CN104979594B - 动力电池的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池的控制方法，动力电池包括多个电池模块，每个电池模块包括多个单体电池，该方法包括：采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度；判断电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间；如果是，则根据最高温度和最低温度对动力电池进行管理，否则判定电池模块和与电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或单体电池的电芯故障，并阻止对动力电池的充/放电操作。根据本发明的实施例，可有效延长动力电池的使用寿命，并保证动力电池的安全可靠。本发明还提出了一种动力电池的控制系统。

Description

动力电池的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种动力电池的控制方法及系统。
背景技术
目前，随着电动汽车的发展，动力电池作为电动汽车的能量来源，其本身应该处于安全状态，例如：如果动力电池温度过高或过低、动力电池内部连接出现问题等，均影响动力电池的寿命，并影响车辆安全。因此，对动力电池的控制和监控尤为重要。
现有技术公开了一种动力电池热管理装置，能够对温度场进行预测，从而获得了前瞻性的温度场预测数据，同时还采取了多级别的加热措施和多级别的冷却措施。
然而，该管理方式存在以下缺点：这种管理方式为从采集到前瞻性的温度场预测，同时采取多级别的加热措施和多级别的冷却措施，只是对动力电池的过热/过冷进行控制，可是动力电池由于包括多个单体电池，单体电池之间的连接、电芯等也可能出现故障，显然，这种管理方式并不能够对上述问题进行监控和异常处理。导致动力电池存在安全隐患，可能影响动力电池的使用寿命。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种动力电池的控制方法。该方法可有效延长动力电池的使用寿命，并保证动力电池的安全可靠。
本发明的另一个目的在于提出一种动力电池的控制系统。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种动力电池的控制方法，所述动力电池包括多个电池模块，每个所述电池模块包括多个单体电池，所述方法包括以下步骤：采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度；判断所述电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且所述单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间；如果是，则根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，否则根据所述电池模块的正极和/或负极的温度和/或所述单体电池的电芯温度判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或所述单体电池的电芯故障，并阻止对所述动力电池的充/放电操作。
本发明的第二方面的实施例公开了一种动力电池的控制系统，所述动力电池包括多个电池模块，每个所述电池模块包括多个单体电池，所述系统包括：采集模块，用于采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度；控制模块，用于判断所述电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且所述单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间，如果是，则根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，否则根据所述电池模块的正极和/或负极的温度和/或所述单体电池的电芯温度判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或所述单体电池的电芯故障，并阻止对所述动力电池的充/放电操作。
根据本发明的实施例，可以判断出是动力电池由于充放电功率或者其它因素导致的温度过高，还是由于电池模块间连接出现温度或者电芯出现异常导致的动力电池温度过高，并且针对不同的方式导致的动力电池温度过高进行相应的处理，例如：动力电池由于充放电功率或者其它因素导致的温度过高，则只需控制动力电池充放电功率和/或对动力电池加热或者冷却即可使动力电池温度恢复正常，如果是由于电池模块间连接出现温度或者电芯出现异常导致的动力电池温度过高，则需要进行故障排查，并在出现故障时，阻止对动力电池的充放电等，从而可有效延长动力电池的使用寿命，并保证动力电池的安全可靠。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的动力电池的控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的动力电池的控制方法中采集动力电池的单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度的示意图；以及
图3是根据本发明一个实施例的动力电池的控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的动力电池的控制方法及系统。
图1是根据本发明一个实施例的动力电池的控制方法的流程图。如图2所示，动力电池包括多个电池模块，如图2所示，示出了包括10个电池模块，即电池模块1至电池模块10的动力电池，每个电池模块包括多个单体电池，如图2所示的电池模块1包括10个单体电池，即单体电池B1至单体电池B10，其中，电池模块1至电池模块10可依次串联，例如电池模块1的单体电池B10与电池模块2的单体电池B11串联，电池模块2的单体电池B19与电池模块3的单体电池B20相连，以此类推。
如图1所示，根据本发明一个实施例的动力电池的控制方法，包括以下步骤：
步骤S101：采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度。
采集单体电池温度中的最高温度和最低温度的方式有多种，例如，可以采集每个单体电池的温度，并从中进行选择，找到单体电池温度中的最高温度和最低温度。当然，也可根据动力电池的成组形式，根据动力电池各个部分布置的位置、通过试验和经验识别出能够代表整个动力电池总成的最高温度和最低温度的位置，从而，采集单体电池温度中的最高温度和最低温度可不需要采集每个单体电池的温度，只需将温度采集装置设置上述识别出能够代表整个动力电池总成的最高温度和最低温度的位置，这样，将检测到的温度作为单体电池温度中的最高温度和最低温度。
例如：对于如图2所示的动力电池，识别出能够代表整个动力电池总成的最高温度和最低温度的位置包括4个位置，如图2所示的位置C。从而减少单体电池温度中的最高温度和最低温度的获取时间。当然，不同的动力电池总成其能够代表其最高温度和最低温度的位置可能不同，上述的位置C仅是出于示例性目的。
结合图2，电池模块的正极和/或负极的温度可通过设置在如图2所示的每个电池模块的正极和/或负极的位置A的温度检测装置检测得到。A点的温度能够反映出相连的两个电池模块的连接处的温度。
再次结合图2，单体电池的电芯温度可通过如图2所示的设置位置B处的温度检测装置检测得到。需要说明的是，为了减少温度检测点的数量，并不需要对每个单体电池电芯进行温度检测，可检测间隔的单体电池电芯的温度，如图2所示，对于电池模块1相邻的单体电池，例如单体电池B3、B4、B5和B6而言，可以检测B4和B6的电芯温度，这是由于相邻的单体电池中，例如单体电池B3和B4，如果B4的电芯温度过高，可导致与之相邻的单体电池B3和B5的电芯温度上升。因此，可以以如图2所示的方式，间隔地布置温度检测点B。
步骤S102：判断电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间。
例如，通常在动力电池没有出现故障时，电池模块的正极和负极的温度不会过高和过低，通常变化范围是有限的，因此，设置一个第一温度区间，用于反映动力电池没有出现故障时，电池模块的正极和负极的温度能够达到的最高温度和最低温度。第一温度区间可由经验确定。例如：[-5°，40°]，[-5°，40°]温度区间仅是示例性的。同样地，单体电池的电芯温度在正常情况下也位于一个温度区间，如第二温度区间，第二温度区间可由经验确定。
步骤S103：如果是，则根据最高温度和最低温度对动力电池进行管理，否则根据电池模块的正极和/或负极的温度和/或单体电池的电芯温度判定电池模块和与电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或单体电池的电芯故障，并阻止对动力电池的充/放电操作。
也就是说，如果判定电池模块的正极和负极的温度位于第一温度区间且单体电池的电芯温度位于第二温度区间，则判定动力电池正常，没有出现故障或者异常，则根据最高温度和最低温度对动力电池进行管理。例如：根据最高温度和最低温度对动力电池进行加热或冷却，并且根据最高温度和最低温度控制动力电池的充/放电功率。从而避免动力电池的温度过高或者过低，有效地延长动力电池的使用寿命。
进一步地，根据单体电池的电芯温度判定单体电池的电芯故障包括：
1、如果单体电池的电芯温度没有位于第二温度区间，则进一步判断与单体电池相邻的单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间。
2、如果与单体电池相邻的单体电池的电芯温度位于第二温度区间，则判定单体电池的电芯正常而用于采集单体电池的电芯温度的装置存在故障，并允许对动力电池进行充/放电。
3、如果与单体电池相邻的单体电池的电芯温度没有位于第二温度区间，则判定单体电池的电芯故障。
在上述的示例中，单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度均可通过但不限于温度传感器进行采集。
结合图2所示，例如4个a级温度点C代表整个电池包正常的温度情况，可用于整车控制策略；20个b级温度点A代表了电池模块之间的动力连接是否可靠，当温度发生异常时就不能单纯的靠整车冷却系统冷却了，就得排查此处连接是否可靠，是否存在虚连接，这样才能解决根本问题；24个c级温度点B代表电芯温度，当温度出现异常时也是不能靠着整车冷却系统解决电池温度过高的，必须排查电芯本身是否有问题，排查出异常电芯才能解决问题。
当检测到b、c级温度低于或者高于一定值（温度传感器工作范围）而其他附近的温度又都正常时，可以判定此温度传感器异常而并不是电芯出现故障，不需要进行加热或者冷却。
在本发明的一个实施例中，在根据电池模块的正极和/或负极的温度和/或单体电池的电芯温度判定电池模块和与电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或单体电池的电芯故障之后，还包括：发出并显示报警信息，以便提示用户。
根据本发明实施例的动力电池的控制方法，可以判断出是动力电池由于充放电功率或者其它因素导致的温度过高，还是由于电池模块间连接出现温度或者电芯出现异常导致的动力电池温度过高，并且针对不同的方式导致的动力电池温度过高进行相应的处理，例如：动力电池由于充放电功率或者其它因素导致的温度过高，则只需控制动力电池充放电功率和/或对动力电池加热或者冷却即可使动力电池温度恢复正常，如果是由于电池模块间连接出现温度或者电芯出现异常导致的动力电池温度过高，则需要进行故障排查，并在出现故障时，阻值对动力电池的充放电等，从而可有效延长动力电池的使用寿命，并保证动力电池的安全可靠。
如图3所示，根据本发明一个实施例的动力电池的控制系统300，包括：采集模块310和控制模块320。
其中，采集模块310用于采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度。控制模块320用于判断所述电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且所述单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间，如果是，则根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，否则根据所述电池模块的正极和/或负极的温度和/或所述单体电池的电芯温度判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或所述单体电池的电芯故障，并阻止对所述动力电池的充/放电操作。
具体地说，控制模块320用于：如果所述单体电池的电芯温度没有位于所述第二温度区间，则进一步判断与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度是否位于所述第二温度区间；如果与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度位于所述第二温度区间，则判定所述单体电池的电芯正常而用于采集所述单体电池的电芯温度的装置存在故障，并允许对所述动力电池进行充/放电。如果与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度没有位于所述第二温度区间，则判定所述单体电池的电芯故障。
另外，控制模块320还用于根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，包括根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行加热或冷却，并根据所述最高温度和最低温度控制所述动力电池的充/放电功率。
如图3所示，该系统300还包括显示模块330，用于在控制模块判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或所述单体电池的电芯故障之后，发出并显示报警信息。
在本发明的一个实施例中，该系统300还包括：温度传感器（图中未示出），所述温度传感器用于采集所述单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度。
需要说明的是，本发明实施例的系统的具体实现请参见方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。
根据本发明实施例的动力电池的控制系统，可以判断出是动力电池由于充放电功率或者其它因素导致的温度过高，还是由于电池模块间连接出现温度或者电芯出现异常导致的动力电池温度过高，并且针对不同的方式导致的动力电池温度过高进行相应的处理，例如：动力电池由于充放电功率或者其它因素导致的温度过高，则只需控制动力电池充放电功率和/或对动力电池加热或者冷却即可使动力电池温度恢复正常，如果是由于电池模块间连接出现温度或者电芯出现异常导致的动力电池温度过高，则需要进行故障排查，并在出现故障时，阻值对动力电池的充放电等，从而可有效延长动力电池的使用寿命，并保证动力电池的安全可靠。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种动力电池的控制方法，其特征在于，所述动力电池包括多个电池模块，每个所述电池模块包括多个单体电池，所述方法包括以下步骤：
采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度；
判断所述电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且所述单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间；
如果是，则根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，否则根据所述电池模块的正极和/或负极的温度判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障，和/或根据所述单体电池的电芯温度判定所述单体电池的电芯故障，并阻止对所述动力电池的充/放电操作。
2.根据权利要求1所述的动力电池的控制方法，其特征在于，在根据所述电池模块的正极和/或负极的温度判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障，和/或根据所述单体电池的电芯温度判定所述单体电池的电芯故障之后，还包括：发出并显示报警信息。
3.根据权利要求1所述的动力电池的控制方法，其特征在于，所述根据所述单体电池的电芯温度判定所述单体电池的电芯故障，进一步包括：
如果所述单体电池的电芯温度没有位于所述第二温度区间，则进一步判断与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度是否位于所述第二温度区间；
如果与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度位于所述第二温度区间，则判定所述单体电池的电芯正常而用于采集所述单体电池的电芯温度的装置存在故障，并允许对所述动力电池进行充/放电；
如果与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度没有位于所述第二温度区间，则判定所述单体电池的电芯故障。
4.根据权利要求1所述的动力电池的控制方法，其特征在于，所述根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，包括：
根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行加热或冷却；
根据所述最高温度和最低温度控制所述动力电池的充/放电功率。
5.根据权利要求1-4任一项所述的动力电池的控制方法，其特征在于，所述单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度通过温度传感器进行采集。
6.一种动力电池的控制系统，其特征在于，所述动力电池包括多个电池模块，每个所述电池模块包括多个单体电池，所述系统包括：
采集模块，用于采集单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度；
控制模块，用于判断所述电池模块的正极和/或负极的温度是否位于第一温度区间且所述单体电池的电芯温度是否位于第二温度区间，如果是，则根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，否则根据所述电池模块的正极和/或负极的温度判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障，和/或根据所述单体电池的电芯温度判定所述单体电池的电芯故障，并阻止对所述动力电池的充/放电操作。
7.根据权利要求6所述的动力电池的控制系统，其特征在于，还包括：显示模块，用于在所述控制模块判定所述电池模块和与所述电池模块相连的电池模块之间的连接故障和/或根据所述单体电池的电芯温度判定所述单体电池的电芯故障之后，发出并显示报警信息。
8.根据权利要求6所述的动力电池的控制系统，其特征在于，所述控制模块用于：
如果所述单体电池的电芯温度没有位于所述第二温度区间，则进一步判断与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度是否位于所述第二温度区间；
如果与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度位于所述第二温度区间，则判定所述单体电池的电芯正常而用于采集所述单体电池的电芯温度的装置存在故障，并允许对所述动力电池进行充/放电；
如果与所述单体电池相邻的单体电池的电芯温度没有位于所述第二温度区间，则判定所述单体电池的电芯故障。
9.根据权利要求6所述的动力电池的控制系统，其特征在于，所述控制模块根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行管理，包括根据所述最高温度和最低温度对所述动力电池进行加热或冷却，并根据所述最高温度和最低温度控制所述动力电池的充/放电功率。
10.根据权利要求6-9任一项所述的动力电池的控制系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，所述温度传感器用于采集所述单体电池温度中的最高温度和最低温度、电池模块的正极和/或负极的温度以及单体电池的电芯温度。
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