一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置及方法，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，裝置包括電池管理系統(tǒng)BMS、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器；電池管理系統(tǒng)BMS通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器連接進(jìn)行雙向通信。還公開了一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過雙向無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，將由電池管理系統(tǒng)BMS采集到的與電池均衡預(yù)測(cè)相關(guān)的電池實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器強(qiáng)大的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力，對(duì)電池實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，通過雙向無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將均衡指令下發(fā)至電池管理系統(tǒng)BMS中，提高電池均衡的有效性。

A passive balance control device and method for power battery

The invention discloses a battery passive equalization control device and a method thereof, belonging to the technical field of battery comprises a battery management system, BMS wireless data transmission module and remote data server; battery management system BMS connected to two-way communication via wireless data transmission module and remote data server. A passive balance control method for power battery is also disclosed. The present invention through two-way wireless data transmission module, the real-time data upload to the remote data server by the battery battery management system BMS collected and forecast battery equalization, using the remote data server powerful computing ability and storage ability, analyzing the battery real-time operating data through two-way wireless data transmission module will be balanced instruction send to the BMS battery management system, improve the effectiveness of the battery equalization.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置及方法
本專利技術(shù)涉及電池
，特別涉及一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置及方法。
技術(shù)介紹
目前，電池組整體均衡控制一般通過電子開關(guān)控制旁路電阻對(duì)電壓過高的電池單體進(jìn)行放電耗能的方式來實(shí)現(xiàn)，這種被動(dòng)均衡方式憑借電路簡(jiǎn)單、成本低廉以及可靠性高的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。這種被動(dòng)均衡方式的過程通常是在充電階段實(shí)時(shí)觀測(cè)單體電壓，檢測(cè)并識(shí)別出單體電壓超過平均電壓某個(gè)預(yù)定閾值的一個(gè)或幾個(gè)電池單體，由電池管理系統(tǒng)BMS打開并聯(lián)在這些單體上的均衡開關(guān)，通過均衡電阻對(duì)這些單體進(jìn)行額外的放電，拉低電壓上升速率，最終達(dá)到均衡的效果。但是這種被動(dòng)均衡方式存在的明顯缺陷在于：現(xiàn)有技術(shù)缺乏對(duì)需要均衡單體的快速識(shí)別和有效預(yù)測(cè)，因?yàn)椋F(xiàn)有技術(shù)通常是在充電末端單體電壓差異顯著增大時(shí)，才較容易識(shí)別出需要進(jìn)行均衡的單體，由BMS開啟相應(yīng)單體均衡開關(guān)進(jìn)行均衡，但受限于較小的被動(dòng)均衡電流與較短的充電末端持續(xù)時(shí)間，均衡效率低下。近年來，也有通過在BMS終端進(jìn)行簡(jiǎn)單的策略處理，比如結(jié)合上一次或幾次充電均衡的狀態(tài)預(yù)測(cè)本次可能需要均衡的單體，并在充電期間提前開啟均衡的做法。但是存在的缺陷在于：受限于終端有限的運(yùn)算能力與存儲(chǔ)能力，均衡預(yù)測(cè)處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不夠豐富，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性難以保證，因此，均衡效率的提升十分有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置及方法，以提高對(duì)需要均衡的單體電池預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。為實(shí)現(xiàn)以上目的，第一方面，本專利技術(shù)提供一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置，該裝置包括：電池管理系統(tǒng)BMS、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器；電池管理系統(tǒng)BMS通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器連接進(jìn)行雙向通信。進(jìn)一步地，電池管理系統(tǒng)BMS包括檢測(cè)單元、均衡單元和中央控制單元；檢測(cè)單元的輸入端與電池組連接、輸出端與中央控制單元的輸入端連接，中央控制單元的輸出端通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的輸入端連接；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的輸入端通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與中央控制單元的輸出端連接，中央控制單元的輸出端與均衡單元的輸入端連接；均衡單元并聯(lián)在電池組的每一節(jié)電池上，以接收中央控制單元的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池均衡的使能/關(guān)閉。進(jìn)一步地，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器包括：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、運(yùn)算單元、通信單元；通信單元的輸入端與所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸出端連接、輸出端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的輸入端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的輸出端與運(yùn)算單元的輸入端連接；所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器的輸出端通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與電池管理系統(tǒng)BMS連接；通信單元將從無線數(shù)據(jù)傳輸模塊接收到的數(shù)據(jù)交由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行存儲(chǔ)，運(yùn)算單元從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元獲取電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行算法運(yùn)算，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器下發(fā)的均衡控制指令通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到電池管理系統(tǒng)BMS。其中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器可以設(shè)置在本地或云端。進(jìn)一步地，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊包括：子控制單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元；子控制單元輸入端1與電池管理系統(tǒng)BMS中的中央控制單元輸出端連接，子控制單元輸出端2與無數(shù)數(shù)據(jù)傳輸單元的輸入端連接，無線數(shù)據(jù)傳輸單元的通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器連接以實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，無線數(shù)據(jù)傳輸單元的輸出端與中央控制器的輸入端2連接，子控制單元的輸出端1與中央控制單元連接；檢測(cè)單元將采集到的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的子控制單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器。其中，無線傳輸模塊包括模擬微波傳輸和數(shù)字微波傳輸。第二方面，本專利技術(shù)提供一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制方法，該方法包括：S1、通過電池管理系統(tǒng)BMS對(duì)電池組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器；S2、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)累積接收到的電池組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，預(yù)測(cè)出下次充電周期需要進(jìn)行均衡的電池單體編號(hào)，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送至電池管理系統(tǒng)BMS；S3、電池管理系統(tǒng)BMS根據(jù)需要進(jìn)行均衡的電池單體編號(hào)，在下次充電時(shí)提前對(duì)相應(yīng)編號(hào)電池單體進(jìn)行均衡。進(jìn)一步地，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器包括：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、運(yùn)算單元以及通信單元；相應(yīng)地，步驟S2具體包括：運(yùn)算單元從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元獲取對(duì)應(yīng)的電池?cái)?shù)據(jù)，其中電池?cái)?shù)據(jù)包括電池的電壓、溫度、電流、SOC、SOH、以及電池充放電次數(shù)數(shù)據(jù)；運(yùn)算單元將獲取到的電池?cái)?shù)據(jù)傳入電池均衡狀態(tài)模型，電池均衡狀態(tài)模型對(duì)所述電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到需要均衡的控制參數(shù)；通信單元將需要均衡的控制參數(shù)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；無線傳輸模塊將需要均衡的控制參數(shù)發(fā)送至電池管理系統(tǒng)BMS。進(jìn)一步地，電池管理系統(tǒng)BMS包括檢測(cè)單元、均衡單元以及中央控制單元；相應(yīng)地，步驟S1具體為：通過檢測(cè)單元對(duì)電池組的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器；相應(yīng)地，步驟S3具體為：中央控制單元根據(jù)需要進(jìn)行均衡的電池單體編號(hào)，在下次充電時(shí)通過控制并聯(lián)在每節(jié)單體電池上的均衡單元對(duì)相應(yīng)編號(hào)電池單體進(jìn)行均衡。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)存在以下技術(shù)效果：本專利技術(shù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元，將與電池均衡預(yù)測(cè)相關(guān)的電池實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器，利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器強(qiáng)大的運(yùn)算能力與存儲(chǔ)能力，對(duì)電池進(jìn)行有效建模，通過復(fù)雜算法與數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)出下次充電周期需要進(jìn)行均衡的單體，并將電池單體編號(hào)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊下發(fā)至BMS，由BMS在下次電池充電時(shí)提前使能這些單體的均衡功能，達(dá)到了延長(zhǎng)均衡時(shí)間，提高均衡效果的目的。附圖說明下面結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述：圖1是本專利技術(shù)中一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)中一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本專利技術(shù)中一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式為了更進(jìn)一步說明本專利技術(shù)的特征，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本專利技術(shù)的詳細(xì)說明與附圖。所附圖僅供參考與說明之用，并非用來對(duì)本專利技術(shù)的保護(hù)范圍加以限制。實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置，包括：電池管理系統(tǒng)BMS10、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊20以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器30；電池管理系統(tǒng)BMS10將采集到的電池組中每節(jié)電池單體的均衡數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊20上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器30，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器30利用其硬件計(jì)算資源，對(duì)電池均衡數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的建模，通過算法處理及數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)出下次充電周期需要進(jìn)行均衡的電池單體編號(hào)，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊20下發(fā)至BMS10，由BMS在下次充電時(shí)提前開啟均衡。進(jìn)一步地，如圖2所示，電池管理系統(tǒng)BMS10包括檢測(cè)單元11、均衡單元12和中央控制單元13；檢測(cè)單元11的輸入端與電池組連接、輸出端通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊20與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器30的輸入端連接，其檢測(cè)的數(shù)據(jù)包括電池單體電壓、單體溫度、單體內(nèi)阻、電池組總電壓、總電流等電池關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)以及SOC、SOH、SOP等狀態(tài)數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器30的輸入端與中央控制單元13的輸入端連接，中央控制單元13的輸出端與均衡單元12的輸入端連接；電池組由多個(gè)串聯(lián)的單體電池組成，每節(jié)單體電池上并聯(lián)一個(gè)均衡單元12，均衡單元12接收中央控制單元13的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池均衡的使能/關(guān)閉。需要說明的是，均衡單元12由一個(gè)功率電阻和一個(gè)均衡開關(guān)組成，中央控制單元13通過對(duì)均衡開關(guān)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)單體電池的均衡。需要說明的是，中央控制單元13為微控制單元（MicrocontrollerUnit本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置，其特征在于，包括：電池管理系統(tǒng)BMS（10）、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）；電池管理系統(tǒng)BMS（10）通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）連接進(jìn)行雙向通信。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種動(dòng)力電池被動(dòng)均衡控制裝置，其特征在于，包括：電池管理系統(tǒng)BMS（10）、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）；電池管理系統(tǒng)BMS（10）通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）連接進(jìn)行雙向通信。2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述的電池管理系統(tǒng)BMS（10）包括檢測(cè)單元（11）、均衡單元（12）和中央控制單元（13）；檢測(cè)單元（11）的輸入端與電池組連接、輸出端與中央控制單元（13）的輸入端連接，中央控制單元（13）的輸出端與通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）的輸入端連接；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）的輸入端通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）與中央控制單元（13）的輸出端連接，中央控制單元（13）的輸出端與均衡單元（12）的輸入端連接；均衡單元（12）并聯(lián)在電池組的每一節(jié)電池上，以接收中央控制單元（13）的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池均衡的使能/關(guān)閉。3.如權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，所述的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）包括：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（31）、運(yùn)算單元（32）、通信單元（33）；通信單元（33）的輸入端與所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）的輸出端連接、輸出端與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（31）的輸入端連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（31）的輸出端與運(yùn)算單元（32）的輸入端連接；所述遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）的輸出端通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）與電池管理系統(tǒng)BMS（10）連接；通信單元（33）將從無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）接收到的數(shù)據(jù)交由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（31）進(jìn)行存儲(chǔ)，運(yùn)算單元（32）從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元（31）獲取電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行算法運(yùn)算，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)器（30）下發(fā)的均衡控制指令通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）發(fā)送到電池管理系統(tǒng)BMS（10）。4.如權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，所述的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（20）具體包括子控制單元（21）、無線數(shù)據(jù)傳輸單元（22）；子控制單元（21）輸入端1與電池管理系統(tǒng)BMS（10）中的中央控制單元（13）輸出端連接，子控制單元（21）輸出端2與無數(shù)數(shù)據(jù)傳輸單元（22）的輸入端連接，無線數(shù)據(jù)傳輸單元（22）的通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭勇俊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：安徽優(yōu)旦科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：安徽,34