[發明專利]一種帶無線充電的電池管理系統

有效

• 申請號: 201310090557.4
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103208835A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 宋顯錦;劉國強;夏慧;張超;張瑞華;徐小宇;梁玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種電池管理系統，特別涉及一種帶有無線充電功能的電池管理系統。

背景技術

在需要大容量電能儲備、供應的場合，如儲能電站、電動車、通訊基站等地方，往往采用單體電池串并后成組使用，以得到大的電壓和電流。電池的性能很復雜，不同類型的電池特性亦相差很大。由于電池間的不平衡性，往往使電池組的整體容量受到影響而影響其使用，電池管理系統設計旨在提高電池組的性能，降低其負面影響。

電池管理系統（BMS）的主要功能包括：準確估測動力電池組的荷電狀態(State?of?Charge，即SOC)；在電池充放電過程中，實時采集電池組中的每塊電池的端電壓、充放電電流及電池包總電壓和溫度，防止電池發生過充電或過放電現象；為單體電池均衡充電，使電池組中各個電池都達到均衡一致的狀態。這些措施都旨在提高電池的利用率，延長電池壽命。

目前的電池組的充電方式為整體充電的有線方式。當電池組需要充電時，外部電流的大小、開斷由電池管理系統（BMS）控制器和充電設備通過通訊協議來約定。電池組內的電池的均衡控制由控制器來實現。當電池組內某一電池充電達到限值時，控制器通知充電設備停止工作，內部均衡電路開始工作，調整電池組荷電狀態，然后通知充電設備再次開始工作。此過程用時較長，且對電池壽命有影響。

中國專利201220193976.1提出可調節充電功率的有線充電方式，提出了有線方式充電功率調節的方法，但未涉及電池間的均衡處理。

電池均衡可大致分為主動均衡式和被動均衡式。中國專利201110024897.8和中國專利201220371933.8均提出電池均衡的方法和裝置。電池均衡過程中都不可避免地在電池間進行電量轉移，此過程耗時長且對電池壽命有影響。

無線電能傳輸是新型電力傳輸方式。具有無接觸，安全方便等特點。文獻“無線充電技術及其在電動汽車上的應用初探”（王任，曲衛迎.科技創新導報[J].2010,10）和文獻“非接觸式鋰離子電池充電電路的設計與實現”（胡新福.華南理工大學[D].2011）均對電池的無線充電做了探討。

在電池包整體充電的方式中，電量如果不均衡，電池管理系統需要在整個電池包間或包內電池間做均衡管理，用時較長，效率不高，還影響電池的使用壽命。如果用硬連線在電池間做回路，實現單充，一是開關矩陣大而復雜，二是控制算法難度增加，差錯率高。而采用電池外接線圈充電方式，由于線圈本身隔離，電池可依靠電磁感應方式來充電，可按照需要對單個電池進行充電，而對不需要充電的電池進行隔離。

發明內容

本發明的目的是克服現有電池組整體充電時必須要進行電池均衡的缺點，提供一種適用于電動車的帶有無線充電功能的電池管理系統。本發明可對低容量的電池直接充電，同時隔離高容量的電池，擴展了電池充電方式的種類，提高了電池充電的效率，優化了電池的管理模式。

本發明主要包括電池組，主從控制板和充電線圈三大部分。每個電池組由多個電池串并聯組成。主從控制板根據功能分為主控制板和從控制板，主控制板通過汽車通訊總線和從控制板連接。從控制板的一端和電池組連接，從控制板的另一端和充電線圈連接。一個電池組、一塊從控制板和一組充電線圈構成一個電池包，從控制板負責本電池包中電池組容量的估算和充電線圈的開閉。電池組由從控制板通過選擇有線或無線的方式來充放電，電池組內電池單元連接充電線圈，充電線圈通過整流電路給電池組充電，由從控制板通過開關來控制線圈的開閉。一輛電動車可以有n個電池包（n≥1），主控制板負責管理所有n個電池包中的電池組荷電狀態，n個電池包中的電池組荷電狀態通過汽車通訊總線由主控制板傳送至整車控制器。

各個從控制板之間通過汽車通訊總線連接。從控制板主要實現一個電池包內電池組的荷電檢測和充放電的控制，以及與主控制板的通訊。從控制板和主控制板通過汽車通訊總線來通訊，主控制板通過汽車通訊總線和整車控制器來通訊。