本發(fā)明涉及智能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種智能電池組的管理系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著時代的發(fā)展和科技的快速進步，人們對用電設(shè)備（例如全電動汽車、全電動飛機、全電動船等）由大容量電池組供電運行的可靠性要求越來越高，一旦突然斷電會導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，甚至人身安全事故。

目前現(xiàn)有技術(shù)中的電池組幾乎全部都是用多個單電池芯并聯(lián)和串聯(lián)組成，（如圖1所示），多個電池芯并聯(lián)是為了能夠大容量電流輸出（如由電池芯A1、A2、A3…AN并聯(lián)組成一個電池單元A，由電池芯B1、B2、B3…BN并聯(lián)組成一個電池單元B…由電池芯N1、N2、N3…NN并聯(lián)組成一個電池單元N），串聯(lián)是為了獲得高電壓直流輸出（電池單元A、電池單元B…電池單元N進行串聯(lián)），電池組只能用同一類規(guī)格統(tǒng)一電池芯，實際使用中的對電池組中電池芯的內(nèi)阻、電池容量等電氣參數(shù)要求一致性很高。

目前電池種類包含鋰鐵電池（屬于鋰電池的一種，如磷酸鋰鐵，鈦酸鋰等）、鉛酸電池（是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池）以及金屬燃料電池等。

電池組由很多個電池芯并聯(lián)，再串聯(lián)，而電池組的高串并特性（例如電動汽車用磷酸鋰鐵動力電池組高達(dá)100多組電池芯串聯(lián)）導(dǎo)致對單個電池芯的電氣性能一致性要求極高，包含電池芯的內(nèi)阻、電能容量、標(biāo)稱電壓、自放電等，生產(chǎn)過程中電池芯篩選一致率極低，成本極高，組成電池組時也需要盡可能用相同參數(shù)的電池芯匹配。

高串并的電氣結(jié)構(gòu)方式在運行時可能會帶來一個致命弊端，電池組往往含有成百上千個特性相同的電池芯，在運行中動力電池組安裝環(huán)境如果出現(xiàn)極端不可控故障，如碰撞和擠壓時導(dǎo)致某些電池芯出現(xiàn)損壞同時導(dǎo)致整組電池組停止輸出，用電設(shè)備突然失電造成人身安全事故和財產(chǎn)損失；另外如果電池組如運行一段時間后，其中各個電池芯由于電氣環(huán)境不一致導(dǎo)致電氣性能不一致，很容易導(dǎo)致某個單電芯出現(xiàn)故障現(xiàn)象（過充、過放、短路、斷線、過熱等現(xiàn)象），那么電池組也會出現(xiàn)故障停止輸出。

如圖1所示為現(xiàn)有電池組的組成結(jié)構(gòu)示意圖，可能出現(xiàn)的故障：

1. 當(dāng)A1出現(xiàn)故障短路，A2、A3到AN也會短路，導(dǎo)致它們因短路而損壞，此時電池管理系統(tǒng)一定會讓整組電池停止輸出；

2. 當(dāng)A1出現(xiàn)故障斷路，電池組主電流全部流過A2、A3到AN，如果電池組滿載輸出或過載輸出，A2、A3到AN很容易因過放導(dǎo)致電池?fù)p壞，而電池管理系統(tǒng)也一定會讓整組電池停止輸出；

3. 如果任意故障電池單元（A-N任何一個電池單元）在串聯(lián)中斷路，整組電池組立即也斷路無輸出；

4. 因電池長期使用，眾多電池芯中某些電池芯的電氣參數(shù)會發(fā)生變化，導(dǎo)致電池芯的一致性發(fā)生改變，例如A1的內(nèi)阻變小，那么流過它的電流變大，發(fā)熱更多，容易故障而損壞，而A1損壞如果整組電池不停止運行將導(dǎo)致連鎖反應(yīng)讓更多的電池芯損壞，最終造成嚴(yán)重?fù)p失。

現(xiàn)有的電池組管理系統(tǒng)（BMS）報某些電池芯故障需要維修時，必須整個電池組停止工作，再進行維修更換故障電池芯，導(dǎo)制設(shè)備停機，無法在線工作維修，當(dāng)全電動汽車中途斷電會給車主帶來極大的不便。

另外，維修拆除故障電池芯并更換時，往往導(dǎo)致符合該電池組電氣性能要求一致性的電池芯無法匹配到，導(dǎo)致整組電池拆下，拆散電池組中各有用電池芯只能做回收利用，用戶使用成本極高，浪費巨大。

電池組在運行時無法在線添加電池芯加大電池組容量，同樣也無法在線拔除電池芯以減少電池組容量。

因此，針對上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種智能電池組的管理系統(tǒng)及控制方法，旨在通過在線式實時將故障電池芯從系統(tǒng)中電氣移除，讓電池組可以實時持續(xù)不斷電運行，極大的提高了電池組充放電運行的可靠性，降低了電池組運行維修成本，實現(xiàn)了用電設(shè)備由電池組供能時不會突然出現(xiàn)停電的事故，提高了用電設(shè)備的運行安全性，對用電設(shè)備（全電動汽車、全電動飛機、全電動船等）實行換電模式可以低成本高效運行。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述管理系統(tǒng)包括：

智能電池組，所述智能電池組由多個智能電池芯并聯(lián)組成，每個智能電池芯均由一個智能電池管理功率模塊和單個電池芯連接組成；

多個智能電池芯各自的第一輸出端連接在一起、第二輸出端連接在一起形成交流母線或者直流母線輸出端，所述交流母線或者直流母線輸出端連接配電單元；所述配電單元連接到負(fù)載進行供電；

所述智能電池管理功率模塊用于單獨管控與智能電池管理功率模塊連接的單個電池芯，并實時管理單個電池芯出現(xiàn)的故障，當(dāng)單個電池芯出現(xiàn)故障時，智能電池管理功率模塊根據(jù)單個電池芯故障等級進行相應(yīng)處理，當(dāng)為最高等級故障時的智能電池芯對外停止供電，同時通知主機或上位機，整個智能電池組仍不斷電運行。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述智能電池管理功率模塊包括：

用于預(yù)先設(shè)置電池芯電氣參數(shù)、判斷電池類型，對電氣參數(shù)進行補償修正、采集故障異常數(shù)據(jù)并標(biāo)記，以及發(fā)出中斷處理要求的電池智能識別單元；

用于監(jiān)控連接電池芯的實時殘余電能容量，并實時記錄通過電池芯實時的電壓、電流以及溫度的電池電氣性能智能監(jiān)控單元；

用于根據(jù)電池芯的種類和電氣參數(shù)實時設(shè)定智能電池芯的輸入輸出電流數(shù)值，以及實時響應(yīng)所述電池智能識別單元發(fā)出的中斷處理要求的電池電流實時分配管控單元；

用于根據(jù)電池芯的種類和電氣參數(shù)的具體數(shù)據(jù)對電池的充放電進行管控，以及對出現(xiàn)的故障實時做出保護管控動作的電池運行保護管控單元；

所述電池智能識別單元、電池電氣性能智能監(jiān)控單元、電池電流實時分配管控單元以及電池運行保護管控單元組成主控單元；

與所述主控單元連接，用于采集電池電池芯電氣參數(shù)數(shù)據(jù)的電池數(shù)據(jù)采集單元；

與所述主控單元以及電池數(shù)據(jù)采集單元連接，用于獲取電壓充當(dāng)輔助電源的輔助電源單元；

與所述輔助電源單元和主控單元連接，使用隔離變壓器防止該單元故障時把母線電壓加到電池上的功率單元；

與所述功率單元連接，用于防止電氣干擾、適應(yīng)不同電磁兼容環(huán)境的EMC防護單元；

與所述功率單元連接，用于識別在智能電池組運行時按需在線插拔智能電池芯的熱插拔接口單元；

與所述熱插拔接口單元、主控單元連接，用于接受上位機或者作為主機的智能電池芯控制的主從CAN總線通訊單元。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述智能電池組輸出選裝為交流電壓或者選裝為直流電壓，所述功率單元包括：用于實現(xiàn)各個電池芯同時按需單獨充放電功能、進行交流輸出的雙向AC/DC功率單元或者用于定制電壓等級、進行直流輸出的雙向DC/DC功率單元；

當(dāng)所述功率單元為雙向AC/DC功率單元時，所述智能電池組以交流母線輸出；

當(dāng)所述功率單元為雙向DC/DC功率單元時，所述智能電池組以直流母線輸出。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述智能電池組中的各個智能電池芯通過CAN總線模式進行通訊；所有智能電池芯通過CAN總線模式用于接受上位機或者作為主機的智能電池芯控制，所述作為主機的智能電池芯從任意一個智能電池芯選擇后設(shè)置為主機，當(dāng)作為主機的智能電池芯出現(xiàn)故障，管理系統(tǒng)隨機選擇正常工作的智能電池芯作為主機。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述智能電池組中的各個智能電池芯通過CAN總線模式進行通訊，當(dāng)智能電池芯的數(shù)量大于預(yù)設(shè)數(shù)量時，每個智能電池芯額外連接一個用于單獨對每個智能電池芯進行管控的監(jiān)控管理單元。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述單個電池芯和智能電池管理功率模塊安裝方式為貼近安裝；所述單個電池芯的正負(fù)極對應(yīng)連接到智能電池管理功率模塊輸入端的正負(fù)極上；智能電池芯由一個智能電池管理功率模塊和單個電池芯連接組成，或者由一個智能電池管理功率模塊和多個電池芯串并而成的電池芯組連接組成。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述智能電池組中各智能電池芯物理連接方式為熱插拔方式，在所述智能電池組運行時，按輸出電能容量的要求在線插拔增加或者減少智能電池芯的數(shù)量，當(dāng)智能電池組中某一智能電池芯出現(xiàn)故障在線處理后，等有條件換件維修時，再按照故障指示燈對出現(xiàn)故障的智能電池芯進行熱插拔，使用同類型的電池芯更換故障電池芯或者更換智能電池管理功率模塊。

一種智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法，其中，包括：

步驟A，通過將單個電池芯和智能電池管理功率模塊連接組成智能電池芯，將多個智能電池芯并聯(lián)組成用于輸出直流或者交流的智能電池組；

步驟B，所述智能電池組通過交流母線或者直流母線輸出端連接配電單元，所述配電單元連接到負(fù)載進行供電；

步驟C，所述智能電池組中的各個智能電池芯通過CAN總線模式進行通訊，并通過CAN總線模式用于接受上位機或者作為主機的智能電池芯控制；

步驟D，當(dāng)智能電池組運行使用過程中任何一個智能電池芯出現(xiàn)故障時，在線實時將故障智能電池芯按故障類型進行處理，將最高等級故障的智能電池芯實時從智能電池組中進行電氣移除，所述智能電池組不斷電繼續(xù)運行供電。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述單個電池芯種類包括磷酸鋰鐵電芯、磷酸鋰錳電芯、鋰聚合物電芯、鈦酸鋰電芯、鉛酸電芯、金屬燃料電芯、鎳氫電芯、膠體電芯；所述智能電池組中單個電池芯的種類從所述單個電池芯種類中任意選擇，所述智能電池芯由相同種類的單個電池芯或者不同種類的單個電池芯連接智能電池管理功率模塊組成；同一智能電池組可由不同種類的電池芯混合組成。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法，其中，所述在線實時將最高等級故障的智能電池芯從智能電池組中進行電氣移除，所述故障智能電池芯停止工作；

智能電池組運行時的維修方式為熱插拔方式。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法，其中，每一個智能電池芯連接一個故障指示燈，當(dāng)與智能電池芯連接的故障指示燈亮起時表示出現(xiàn)故障需要維修，所述智能電池芯感知故障后關(guān)閉自身輸出退出運行并通知上位機或者主機，等有條件維修時按照故障指示燈對出現(xiàn)故障的智能電池芯進行熱插拔物理移除，然后使用同類型的電池芯更換故障電池芯或者更換智能電池管理功率模塊，維修好的智能電池芯插回智能電池組，整個維修過程智能電池組可以不停止供電或充電。

本發(fā)明公開一種智能電池組的管理系統(tǒng)及控制方法，所述管理系統(tǒng)包括：智能電池組，所述智能電池組由多個智能電池芯并聯(lián)組成，每個智能電池芯均由一個智能電池管理功率模塊和單個電池芯連接組成；多個智能電池芯各自的第一輸出端連接在一起、第二輸出端連接在一起形成交流母線或者直流母線輸出端，所述交流母線或者直流母線輸出端連接配電單元；所述配電單元連接到負(fù)載進行供電；所述智能電池管理功率模塊用于單獨管控與智能電池管理功率模塊連接的單個電池芯，并實時管理單個電池芯出現(xiàn)的故障，當(dāng)單個電池芯出現(xiàn)故障時，智能電池管理功率模塊根據(jù)單個電池芯故障等級進行相應(yīng)處理，當(dāng)為最高等級故障時的智能電池芯對外停止供電，同時通知主機或上位機，整個智能電池組仍不斷電運行。

本發(fā)明通過在線式實時將故障電池芯從系統(tǒng)中電氣移除，讓電池組可以實時不斷電繼續(xù)運行，極大的提高了電池組充放電運行的可靠性，降低了電池組運行維修成本，實現(xiàn)了用電設(shè)備由電池組供能時不會突然出現(xiàn)停電的事故，提高了用電設(shè)備的運行安全性。另外，本發(fā)明可以兼容不同種類（例如：鉛酸、鎳氫、鋰聚合物、鋰鐵電池等）、不同電氣參數(shù)（例如：內(nèi)阻、電池殘余容量等）的電池，并組成智能電池組進行供電。

附圖說明

圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中電池組供電方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明智能電池組的管理系統(tǒng)中智能電池芯的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明智能電池芯中單個電池芯和智能電池管理功率模塊安裝方式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明智能電池組的管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)原理圖。

圖5是本發(fā)明智能電池芯中智能電池管理功率模塊各個組成單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法的較佳實施例的流程圖。

圖7是本發(fā)明智能電池組的管理系統(tǒng)運行過程中智能電池芯出現(xiàn)故障時的處理流程示意圖。

圖8是本發(fā)明智能電池組的管理系統(tǒng)運行過程中智能電池芯出現(xiàn)故障時具體實施例示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖4所示，本發(fā)明提供一種智能電池組的管理系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)包括一智能電池組4，所述智能電池組4由多個智能電池芯1并聯(lián)組成。

如圖2所示，每個智能電池芯1均由一個智能電池管理功率模塊3和單個電池芯2連接組成（或者智能電池芯1由一個智能電池管理功率模塊3和多個電池芯串并而成的電池芯組連接組成），每個單體電池芯2的運行狀態(tài)由所述智能電池管理功率模塊3管控。

所述單個電池芯2的正負(fù)極對應(yīng)連接到智能電池管理功率模塊3輸入端的正負(fù)極上，所述單個電池芯2種類包括磷酸鋰鐵電芯、磷酸鋰錳電芯、鋰聚合物電芯、鈦酸鋰電芯、鉛酸電芯、金屬燃料電芯、鎳氫電芯、膠體電芯；所述智能電池組4中智能電池芯1的單個電池芯2的種類從所述單個電池芯種類中任意選擇，也就是說智能電池組4不受單個電池芯的種類限制，同一個智能電池組4中可以混用不同種類的電池芯。

如圖3所示，所述單個電池芯2和智能電池管理功率模塊3的安裝方式為貼近安裝，當(dāng)單個電池芯2的體積小于智能電池管理功率模塊3的體積，將單個電池芯2貼近安裝在智能電池管理功率模塊3上組成一個智能電池芯1（安裝方式不進行限定，安裝方式可以根據(jù)實際需求進行改變）。

參見圖4可知，多個智能電池芯1各自的第一輸出端連接在一起、第二輸出端連接在一起，即物理連接采用低電感母線方法減少電氣干擾方式（母線L1和母線L2電氣絕緣后物理疊加在一起）形成交流母線或者直流母線輸出端5（由智能電池芯的智能電池管理功率模塊中功率模塊的選型決定，達(dá)到輸出大功率電能帶動大功率負(fù)載的需求），所述交流母線或者直流母線輸出端5連接配電單元6，所述配電單元6連接到負(fù)載7進行供電。

實際使用時，智能電池組4額定輸出電能的容量要大于用電設(shè)備實際的需要的電能容量，也就是熱備份的工作方式，智能電池芯1的數(shù)量由對應(yīng)的用電設(shè)備容量加上需要熱備份冗余容量總和決定，如果多個智能電池芯1的電池芯的種類和容量不一致，只需要多個智能電池芯1的總輸出容量達(dá)到用電設(shè)備容量加冗余容量總和即可。

所述智能電池組4中的各個智能電池芯1通過CAN總線模式進行通訊；所有智能電池芯1通過CAN總線模式用于接受上位機8或者作為主機的智能電池芯控制，所述作為主機的智能電池芯從任意一個智能電池芯選擇后設(shè)置為主機，當(dāng)作為主機的智能電池芯出現(xiàn)故障，管理系統(tǒng)隨機選擇正常工作的智能電池芯作為主機。也就是說智能電池芯1可受上位機8控制，也可設(shè)定成主從結(jié)構(gòu)，任意一個智能電池芯1為主機，其他智能電池芯為從機，如果主機出現(xiàn)故障，管理系統(tǒng)自動再選出其中一個智能電池芯做主機。

當(dāng)智能電池組4正常運行時，當(dāng)其中某個智能電池芯1出現(xiàn)故障，如智能電池芯1自身感知故障可關(guān)閉自身輸出并退出運行，然后通知主機或是上位機8，如智能電池芯1已經(jīng)硬件損壞或死機已經(jīng)無輸出，主機或上位機探知后做出相應(yīng)管控處理；智能電池組4可做到繼續(xù)運行進行供電。

所述智能電池組4中的各個智能電池芯1通過CAN總線模式進行通訊，抗干擾能力強，當(dāng)智能電池芯1的數(shù)量大于預(yù)設(shè)數(shù)量時，所述預(yù)設(shè)數(shù)量優(yōu)選為100，即當(dāng)智能電池芯1的數(shù)量大于100時，每個智能電池1額外連接一個用于單獨對每個智能電池芯進行管控的監(jiān)控管理單元，達(dá)到分組對每個智能電池芯1進行管控的目的。

所述智能電池組4中各智能電池芯1物理連接方式為熱插拔方式，在所述智能電池組4運行時，按輸出電能容量的要求在線插拔增加或者減少智能電池芯1的數(shù)量，當(dāng)智能電池組中某一智能電池芯出現(xiàn)故障在線處理后，等有條件換件維修時，再按照故障指示燈對出現(xiàn)故障的智能電池芯進行熱插拔，使用同類型的電池芯更換故障電池芯或者更換智能電池管理功率模塊3，維修拆卸時單個電池芯2和智能電池管理功率模塊3為一體且一起的機械動作。

所述智能電池管理功率模塊3用于單獨管控與智能電池管理功率模塊3連接的單個電池芯2，并實時管理單個電池芯2出現(xiàn)的故障，當(dāng)單個電池芯2出現(xiàn)故障時，智能電池管理功率模塊3根據(jù)單個電池芯2故障等級進行處理，當(dāng)為最高等級故障（最高等級故障：為不可逆故障，比如完全短路或者斷路、擠壓碰撞等物理性損壞）時的智能電池芯1對外停止供電，同時通知主機或上位機8，整個智能電池組4仍不斷電運行，即單個電池芯故障時可實時退出運行，不影響智能電池組4正常運行工作，極大提高電池組運行的可靠性，同時無需更換整組電池，用同類型電池芯更換故障電池芯即可，極大節(jié)約用戶經(jīng)濟成本。

如圖5所示，圖5是本發(fā)明智能電池芯中智能電池管理功率模塊各個組成單元結(jié)構(gòu)示意圖。所述智能電池管理功率模塊3包括：

用于預(yù)先設(shè)置電池芯電氣參數(shù)、判斷電池類型，對電氣參數(shù)進行補償修正、采集故障異常數(shù)據(jù)并標(biāo)記，以及發(fā)出中斷處理要求的電池智能識別單元31；所述電池智能識別單元31可以預(yù)先設(shè)定電池種類等電池電氣參數(shù)，也可采集連接的電池芯的直流電壓，根據(jù)具體數(shù)值預(yù)判電池種類，然后按算法對電池進行充放電測試得到電池的殘余電能容量、內(nèi)阻等電氣參數(shù)值，以對電池種類及電氣參數(shù)做補償修正，如采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常判斷電池出現(xiàn)故障，做出標(biāo)記及中斷處理要求；

用于監(jiān)控連接電池芯的實時殘余電能容量，并實時記錄通過電池芯實時的電壓、電流以及溫度的電池電氣性能智能監(jiān)控單元32；所述電池電氣性能智能監(jiān)控單元32根據(jù)對連接電池芯的充放電電流的實時采樣加上電池實時直流電壓可計算出該電池的實時內(nèi)阻，通過電池識別數(shù)據(jù)對比實際采集數(shù)據(jù)通過補償修正可知該電池實時的殘余電能容量，并實時記錄通過電池實時的電壓電流和實時的溫度；

用于根據(jù)電池芯的種類和電氣參數(shù)實時設(shè)定智能電池芯的輸入輸出電流數(shù)值，以及實時響應(yīng)所述電池智能識別單元發(fā)出的中斷處理要求的電池電流實時分配管控單元33；由于已得到電池的種類和相關(guān)電氣參數(shù)，可設(shè)定對電池充放電的最大電流和最小電流，根據(jù)主機或者上位機8的通訊要求，通過算法實時設(shè)定智能電池芯1的輸入輸出到母線的電流數(shù)值，并把電流數(shù)值設(shè)定給主機或者上位機8匯報上傳，對應(yīng)主機或者上位機8要求可做各種補償算法確認(rèn)實時電流，另實時響應(yīng)各中斷處理要求最終實現(xiàn)對智能電池芯1的輸入輸出到母線的電流實時管控；

用于根據(jù)電池芯的種類和電氣參數(shù)的具體數(shù)據(jù)對電池的充放電進行管控，以及對出現(xiàn)的故障實時做出保護管控動作的電池運行保護管控單元34；電池運行對應(yīng)的是電池的充放電，根據(jù)內(nèi)置電池種類的電池運行圖對比實時數(shù)據(jù)，如超出該電池正常工作合理數(shù)據(jù)范圍可作出實時調(diào)整并通訊告知主機或者上位機8，如根據(jù)數(shù)據(jù)判斷出現(xiàn)故障實時做出保護管控動作以防故障進一步擴大；

所述電池智能識別單元31、電池電氣性能智能監(jiān)控單元32、電池電流實時分配管控單元33以及電池運行保護管控單元34組成主控單元30。

所述智能電池管理功率模塊3還包括：與所述主控單元30連接，用于采集電池電池芯電氣參數(shù)數(shù)據(jù)的電池數(shù)據(jù)采集單元35；

與所述主控單元30以及電池數(shù)據(jù)采集單元35連接，用于獲取電壓充當(dāng)輔助電源的輔助電源單元36；輔助電源能量獲取可以由連接的電池芯獲得，也可以從輸出母線獲得或內(nèi)置紐扣小電池獲得；

與所述輔助電源單元36和主控單元30連接，使用隔離變壓器防止該單元故障時把母線電壓加到電池上的功率單元37；所述功率單元37有隔離變壓器防止該單元故障時把母線電壓加到電池上，避免爆炸等安全事故；

與所述功率單元37連接，用于防止電氣干擾、適應(yīng)不同電磁兼容環(huán)境的EMC防護單元38；多個智能電池芯1在一起工作時會有各種電氣干擾存在，每個智能電池芯1加裝EMC防護單元減少干擾，適應(yīng)復(fù)雜的電磁兼容環(huán)境；

與所述功率單元37連接，用于識別在智能電池組運行時按需在線插拔智能電池芯的熱插拔接口單元39；智能電池組4中各智能電池芯1物理連接方式為熱插拔方式，在整組電池組運行時，可按需在線插拔某智能電池芯，所述熱插拔接口單元39可以添加熱插拔防護單元以適應(yīng)在線插拔各種干擾；

與所述熱插拔接口單元39、主控單元30連接，用于接受上位機或者作為主機的智能電池芯控制的主從CAN總線通訊單元40；各智能電池芯1可接受上位機8的控制做為從機，也可無上位機8時，隨機選擇某智能電池芯作為主機，其他均為叢機，當(dāng)主機出現(xiàn)故障時再隨機選擇一個正常工作的智能電池芯做為主機，通訊方式為CAN，抗干擾能力強。

進一步地，所述的智能電池組的管理系統(tǒng)，其中，所述智能電池組4輸出選裝為交流電壓或者選裝為直流電壓，所述功率單元37包括：用于實現(xiàn)各個電池芯同時按需單獨充放電功能、進行交流輸出的雙向AC/DC功率單元371或者用于定制電壓等級、進行直流輸出的雙向DC/DC功率單元372。

當(dāng)所述功率單元37為雙向AC/DC功率單元371時，所述智能電池組以交流母線輸出；當(dāng)所述功率單元37為雙向DC/DC功率單元372時，所述智能電池組以直流母線輸出。

所述雙向AC/DC功率單元371電池芯接口端給電池放電時加到電池上電壓最低到1V以適應(yīng)各種類電池，充電時加到電池上電壓最低可到0V以便檢出電池故障；母線接口端在不接外界電網(wǎng)時，為ups模式輸出電壓穩(wěn)定AC380V、AC220V、AC110V等，如接外界交流電網(wǎng)，智能電池組和外界交流電網(wǎng)同步（例如AV220V等級時接受外界交流電壓范圍90V-264V），以實現(xiàn)各個電池芯可以同時按需單獨充放電功能。

直流電壓母線端可按需定制從48V到800V等級，外界交流電網(wǎng)接入充電時必須加交直轉(zhuǎn)換單元調(diào)整到所述雙向DC/DC功率單元372需要電壓等級以防故障。

請參閱圖6，圖6是本發(fā)明智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法的較佳實施例的流程圖。

如圖6所示，本發(fā)明實施例提供的一種智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法，包括以下步驟：

步驟S100，通過將單個電池芯和智能電池管理功率模塊連接組成智能電池芯，將多個智能電池芯并聯(lián)組成用于輸出直流或者交流的智能電池組；

步驟S200，所述智能電池組通過交流母線或者直流母線輸出端連接配電單元，所述配電單元連接到負(fù)載進行供電；

步驟S300，所述智能電池組中的各個智能電池芯通過CAN總線模式進行通訊，并通過CAN總線模式用于接受上位機或者作為主機的智能電池芯控制；

步驟S400，當(dāng)智能電池組運行使用過程中任何一個智能電池芯出現(xiàn)故障時，在線實時將故障智能電池芯按故障類型進行處理，將最高等級故障的智能電池芯實時從智能電池組中進行電氣移除，所述智能電池組不斷電繼續(xù)運行供電。

本發(fā)明中，單個電池芯由智能電池管理功率模塊單獨管理放電，運行范圍可從0%的電量容量到100%電量容量運行，極大提高了電池組的實際使用電池電量容量，提高了用電設(shè)備的使用時間，各電池芯的放電電流可根據(jù)該電池芯電氣特性決定，電氣性能各異的電芯混用也可，節(jié)約用戶經(jīng)濟成本。

所述的智能電池組的管理系統(tǒng)控制方法，其中，所述智能電池芯由相同種類的單個電池芯或者不同種類的單個電池芯連接智能電池管理功率模塊組成；所述在線實時將故障智能電池芯從智能電池組中進行電氣移除方式為熱插拔方式；每一個智能電池芯連接一個故障指示燈，當(dāng)與智能電池芯連接的故障指示燈亮起時表示出現(xiàn)故障需要維修，所述智能電池芯感知故障后關(guān)閉自身輸出退出運行并通知上位機或者主機，等有條件維修時按照故障指示燈對出現(xiàn)故障的智能電池芯進行熱插拔，使用同類型的電池芯在線實時更換故障電池芯或者更換智能電池管理功率模塊，維修過程不影響整個智能電池組的供電。

單個電池芯由智能電池管理功率模塊單獨管理，電池任何微故障均有對應(yīng)措施，不會導(dǎo)致電氣性能損壞，如電池芯受到擠壓碰撞等無法預(yù)見性物理損壞會馬上讓故障電池芯退出電氣運行，因此電池芯使用壽命極高。

如圖7所示，智能電池組運行中出現(xiàn)某智能電池芯故障時的處理流程，所述處理流程如下：

S1，通過智能電池管理功率模塊監(jiān)控從機（作為從機的智能電池芯）是否處于正常工作狀態(tài)；

S2，當(dāng)監(jiān)控到從機不工作或者死機時，主機（或者上位機）控制故障智能電池芯關(guān)閉自身輸出退出運行（S5）或者通過智能電池管理功率模塊對故障智能電池芯進行補償修正（S4）；

S3，當(dāng)監(jiān)控到從機處于正常工作狀態(tài)時，從機繼續(xù)感知電池故障；

S4，當(dāng)從機感知電池出現(xiàn)微故障時，通過智能電池管理功率模塊對故障智能電池芯進行補償修正；

S5，當(dāng)從機感知電池出現(xiàn)嚴(yán)重故障（故障等級為最高級別，管理系統(tǒng)可以預(yù)先設(shè)定故障等級）時，主機（或者上位機）控制故障智能電池芯關(guān)閉自身輸出退出運行。

下面對本發(fā)明中智能電池管理功率模塊單獨管控單個電池芯的工作原理、智能電池組出現(xiàn)故障時的處理過程進行說明（舉例說明）。

如圖8所示，當(dāng)本發(fā)明的智能電池組中智能電池芯的數(shù)量為3個（實際使用中數(shù)量不進行限制，可按照實際需求增減智能電池芯的數(shù)量），3個智能電池芯分別用A、B、C來表示，本實施例3個智能電池芯并聯(lián)（充電或者放電）恒壓輸出AC220，當(dāng)然也可以輸出AC110V、AC380V或者輸出直流電壓，單個電池芯的種類相同（當(dāng)全部為磷酸鋰鐵電芯），但是電池容量不同，當(dāng)A的電池容量為10AH、B的電池容量為30AH、C的電池容量為60AH。

當(dāng)智能電池組正常工作時，A輸出10%的總電流，B輸出30%的總電流，C輸出60%的總電流，A、B、C中各自的單個電池芯均連接一個智能電池管理功率模塊，用于單獨管控與智能電池管理功率模塊連接的單個電池芯，當(dāng)3個智能電池芯中的B出現(xiàn)了最高等級故障，那么智能電池芯B的智能電池管理功率模塊控制B對外停止供電，同時通知主機或上位機報告B出現(xiàn)的故障情況；接下來主機或上位機控制智能電池組由A和C進行供電，A和C的容量配比關(guān)系為10:60=1:6，按照A和C的容量配比關(guān)系1:6 ，A承擔(dān)B容量的總電流30%的1/7也就是30%*1/7=4.3%，也就是說A接下來輸出10%+4.3%=14.3%的總電流，C承擔(dān)B容量的總電流30%的6/7也就是30%*6/7=25.7%，也就是說C接下來輸出60%+25.7%=85.7%的總電流，達(dá)到整個智能電池組仍能夠不斷電運行的目的，讓智能電池組可以實時不斷電繼續(xù)運行給負(fù)載供電。也就是說智能電池組中某一個智能電池芯出了最高等級故障，不影響整組智能電池組的供電，當(dāng)出現(xiàn)的故障等級較低時，智能電池管理功率模塊會針對相應(yīng)故障進行補償修正，同時也可以以熱插拔方式對無法進行補償修正的智能電池芯進行在線更換。

上述A、B、C的電池殘余電量雖然不一致，但是可以按照主機或者上位機規(guī)定的電流進行充放電，當(dāng)A、B、C的A存儲的電量最少，那么可以控制A少放電，由電量多的B和C多放電，同樣充電電流也可以按照殘余電量的不同按主機或者上位機設(shè)定進行快速充電，從而節(jié)省充電時間。

另外， A、B、C的單個電池芯的種類也可以不一致，當(dāng)其中有兩種電池芯，比如磷酸鋰鐵電芯和鉛酸電芯，智能電池管理功率模塊控制充放電時磷酸鋰鐵電芯端電壓為DC3.3V等級，母線輸出為AC220V，鉛酸電芯端電壓為DC12V等級，母線輸出為AC220V；母線輸出電流按照磷酸鋰鐵電芯電芯的特性可短時間大倍率放電、大電流充電；母線輸出電流按照鉛酸電芯特性可小倍率放電、小電流充電。即本發(fā)明可以兼容不同種類（例如：鉛酸、鎳氫、鋰聚合物、鋰鐵電池等）、不同電氣參數(shù)（例如：內(nèi)阻、電池殘余容量等）的電池，并組成智能電池組進行供電。

當(dāng)智能電池組運行使用過程中如果某些電池芯由于各種原因出現(xiàn)各種故障時，可以在線式實時把這些故障電池芯從系統(tǒng)中進行電氣移除，讓電池組可以實時不斷電繼續(xù)運行給負(fù)載供電，極大的提高了電池組充放電運行的可靠性，極大的降低電池組運行維修成本，真正實現(xiàn)了用電設(shè)備由電池組供能時不會突然出現(xiàn)停電的惡性事故，提高了用電設(shè)備的運行安全性，另外可以讓電池組的電池芯內(nèi)在能量可以得到最大限度利用充電和放電，且動力電池組組成成品時可以不用考慮單電池芯的內(nèi)阻和容量等電氣性能的一致性，甚至不同廠家不同電壓等級不同種類的電池芯通過本方法也可組成合格的電池組，真正實現(xiàn)電池組產(chǎn)品將不受廠家限制、不受單電池芯各種電氣性能限制的混合使用，給客戶提供高可靠性電能服務(wù)能力。

單個電池芯由智能模塊單獨管理充電，電池組無需傳統(tǒng)專業(yè)充電樁充電，充電管理方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，實施時只需把外部交流電源連接到智能電池組的交流母線即可，節(jié)約海量的社會布樁成本；各電池芯充電電流和充電電壓可更據(jù)該電池芯電氣特性決定，各電池芯的充電時間可以按各自允許充電電流大小決定，因此電池組充入同等電量比以前用傳統(tǒng)充電樁用同一電流充電的方法節(jié)約大量時間，提高充電效率。

電池芯生產(chǎn)線制作生產(chǎn)出來后無需按容量大小篩選，可通過不同容量的電池芯直接裝配電池組。用電設(shè)備用智能電池組供電時無需再加裝整組電池的電池管理系統(tǒng)（BMS）。

用電設(shè)備可根據(jù)需求攜帶對應(yīng)容量的電池組運行，并按需隨時加減（熱插拔方式），這樣就不會出現(xiàn)攜帶大容量大重量的電池組而作短時間運行使用的現(xiàn)象，極大提高了電池的使用效率。也可在電池組實時運行時，不斷電的情況下，添加智能電池芯，以增加整組電池組的供電容量。

另外，本發(fā)明對眾多電池芯無電氣參數(shù)一致性要求，例如可以有10.2AH容量的電池芯和102AH容量電池芯共用，或者充電時允許電池殘余容量10%電池芯和100%電池芯共用，也就是說不同容量的電池可以混用；整個電池組可以有磷酸鋰鐵電池芯和鉛酸電池芯共用，也就是說不同種類電池也可以混用。

綜上所述，本發(fā)明公開一種智能電池組的管理系統(tǒng)及控制方法，所述管理系統(tǒng)包括：智能電池組，所述智能電池組由多個智能電池芯并聯(lián)組成，每個智能電池芯均由一個智能電池管理功率模塊和單個電池芯連接組成；多個智能電池芯各自的第一輸出端連接在一起、第二輸出端連接在一起形成交流母線或者直流母線輸出端，所述智能電池管理功率模塊用于單獨管控與智能電池管理功率模塊連接的單個電池芯，并實時管理單個電池芯出現(xiàn)的故障，當(dāng)單個電池芯出現(xiàn)故障時，智能電池管理功率模塊根據(jù)單個電池芯故障等級進行相應(yīng)處理，當(dāng)為最高等級故障時的智能電池芯對外停止供電，同時通知主機或上位機，整個智能電池組仍不斷電運行。

本發(fā)明通過在線式實時將故障電池芯從系統(tǒng)中電氣移除，讓電池組可以實時不斷電繼續(xù)運行，極大的提高了電池組充放電運行的可靠性，降低了電池組運行維修成本，實現(xiàn)了用電設(shè)備由電池組供能時不會突然出現(xiàn)停電的事故，提高了用電設(shè)備的運行安全性。

當(dāng)然，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關(guān)硬件（如處理器，控制器等）來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取的存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時可包括如上述各方法實施例的流程。其中所述的存儲介質(zhì)可為存儲器、磁碟、光盤等。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。