本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)均衡控制器系統(tǒng)及控制策略技術(shù)，主要涉及新能源電動汽車動力電池系統(tǒng)組內(nèi)組間均衡控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著汽車污染加劇著城市環(huán)境惡化，人們開始減少燃油汽車使用，尋求新的替代燃油汽車方案。新能源汽車的清潔、環(huán)保的特點受到人們的關(guān)注和青睞，使得新能源汽車的研發(fā)加速進行。目前市場上新能源汽車主要依賴不同類型的蓄電池作為動力來源。那么，動力電池的性能、壽命、安全、穩(wěn)定成為影響新能源汽車發(fā)展的重要因素。新能源汽車使用的電池多以多節(jié)單體電池串并聯(lián)方式連接，串聯(lián)電池決定了電池包的電壓平臺；并聯(lián)電池決定了電池包的容量。由于目前電池制造技術(shù)的限制導致單體電池在制造環(huán)節(jié)不能保證每個單體電池的電壓、容量、內(nèi)阻保持很好的一致性，再加上外部溫度的方面因素的影響，導致單體電池性能差異，隨著使用時間的增加這種差異會不斷加大，從而影響了電池的性能和使用壽命。所以，需要電池管理系統(tǒng)對電池進行均衡和管理。

目前，市場上多以被動均衡方式為主，只在充電時進行均衡控制，均衡時間效率和能耗效率低，均衡效果并不顯著。按照目前新能源汽車的電池排布來看，電池受制于汽車空間的限制，以分布排布為主。

況且組內(nèi)均衡解決了組內(nèi)電池的電量一致性問題，但是組間電池的電池電量一致性問題也需要解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，提供了一種電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)及其控制方法，使組內(nèi)單體電池電量盡可能的達到一致；同時，對組間電池的電量也保持一致；從而延長電池的使用壽命和增加汽車續(xù)航里程。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)主控器BMSC和電池管理系統(tǒng)從控器BMSU；BMSC下通過CAN總線并入多個BMSU；BMSC包括BMSC信息處理模塊、BMS均衡邏輯控制處理模塊、均衡信息反饋模塊和均衡命令發(fā)送模塊；所述的BMSC信息處理模塊上連接有BMS均衡邏輯控制處理模塊，BMS均衡邏輯控制處理模塊上連接有均衡信息反饋模塊，均衡信息反饋模塊上連接有均衡命令發(fā)送模塊，均衡命令發(fā)送模塊與BMSC信息處理模塊相連；每個BMSU包括BMSU信息處理模塊；BMSC信息處理模塊通過CAN總線與BMSU信息處理模塊交互連接，BMSU信息處理模塊上連接有電池電壓采集模塊、電池溫度采集模塊和故障診斷模塊，BMSU信息處理模塊上交互連接有均衡判斷模塊，均衡判斷模塊上連接有組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器。

所述的BMSC信息處理模塊，用于接收CAN總線上BMSU發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送BMSC的信息到BMSU上，同時對接收到的BMSU發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，并將處理過后的信息下發(fā)給BMS均衡邏輯控制處理模塊；所述的BMS均衡邏輯控制處理模塊，用于從BMSC信息處理模塊中獲取所有BMSU中的電池信息，通過匯總所有電池電壓、溫度信息形成均衡控制策略信息傳遞給均衡信息反饋模塊；所述的均衡信息反饋模塊，用于接收來自系統(tǒng)診斷模塊的信息和BMS均衡邏輯控制處理模塊信息，并將兩者信息綜合產(chǎn)生均衡指令信息傳遞給均衡命令發(fā)送模塊；均衡命令發(fā)送模塊，用于接收均衡信息反饋模塊的均衡指令信息傳遞到BMSC信息處理模塊，通過CAN總線發(fā)送給BMSU；BMSU信息處理模塊，用于通過CAN總線接收來自BMSC的信息和發(fā)送BMSU的信息；電池電壓采集模塊，用于采集組內(nèi)多路單體電池電壓傳遞給BMSU信息處理模塊；電池溫度采集模塊，用于采集組內(nèi)多路單體電池溫度傳遞給BMSU信息處理模塊；故障診斷模塊，用于診斷電池電壓采集和溫度采集硬件故障信息和組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器故障信息，并將故障信息傳遞給BMSU信息處理模塊，通過CAN總線發(fā)送個BMSC；均衡判斷模塊，用于通過BMSU信息處理模塊接收到的BMSC均衡命令，來判斷系統(tǒng)是否需要執(zhí)行均衡和需要均衡，則執(zhí)行組間均衡或組內(nèi)均衡；將相關(guān)信息傳遞給組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器；組內(nèi)均衡控制器，用于組內(nèi)單體多節(jié)電池間的能量轉(zhuǎn)移；組間均衡控制器，用于所有BMSU電池組之間的能量均衡。

所述的BMSC還包括系統(tǒng)診斷模塊、故障保護模塊和參數(shù)配置模塊；所述的BMSC信息處理模塊還與系統(tǒng)診斷模塊相連，系統(tǒng)診斷模塊與均衡信息反饋模塊、故障保護模塊和參數(shù)配置模塊相連；其中，系統(tǒng)診斷模塊，用于負責系統(tǒng)的故障檢測功能和告警；故障保護模塊，用于負責執(zhí)行故障產(chǎn)生后系統(tǒng)保護功能充電、放電、過壓、欠壓及短路保護；參數(shù)配置模塊，用于系統(tǒng)參數(shù)配置。

所述的組內(nèi)均衡控制器包括開關(guān)控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和MCU控制器；所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器與開關(guān)控制器相連，MCU控制器與開關(guān)控制器相連；所述的組間均衡控制器包括均衡開關(guān)、功率電阻器陣列和MCU控制器；所述的MCU控制器與均衡開關(guān)相連，均衡開關(guān)與功率電阻器陣列相連。

一種基于所述的系統(tǒng)的電池組內(nèi)組間均衡控制方法，包括以下步驟：

1)通過各個BMSU的電池電壓采集模塊和電池溫度采集模塊獲取各自電池組中各個單體電池的電壓和溫度信息，并由各個BMSU的BMSU信息處理模塊匯總各自組內(nèi)的單體電池信息，并將各自組內(nèi)的單體電池信息通過CAN總線傳輸?shù)紹MSC主控器的BMSC信息處理模塊中；

2)BMSC信息處理模塊收到各個BMSU發(fā)送的各自組內(nèi)的單體電池信息后，BMSC信息處理模塊處理各個BMSU的信息，將處理過后的單體電池的電壓信息傳遞給BMS均衡邏輯控制處理模塊，同時將處理過后的BMSU的單體電池的電壓和溫度信息傳遞給系統(tǒng)診斷模塊；

3)BMS均衡邏輯控制處理模塊根據(jù)電池單體電壓信息比較每個BMSU的組內(nèi)單體電池間的電壓是否一致，如果超過均衡最大壓差值，則對應(yīng)BMSU需要組內(nèi)均衡并標記此BMSU的ID編號；同時將每個BMSU的單體電池的平均電壓作為組間均衡的判斷依據(jù)，比較各個BMSU的平均電壓是否一致，如果超過均衡最大壓差值，則對應(yīng)BMSU需要組間均衡并標記此BMSU的ID編號；并將由BMS均衡邏輯控制處理模塊產(chǎn)生的均衡控制信息傳遞給均衡信息反饋模塊；

4)系統(tǒng)診斷模塊將診斷的故障信息傳遞給均衡信息反饋模塊，均衡信息反饋模塊將以上兩種信息綜合后形成均衡命令，傳遞給均衡命令發(fā)送模塊，均衡命令發(fā)送模塊將均衡命令傳送給BMSC信息處理模塊，由BMSC信息處理模塊通過CAN總線發(fā)送給對應(yīng)ID編號的BMSU；對應(yīng)ID的BMSU的BMSU信息處理模塊收到均衡命令后傳送給均衡判斷模塊，均衡判斷模塊解析均衡命令，并執(zhí)行均衡命令；將預先設(shè)置好的均衡控制策略發(fā)送給組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器，組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器執(zhí)行相應(yīng)的操作。

所述的BMSU的BMSU還獲取故障診斷信息，并將獲取到的故障診斷信息通過CAN總線發(fā)送給BMSC的BMSC信息處理模塊，BMSC信息處理模塊將BMSU的故障診斷信息傳遞給系統(tǒng)診斷模塊。

步驟4)具體為：

系統(tǒng)診斷模塊將診斷的故障信息傳遞給均衡信息反饋模塊，均衡信息反饋模塊將以上兩種信息綜合后形成均衡命令，傳遞給均衡命令發(fā)送模塊，均衡命令發(fā)送模塊將均衡命令傳送給BMSC信息處理模塊，由BMSC信息處理模塊通過CAN總線發(fā)送給對應(yīng)ID編號的BMSU；對應(yīng)ID的BMSU的BMSU信息處理模塊收到均衡命令后傳送給均衡判斷模塊，均衡判斷模塊解析均衡命令中是否含有故障信息，如果有則停止均衡，沒有則執(zhí)行均衡命令；然后將預先設(shè)置好的均衡控制策略發(fā)送給組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器，組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器執(zhí)行相應(yīng)的操作。

所述的組內(nèi)均衡控制器接收到均衡控制策略后，執(zhí)行充電或者方便操作，充電，當組內(nèi)電池中某個單體電壓偏低時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將整組的電池能量轉(zhuǎn)化為可給單體電池充電的電壓特性，再通過MCU控制器控制矩陣開關(guān)切換通道連接單體電池的正負極到CELL+和CELL-接口，完成給單體電池充電過程；放電，當組內(nèi)電池中某一節(jié)單體電池電壓偏高時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將單體電池能量轉(zhuǎn)化為整組電池可充電的電壓特性，再通過MCU控制器控制矩陣開關(guān)切換通道連接單體電池的正負極到CELL+和CELL-接口，完成給整組電池充電過程，通過不斷給電池充電和放電過程實現(xiàn)組內(nèi)電池容量的均衡。

所述的組間均衡控制器接收到均衡控制策略后，MCU控制器收到均衡指令，開啟該組電池的組間均衡開關(guān)，給最高容量的整組電池放電實現(xiàn)組間均衡。

所述的BMSU同時將其單體電池信息和電池組信息實時反饋給BMSC，BMSC依據(jù)各個BMSU反饋的信息及時調(diào)整均衡控制策略，再將新的均衡指令通過CAN總線發(fā)送給目標BMSU，收到新的均衡指令的BMSU解析指令，再由組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器執(zhí)行；

當BMSU的故障診斷模塊檢測出BMSU設(shè)備存在告警信息或故障信息時，故障診斷模塊將告警或故障信息傳送給BMSU信息處理模塊，BMSU信息處理模塊將關(guān)閉組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器指令下發(fā)給均衡判斷模塊，關(guān)閉組內(nèi)或組間均衡；同時，BMSU信息處理模塊將告警或故障信息通過CAN總線上傳給BMSC的BMSC信息處理模塊；

當BMSC的系統(tǒng)診斷模塊檢測出BMS系統(tǒng)有告警或故障信息，BMSC通過均衡信息反饋模塊和均衡命令發(fā)送模塊下發(fā)均衡中斷指令給BMSU，BMSU的信息處理模塊解析中斷指令，并下發(fā)關(guān)閉均衡指令給均衡判斷模塊關(guān)閉組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器；同時，BMSC將告警或故障信息發(fā)送給整車控制器和開啟故障保護模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明提供的電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)及其控制方法，通過BMSU中的電池電壓采集模塊獲取每個單體電池電壓，電池溫度采集模塊獲取每個電池溫度的信息并通過BMSU信息處理模塊及CAN總線傳送給BMSC信息處理模塊，再傳送到BMS均衡邏輯控制處理模塊通過均衡控制方案來決定開啟某個BMSU進行組內(nèi)均衡或進行組間均衡，完成對動力電池的所有電池的均衡控制，有效的解決了電池組的組內(nèi)電量不一致和組間電量不一致的問題。從而提高了動力電池組的能量一致性、續(xù)航能力以及電池組的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的組內(nèi)均衡控制器方案原理圖；

圖2為本發(fā)明組間均衡控制器方案原理圖；

圖3為本發(fā)明電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

參見圖1至圖3，一種電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)，簡稱BMS系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電池管理系統(tǒng)主控器BMSC和電池管理系統(tǒng)從控器BMSU；BMSC下通過CAN總線并入多個BMSU；BMSC包括BMSC信息處理模塊、BMS均衡邏輯控制處理模塊、均衡信息反饋模塊和均衡命令發(fā)送模塊；所述的BMSC信息處理模塊上連接有BMS均衡邏輯控制處理模塊，BMS均衡邏輯控制處理模塊上連接有均衡信息反饋模塊，均衡信息反饋模塊上連接有均衡命令發(fā)送模塊，均衡命令發(fā)送模塊與BMSC信息處理模塊相連；每個BMSU包括BMSU信息處理模塊；BMSC信息處理模塊通過CAN總線與BMSU信息處理模塊交互連接，BMSU信息處理模塊上連接有電池電壓采集模塊、電池溫度采集模塊和故障診斷模塊，BMSU信息處理模塊上交互連接有均衡判斷模塊，均衡判斷模塊上連接有組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器；其中，所述的BMSC信息處理模塊，用于接收CAN總線上BMSU發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送BMSC的信息到BMSU上，同時對接收到的BMSU發(fā)送的數(shù)據(jù)進行處理，并將處理過后的信息下發(fā)給BMS均衡邏輯控制處理模塊；所述的BMS均衡邏輯控制處理模塊，用于從BMSC信息處理模塊中獲取所有BMSU中的電池信息，通過匯總所有電池電壓、溫度信息形成均衡控制策略信息傳遞給均衡信息反饋模塊；所述的均衡信息反饋模塊，用于接收來自系統(tǒng)診斷模塊的信息和BMS均衡邏輯控制處理模塊信息，并將兩者信息綜合產(chǎn)生均衡指令信息傳遞給均衡命令發(fā)送模塊；均衡命令發(fā)送模塊，用于接收均衡信息反饋模塊的均衡指令信息傳遞到BMSC信息處理模塊，通過CAN總線發(fā)送給BMSU；BMSU信息處理模塊，用于通過CAN總線接收來自BMSC的信息和發(fā)送BMSU的信息；電池電壓采集模塊，用于采集組內(nèi)多路單體電池電壓傳遞給BMSU信息處理模塊；電池溫度采集模塊，用于采集組內(nèi)多路單體電池溫度傳遞給BMSU信息處理模塊；故障診斷模塊，用于診斷電池電壓采集和溫度采集硬件故障信息和組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器故障信息，并將故障信息傳遞給BMSU信息處理模塊，通過CAN總線發(fā)送個BMSC；均衡判斷模塊，用于通過BMSU信息處理模塊接收到的BMSC均衡命令，來判斷系統(tǒng)是否需要執(zhí)行均衡和需要均衡，則執(zhí)行組間均衡或組內(nèi)均衡；將相關(guān)信息傳遞給組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器；組內(nèi)均衡控制器，用于組內(nèi)單體多節(jié)電池間的能量轉(zhuǎn)移；組間均衡控制器，用于所有BMSU電池組之間的能量均衡。

進一步地，所述的BMSC還包括系統(tǒng)診斷模塊、故障保護模塊和參數(shù)配置模塊；所述的BMSC信息處理模塊還與系統(tǒng)診斷模塊相連，系統(tǒng)診斷模塊與均衡信息反饋模塊、故障保護模塊和參數(shù)配置模塊相連；其中，系統(tǒng)診斷模塊，用于負責系統(tǒng)的故障檢測功能和告警；故障保護模塊，用于負責執(zhí)行故障產(chǎn)生后系統(tǒng)保護功能充電、放電、過壓、欠壓及短路保護；參數(shù)配置模塊，用于系統(tǒng)參數(shù)配置。

具體的，所述的組內(nèi)均衡控制器包括開關(guān)控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和MCU控制器；所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器與開關(guān)控制器相連，MCU控制器與開關(guān)控制器相連；所述的組間均衡控制器包括均衡開關(guān)、功率電阻器陣列和MCU控制器；所述的MCU控制器與均衡開關(guān)相連，均衡開關(guān)與功率電阻器陣列相連，其中開關(guān)控制器包括矩陣開關(guān)1和矩陣開關(guān)2。

一種基于所述的系統(tǒng)的電池組內(nèi)組間均衡控制方法，包括以下步驟：

1)通過各個BMSU的電池電壓采集模塊和電池溫度采集模塊獲取各自電池組中各個單體電池的電壓和溫度信息，并由各個BMSU的BMSU信息處理模塊匯總各自組內(nèi)的單體電池信息，并將各自組內(nèi)的單體電池信息通過CAN總線傳輸?shù)紹MSC主控器的BMSC信息處理模塊中；

2)BMSC信息處理模塊收到各個BMSU發(fā)送的各自組內(nèi)的單體電池信息后，BMSC信息處理模塊處理各個BMSU的信息，將處理過后的單體電池的電壓信息傳遞給BMS均衡邏輯控制處理模塊，同時將處理過后的BMSU的單體電池的電壓和溫度信息傳遞給系統(tǒng)診斷模塊；

3)BMS均衡邏輯控制處理模塊根據(jù)電池單體電壓信息比較每個BMSU的組內(nèi)單體電池間的電壓是否一致，如果超過均衡最大壓差值，則對應(yīng)BMSU需要組內(nèi)均衡并標記此BMSU的ID編號；同時將每個BMSU的單體電池的平均電壓作為組間均衡的判斷依據(jù)，比較各個BMSU的平均電壓是否一致，如果超過均衡最大壓差值，則對應(yīng)BMSU需要組間均衡并標記此BMSU的ID編號；并將由BMS均衡邏輯控制處理模塊產(chǎn)生的均衡控制信息傳遞給均衡信息反饋模塊；所述的BMSU的BMSU還獲取故障診斷信息，并將獲取到的故障診斷信息通過CAN總線發(fā)送給BMSC的BMSC信息處理模塊，BMSC信息處理模塊將BMSU的故障診斷信息傳遞給系統(tǒng)診斷模塊。

4)系統(tǒng)診斷模塊將診斷的故障信息傳遞給均衡信息反饋模塊，均衡信息反饋模塊將以上兩種信息綜合后形成均衡命令，傳遞給均衡命令發(fā)送模塊，均衡命令發(fā)送模塊將均衡命令傳送給BMSC信息處理模塊，由BMSC信息處理模塊通過CAN總線發(fā)送給對應(yīng)ID編號的BMSU；對應(yīng)ID的BMSU的BMSU信息處理模塊收到均衡命令后傳送給均衡判斷模塊，均衡判斷模塊解析均衡命令中是否含有故障信息，如果有則停止均衡，沒有則執(zhí)行均衡命令；然后將預先設(shè)置好的均衡控制策略發(fā)送給組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器，組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器執(zhí)行相應(yīng)的操作。

所述的組內(nèi)均衡控制器接收到均衡控制策略后，執(zhí)行充電或者方便操作，充電，當組內(nèi)電池中某個單體電壓偏低時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將整組的電池能量轉(zhuǎn)化為可給單體電池充電的電壓特性，再通過MCU控制器控制矩陣開關(guān)切換通道連接單體電池的正負極到CELL+和CELL-接口，完成給單體電池充電過程；放電，當組內(nèi)電池中某一節(jié)單體電池電壓偏高時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將單體電池能量轉(zhuǎn)化為整組電池可充電的電壓特性，再通過MCU控制器控制矩陣開關(guān)切換通道連接單體電池的正負極到CELL+和CELL-接口，完成給整組電池充電過程，通過不斷給電池充電和放電過程實現(xiàn)組內(nèi)電池容量的均衡。

所述的組間均衡控制器接收到均衡控制策略后，MCU控制器收到均衡指令，開啟該組電池的組間均衡開關(guān)，給最高容量的整組電池放電實現(xiàn)組間均衡。

所述的BMSU同時將其單體電池信息和電池組信息實時反饋給BMSC，BMSC依據(jù)各個BMSU反饋的信息及時調(diào)整均衡控制策略，再將新的均衡指令通過CAN總線發(fā)送給目標BMSU，收到新的均衡指令的BMSU解析指令，再由組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器執(zhí)行；

當BMSU的故障診斷模塊檢測出BMSU設(shè)備存在告警信息或故障信息時，故障診斷模塊將告警或故障信息傳送給BMSU信息處理模塊，BMSU信息處理模塊將關(guān)閉組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器指令下發(fā)給均衡判斷模塊，關(guān)閉組內(nèi)或組間均衡；同時，BMSU信息處理模塊將告警或故障信息通過CAN總線上傳給BMSC的BMSC信息處理模塊；

當BMSC的系統(tǒng)診斷模塊檢測出BMS系統(tǒng)有告警或故障信息，BMSC通過均衡信息反饋模塊和均衡命令發(fā)送模塊下發(fā)均衡中斷指令給BMSU，BMSU的信息處理模塊解析中斷指令，并下發(fā)關(guān)閉均衡指令給均衡判斷模塊關(guān)閉組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器；同時，BMSC將告警或故障信息發(fā)送給整車控制器和開啟故障保護模塊。

具體的，參見圖1，組內(nèi)均衡采用均衡效率較高的雙向均衡方案：當組內(nèi)電池某節(jié)電量偏低時，組內(nèi)均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將整組電池電量給單體電量最低那節(jié)電池充電；當組內(nèi)電池某節(jié)電量偏高時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將單體電量最高節(jié)電池升壓給整組電池放電。通過充電和放電使組內(nèi)單體電池無限接近組內(nèi)電量平均值，實現(xiàn)組內(nèi)均衡電量一致。

需要說明的是，獲取電池信息包含電池電荷、電壓、溫度和內(nèi)阻等。

組間均衡采用被動均衡方案：一個BMSU管理的電池為一組。當電池組間電量不一致時，BMS均衡邏輯控制處理模塊通過對所有電池組的電量從小到大排序編號，同時給電量最高的幾組電池組放電。

本發(fā)明一種新型電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)如下：

本系統(tǒng)分為兩部分：BMSC(BMS系統(tǒng)主控器)和BMSU(BMS系統(tǒng)從控器)；系統(tǒng)為主從式架構(gòu)，BMSC下通過CAN總線并入最多30個BMSU。

BMSC主要功能包括7大部分，如下所述：

BMSC信息處理模塊：接收CAN總線上BMSU發(fā)送的數(shù)據(jù)和發(fā)送BMSC的信息到BMSU。

BMS均衡邏輯控制處理模塊：從BMSC信息處理模塊中獲取所有BMSU中的電池信息，通過匯總所有電池電壓、溫度信息形成均衡控制策略信息傳遞給均衡信息反饋模塊。

均衡信息反饋模塊：接收來自系統(tǒng)診斷模塊的信息和BMS均衡邏輯控制處理模塊信息，并將兩者信息綜合產(chǎn)生均衡指令信息，并將均衡指令信息該傳遞給均衡命令發(fā)送模塊。同時，向電池均衡系統(tǒng)反饋最新均衡控制策略信息。

均衡命令發(fā)送模塊：接收均衡信息反饋模塊的均衡指令信息傳遞到BMSC信息處理模塊，通過CAN總線發(fā)送給BMSU。

系統(tǒng)診斷模塊，判定系統(tǒng)是否正常，是否使用均衡控制系統(tǒng)：主要負責系統(tǒng)的故障檢測功能和告警，如：漏電檢測、過壓、欠壓、繼電器失效、通信故障等。

故障保護模塊：負責執(zhí)行故障產(chǎn)生后系統(tǒng)保護功能充電、放電、過壓、欠壓及短路保護等。

參數(shù)配置：系統(tǒng)參數(shù)配置，包括總電壓、電流、單體電壓、溫度、均衡開啟參數(shù)、系統(tǒng)容量等。

BMSC主要功能為監(jiān)控系統(tǒng)充放電、漏電檢測、電流采集、SOC估算、系統(tǒng)故障檢測、高壓信號采集、對外整車和充電機通信及獲取系統(tǒng)中所有BMSU的電池信息。同時，管理BMS系統(tǒng)的均衡控制策略。

BMSU主要功能包括7大部分，如下所述：

BMSU信息處理模塊：通過CAN總線接收來自BMSC的信息和發(fā)送BMSU的信息。

故障診斷模塊：診斷電池電壓采集和溫度采集硬件故障信息和組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器故障信息，并將故障信息傳遞給BMSU信息處理模塊，通過CAN總線發(fā)送給BMSC。

電池電壓采集模塊：采集12路單體電池電壓信息傳遞給BMSU信息處理模塊。

電池溫度采集模塊：采集12路單體電池或電池組的溫度信息傳遞給BMSU信息處理模塊。

均衡判斷模塊：通過BMSU接收到的BMSC均衡命令，來判斷系統(tǒng)是否需要執(zhí)行均衡和需要均衡，則執(zhí)行組間均衡或組內(nèi)均衡；將相關(guān)信息傳遞給組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器。

組內(nèi)均衡控制器：組內(nèi)單體12節(jié)電池間的能量轉(zhuǎn)移。組內(nèi)均衡執(zhí)行單元，采用單體電池雙向主動均衡方式；

組間均衡控制器：所有BMSU電池組之間的能量均衡。組間均衡執(zhí)行單元，采用整組電池被動均衡方式；

系統(tǒng)通過BMSU的電池電壓采集模塊和電池溫度采集模塊獲取電池單體電壓和溫度，BMSU獲取故障診斷信息和電池電壓和溫度信息通過CAN總線發(fā)送給BMSC；BMSC信息處理模塊收到BMSU發(fā)送的信息后將單體電壓信息傳遞給BMS均衡邏輯控制處理模塊，同時將BMSU的電池電壓、溫度、故障信息傳遞給系統(tǒng)診斷模塊。BMS均衡邏輯控制處理模塊根據(jù)電池電壓信息比較每個BMSU的組內(nèi)單體電池間的電壓是否一致，如果超過均衡最大壓差值，則對應(yīng)BMSU需要組內(nèi)均衡并標記此BMSU的ID編號；同時將每個BMSU的單體電池的平均電壓作為組間均衡的判斷依據(jù)，比較BMSU的平均電壓是否一致，如果超過均衡最大壓差值，則對應(yīng)BMSU需要組間均衡并標記此BMSU的ID編號；由BMS均衡邏輯控制處理模塊產(chǎn)生的均衡控制信息傳遞給均衡信息反饋模塊。同時，系統(tǒng)診斷模塊將診斷的故障信息傳遞給均衡信息反饋模塊，均衡信息反饋模塊將以上兩種信息綜合后形成均衡命令，將均衡命令傳遞給均衡命令發(fā)送模塊，均衡命令發(fā)送模塊由BMSC信息處理模塊通過CAN總線發(fā)送給對應(yīng)ID編號的BMSU；對應(yīng)ID的BMSU信息處理模塊收到均衡命令后傳送給均衡判斷模塊，均衡判斷模塊解析均衡命令中是否含有故障信息，如果有則停止均衡，沒有則執(zhí)行均衡命令；將預先設(shè)置好的均衡控制策略發(fā)送給組內(nèi)均衡控制器和組間均衡控制器。最終，將整個電池組的電池容量達到一致，延長電池使用壽命。

電池安全對汽車是至關(guān)重要的，BMS系統(tǒng)必須要有故障診斷、告警檢測功能以保護電池的安全。本發(fā)明中在主控BMSC和從控BMSU中都有故障檢測功能，當BMSU出現(xiàn)均衡過壓、欠壓、高溫、低溫、電壓掉線、溫度掉線、通信超時以及均衡控制器故障，BMSU會立即關(guān)閉均衡控制裝置并上報故障或告警信息給BMSC。BMSC根據(jù)不同故障和告警做出對應(yīng)的保護措施，以保護電池的安全。同時，主控BMSC也具備這樣的模塊(系統(tǒng)診斷模塊)。系統(tǒng)診斷模塊會實時的檢測整個BMS的運行情況，對漏電、總電壓過壓、總電壓欠壓、高溫、低溫、通信超時、繼電器失效、過流等告警或故障實時監(jiān)控。出現(xiàn)以上告警或故障立即切斷電池對外繼電器，將告警或故障信息上報整車控制器和保存相關(guān)告警或故障信息，方便檢修人員定位故障原因。

具體的，如附圖1為本發(fā)明中BMS系統(tǒng)組內(nèi)均衡控制器。本實施例中，該組內(nèi)均衡控制器主要包括開關(guān)控制器(矩陣開關(guān)1和矩陣開關(guān)2)、DC/DC轉(zhuǎn)換器和MCU控制器。

組內(nèi)均衡控制器為主動升壓降壓均衡方式，組內(nèi)共接入12路單體電池，單體電池可充電也可放電。充電，當組內(nèi)電池中某個單體電壓偏低時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將整組的電池能量轉(zhuǎn)化為可給單體電池充電的電壓特性，再通過MCU控制矩陣開關(guān)切換通道連接單體電池的正負極到CELL+和CELL-接口，完成給單體電池充電過程；放電，當組內(nèi)電池中某一節(jié)單體電池電壓偏高時，均衡控制器通過DC/DC轉(zhuǎn)換器將單體電池能量轉(zhuǎn)化為整組電池可充電的電壓特性，再通過MCU控制矩陣開關(guān)切換通道連接單體電池的正負極到CELL+和CELL-接口，完成給整組電池充電過程。通過不斷給電池充電和放電過程實現(xiàn)組內(nèi)電池容量的均衡，從而使組內(nèi)電池達到很好的一致性。

如附圖2為本發(fā)明中BMS系統(tǒng)組間均衡控制器。本實施例中，該組間均衡控制器主要包括均衡開關(guān)、功率電阻器陣列和MCU控制器。組間均衡控制器為被動均衡方式，采用給最高容量的整組電池放電實現(xiàn)組間均衡。當多組電池間的容量不一致需要均衡時，MCU控制器收到均衡指令，開啟該組電池的組間均衡開關(guān)。周期性的開關(guān)均衡開關(guān)，實時檢測整組電池容量，當組間電池容量達到平衡時，關(guān)閉均衡開關(guān)。

如附圖3為BMS系統(tǒng)均衡控制系統(tǒng)框圖，本實施例中，該電池管理系統(tǒng)框圖提供了組內(nèi)組間均衡控制的方法。首先，由BMSU中電池電壓和電池溫度采集模塊獲取電池組中各個單體的電壓、溫度等信息；由各個BMSU匯總各自組內(nèi)的單體電池信息通過CAN總線傳輸?shù)紹MSC主控器的BMSC信息處理模塊，BMSC信息處理模塊處理各個BMSU的信息后，將處理過后的信息下發(fā)給BMS均衡邏輯控制處理模塊根據(jù)均衡控制算法決策電池組是否需要均衡；均衡信息反饋模塊根據(jù)系統(tǒng)診斷模塊和BMS均衡邏輯控制處理模塊的處理結(jié)果綜合處理并將處理結(jié)果下發(fā)給均衡命令發(fā)送模塊，發(fā)送相應(yīng)指令給BMSU；BMSU收到均衡指令后開啟組間均衡器或組內(nèi)均衡器，BMSU同時將其單體電池信息和電池組信息實時反饋給BMSC,BMSC依據(jù)各個BMSU反饋的信息及時調(diào)整均衡控制策略，再將新的均衡指令通過CAN總線發(fā)送給目標BMSU,收到新的均衡指令的BMSU解析指令，再由組內(nèi)或組間均衡控制模塊執(zhí)行。最終，將整個電池組的電池容量達到一致，延長電池使用壽命。

當BMSU的故障診斷模塊檢測出BMSU設(shè)備存在告警信息和故障時，故障診斷模塊將信息傳送給BMSU信息處理模塊，BMSU信息處理模塊將關(guān)閉組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器指令下發(fā)給均衡判斷模塊，關(guān)閉系統(tǒng)均衡。同時，BMSU信息處理模塊將告警或故障信息通過CAN總線上傳給主控BMSC。

如果BMSC的系統(tǒng)診斷模塊檢測出BMSC有告警或故障信息，BMSC下發(fā)均衡中斷指令給BMSU,BMSU的信息處理模塊解析中斷指令下發(fā)關(guān)閉均衡指令給均衡判斷模塊關(guān)閉組內(nèi)均衡控制器或組間均衡控制器。同時，BMSC將告警會故障信息發(fā)送給整車控制器和開啟故障保護模塊。

本發(fā)明提供的電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)及其控制方法，通過使用BMSC(電池管理系統(tǒng)主控)和BMSU(電池管理系統(tǒng)從控)結(jié)合的方式，對電池進行均衡處理，使組內(nèi)單體電池電量盡可能的達到一致；同時，對組間電池的電量也保持一致；從而延長電池的使用壽命和增加汽車續(xù)航里程。

本發(fā)明提供的電池組內(nèi)組間均衡控制系統(tǒng)及其控制方法，通過BMSU中的電池電壓采集模塊獲取每個單體電池電壓，電池溫度采集模塊獲取每個電池溫度的信息并通過BMSU信息處理模塊及CAN總線傳送給BMSC信息處理模塊，再傳送到BMS均衡邏輯控制處理模塊通過均衡控制方案來決定開啟某個BMSU進行組內(nèi)均衡或進行組間均衡，完成對動力電池的所有電池的均衡控制，有效的解決了電池組的組內(nèi)電量不一致和組間電量不一致的問題。從而提高了動力電池組的能量一致性、續(xù)航能力以及電池組的使用壽命。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。