[發明專利]一種分散邏輯式的電池管理系統及其能量管理方法

有效

• 申請號: 201711220859.3
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108016310B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 蔡濤;佘暢;魏芃;段善旭;孫杰懿;徐志遠
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B60L58/18
• 分類號: B60L58/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種分散邏輯式的電池管理系統，其特征在于，包括一個BCU(11)、M個BMU(12)、BMS內部CAN網(13)和輔電高壓母線(7)，電池管理系統用于管理動力電池組，

所述動力電池組包括M個電池模組(01)，每個電池模組(01)由N個電池單體串聯，

所述BMU(12)包括控制器及第一級均衡模塊(121)、第二級均衡模塊(122)；一個BCU(11)對應一個動力電池組(0)，M個BMU(12)中，每個BMU(12)對應一個電池模組(01)，每個BMU(12)內的器件直接從其對應電池模組(01)取電，每個第二級均衡模塊(122)包括雙向變換器，雙向變換器的輸出與輔電高壓母線(7)電氣連接；

所述BMU(12)之間采用分散邏輯控制方法；

所述電池管理系統應用于車內配電系統，車內配電系統包括：電池管理系統、高壓輔助設備、低壓輔助設備、功率變換器、DC-DC變換器、電池高壓母線、輔電高壓母線(7)和電動汽車內部CAN網(8)，

所述電池管理系統對動力電池組進行檢測、預估、均衡和保護，電池管理系統通過電動汽車內部CAN網(8)與電機控制器以及ECU信號連接，進行CAN通訊，相互交換信息；動力電池組經過高壓配電盒，由電池高壓母線為電機和車載充電機供電；電池管理系統與輔電高壓母線(7)電氣連接，通過功率變換器為高壓輔助設備供電，通過DC-DC變換器為低壓輔助設備供電；

所述分散邏輯控制方法的具體實現方式為：

當電池模塊首次接入整車時，BMU(12)將對應電池模塊的額定電壓、標稱容量傳輸給BCU(11)進行適配操作，當整車處于掉電停車狀態時，BMU(12)持續工作，BCU(11)不工作，當整車開始啟動時，BCU(11)啟動，電池管理系統(1)正常工作，開機成功，當整車正常工作時，BMU(12)和BCU(11)共同為電池組進行檢測、保護動作、狀態估計等操作，BMU(12)與BCU(11)通過BMS內部CAN網(13)進行信息交換，BCU(11)與整車控制器通過電動汽車內部CAN網(8)進行信息交換。

2.如權利要求1所述的一種分散邏輯式的電池管理系統，其特征在于，所述BCU(11)監控動力電池組的電壓電流信息，結合從BMS內部CAN網(13)傳輸的數據中接收的保護標識和各電池模組電壓、電流、SOC信息，用于對動力電池組進行保護，并通過電動汽車內部CAN網(8)與整車控制器通信。

3.如權利要求1或2所述的一種分散邏輯式的電池管理系統，其特征在于，所述BMU(12)用于檢測電池模組內所有狀態信息，包括：電池單體電壓、電池單體電流、均衡電流、溫度；每個控制器及第一級均衡模塊(121)用于檢測其對應的BMU(12)所在的電池模組(01)內所有電池單體的電壓、電流、溫度，處理該電池模組(01)的數據與其他電池模組(01)的電壓與SOC信息，獨立控制該電池模組(01)內所有電池單體之間的非耗散、雙向均衡，通過BMS內部CAN網(13)與動力電池組(0)所對應的BCU(11)進行通信；每個第二級均衡模塊(122)負責對其對應的BMU(12)所在的電池模組與其他電池模組進行非耗散、雙向均衡，第二級均衡模塊(122)中的雙向變換器的輸出復用為輔電高壓母線(7)供電。

4.如權利要求1-3任一所述的一種分散邏輯式的電池管理系統的能量管理方法，其特征在于，每個電池模組(01)等效為一個電壓源與一個輸出阻抗串聯，得到每個第二級均衡模塊(122)的輸入電壓V_{i_i}和輸入電流I_{i_i}，輸入電流乘以輸入電壓得到輸入功率P_{i_i}，再經低通濾波LPF后得到功率P_{lpf_i}，乘以下垂系數K得到下垂壓降；各電池模組的平均電壓V_avg與其開路電壓V_{b_i}之差，再經過PI計算得到母線電壓修正量；母線電壓給定值nV_{b_i}減去下垂壓降和母線電壓修正量，得到新的輸出參考電壓并進行電壓外環控制，得到輸出參考電壓誤差，輸出參考電壓誤差經過PI計算后得到新的電池參考電流并進行電流內環控制。

5.如權利要求4所述的一種分散邏輯式的電池管理系統的能量管理方法，其特征在于，所述每個第二級均衡模塊(122)的下垂系數K是相同的，下垂系數K與低通濾波后的輸入功率P_{lpf_i}相乘得到下垂壓降，每個第二級均衡模塊(122)的下垂壓降不一定相同；每個第二級均衡模塊(122)的母線電壓修正量，由當前第二級均衡模塊(122)對應的當前BMU獲取其自身電池模組電壓與其他BMU對應電池模組電壓，所有電池模組電壓的平均電壓與當前BMU對應的電池模組電壓作差，經過PI計算求得。