CN105620304A - 电池组热失稳监测装置以及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池监测技术领域，具体而言，涉及一种电池组热失稳监测装置以及电动汽车。电池组热失稳监测装置包括：依次电连接的电池电压检测芯片、计算器、比较器、整车控制器；电池电压检测芯片用于每隔预设时间采集电池单体的电压；计算器用于根据采集的电池单体的电压计算压差数值；比较器用于将所述压差数值与预设的阈值进行比对，如果所述压差数值超出该预设的阈值，则向整车控制器输出故障电信号；所述整车控制器在接收到所述故障电信号后切断电池电路。该装置通过电池电压检测芯片获取电池单体的电压，电池电压检测芯片能够更加精确的对电池单体的电压进行检测，检测精度更高，也能够更准确地对电池电压进行监测，降低检测失误的概率。

Description

电池组热失稳监测装置以及电动汽车

技术领域

本发明涉及电池监测技术领域，具体而言，涉及一种电池组热失稳监测装置以及电动汽车。

背景技术

由于锂离子电池具有对环境污染小、无噪音、能量高等优点，因此被广泛应用于新能源汽车上，作为新能源汽车的动力能源使用。该种动力能源一般是将多个容量较小的电池单体经由串、并联，组合为一个大容量的电池组。虽然锂离子电池在充放电循环中无记忆效应，但是由于锂离子电池对充放电的要求非常严格，在放电过程中，低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，且不一定可以还原；而充电过程中，锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。因此，在电池单体组合为电池组的时候，时要对电池单体进行严格的挑选，组成电池组的电池单体的容量一致，且电压压差在10mV之内，而在电池组使用的过程中，也需要对电池单体的充放电过程进行实时监控，确保电池组的整体性能和安全性能。

目前对电池组进行监测的方法一般是在放电电路或者充电电路中加入电流表或者电压表，通过电流表或者电压表获得电池组放电或者充电过程中的具体情况。但是电流表或者电压表并不能够准确的实现对电池组的监测，出现失误的概率比较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电池组热失稳监测装置以及电动汽车，能够实现对电池组更加准确的监测，降低监测的失误概率。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池组热失稳监测装置，包括：依次电连接的电池电压检测芯片、计算器、比较器、整车控制器；

所述电池电压检测芯片用于每隔预设时间采集电池单体的电压；

所述计算器用于根据采集的电池单体的电压计算压差数值；

所述比较器用于将所述压差数值与预设的阈值进行比对，如果所述压差数值超出该预设的阈值，则向整车控制器输出故障电信号；

所述整车控制器在接收到所述故障电信号后切断电池电路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：

所述电池电压检测芯片还连接有存储器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：

还包括：电池单体；所述电池电压检测芯片与所述电池单体连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：

所述电池电路包括：充电器、电机控制器以及与充电器连接的充电器控制器；

所述充电器与所述电机控制器分别通过高压电源线与所述电池单体连接；

所述整车控制器在接收到所述故障电信号后，向所述充电器控制器和所述电机控制器分别发送切断电信号；

所述充电器控制器在接收到所述切断电信号后切断充电器与电池单体之间的高压电源线；

与所述电机控制器在接收到所述切断信号后切断其与电池单体之间的高压电源线。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：

还包括与所述整车控制器连接的仪表；

所述仪表用于在所述整车控制器的控制下发出警报信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：

所述压差数值为：当前电池单体的电压与前一电池单体的电压的差值。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中：

所述整车控制器还连接有远程智能终端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：

所述整车控制器还连接有警示灯以及蜂鸣器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中：

所述整车控制器、所述电池电压检测芯片通过CAN总线连接。

第二方面，本发明实施例还提供一种电动汽车，包括：汽车本体，所述汽车本体上安装有上述第一方面所述的电池组热失稳的监测装置。

本发明实施例所提供的电池组热失稳监测装置以及电动汽车，通过电池电压检测芯片获取电池单体的电压，然后通过计算器根据电池单体的电压计算压差数值，后通过比较器将压差数值与预设的阈值进行比对，如果压差数值超出该预设的阈值，则产生故障电信号向整车控制器输出，整车控制器在接收到故障电信号之后切断电池单体电路。在这个过程中，电池电压检测芯片能够更加精确的对电池单体的电压进行检测，检测精度更高，也能够更准确地对电池电压进行监测，降低检测失误的概率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种电池组热失稳监测装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种电池组热失稳监测装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的电池组热失稳监测装置在进行对电池组进行监测时的工作的流程图；

图4示出了本发明实施例所提供的另一种电池组热失稳监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前锂电子电池被广泛应用于新能源汽车上，而由于锂电子电池在充放电循环中无记忆效应，在放电的时候，低电压的过放或者自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，且分解破坏会对锂离子电池造成不可逆的损害，而在充电过程中国，锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到破坏甚至爆炸。因此，在锂离子电池单体组合成电池组之后，被应用于新能源汽车上的时候，需要对锂离子电池的工作状态进行监测，目前监测方法无法准确的实现对电池组的准确监测，出现失误的概率比较大，基于此，本申请提供的一种电池组热失稳检测装置以及汽车，可以实现对电池组工作状态更加准确的检测，降低监测失误的概率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电池组热失稳监测装置进行详细介绍，

需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明的描述中，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。

参见图1所示，本发明实施例所提供的电池组热失稳监测装置包括：依次电连接的电池电压检测芯片、计算器、比较器、整车控制器；

所述电池电压检测芯片用于每隔预设时间采集电池单体的电压；

所述计算器用于根据采集的电池单体的电压计算压差数值；

所述比较器用于将所述压差数值与预设的阈值进行比对，如果所述压差数值超出该预设的阈值，则向整车控制器输出故障电信号；

所述整车控制器在接收到所述故障电信号后切断电池单体电路。

在具体实现的时候，电池电压检测芯片可以采用MAX17830芯片。该芯片一般包括12路电压检测通道、12路平衡电路控制引脚以及2路NTC温度传感器。在本发明中可以采用电压检测通道分别对不同的电池单体进行电压的检测，与整车控制器之间通过CAN总线连接，并通过CAN通信协议实现与整车控制器之间的通信。另外，电池电压检测芯片还可以采用其他的芯片，例如LN61F系列芯片、LN809系列芯片等，只要是能够对电池单体的电压进行检测的芯片均应当属于本发明所述的电池电压检测芯片。

电池电压检测芯片会每隔预设的时间获取一次电池单体的电压，然后，会通过计算器根据采集到的电池单体的电压计算压差数值。例如，电池电压芯片每隔1秒(还可以是其他的预设时间，例如0.5秒、0.8秒、1.1秒等等，具体可以根据实际需要进行设置)采集一次电池单体的电压，然后使用此次所获取的电池单体的电压与后1秒所获取的电池单体的电压值进行相减，所获得的结果即为压差数值。计算器将计算得到的压差数值输入至比较器。比较器将该压差数值和预设的阈值进行比对，如果压差数值没有超出该预设的阈值，那么就认为电池单体的工作正常，而如果压差数值超出了该预设的阈值，则认为电池单体的工作出现了异常状况，向整车控制器输出故障电信号。整车控制器在接收到该故障电信号之后，切断电池电路。

本发明实施例所提供的电池组热失稳检测装置，通过电池电压检测芯片获取电池单体的电压，然后通过计算器根据电池单体的电压计算压差数值，后通过比较器将压差数值与预设的阈值进行比对，如果压差数值超出该预设的阈值，则产生故障电信号向整车控制器输出，整车控制器在接收到故障电信号之后切断电池单体电路。在这个过程中，电池电压检测芯片能够更加精确的对电池单体的电压进行检测，检测精度更高，也能够更准确地对电池电压进行监测，降低检测失误的概率。

优选地，在上述实施例中，计算器和比较器可以都被集成在电池电压检测芯片或者整车控制器中。

另外，需要注意的是，电池电压检测芯片检测的是电池单体的电压，在电池组中包括了多少个电池单体，在每次获取电池单体的电压时便能够获取同样数量的电压值。而只要有其中一个电池单体出现工作异常，就认为电池组的工作出现异常。

预设的阈值可以根据实际的需要进行具体的设置，例如可以将预设的阈值设置为：(400+电流(A倍)数值的2倍)mV(毫伏)。电流为静态电流；当静态电流为零时，预设的阈值为：(400+0＊2)＝400mV。

参见图2和图3所示，本发明实施例还提供另一种电池组热失稳监测装置，在上述实施例的基础上，还包括存储器；所述存储器用于存储电池电压检测芯片所采集的电池单体的电压。

在具体实现的时候，其工作状态可以描述为：

①、电池电压检测芯片第一次获取电池单体的电压U1，存储器将获取的电池单体的电压U1进行存储；

②、电池电压检测芯片于预设时间后第二次获取电池的电压U2；

③、第一次获取的电池单体的电压U1和第二次获取的电池单体的电压U2同时输入值计算器，计算器针对U1和U2进行计算，获得压差数值Ua；即Ua＝U2-U1；

④、比较器将压差数值Ua和预设的阈值ΔU进行比对；

⑤、若压差数值Ua小于预设的阈值ΔU，则更新存储器中所存储的电池单体的电压值，即令第二次获取电池的电压U2取代U1被保存在存储器中；

⑥、电池电压检测芯片第三次获取的电池单体的电压U3，然后通过计算器针对U3和U2进行计算，获得压差数值Ub，以Ub重复上述④、⑤的对比过程；

⑦、如果压差数值Ua大于预设的阈值ΔU，则不对存储器中所存储的电池单体的电压U1进行更新，继续用第三次获取的电池单体的电压U3和U1进行计算，即获得压差数值Ub′，Ub′＝U3-U1；同时，向整车控制器输出一级故障电信号；

⑧、若压差数值Ub′依然大于预设的阈值ΔU，那么就认为电池单体的工作出现异常，向整车控制器输出二级故障电信号；

⑨、若压差数值Ub′小于预设的阈值ΔU，则认为电池单体的工作处于正常，对存储器内存储的电池单体的电压进行更新，由电池电压检测芯片第四次获取电池单体的电压U4，使用U4和ΔU重复比对过程。

需要注意的是，上述过程中，压差数值大于预设的阈值的情况连续出现了两次便发出故障电信号。具体地，在实施的时候，还可以将压差数值大于预设的阈值的次数设置为更多，具体可以根据实际需要进行具体设置。故障电信号的输出可以分级输出，例如在上述实施例中，当电压数值大于预设的阈值的情况出现一次的时候，发出一级故障电信号。而当电压数值大于预设的阈值的情况出现两次的时候，发出二级故障电信号，还可以将故障电信号的输出按照其他的规则进行分类。

另外，数据在存储器中进行存储的时候，是以标准帧中的一个数据进行存储的。

参见图4所示，本发明实施例还提供一种电池组热失稳检测装置中，电池电路的具体结构。本发明实施例所提供的电池电路包括：所述电池电路包括：充电器、电机控制器以及与充电器连接的充电器控制器；

所述充电器与所述电机控制器分别通过高压电源线与所述电池单体连接；

所述整车控制器在接收到所述故障电信号后，向所述充电器控制器和所述电机控制器分别发送切断电信号；

所述充电器控制器在接收到所述切断电信号后切断充电器与电池单体之间的高压电源线；

与所述电机控制器在接收到所述切断信号后切断其与电池单体之间的高压电源线。

在具体实现的时候，充电器用于向电池组充电。充电器控制器用于控制充电器的工作。电机控制器将电池组所输出的直流电压转换为三项交流电，并通过三项电源线输出给用于驱动电动汽车驱动轮转动的电机。电机控制器(PCU)在接收到整车控制器的切断电信号后，切断其与电池组之间的连接。充电器控制器在接收到切断电信号后，切断充电器与电池包之间的连接。

需要注意的是，电池组在同一时间内，充电状态或者放电状态只能二择其一。在电动汽车充电的时候，整车控制器向充电控制模块发送进入充电状态的电信号。此时，充电控制器和充电器都处于工作状态，只有充电控制器和充电器都处于工作状态下，整车控制器才会向充电控制器发送切断电信号。同样的，在电动汽车需要开启的时候，整车控制器会向电池电池组、电机控制器发送进入启动状态的电信号，此时，电池组和电机控制器处于工作状态，只有电池组和电机控制器处于工作状态的时候，整车控制器才会向电机控制器发送切断电信号。

另外，电池组上还安装电池管理器，整车控制器还可以直接向电池管理器发送切断电信号，电池管理器切断电池组与其他电池电路的连接。

参见图4所示，在本发明的各个实施例中，还包括与整车控制器连接的仪表。所述仪表用于在所述整车控制器的控制下发出警报信号。

具体实现的时候，当汽车的电池组(至少一个电池单体)出故障的时候，整车控制器在接收到故障电信号后切断电池电路。为了使得驾驶员能够获知电池单体出现问题，整车控制器还会向仪表发出显示电信号，仪表在接收到显示电信号之后，会发出警报信号。需要注意的是，整车控制器收到不同的故障电信号，所发出的显示电信号也不一样。例如，当整车控制器所接收的故障电信号为一级故障电信号时，警报信号应当提示用户进行车辆维保。当整车控制器所接收的故障电信号为二级故障电信号时，警报信号应当提示用户逃离事故车辆，避免造成人身伤害。

另外，为了能够更好的对驾驶员进行提示，整车控制器还连接有警示灯以及蜂鸣器。该警示灯以及蜂鸣器同样用于在整车控制器的控制下发出警报信息。警示灯所发出的警报信息为灯光，蜂鸣器所发出的警报信息为声音，以更及时的使得驾驶员得知电池的故障情况。

为了能够向驾驶员提供更好的服务，整车控制器还连接有远程智能终端。该远程智能终端可以实现与上位机之间的无线通信，为驾驶员提供远程服务。

在电机控制器上还通过开关电源(DCDC)连接有12V铅酸电池，电机控制器还用于向铅酸电池进行充电。

整车控制器还连接有汽车控制装置，包括：换挡机构、加速踏板、制动踏板、MP5、ABS(Anti-lockedBrakingSystem，防抱死刹车系统)控制器，用于通过接收上述汽车控制装置的控制信号，并协调电池组、电机等的工作。

其中，换挡机构用于向整车控制器发送档位信号，整车控制器根据档位信号向电池组发出控制电池组工作的控制信号；加速踏板通过加速踏板开度信号线与整车控制器连接；制动踏板通过制动踏板开度信号线与整车控制器连接；ABS控制器以及MP5均通过CAN总线与整车控制器连接。ABS控制器用泰语辅助制动。制动踏板还与制动器连接，用于制动驱动轮的转动。

电机还连接有单级减速器、与单级减速器连接的差速器，差速器与驱动轮连接。

本发明实施例还提供一种电动汽车，包括汽车本体，在所述汽车本体上安装有如上述实施例中所述的电池组热失稳监测装置。

本发明所提供的电动汽车，使用了上述实施例中所提供的电池组热失稳监测装置，能够更及时的使得驾驶员获知电池的工作状态，提高汽车在驾驶过程中的安全性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池组热失稳监测装置，其特征在于，包括：依次电连接的电池电压检测芯片、计算器、比较器、整车控制器；

所述电池电压检测芯片用于每隔预设时间采集电池单体的电压；

所述计算器用于根据采集的电池单体的电压计算压差数值；

所述比较器用于将所述压差数值与预设的阈值进行比对，如果所述压差数值超出该预设的阈值，则向整车控制器输出故障电信号；

所述整车控制器在接收到所述故障电信号后切断电池电路。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池电压检测芯片还连接有存储器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：电池单体；所述电池电压检测芯片与所述电池单体连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电池电路包括：充电器、电机控制器以及与充电器连接的充电器控制器；

所述充电器与所述电机控制器分别通过高压电源线与所述电池单体连接；

所述整车控制器在接收到所述故障电信号后，向所述充电器控制器和所述电机控制器分别发送切断电信号；

所述充电器控制器在接收到所述切断电信号后切断充电器与电池单体之间的高压电源线；

与所述电机控制器在接收到所述切断信号后切断其与电池单体之间的高压电源线。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，还包括与所述整车控制器连接的仪表；

所述仪表用于在所述整车控制器的控制下发出警报信号。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述压差数值为：当前电池单体的电压与前一电池单体的电压的差值。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述整车控制器还连接有远程智能终端。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述整车控制器还连接有警示灯以及蜂鸣器。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述整车控制器、所述电池电压检测芯片通过CAN总线连接。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括：汽车本体，所述汽车本体上安装有上述权利要求1-9任意一项所述的电池组热失稳的监测装置。