CN106114227B - 动力电池故障保护方法、装置及动力电池 - Google Patents

动力电池故障保护方法、装置及动力电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动力电池故障保护方法、装置及动力电池，方法包括：在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程。本发明提供的动力电池故障保护方法及装置，能够在电池管理主控制单元和电池管理从控制单元发生通信故障的情况下，尤其是在充电过程中，完成故障模式向安全模式的转化。

Description

动力电池故障保护方法、装置及动力电池
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种动力电池故障保护方法、装置及动力电池。
背景技术
为解决日益严峻的环境和能源危机，新能源汽车的发展和推广成为势在必行。但是最近频发的安全事故为新能源汽车或动力电池的安全设计敲响了警钟。
目前的动力电池安全控制策略大多是：动力电池的安全由电池管理系统进行控制，电池管理系统为主从结构，电池管理系统的功能包含检测、故障判断、通讯等，在电池包及整个电动汽车系统的安全控制方面起着至关重要的作用。
然而电池管理系统在设计、工艺和使用中存在着无法避免的失效问题。当电池管理系统失效时，动力电池的安全性无法受到保障。例如，电池管理系统(BMS)采用主从两级控制，主控模块按照逻辑控制主继电器或充电继电器，从模块控制箱内继电器。目前常用的故障控制逻辑为：首先BMS检测出故障，然后根据相应的故障处理方式如断开继电器，那么BMS主控模块按照逻辑要求将继电器断开。但是当主板与从板之间的通讯发生故障时，箱内继电器不再受控制，因此容易发生充电过程中的危险状况。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种动力电池故障保护方法、装置及动力电池，能够在电池管理主控制单元和电池管理从控制单元发生通信故障的情况下，尤其是在充电过程中，完成故障模式向安全模式的转化。
第一方面，本发明提供了一种动力电池故障保护方法，包括：
在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；
若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；
若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程。
优选地，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态，包括：
电池管理从控制单元向电池管理主控制单元发送第一监控报文，若电池管理从控制单元在第一预设时间段内未接收到电池管理主控制单元发送的第一响应报文，则确定监控到电池管理主控制单元进入离线状态；
电池管理主控制单元向电池管理从控制单元发送第二监控报文，若电池管理主控制单元在第二预设时间段内未接收到电池管理从控制单元发送的第二响应报文，则确定监控到电池管理从控制单元进入离线状态。
优选地，所述第一预设时间段和第二预设时间段相等。
优选地，所述第一预设时间段或第二预设时间段为3～5s。
第二方面，本发明还提供了一种动力电池故障保护装置，包括：电池管理主控制单元和电池管理从控制单元；
在动力电池充电过程中，所述电池管理主控制单元和所述电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；
当所述电池管理从控制单元监控到所述电池管理主控制单元进入离线状态时，所述电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；
当所述电池管理主控制单元监控到所述电池管理从控制单元进入离线状态时，所述电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程。
优选地，在动力电池充电过程中，所述电池管理从控制单元具体用于向电池管理主控制单元发送第一监控报文，若电池管理从控制单元在第一预设时间段内未接收到电池管理主控制单元发送的第一响应报文，则确定监控到电池管理主控制单元进入离线状态；
在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元具体用于向电池管理从控制单元发送第二监控报文，若电池管理主控制单元在第二预设时间段内未接收到电池管理从控制单元发送的第二响应报文，则确定监控到电池管理从控制单元进入离线状态。
优选地，所述第一预设时间段和第二预设时间段相等。
优选地，所述第一预设时间段或第二预设时间段为3～5s。
第三方面，本发明还提供了一种动力电池，包括如上面所述的动力电池故障保护装置。
由上述技术方案可知，本发明提供的动力电池故障保护方法，在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程，从而使得在电池管理主控制单元和电池管理从控制单元发生通信故障的情况下，尤其是在充电过程中，完成故障模式向安全模式的转化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例一提供的动力电池故障保护方法的一种流程图；
图2是本发明实施例一提供的动力电池故障保护方法的另一种流程图；
图3是本发明实施例二提供的动力电池故障保护装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
本发明主要解决了在电池管理主控制单元和电池管理从控制单元发生通信故障的情况下，尤其是在充电过程中，如何完成故障模式向安全模式的转化问题。
由于电池管理系统BMS采用主从两级控制，主控制单元按照逻辑控制主继电器或充电继电器，从控制单元控制箱内继电器。而电池高压系统的安全元器件包含：放电主回路上的主继电器、充电回路上的充电继电器、箱内继电器。
目前常用的故障控制逻辑为：首先BMS检测出故障，然后根据相应的故障处理方式如断开继电器，那么BMS主控模块按照逻辑要求将继电器断开。BMS系统有一种失效模式：主控制单元与从控制单元之间通讯故障。当故障发生时，箱内继电器不再受控制，因此容易发生充电过程中的危险状况。
本发明实施例为了在从控制单元与从控制单元之间发生通讯故障时，保证电池的安全性，采用了如下的技术方案：
在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；
若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程，从而保证电池在充电过程中的安全性；
若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程，从而保证电池在充电过程中的安全性。
图1示出了本发明实施例一提供的动力电池故障保护方法的流程图，参见图1，本实施例提供的动力电池故障保护方法，包括：
步骤101：在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态。
在本步骤中，在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态。
这里，采用报文通信的方式进行状态监测，不但实现起来较为简单方便，而且可以实现任意时间周期的监测，如每1s、3s、5s、10s、20s等。
具体地，本步骤可以采取如下方式实现：
电池管理从控制单元向电池管理主控制单元发送第一监控报文，若电池管理从控制单元在第一预设时间段内未接收到电池管理主控制单元发送的第一响应报文，则确定监控到电池管理主控制单元进入离线状态；
电池管理主控制单元向电池管理从控制单元发送第二监控报文，若电池管理主控制单元在第二预设时间段内未接收到电池管理从控制单元发送的第二响应报文，则确定监控到电池管理从控制单元进入离线状态。
这里，所述第一响应报文可以为广播报文。
这里，所述第一预设时间段和第二预设时间段可以相等，也可以不等。
这里，第一预设时间段和第二预设时间段不宜过长，也不宜过短。过长的话，容易发生危险，这是因为当电池管理主控制单元或电池管理从控制单元进入离线状态后，若没有及时监测到，则容易发生电池充电危险。而时间过短的话又没有必要，且浪费通信资源。
优选地，所述第一预设时间段或第二预设时间段为3～5s。这样，在电池管理主控制单元或电池管理从控制单元发送监控报文后的3s至5s内，若未接收到对方发送的响应报文，那么可以推测对方已失效或发生故障，即处于离线状态，此时为了充分保障电池充电的安全性，应该断开箱内继电器，以结束电池充电过程。
具体地，若电池管理主控制单元处于离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；若电池管理从控制单元处于离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程。
步骤102：若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程。
在本步骤中，由于充电回路上设置有箱内继电器，因此当电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态时，电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，以结束电池充电过程，保证电池充电的安全性。
而当电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态时，由于电池管理从控制单元无法再控制断开箱内继电器，因此这种情况下，由电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，以结束充电过程，保证电池充电的安全性。
参见图2所示的流程图，其中，BCU表示电池管理主控制单元，BMU表示电池管理从控制单元。当动力电池充电开始时，电池管理主控制单元BCU和电池管理从控制单元BMU相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态，不论监测到电池管理主控制单元BCU还是电池管理从控制单元BMU进入离线状态，均采取相应的措施结束充电过程。例如，当某电池管理从控制单元BMU监测电池管理主控制单元BCU进入离线状态时，该电池管理从控制单元BMU控制断开对应的箱内继电器，结束充电过程；当电池管理主控制单元BCU监测到某电池管理从控制单元BMU进入离线状态时，电池管理主控制单元BCU根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开对应的充电继电器，结束充电过程，以保证电池充电的安全性。
本实施例提供的动力电池故障保护方法，在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程，从而使得在电池管理主控制单元和电池管理从控制单元发生通信故障的情况下，尤其是在充电过程中，完成故障模式向安全模式的转化。
本发明实施例二提供了一种动力电池故障保护装置，参见图3，包括：电池管理主控制单元31和电池管理从控制单元32；
在动力电池充电过程中，所述电池管理主控制单元31和所述电池管理从控制单元32相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；
当所述电池管理从控制单元32监控到所述电池管理主控制单元31进入离线状态时，所述电池管理从控制单元32控制断开箱内继电器，结束充电过程；
当所述电池管理主控制单元31监控到所述电池管理从控制单元32进入离线状态时，所述电池管理主控制单元31根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程。
优选地，在动力电池充电过程中，所述电池管理从控制单元具体用于向电池管理主控制单元发送第一监控报文，若电池管理从控制单元在第一预设时间段内未接收到电池管理主控制单元发送的第一响应报文，则确定监控到电池管理主控制单元进入离线状态；
在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元具体用于向电池管理从控制单元发送第二监控报文，若电池管理主控制单元在第二预设时间段内未接收到电池管理从控制单元发送的第二响应报文，则确定监控到电池管理从控制单元进入离线状态。
这里，所述第一预设时间段和第二预设时间段可以相等，也可以不等。优选地，所述第一预设时间段或第二预设时间段为3～5s。
本实施例所述的动力电池故障保护装置，可以用于执行上面所述的动力电池故障保护方法，其技术原理和效果类此，此处不再赘述。
本发明实施例三提供了一种动力电池，该动力电池包括上面实施例所述的动力电池故障保护装置。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种动力电池故障保护方法，其特征在于，包括：
在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；
若电池管理从控制单元监控到电池管理主控制单元进入离线状态，则电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；
若电池管理主控制单元监控到电池管理从控制单元进入离线状态，则电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程；
其中，所述电池管理主控制单元和电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态，包括：
电池管理从控制单元向电池管理主控制单元发送第一监控报文，若电池管理从控制单元在第一预设时间段内未接收到电池管理主控制单元发送的第一响应报文，则确定监控到电池管理主控制单元进入离线状态；
电池管理主控制单元向电池管理从控制单元发送第二监控报文，若电池管理主控制单元在第二预设时间段内未接收到电池管理从控制单元发送的第二响应报文，则确定监控到电池管理从控制单元进入离线状态；其中，所述第一响应报文为广播报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设时间段和第二预设时间段相等。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一预设时间段或第二预设时间段为3～5s。
4.一种动力电池故障保护装置，其特征在于，包括：电池管理主控制单元和电池管理从控制单元；
在动力电池充电过程中，所述电池管理主控制单元和所述电池管理从控制单元相互发送监控报文，以监控对方是否进入离线状态；
当所述电池管理从控制单元监控到所述电池管理主控制单元进入离线状态时，所述电池管理从控制单元控制断开箱内继电器，结束充电过程；
当所述电池管理主控制单元监控到所述电池管理从控制单元进入离线状态时，所述电池管理主控制单元根据功率需求表将充电功率降到预设值后断开充电继电器，结束充电过程；
其中，在动力电池充电过程中，所述电池管理从控制单元具体用于向电池管理主控制单元发送第一监控报文，若电池管理从控制单元在第一预设时间段内未接收到电池管理主控制单元发送的第一响应报文，则确定监控到电池管理主控制单元进入离线状态；
在动力电池充电过程中，电池管理主控制单元具体用于向电池管理从控制单元发送第二监控报文，若电池管理主控制单元在第二预设时间段内未接收到电池管理从控制单元发送的第二响应报文，则确定监控到电池管理从控制单元进入离线状态；其中，所述第一响应报文为广播报文。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一预设时间段和第二预设时间段相等。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第一预设时间段或第二预设时间段为3～5s。
7.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求4～6任一项所述的动力电池故障保护装置。
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