动力电池组管理系统以及方法

摘要

本发明涉及电气设计领域，公开了一种动力电池组管理系统以及方法。系统通过电池SOC估计算法、热管理技术及安全管理等新技术的研究与实施，其中包括安全管理子系统、热管理子系统、优化子系统等。安全管理子系统用于监测各电池单体的荷电状态，根据各电池单体的荷电状态确定各电池单体是否处于放电终止状态，如果是则终止电池放电；热管理子系统，用于探测各电池单体表面的温度，根据各电池单体表面的温度历史信息，确定各电池单体内部的温度上限，确定由所有电池单体构成的电池箱的温度分布信息，根据温度分布信息控制电池组的工作温度，使得工作温度处在设定的温度范围内；优化子系统子系统，分别与安全管理子系统、热管理子系统电连接，用于控制热管理子系统、安全管理子系统的工作。本技术将安全管理及热管理等技术应用到动力电池的管理领域，有利于更好地解决动力电池组的安全性能、延长寿命、提高使用效率、达到充分发挥电池潜能并保障安全使用的目标。

主权项

一种动力电池组管理系统，其特征是，包括： 安全管理子系统，用于监测各电池单体的荷电状态，根据所述各电池单体的荷电状态确定所述各电池单体是否处于放电终止状态，如果是则终止所述电池放电； 热管理子系统，用于探测所述各电池单体表面的温度，根据所述各电池单体表面的温度历史信息，确定所述各电池单体内部的温度上限，确定由所有所述电池单体构成的电池箱的温度分布信息，根据所述温度分布信息控制所述电池组的工作温度，使得所述工作温度处在设定的温度范围内； 优化子系统，分别与所述安全管理子系统、热管理子系统电连接，用于控制所述热管理子系统、安全管理子系统的工作； 所述安全管理子系统包括： 初始化模块，用于初始化确定所述各电池单体的荷电状态初始值SOC0、预测误差协方差阵初值P₀、量测噪声方差Q、滤波放大倍数α； 采样模块，用于对于k＝1，2...各个采样时刻，获取拟采样时刻各电池单体的量测噪声v_k，电流信号I_k； 电池的荷电状态估算模块，分别与所述初始化模块、采样模块电连接，用于确定所述各电池单体的荷电状态： 电池的荷电状态方程：令x_k＝SOC_k，其中所述k为自然数， 按照以下公式确定所述各电池单体的负载电压量y(k)： y(k)＝f(I_k，x_k)+v_k＝K₀‑RI_k‑K₁/x_k‑K₂x_k+K₃ln(x_k)+K₄ln(1‑x_k)+v_k， 其中，v_k为量测噪声，所述v_k的方差为Q， 令量测阵则所述各电池单体的荷电状态预测的卡尔曼滤波方程为：所述各电池单体的荷电状态预测计算所述量测阵：C_k=K₁/(x_k)²‑K₂+K₃/x₃‑K₄/(1‑x_k)， 确定滤波增益：确定预测均方差：P_k/k‑1＝P_k‑1/k‑1， 确定估计均方差：P_k/k=(I‑K_kC_k)P_k/k‑1， 得到所述各电池单体的荷电状态的估计值：x_k/k＝x_k/k‑1+aK_k[y_k‑f(I_k,x_k/k‑1)]； 放电截至模块，与所述各电池单体的荷电状态估算模块电连接，用于根据所述各电池单体的荷电状态的估计值使所述电池截止放电。