向CAN总线提出中继通信申请,申告系统在整体中的拓扑位置,
    并报告系统ID号,传递故障信息,等待主控端响应;延时后未获响应则
    提高通信优先级后重发信息,直至故障信息到达系统主控端并得到响
    应;同时记录故障数据至非易失性存储器,然后继续步骤。

    K)、向外部主控端提出?;ど昵?,延时后如未获响应,直接向充放
    电?;た乜刂颇?榉⑺涂刂菩藕?,关断电池系统与外部电气连接,并
    于非易失性存储器中记录故障数据。

    本发明还涉及一种锂动力电池,其整体包括有多个串、并联在一起
    组成的??榛Φ缧炯坝糜诳刂频缧镜谋痉⒚魈峁┑哪?榛?br />力电池管理系统(BMS),??榛Φ绯毓芾硐低?BMS)与每组电
    芯一一对应设置。

    其中每个??榛Φ绯厥褂梦ㄒ籌D号,不可改变,系统外部
    使用无源电子标签提供无线读取ID方式;每个??榛Φ绯毓芾?br />系统(BMS)自带RTC时钟,并可进行在线时钟同步更新;每个??榛?br />锂动力电池管理系统(BMS)内部大容量非易失性存储器记录自身的电
    芯信息,包括生产厂家、出厂日期、型号等等,以及电池芯维护更换信
    息等重要运行信息。出厂后??榛Φ绯毓芾硐低?BMS)主控制
    器的中央处理器可通过JATG口进行程序固件在线编程更新,使用新版
    的控制固件完善控制算法,但不可改变系统ID;系统全寿命的重要工作
    数据保存在大容量非易失性存储器内,可通过CAN总线进行外部读取。

    一个??榛Φ绯氐牡绯毓芾硐低?BMS)系统会作为系统控
    制主机(由其在系统中的位置唯一确定,即与外部系统CAN总线相连的
    为控制主机),锂动力电池??橹涞耐ㄐ磐ü鼵AN总线连接完成,锂
    动力电池串联级间通过CAN总线中继连接,保证每一CAN总线级间的绝
    对电位差控制在较小范围,大大提高系统的可靠性和安全性。

    此外,上述对于??榛Φ缧镜牡缙臃椒ň视帽竟芾硐?br />统,常见的电气连接方式有以下几种:1、单列串联;2、单行并联;3、
    多列分别串联后以列为单位进行并联(单元行间除了每列的首尾没有并
    联);4、行并联后以行为单位进行多行串联。具体应用方法如下:

    1、单列串联,适合较小电流、较高电压的场合,此时通信连接方
    式为每个串联??榛Φ绯氐牧铰稢AN总线,其中第一CAN总线与
    和其串联的前一个??榛Φ绯?串联后电位高的一个)的第二CAN
    总线相连,而其第二CAN总线则与和其串联的后一个??榛Φ绯?br />(串联后电位低的一个)的第一CAN总线相连,这样按照规则连接下去,
    通过CAN总线中继进行通信。最前面的一个??榛Φ绯?电位最
    高的单元)的第一CAN总线作为系统的输出与系统外部的CAN总线相连
    进行通信。这样做的目的是每一路CAN总线的光耦隔离电压都被限制在
    一个??榛Φ绯氐氖涑龅缪怪狄阅?,可大幅提高高电压系统的可
    靠性。

    2、单行并联,适合较低电压、较大电流的场合,此时通信连接方
    式为每个??榛Φ绯氐牡诙﨏AN总线都连到一起,第一个单元的
    第一CAN总线与系统外部的CAN总线相连进行通信。

    3、多列并联,该方式可以方便的提供每个??榛Φ绯氐脑?br />线电压故障检测,多行串联方式可以得到较好的充放电均衡性,用户可
    根据具体要求进行评估选择合适的电气连接方式。这两种电气连接方式
    的通信连接方式是一样的,每行所有??榛Φ绯氐牡诙﨏AN总线
    都连到一起,每行第一列??榛Φ绯氐牡谝籆AN总线与前一行各
    ??榛Φ绯氐牡诙﨏AN总线连到一起,最前面一行(电位最高的
    行)第一列??榛Φ绯氐牡谝籆AN总线与系统外部的CAN总线相
    连进行通信。

    以上多种连接方式均适用本系统,本系统的涉及伊始即考虑到了不
    同用户的应用需求。

    以上所述仅为本发明的实施例,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。

    关于本文
    本文标题:??榛Φ绯丶捌涔芾硐低澈凸芾矸椒?pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-5878662.html

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
  • 江西新时时开奖记录 新强时时彩三星走势图老时时彩中 时时计划软件排行 pk10免费走势图app分析 pk10冷热预测软件免费 七星彩包头尾奖技巧 如何购买大小单双最合理 极速赛车冠亚稳赚玩法 11选5任三计划软件 重庆时时五星1胆公式 2019女篮比赛赛程 时时彩定位胆免费计划 两面1点999网投 大乐透50期走势图 11选5任2稳赚技巧 土豪赢三张官方版