[發明專利]一種基于SOC-SOH分布式BMS系統

在審

• 申請號: 201310337967.4
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104348205A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 呂劍鋒
• 申請（專利權）人: 杭州鋰軟科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于SOC-SOH分布式BMS系統，特別涉及利用SOC-SOH值來控制電池充放電及均衡和大數據分布式系統，基于鋰電池SOC-SOH進行監控和控制的一種BMS系統。

背景技術

隨著能源緊缺，石油漲價，城市環境污染的日益嚴重，替代石油的新能源的開發利用越來越被各國政府所重視，如太陽能，風能，熱能等一些自然資源。在這些自然資源所組成的新的能源體系中，過去的產業化政策導向偏重能量轉化技術的開發與研究，各國也都取得了矚目的成果。但是有能量的轉化，就要有相應的能量儲存與再釋放。大容量大功率的儲存與釋放技術與計算機自動化控制技術的結合催生了現代新能源利用的廣闊前景。電池的儲能與充放電技術就是其中最為廣泛的應用之一。

現在新型鉛酸電池、超級電容、鋰電池(二元、三元鋰、鐵鋰)等在本世紀初發展迅速，由這些電池單元組成的大電容、大功率電池組的應用也迅速地發展起來。其中最有發展前景的應用當屬電動汽車。電動汽車內部的動力電池組是成百上千顆動力鋰電池電芯通過計算機電氣控制與管理系統(BMS)的連接，組成一個智能化的動力系統，其逐漸成為電動汽車發展最為核心的技術。

BMS系統(電池組控制與管理系統)對電池組的電壓、電流、溫度、在線時間進行采集，通過分布式大數據存儲和神經網絡計算方式對SOC-SOH值在線估算；同時還進行漏電檢測、熱管理、電池均衡管理、報警提醒、計算剩余容量、計算放電功率、報告SOC-SOH狀態等操作；還根據電池的電壓、電流及溫度用算法控制最大輸出功率以獲得最大行駛里程，以及用算法控制充電機進行最佳電流的充電；通過總線接口與車載總控制器、電機控制器、能量控制系統、車載顯示系統等進行實時通信。

電池管理系統BMS是動力電池組和儲能電池組必須配置的核心部件。動力電池管理系統BMS隨著電動汽車的發展而發展。目前，國內外的動力電池管理系統大多采用終端模式系統，通過檢測電池兩端的電壓、電流等參數直接控制與保護系統，但由于電量的估算存在大量的非線性數據處理，車載系統使用這種多維非線性系統存在著比較大的缺陷。所以利用前端計算機控制技術、鋰電池組的軟件控制機制，大數據的智能協議傳輸、具有存儲和處理大數據能力的后臺服務器平臺，通過神經網絡算法訓練模型對電池SOC-SOH值估算，來對BMS系統進行控制是很有前瞻性和必要性的。

發明內容

本發明的目的在于算法平臺提供電池包的各種SOC-SOH值，控制電池包的充放電及均衡等其他過程，提高電池一致性和利用率，提高整個BMS系統的大數據處理可靠性、安全性和穩定性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于SOC-SOH分布式BMS系統，包括多種可充電電池模塊、傳輸網絡、后臺服務器。后臺服務器包括子服務器通信服務器CS、數據服務器DS、處理服務器PS和相應管理服務器MS。每個終端電池模塊連接到一個主控裝置，每個電池模塊內部都設有前端采集電路。前端采集電路采集電池組的信號參數并傳輸到主控裝置，再通過傳輸網絡將大數據傳輸到通信服務器CS，其中通信服務器CS按照分布式協議，通過TCP/IP連接數據服務器DS進行數據存儲，并連接處理服務器PS進行數據分析和計算，依據實際反饋的電池組SOC-SOH(State?of?Charge-State?of?Health，電池剩余電量-電池健康狀態)的估算容量來對電池組進行監控。

本系統基于分布式結構，具有計算大量數據的能力，同時也有存儲和處理大量數據的能力，能夠調度、整合分散在不同地方的后臺服務器中的數據資源，實現多服務器之間的協同工作，使多臺服務器可以對外提供同一種服務，并提供很好的實時數據提供與訪問性能。

每個終端的所有電池模塊連接到一個主控裝置MCU。每個電池模塊內部設有前端采集電路ECU，包括差錯報警裝置，電壓、電流、溫度和時間信號采集電路，均衡裝置，功率控制電路，獨立的充放電電路，保護電路。

ECU采集電池電流、電壓、溫度、時間參數信號傳輸到MCU，MCU通過傳輸網絡將這些數據傳輸到后臺服務器，根據分布式協議智能分配數據到專用數據服務平臺進行數據分析計算，再根據不同的用戶返回相應的實際估算在線容量SOC-SOH來協調BMS系統的控制。