[發(fā)明專利]一種大容量高電壓的集成電池組系統(tǒng)及其控制方法

有效

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• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103414224A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉飛;文鋒;阮旭松;揭毅;譚景星;鄭黨偉
• 申請（專利權）人: 惠州市億能電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術領域

本發(fā)明涉及高電壓大容量的電池系統(tǒng)控制領域。

背景技術

目前很多整車廠在研發(fā)電動大巴車，電動大巴本身體積大、載重多，這就要求作為動力源的電池組能夠提供高電壓、大容量的電量。為達此目的，需要先對單體電池并聯(lián)使其容量得到擴充，然后把并聯(lián)成組的電池進行串聯(lián)，以提高其電壓。由于鋰電池單體的不一致性，造成成組后的電池組電池電壓、容量的不一致，按此種連接，即會導致巨大環(huán)流的產生，對鋰電池和其中的電子器件造成嚴重損壞。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明提出一種大容量高電壓的集成電池組系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明所述的大容量高電壓的集成電池組系統(tǒng)包括多個相互并聯(lián)的集成電池組，每個集成電池組內均設置一級電池管理系統(tǒng)。所述一級電池管理系統(tǒng)包括從控單元（BMU）、主控單元（BCU）、高壓單元（HMU）以及組內主回路控制電路和組內限流回路控制電路。其中,?從控單元（BMU）用于單體電池電壓檢測、溫度采集、均衡控制,并把采集的電池狀態(tài)信息發(fā)送給主控單元（BCU）；高壓單元（HMU）用于電流檢測、充放電安時累計、總電壓檢測、電池箱絕緣狀態(tài)檢測，并將采集的數據發(fā)送給主控單元（BCU）；主控單元（BCU）收集從控單元（BMU）和高壓單元（HMU）的數據并進行電池組SOC估算、故障報警、熱場管理、充電管理；各集成電池組的主控單元（BCU）通過CAN總線共同連接高級高壓單元和高級主控單元。

組內主回路控制電路包括串聯(lián)于集成電池組總輸入輸出線路上的第一開關器件，?該開關器件受控于一級電池管理系統(tǒng)的主控單元（BCU）；組內限流回路控制電路包括限流電阻及第二開關器件，所述限流電阻及第二開關器件串聯(lián)后與第一開關器件并聯(lián)。

基于上述大容量高電壓的集成電池組系統(tǒng)，本發(fā)明還提供該系統(tǒng)的控制方法。所述控制方法包括充電過程控制及放電過程控制。

所述充電過程控制如下：所述充電過程控制為，上電后，每個集成電池組的從控單元（BMU）檢測電池狀態(tài)信息并發(fā)送給對應的主控單元（BCU）由主控單元（BCU）上傳至高級主控單元；高級主控單元通過比較分析找出總電壓最低的集成電池組，并向總電壓最低的集成電池組的主控單元（BCU）下發(fā)指令；該集成電池組的主控單元（BCU）接到指令后，控制該集成電池組先進行限流預充電處理,直至限流回路控制電路中的第二開關器件兩端的壓差大于設定閾值后再閉合主回路控制電路中的第一開工器件斷開第二開關器件,進行正常充電。

高級主控單元在剩余的電池組中繼續(xù)分析比較各集成電池組電壓，并檢測母線電壓，對于總電壓與母線電壓差大于設定閥值的集成電池組，也進行限流預充電處理直至該集成電池組與母線壓差達到設定閾值范圍內再對該集成電池組進行正常充電；對于總電壓與母線電壓差在設定閥值范圍內的集成電池組，高級主控單元向組內主控單元發(fā)接入指令，組內主控單元控制閉合第一開關器件，第二開關器件斷開，該集成電池組直接并聯(lián)接入充電系統(tǒng),進行正常充電。

所述放電過程控制為，上電后，每個集成電池組的從控單元（BMU）檢測電池狀態(tài)信息并發(fā)送給對應的主控單元（BCU）由主控單元（BCU）上傳至高級主控單元；高級主控單元通過比較分析找出總電壓最高的集成電池組，并向總電壓最高的集成電池組的主控單元（BCU）下發(fā)指令；該集成電池組的主控單元（BCU）接到指令后，控制該集成電池組閉合主回路控制電路中的第一開工器件斷開第二開關器件進行預放電處理。

高級主控單元在剩余的集成電池組中繼續(xù)分析比較，并檢測母線電壓，對于總電壓與母線電壓差大于設定閥值的集成電池組，則控制該集成電池組先進行限流預充電處理直至其總電壓與母線電壓差達到設定閥值范圍內；對于集成電池組總電壓與母線電壓差小于設定閥值的集成電池組，則控制組內主控單元（BCU）控制閉合主第一開關器件斷開第二開關器件，該集成電池組直接并聯(lián)接入放電系統(tǒng)。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明采用兩級電池管理系統(tǒng)控制方式，為每一個集成電池組設計限流電阻回路和主控制回路，使電池管理系統(tǒng)能夠對每個集成電池組進行單獨控制，有效解決了集成電池組并聯(lián)時由于各電池組間不均衡易產生巨大環(huán)流的問題，使大容量電池的應用成為可能。由于每個集成電池組都配有相應的一套電池管理系統(tǒng)作為一級控制部分，對超出閥值電壓的電池進行均衡，每個集成電池組都可單獨進行均衡操作，控制靈活方便。

附圖說明

圖1?是本發(fā)明所述集成電池組系統(tǒng)結構拓撲圖；

圖2是所述控制方法充電控制過程流程示意圖；