CN107187330A - 一种纯电动汽车动力电池保护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纯电动汽车动力电池保护方法及系统。通过电池管理系统的电池电量采集单元采集动力电池剩余电量并发送至整车控制器，形成剩余电量与额定电量比值(SOC)；当SOC等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当SOC低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；将禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息发送至电机控制器；当电机控制器接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。本发明通过上述技术方案可以实现能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值SOC为100％时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。

Description

一种纯电动汽车动力电池保护方法及系统
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，具体地说是涉及一种纯电动汽车动力电池保护方法及系统。
背景技术
纯电动汽车的动力来源为动力电池，动力电池在极大程度上决定着车辆的动力性能和续驶里程等性能指标。而续驶里程太短一直是制约纯电动汽车发展的一个重要因素。为了在极大程度上增加车辆的续驶里程，大部分厂家在设计时都加入了能量回收功能。加入能量回收功能可以在一定程度上增加车辆续驶里程，并且减轻传统刹车系统的负担。
在进行能量回收时，某些情况下会存在电池过充的风险。如当动力电池处于满电的情况，如果再往电池回收能量，会导致电池过充，降低电池使用寿命，甚至升温过热发生自燃的危险。
目前纯电动汽车的动力电池高压回路通常设置有两个继电器控制器：即正极的主正继电器和负极的主负继电器。不同厂家有不同的控制方式，有的由整车控制器(VCU)控制继电器的开断，有的由电池管理系统(BMS)控制继电器的开断。主要目的就是为了在动力电池发生故障时切断高压系统。当电池管理系统(BMS)检测到系统产生故障或发生紧急情况时，由整车控制器(VCU)或电池管理系统(BMS)根据相应的控制策略来切断高压回路的主正、主负继电器。此种方式的缺点在于：保护方式过于粗暴，某些情况的故障可以采用不切断继电器的方式来保护系统；在行驶过程中切断高压回路本身也是一种非常危险的操作。
发明内容
针对现有技术之不足，本发明提供了一种纯电动汽车动力电池保护方法及系统。本发明纯电动汽车动力电池保护方法的具体技术方案如下：
一种纯电动汽车动力电池保护方法，其包括如下步骤：
(1)电池管理系统通过电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；
(2)电池管理系统通过CAN总线与整车控制器进行通讯，将上述步骤(1)中采集的动力电池剩余电量信息发送至整车控制器；
(3)整车控制器将所述步骤(2)中接收到的动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值；
(4)当所述步骤(3)中的剩余电量与额定电量比值等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当所述步骤(3)中的剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；
(5)整车控制器将步骤(4)中形成的禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器；
(6)当所述步骤(5)中接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器向电机控制器发送制动扭矩请求，电机控制器根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；
当所述步骤(5)中接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。
本发明的纯电动汽车动力电池保护方法通过电池管理系统的电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；并将动力电池剩余电量信息发送至整车控制器；整车控制器将动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值；当剩余电量与额定电量比值等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；整车控制器再将禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器；当电机控制器接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器向电机控制器发送制动扭矩请求，电机控制器根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；当电机控制器接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值为100％时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
根据一个优选的实施方式，当所述步骤(5)中接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器将发电模式下电机产生的电流消耗于电机内阻或以热量形式散发，从而阻止能量的回收。
进一步的，在所述步骤(1)中，电池管理系统还通过故障检测单元检测动力电池故障信息。
根据一个优选的实施方式，在所述步骤(2)中，电池管理系统通过CAN总线与整车控制器进行通讯，将上述步骤(1)中采集的动力电池故障信息发送至整车控制器。
根据一个优选的实施方式，在所述步骤(3)中，整车控制器通过接收到的动力电池故障信息，判断故障等级。
根据一个优选的实施方式，在所述步骤(4)中，当所述步骤(3)中的故障等级为一级时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息。
通过设置与动力电池相连接的故障检测单元，当电池管理系统中的故障检测单元检测到故障时，电池管理系统通过CAN总线将故障信息发送至整车控制系统，整车控制系统根据接收到的故障信息判断故障等级，若故障等级达到一定等级，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息，并将禁止能量回收的指令信息通过CAN总线发送至电机控制器；电机控制器接收到禁止能量回收的指令信息后，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现进行能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值为100％和动力电池发生严重故障时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
本发明纯电动汽车动力电池保护系统的具体技术方案如下：
一种纯电动汽车动力电池保护系统，其包括整车控制器、电池管理系统和电机控制器；所述电池管理系统包括电池电量采集单元；所述电池电量采集单元与动力电池相连接；所述电池管理系统通过CAN总线与所述整车控制器通讯连接；所述电机控制器通过CAN总线与所述整车控制器通讯连接。
根据一个优选的实施方式，所述电池管理系统还包括故障检测单元；所述故障检测单元与动力电池相连接。
根据一个优选的实施方式，所述电池管理系统还包括第一通信单元；所述第一通信单元通过所述CAN总线与所述整车控制器相连接，使所述电池管理系统与所述整车控制器通讯连接。
根据一个优选的实施方式，所述电机控制器还包括第二通信单元；所述第二通信单元通过所述CAN总线与所述整车控制器相连接，使所述电机控制器与所述整车控制器通讯连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的纯电动汽车动力电池保护方法通过电池管理系统的电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；并将动力电池剩余电量信息发送至整车控制器；整车控制器将动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值；当剩余电量与额定电量比值等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；整车控制器再将禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器；当电机控制器接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器向电机控制器发送制动扭矩请求，电机控制器根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；当电机控制器接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值(SOC)为100％时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
2.通过设置与动力电池相连接的故障检测单元，当电池管理系统中的故障检测单元检测到故障时，电池管理系统通过CAN总线将故障信息发送至整车控制系统，整车控制系统根据接收到的故障信息判断故障等级，若故障等级达到一定等级，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息，并将禁止能量回收的指令信息通过CAN总线发送至电机控制器；电机控制器接收到禁止能量回收的指令信息后，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现进行能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值(SOC)为100％和动力电池发生严重故障时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
附图说明
图1是本发明纯电动汽车动力电池保护方法的一种优选实施方式的流程示意图；
图2是本发明纯电动汽车动力电池保护方法的另一种优选实施方式的流程示意图；
图3是本发明纯电动汽车动力电池保护系统的一种优选实施方式的结构框图；
图4是本发明纯电动汽车动力电池保护系统的另一种优选实施方式的结构框图。
附图标记列表
10-整车控制器
20-电池管理系统
21-电池电量采集单元
22-故障检测单元
23-第一通信单元
30-电机控制器
31-第二通信单元
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的说明。
图1是本发明纯电动汽车动力电池保护方法的一种优选实施方式的流程示意图。其示出了本发明纯电动汽车动力电池保护方法的一种优选实施方式。
如图1所示，一种纯电动汽车动力电池保护方法，其包括如下步骤：
(1)电池管理系统通过电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；
(2)电池管理系统通过CAN总线与整车控制器进行通讯，将上述步骤(1)中采集的动力电池剩余电量信息发送至整车控制器；
(3)整车控制器将步骤(2)中接收到的动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值；
(4)当步骤(3)中的剩余电量与额定电量比值等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当步骤(3)中的剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；
(5)整车控制器将步骤(4)中形成的禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器；
(6)当步骤(5)中接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器向电机控制器发送制动扭矩请求，电机控制器根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；
当步骤(5)中接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。
优选的，当步骤(5)中接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器是以将发电模式下电机产生的电流消耗于电机内阻或以热量形式散发的方式，阻止能量的回收的。
本发明的纯电动汽车动力电池保护方法通过电池管理系统(BMS)的电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；并将动力电池剩余电量信息发送至整车控制器(VCU)；整车控制器(VCU)将动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值(SOC)；当剩余电量与额定电量比值(SOC)等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器(VCU)形成允许能量回收的指令信息；整车控制器(VCU)再将禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器(MCU)；当电机控制器(MCU)接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器(VCU)向电机控制器(MCU)发送制动扭矩请求，电机控制器(MCU)根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统(BMS)根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；当电机控制器(MCU)接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器(MCU)不再响应整车控制器(VCU)的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值(SOC)为100％时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
如图2所示，进一步的，在步骤(1)中，电池管理系统还通过故障检测单元检测动力电池故障信息。
在步骤(2)中，电池管理系统通过CAN总线与整车控制器进行通讯，将上述步骤(1)中采集的动力电池故障信息发送至整车控制器。
在步骤(3)中，整车控制器通过接收到的动力电池故障信息，判断故障等级。
在步骤(4)中，当步骤(3)中的故障等级为一级时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息。
通过设置与动力电池相连接的故障检测单元，当电池管理系统中的故障检测单元检测到故障时，电池管理系统通过CAN总线将故障信息发送至整车控制系统，整车控制系统根据接收到的故障信息判断故障等级，若故障等级达到一定等级，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息，并将禁止能量回收的指令信息通过CAN总线发送至电机控制器；电机控制器接收到禁止能量回收的指令信息后，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现进行能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值(SOC)为100％和动力电池发生严重故障时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
如图3所示，本发明还提供了一种纯电动汽车动力电池保护系统。
一种纯电动汽车动力电池保护系统，其包括整车控制器10、电池管理系统20和电机控制器30；电池管理系统20包括电池电量采集单元21；电池电量采集单元21与动力电池相连接；电池管理系统20通过CAN总线与整车控制器10通讯连接；电机控制器30通过CAN总线与整车控制器10通讯连接。其中，电池电量采集单元21用于采集动力电池的剩余电量信息。
本发明纯电动汽车动力电池保护系统的工作过程如下：
通过电池管理系统的电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；并将动力电池剩余电量信息发送至整车控制器；整车控制器将动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值；当剩余电量与额定电量比值等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；整车控制器再将禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器；当电机控制器接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器向电机控制器发送制动扭矩请求，电机控制器根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；当电机控制器接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。具体的，电机控制器是以将发电模式下电机产生的电流消耗于电机内阻或以热量形式散发的方式，阻止能量的回收的。
通过上述技术方案可以实现能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值(SOC)为100％时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。
优选的，电池管理系统20还包括第一通信单元23；第一通信单元23通过CAN总线与整车控制器10相连接，使电池管理系统20与整车控制器10通讯连接。
优选的，电机控制器30还包括第二通信单元31；第二通信单元31通过CAN总线与整车控制器10相连接，使电机控制器30与整车控制器10通讯连接。
如图4所示，进一步的，电池管理系统20还包括故障检测单元22；故障检测单元22与动力电池相连接。其中，故障检测单元22用于检测动力电池故障信息。
通过设置与动力电池相连接的故障检测单元，当电池管理系统中的故障检测单元检测到故障时，电池管理系统通过CAN总线将故障信息发送至整车控制系统，整车控制系统根据接收到的故障信息判断故障等级，若故障等级达到一定等级，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息，并将禁止能量回收的指令信息通过CAN总线发送至电机控制器；电机控制器接收到禁止能量回收的指令信息后，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。通过上述技术方案可以实现进行能量回收和不回收两种状态的切换，当剩余电量与额定电量比值(SOC)为100％和动力电池发生严重故障时，可以在不切断主继电器的情况下实现不回收能量，从而保护动力电池。具体的，电机控制器是以将发电模式下电机产生的电流消耗于电机内阻或以热量形式散发的方式，阻止能量的回收的。
需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
另外，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车动力电池保护方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)电池管理系统通过电池电量采集单元采集动力电池剩余电量；
(2)电池管理系统通过CAN总线与整车控制器进行通讯，将上述步骤(1)中采集的动力电池剩余电量信息发送至整车控制器；
(3)整车控制器将所述步骤(2)中接收到的动力电池剩余电量信息与额定电量进行比较，形成剩余电量与额定电量比值；
(4)当所述步骤(3)中的剩余电量与额定电量比值等于100％时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息；当所述步骤(3)中的剩余电量与额定电量比值低于100％时，整车控制器形成允许能量回收的指令信息；
(5)整车控制器将步骤(4)中形成的禁止能量回收的指令信息或允许能量回收的指令信息通过CAN总线周期性的发送至电机控制器；
(6)当所述步骤(5)中接收到的是允许能量回收的指令信息且车辆在制动时，整车控制器向电机控制器发送制动扭矩请求，电机控制器根据请求扭矩大小将电机由电动模式转化为切换发电模式进行能量回收，电池管理系统根据电机发电电流正常向动力电池回收能量；
当所述步骤(5)中接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器不再响应整车控制器的请求，不再回收能量。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车动力电池保护方法，其特征在于，当所述步骤(5)中接收到的是禁止能量回收的指令信息时，电机控制器将发电模式下电机产生的电流消耗于电机内阻或以热量形式散发，从而阻止能量的回收。
3.根据权利要求1或2所述的一种纯电动汽车动力电池保护方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，电池管理系统还通过故障检测单元检测动力电池故障信息。
4.根据权利要求3所述的一种纯电动汽车动力电池保护方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，电池管理系统通过CAN总线与整车控制器进行通讯，将上述步骤(1)中采集的动力电池故障信息发送至整车控制器。
5.根据权利要求4所述的一种纯电动汽车动力电池保护方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，整车控制器通过接收到的动力电池故障信息，判断故障等级。
6.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车动力电池保护方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，当所述步骤(3)中的故障等级为一级时，整车控制器形成禁止能量回收的指令信息。
7.一种纯电动汽车动力电池保护系统，其特征在于，其包括整车控制器(10)、电池管理系统(20)和电机控制器(30)；
所述电池管理系统(20)包括电池电量采集单元(21)；所述电池电量采集单元(21)与动力电池相连接；
所述电池管理系统(20)通过CAN总线与所述整车控制器(10)通讯连接；
所述电机控制器(30)通过CAN总线与所述整车控制器10)通讯连接。
8.根据权利要求7所述的一种纯电动汽车动力电池保护系统，其特征在于，所述电池管理系统(20)还包括故障检测单元(22)；所述故障检测单元(22)与动力电池相连接。
9.根据权利要求7或8所述的一种纯电动汽车动力电池保护系统，其特征在于，所述电池管理系统(20)还包括第一通信单元(23)；
所述第一通信单元(23)通过所述CAN总线与所述整车控制器(10)相连接，使所述电池管理系统(20)与所述整车控制器(10)通讯连接。
10.根据权利要求7或8所述的一种纯电动汽车动力电池保护系统，其特征在于，所述电机控制器(30)还包括第二通信单元(31)；
所述第二通信单元(31)通过所述CAN总线与所述整车控制器(10)相连接，使所述电机控制器(30)与所述整车控制器(10)通讯连接。
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