CN106314167A - 动力电池的监控系统、控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种动力电池的监控系统，包括：主控板和多个从控板，多个从控板一一对应地设置在多个电池模块中，从控板在进入离线监控模式后，监测对应的电池模块，并在监测到电池模块发生故障时，激活主控板并向主控板上报故障信息；主控板用于在车辆关闭时控制多个从控板进入离线监控模式，并在被从控板激活后，根据故障信息对动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。本发明的监控系统可以在车辆关闭期间，对动力电池进行检测，从而对动力电池进行实时且有效地保护。同时，从控板记录主控板离线期间的电池状态信息，在主控板激活后，上报给主控板，用于SOC、SOH估算等。本发明还公开了一种动力电池的监控系统的控制方法及车辆。

Description

动力电池的监控系统、控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及电池性能监测技术领域，特别涉及一种动力电池的监控系统、控制方法及车辆。

背景技术

电动汽车的动力电池需要电池管理系统进行管理监控。通常，在车辆关闭后，电池管理系统关闭，将不能监控电池状态。由于关闭期间，电池状态信息无法获取，即无法监控电池状态，也就无法在关闭期间，对电池进行保护。当车辆再次上电时，由于无法得知之前在关闭期间的电池信息，也就不能准确的对动力电池的状态进行估算。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种动力电池的监控系统。该系统可以在车辆关闭期间，对动力电池进行检测，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

本发明的另一个目的在于提出一种动力电池的监控系统的控制方法。

本发明的再一个目的在于提出一种车辆。

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监控系统，所述动力电池包括多个电池模块，所述监控系统包括：主控板和多个从控板，其中，所述多个从控板一一对应地设置在所述多个电池模块中，所述从控板在进入离线监控模式后，监测对应的电池模块，并在监测到电池模块发生故障时，激活主控板并向主控板上报故障信息；所述主控板与所述多个从控板相连，用于在车辆关闭时控制所述多个从控板进入所述离线监控模式，并在被所述从控板激活后，根据所述故障信息对所述动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。

根据本发明实施例的动力电池的监控系统，从控板集成在电池模块中，当车辆关闭(下电)后，电池模块可以为从控板供电，从控板可以实时地对电池模块进行监测，这样，在车辆关闭(下电)期间，一旦从控板监测到电池模块发生故障，便可以激活主控板并及时地向主控板上报故障信息，主控板可以对整个动力电池进行全面的故障诊断并进行相应的故障处理，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

另外，根据本发明上述实施例的动力电池的监控系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述从控板包括时钟模块，所述从控板在进入所述离线监控模式后，所述时钟模块启动，并每间隔预定的唤醒时间时，唤醒所述从控板以使所述从控板采集所述电池模块的电池信息，并根据所述电池信息判断所述电池模块是否发生故障。

在一些示例中，所述从控板还用于根据所述电池信息判断所述电池模块是否发生异常，并在判断所述电池模块发生异常时，所述时钟模块降低所述从控板的唤醒时间间隔。

在一些示例中，所述电池信息包括单体电池的温度、单体电池的电压和采集时间。

在一些示例中，所述主控板还用于在所述车辆上电时，从所述多个从控板获取电池信息，并控制所述多个从控板退出所述离线监控模式。

本发明第二方面的实施例公开了一种如上述实施例所述的监控系统的控制方法，包括以下步骤：当车辆关闭时，主控板控制多个从控板进入离线监控模式；所述多个从控板对相应的电池模块进行监测，并在监测到电池模块发生故障时，激活所述主控板并向主控板上报故障信息；所述主控板根据所述故障信息对所述动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。

根据本发明实施例的动力电池的监控系统的控制方法，从控板集成在电池模块中，当车辆关闭(下电)后，电池模块可以为从控板供电，从控板可以实时地对电池模块进行监测，这样，在车辆关闭(下电)期间，一旦从控板监测到电池模块发生故障，便可以激活主控板并及时地向主控板上报故障信息，主控板可以对整个动力电池进行全面的故障诊断并进行相应的故障处理，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

另外，根据本发明上述实施例的动力电池的监控系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述多个从控板对相应的电池模块进行监测，进一步包括：所述从控板每间隔预定的唤醒时间采集所述电池模块的电池信息，并根据所述电池信息判断所述电池模块是否发生故障。

在一些示例中，还包括：所述从控板根据所述电池信息判断所述电池模块发生异常时，降低所述唤醒时间。

在一些示例中，所述电池信息包括单体电池的温度、单体电池的电压和采集时间。

本发明第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：如上述第一方面的实施例所述的动力电池的监控系统。该车辆可以在车辆关闭(下电)期间，对动力电池进行检测，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

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例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监控系统的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统的电路原理图；

图3是根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统的执行步骤图；

图4是根据本发明另一个实施例的动力电池的监控系统的执行步骤图；以及

图5是根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统的控制方法的流程图。

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监控系统、控制方法及车辆。

其中，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。

图1是根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统100，包括：主控板110和多个从控板120。

其中，多个从控板110一一对应地设置在多个电池模块中，从控板120在进入离线监控模式后，监测对应的电池模块，并在监测到电池模块发生故障时，激活主控板并向主控板上报故障信息。主控板110与多个从控板120相连，用于在车辆关闭时控制多个从控板120进入离线监控模式，并在被从控板120激活后，根据故障信息对动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。

需要说明的是，当从控板120进入离线监控模式后，相应的电池模块可以为其供电，从而保证从控板120的正常运行。

如图2所示，并结合图1，作为一个具体的示例，多个从控板120包括从控板1、从控板2至从控板n，从控板1设置在电池模块1中，从控板2设置在电池模块2中，从控板n设置在电池模块n中，n为正整数。主控板110和多个从控板120之间通过CAN总线进行通信，当然也可采用其它的通信总线进行通信。

结合图2所示，在车辆将要关闭时，主控板110通过CAN总线与多个从控板120进行通信，命令多个从控板120进入离线监控模式，然后主控板110下电。多个从控板120在进入离线监控模式后，对相应的电池模块进行监控，监控电池模块中单体电池的电池状态。例如：从控板1监测电池模块1，从控板2监测电池模块2，从控板n监测电池模块n。当监测到相应的电池模块中单体电池发生故障时，通过CAN总线向主控板110发送激活命令，使主控板110上电，并根据相应的从控板上报的故障信息对动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。例如：从控板1监测到电池模块1中的单体电池出现故障，则从控板1激活主控板110，并向主控板110上报相应的故障信息，供主控板110使用。

主控板110由电池模块的故障信息被从控板激活后，主控板110可进行全面的故障诊断以及相应的故障处理，例如：通过车载GPRS上报电池系统故障给监控中心，通知维修人员。再如：当单体电池温度过高的故障时，可以开启冷却设备进行降温处理等。

根据本发明实施例的动力电池的监控系统，从控板集成在电池模块中，当车辆关闭(下电)后，电池模块可以为从控板供电，从控板可以实时地对电池模块进行监测，这样，在车辆关闭(下电)期间，一旦从控板监测到电池模块发生故障，便可以激活主控板并及时地向主控板上报故障信息，主控板可以对整个动力电池进行全面的故障诊断并进行相应的故障处理，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

结合图2所示，在本发明的一个实施例中，从控板包括时钟模块(即实时时钟)，以从控板1为例，则从控板1在进入离线监控模式后，从控板1的时钟模块启动，并每间隔预定的唤醒时间时，唤醒从控板1以使从控板1采集电池模块1的电池信息，并根据电池信息判断电池模块1是否发生故障。也就是说，在进入离线监控模式后，从控板1启动内部的实时时钟，每间隔预定的时间(如10分钟)唤醒从控板1，从控板1采集电池模块1中的电池信息，并根据电池信息对单体电池的状态进行诊断，如果单体电池的状态处于故障状态，则通过CAN总线激活主控板110并上报给主控板110故障信息。主控板110被激活后，进行全面的故障诊断和相应的故障处理。由于单体电池的状态变化较慢，因此，通过时钟模块控制从控板定期进行故障诊断，可以有效降低从控板的能耗。

进一步地，从控板120还用于根据电池信息判断电池模块是否发生异常，并在判断电池模块发生异常时，时钟模块降低从控板的唤醒时间间隔。以多个从控板120中从控板1为例，当从控板1判断电池模块1中的单体电池处于异常状态时，则时钟模块可以缩短从控板1定期监测时间(如由之前的10分钟缩短至2分钟)。类似于将出现异常的电池模块1作为重点的监测对象，从而对电池模块1进行更好的监测。当然，在电池模块1出现异常时，也可以延长每一次的监控时间，从而对电池模块1进行更好的监测。

在以上描述中，异常指单体电池存在一些不正常的情况，但是问题并不严重。故障指单体电池出现的问题较为严重。可以认为异常和故障是两个等级的问题，异常对应的问题并不是很严重，而故障度应的问题相对比较严重。

在本发明的一个实施例中，电池信息包括但不限于：单体电池的温度、单体电池的电压和采集时间。因此，当满足以下条件之一或者多个时，可以认为单体电池发生异常，例如：

1、当单体电池电压低于设定的电压异常阈值(如3.4V)，则判断单体电池电压异常；

2、当单体电池电压压差大于设定的单体压差异常阈值，则判断单体电池压差异常；

3、当单体电池温度高于设定的温度过高异常阈值，则判定单体电池温度过高异常；

4、当单体电池温度低于设定的温度过低异常阈值，则判定单体电池温度过低异常；

5、当单体电池温差高于设定的温差异常阈值，则判定单体电池温差异常。

当满足以下条件之一或者多个时，可以认为单体电池发生故障，例如：

1、当单体电池电压低于设定的电压故障阈值(如2.7V)，则判断单体电池电压故障；

2、当单体电池电压压差大于设定的单体压差故障阈值，则判断单体电池压差故障，其中，单体压差故障阈值大于单体压差异常阈值；

3、当单体电池温度高于设定的温度过高故障阈值，则判定单体电池温度过高故障，其中，温度过高故障阈值大于温度过高异常阈值；

4、当单体电池温度低于设定的温度过低故障阈值，则判定单体电池温度过低故障，其中，温度过低故障阈值小于温度过低异常阈值；

5、当电池温差高于设定的温差故障阈值，则判定单体电池温差故障，其中，温差故障阈值大于温差异常阈值。

在本发明的一个实施例中，主控板110还用于在车辆上电时，从多个从控板120获取电池信息，并控制多个从控板120退出离线监控模式。也就是说，在整个车辆关闭(下电)期间，如果从控板120没有监测到电池模块出现故障，则当车辆再次开启(上电)时，主控板110可以从多个从控板120中获取到车辆关闭期间全面的电池信息，从而主控板110可以对动力电池的当前状态进行准确的估计，使驾驶员了解到车辆的当前情况，即从控板记录主控板离线期间的电池状态信息，在主控板激活后，上报给主控板，主控板根据从控板上报的数据进行电池的荷电状态SOC、健康状态SOH估算等，从而保证了电池的荷电状态SOC、健康状态SOH等估算的准确性和可靠性。

以下结合图3和图4对本发明实施例的主控板和多个从控板的工作流程进行详细描述，如图3所示，当车辆关闭后，主控板命令从控板进入离线监控模式，主控板关闭，从控板启动实时时钟，设定时间，从控板关闭。实时时钟定时唤醒从控板，从控板采集并存储电池信息，如电池电压、温度等。然后，从控板执行故障诊断，当从控板诊断到故障时，从控板通过CAN总线唤醒主控板，从控板上报电池故障及存储的电池状态信息，主控板诊断电池故障并执行故障处理。当从控板诊断到异常时，延长本次监控时间，持续监控一段时间，并减小从控板下次自动唤醒的时间间隔，然后从控板记录电池异常状态信息，并在主控板上电后，上报给主控板。如果从控板没有监测到异常或者故障，则从控板下电，等待下一次被唤醒。

如图4所示，车辆再次启动后，主控板上电，判断从控板是否处于激活状态，如果是(如果不是，则主控板激活从控板)，则从控板上报离线监控期间的电池状态信息，主控板命令从控板退出离线监控模式。在从控板退出后，主控板使用离线监测期间的电池状态信息进行荷电状态SOC以及电池健康状态SOH的估算，并判断和处理离线监测期间出现的电池故障等。

根据本发明实施例的动力电池的监控系统，在车辆关闭(下电)期间，可以对电池进行监测，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，该车辆包括上述的实施例所述的动力电池的监控系统。该车辆在车辆关闭(下电)期间，可以对电池进行监测，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

图5是根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统的控制方法的流程图。如图5所示，根据本发明一个实施例的动力电池的监控系统的控制方法，包括以下步骤：

S501：当车辆关闭时，主控板控制多个从控板进入离线监控模式。

S502：多个从控板对相应的电池模块进行监测，并在监测到电池模块发生故障时，激活主控板并向主控板上报故障信息。具体而言，从控板每间隔预定的唤醒时间采集电池模块的电池信息，并根据电池信息判断电池模块是否发生故障。进一步地，从控板可根据电池信息判断电池模块发生异常时，降低唤醒时间间隔。

其中，电池信息包括但不限于：单体电池的温度、单体电池的电压和采集时间。

S503：主控板根据故障信息对动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。

根据本发明实施例的动力电池的监控系统的控制方法，从控板集成在电池模块中，当车辆关闭(下电)后，电池模块可以为从控板供电，从控板可以实时地对电池模块进行监测，这样，在车辆关闭(下电)期间，一旦从控板监测到电池模块发生故障，便可以激活主控板并及时地向主控板上报故障信息，主控板可以对整个动力电池进行全面的故障诊断并进行相应的故障处理，从而对动力电池进行实时且有效地保护。

需要说明的是，本发明实施例的动力电池的监控系统的控制方法的具体实现方式与本发明实施例的动力电池的监控系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

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例，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例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种动力电池的监控系统，其特征在于，所述动力电池包括多个电池模块，所述监控系统包括：主控板和多个从控板，其中，

所述多个从控板一一对应地设置在所述多个电池模块中，所述从控板在进入离线监控模式后，监测对应的电池模块，并在监测到电池模块发生故障时，激活主控板并向主控板上报故障信息；

所述主控板与所述多个从控板相连，用于在车辆关闭时控制所述多个从控板进入所述离线监控模式，并在被所述从控板激活后，根据所述故障信息对所述动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。

2.根据权利要求1所述的动力电池的监控系统，其特征在于，所述从控板包括时钟模块，所述从控板在进入所述离线监控模式后，所述时钟模块启动，并每间隔预定的唤醒时间时，唤醒所述从控板以使所述从控板采集所述电池模块的电池信息，并根据所述电池信息判断所述电池模块是否发生故障。

3.根据权利要求2所述的动力电池的监控系统，其特征在于，所述从控板还用于根据所述电池信息判断所述电池模块是否发生异常，并在判断所述电池模块发生异常时，所述时钟模块降低所述从控板的唤醒时间间隔。

4.根据权利要求2所述的动力电池的监控系统，其特征在于，所述电池信息包括单体电池的温度、单体电池的电压和采集时间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的动力电池的监控系统，其特征在于，所述主控板还用于在所述车辆上电时，从所述多个从控板获取电池信息，并控制所述多个从控板退出所述离线监控模式。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的动力电池的监控系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当车辆关闭时，主控板控制多个从控板进入离线监控模式；

所述多个从控板对相应的电池模块进行监测，并在监测到电池模块发生故障时，激活所述主控板并向主控板上报故障信息；

所述主控板根据所述故障信息对所述动力电池进行全面的故障诊断和故障处理。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述多个从控板对相应的电池模块进行监测，进一步包括：

所述从控板每间隔预定的唤醒时间采集所述电池模块的电池信息，并根据所述电池信息判断所述电池模块是否发生故障。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

所述从控板根据所述电池信息判断所述电池模块发生异常时，降低所述唤醒时间。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述电池信息包括单体电池的温度、单体电池的电压和采集时间。

10.一种车辆，包括：根据权利要求1-5任一项所述的动力电池的监控系统。