CN107465237A - 电池控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了电池控制装置及系统，涉及电池技术领域，其中，该电池控制装置包括：依次相连的检测控制模块、中央处理器和控制器，在该电池控制装置中，检测控制模块用于实时监测待测试电池组的性能参数，并且，检测控制模块还能将性能参数转化为性能监测信号发送给中央处理器，之后，中央处理器用于比对性能监测信号与预先存储的标准监测信号是否一致，并且，当比对结果不一致时，中央处理器生成差异信号，之后，控制器用于在接收到差异信号后对待测试电池组进行控制，通过上述设置，能够全方位检测待测试电池组的性能，从而增加了待测试电池组的稳定性。

Description

电池控制装置及系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及电池控制装置及系统。

背景技术

随着电子电器技术的发展以及现代汽车对油耗、效能、环保的更高要求，48V系统(即48V电气系统)将为汽车产业带来变革，与传统12V系统相比，48V系统可以有效地改善电机的效率，在发动机启停技术的应用上，较以往基础启停系统更加广泛，具有更好的用户体验，同时，48V系统较12V系统而言，它能够更加有效地回收汽车的刹车制动能量，在为日新月异的汽车用电器提供能量的同时提高了10％左右的节油率，48V系统将成为市场发展的趋势。

电池管理系统BMS(英文全称为BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)作为48V系统不可或缺的组成部分，能够有效的检测和控制48V电池，提高电池的利用率，成为电池与客户之间的纽带的同时，能够有效防止电池的过充或者过放，进而提高电池的使用寿命，并且，BMS还能够增加电池故障的实时分析能力，对电池的滥用进行报警和预警，对故障进行定位，进而为电池维修提供方便。并且，BMS还能够结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能力，单体电池间的均衡方面，增加了电池均衡的控制能力。但是，BMS的上述功能运行并不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了电池控制装置及系统，通过检测控制模块、中央处理器和控制器的设置，加强了对待测试电池组的检测力度。

第一方面，本发明实施例提供了电池控制装置，包括：依次相连的检测控制模块、中央处理器和控制器；

检测控制模块，用于实时监测待测试电池组的性能参数，且，将性能参数转化为性能监测信号发送给中央处理器；

中央处理器，用于比对性能监测信号与预先存储的标准监测信号是否一致，且，当比对结果不一致时，生成差异信号；

控制器，用于在接收到差异信号后对待测试电池组进行控制。

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，检测控制模块包括充电均衡单元；

充电均衡单元，用于在电池充电过程中对电池组中电池电压值的均衡；

中央处理器，用于当比对各个电池的电压值不一致时，生成充电均衡信号；

控制器，用于根据充电均衡信号对各个电池的电压值进行充电均衡控制。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，检测控制模块还包括放电均衡单元；

放电均衡单元，用于在电池放电过程中对电池组中电池电压值的均衡；中央处理器，用于当比对各个电池的电压值不一致时，生成放电均衡信号；

控制器，用于根据放电均衡信号对各个电池的电压值进行放电均衡控制。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，检测控制模块还包括电流检测单元；

电流检测单元，用于实时采集流经待测试电池组的电流值；

中央处理器，用于根据电流值计算待测试电池组的容量值；

控制器，用于当容量值超出预先设定的阈值范围时，生成容量报警信号。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，还包括供电电源，供电电源分别与检测控制模块、中央处理器和控制器相连；

供电电源，用于分别为检测控制模块、中央处理器和控制器提供电能。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，检测控制模块还包括温度检测单元；

温度检测单元，用于实时采集待测试电池组的温度值；

中央处理器，用于当温度值超过充电温度值时，生成停止充电信号，且，当温度值低于放电温度值时，生成停止放电信号；

控制器，用于在接收到停止充电信号后控制待测试电池组停止充电，且，在接收到停止放电信号后控制待测试电池组停止放电。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，还包括继电器，继电器设置在检测控制模块和待测试电池组之间；

控制器，还用于当待测试电池组进行充电或者放电时，连通继电器和检测控制模块之间的连接；

控制器，还用于当待测试电池组检测合格后，断开继电器和检测控制模块之间的连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，检测控制模块还包括绝缘检测单元；

绝缘检测单元，用于采集待测试电池组的绝缘参数；

中央处理器，用于当绝缘参数超出标准绝缘参数值时，生成报警信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，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，检测控制模块还包括反接检测单元；

反接检测单元，用于反向连通待测试电池组和供电电源之间的连接；

中央处理器，用于检测反向连通后的待测试电池组的反向电流值；

控制器，用于当反向电流值超过预先设定的反向阈值时，生成反向报警信号。

第二方面，本发明实施例提供了电池控制系统，包括：电池组和上述的电池控制装置，电池组和电池控制装置电连接；

电池控制装置，用于对电池组进行测试，并对测试得到的性能信号进行处理。

本发明实施例提供的电池控制装置及系统，其中，该电池控制装置包括：依次相连的检测控制模块、中央处理器和控制器，在使用时，检测控制模块用于实时监测待测试电池组的性能参数，并且，检测控制模块还能将性能参数转化为性能监测信号发送给中央处理器，之后，中央处理器用于比对性能监测信号与预先存储的标准监测信号是否一致，并且，当比对结果不一致时，中央处理器还能生成差异信号，这样，控制器用于在接收到差异信号后对待测试电池组进行控制，通过上述检测控制模块、中央处理器和控制器等部件的设置，使得待测试电池组能够实时得到监测，并能对测得的性能参数及时进行分析和处理，从而增强了对待测试电池组的监测力度，保证了生产的电池组的稳定性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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示出了本发明实施例所提供的电池控制装置的连接图；

图2示出了本发明实施例所提供的电池控制装置的结构连接图；

图3示出了本发明实施例所提供的电池控制装置的结构框架图；

图4示出了本发明实施例所提供的电池控制系统的结构连接图。

图标：1-检测控制模块；2-中央处理器；3-控制器；4-供电电源；5-电池组；6-电池控制装置；11-充电均衡单元；12-放电均衡单元；13-电流检测单元；14-温度检测单元；15-绝缘检测单元；16-反接检测单元。

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，48V电气系统(简称48V系统)在工业生产中的运用越来越广泛，原因在于，48V系统能够更加有效地回收汽车的刹车制动能量，在为日新月异的汽车用电器提供能量的同时提高了10％左右的节油率等。电池管理系统BMS作为48V系统不可或缺的组成部分，能够有效的检测和控制48V电池，提高电池的利用率，成为电池与客户之间的纽带的同时，能够有效防止电池的过充或者过放，进而提高电池的使用寿命，并且，BMS还能够增加电池故障的实时分析能力，对电池的滥用进行报警和预警，对故障进行定位，进而为电池维修提供方便。并且，BMS还能够结合现代大规模集成电路技术，提高系统运行的抗干扰能力，单体电池间的均衡方面，增加了电池均衡的控制能力。但是，BMS的上述功能运行常不稳定。

基于此，本发明实施例提供了电池控制装置及系统，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1、图2和图3，本实施例提出的电池控制装置6具体包括：依次相连的检测控制模块1、中央处理器2和控制器3，在该电池控制装置6中，检测控制模块1用于实时监测待测试电池组5的性能参数，并且，检测控制模块1还能将性能参数转化为性能监测信号发送给中央处理器2，之后，中央处理器2用来比对性能监测信号与预先存储的标准监测信号是否一致，并且，当比对结果不一致时，中央处理器2生成差异信号，之后，控制器3用于在接收到差异信号后对待测试电池组5进行控制。这里需要进行说明的是，在实际运用过程中，差异信号通常会先发送给上位机(例如，电脑终端等)进行显示，以告知相关的管理人员，从而便于管理人员掌握和查看待测试电池组5的性能参数。

此外，由于在检测待测试电池组5的充电性能时极易出现电流不均衡的现象，因此，检测控制模块1中包括充电均衡单元11，在充电的过程中，充电均衡单元在充电过程中对电池组中电池电压值的均衡，即充电均衡单元11用于在充电过程中采集待测试电池组5中各个电池的电压值，之后，中央处理器2用于当比对各个电池的电压值不一致时，即待测试电池组5在充电过程中出现了电流不均衡的现象，由中央处理器2生成充电均衡信号，之后，控制器3用来根据充电均衡信号对各个电池的电压值进行充电均衡控制，以使得待测试电池组5在充电过程中保持电流均衡。

此外，由于在检测待测试电池组5的放电性能时也极易出现电流不均衡的现象，因此，检测控制模块1还包括放电均衡单元12，在放电的过程中，放电均衡单元12用于在放电均衡单元在放电过程中对电池组中电池5中各个电池的均衡，之后，中央处理器2用于当比对各个电池的电压值不一致时，即待测试电池组5在放电过程中出现了电流不均衡的现象，由中央处理器2生成放电均衡信号，并且，控制器3用于根据放电均衡信号对各个电池的电压值进行放电均衡控制，以使得待测试电池组5在放电过程中保持电流均衡。采用先进的主动均衡技术，具有均衡效率高，结构紧凑，抗扰等级高等特点，主要应用于纯电动、混合动力大巴等公共交通工具及其他领域。主动均衡：均衡电流最大1A，采用高效双向能量技术，真正做到过高单体电池的放电，过低单体电池充电，与传统的被动式均衡方式有本质差异，有效延长了续航里程和电池寿命。

此外，由于电池组5的容量值需要在一定的阈值范围内，以满足供电需求，检测控制模块1还包括电流检测单元13，工作时，电流检测单元13用于实时采集流经待测试电池组5的电流值，之后，中央处理器2用于根据电流值计算待测试电池组5的容量值，之后，控制器3用于当容量值超出预先设定的阈值范围时，即电池组5的容量值过大或者过小导致不能满足用电需求时，生成容量报警信号，以告知管理人员待测试电池组5的容量值不符合规范。

此外，该电池控制装置6还包括供电电源4，供电电源4分别与检测控制模块1、中央处理器2和控制器3相连，在该电池控制装置6中，供电电源4用来分别为检测控制模块1、中央处理器2和控制器3提供电能，常见，供电电源4的电压为5V-12V，在具体使用环境中，供电电源4的电压可根据情况进行灵活设定。

此外，检测控制模块1还包括温度检测单元14，在使用过程中，特别是在对电池组5进行持续充电的过程中，温度过高会导致电池组5炸裂。在该电池控制装置6中，先是温度检测单元14用于实时采集待测试电池组5的温度值，之后，中央处理器2用于当温度值超过充电温度值时，生成停止充电信号，这样，控制器3用于在接收到停止充电信号后控制待测试电池组5停止充电，以防止电池组5温度过高引发安全隐患。并且，当温度值低于放电温度值时，即表明电池组5不宜再进行放电，否则，可能会损坏电池组5的物理组成，由中央处理器2生成停止放电信号，并且，控制器3在接收到停止放电信号后控制待测试电池组5停止放电。

此外，为了便于控制，该电池控制装置6中还包括继电器，继电器设置在检测控制模块1和待测试电池组5之间，使用时，控制器3还用于当待测试电池组5进行充电或者放电时，连通继电器和检测控制模块1之间的连接，即检测待测试电池组5的充电性能和放电性能，而且，控制器3还用于当待测试电池组5检测合格后，断开继电器和检测控制模块1之间的连接，以便于管理人员在对电池组5进行测试完成后进行链路切断。

此外，检测控制模块1还包括绝缘检测单元15，绝缘检测单元15用于采集待测试电池组5的绝缘参数，中央处理器2用于当绝缘参数超出标准绝缘参数值时，生成报警信号。具体实施时，绝缘是否符合要求可实时检测最高达800V电池母线的绝缘状态，可迅速在线检测电池单极接地，双极接地，中间接地等漏电故障，强弱电之间加强绝缘设计，有力保障电池在分布式高压场合使用的安全性。

此外，检测控制模块1还包括反接检测单元16，反接检测单元16用于反向连通待测试电池组5和供电电源4之间的连接，中央处理器2用于检测反向连通后的待测试电池组5的反向电流值，控制器3用于当反向电流值超过预先设定的反向阈值时，生成反向报警信号。这里需要进行说明的是，将被测电池组5按标准方式充满电后，用48V/30A开关电源给其加上反向的充制电压，反向充电电流为30A，0.5h后将正负极断开，反接解除后，用恒流恒压源给电池组51CA电流瞬时充电5S。测试过程中，当检测到电流达到预设反接保护值并且时间达到预设值，保护被触发，所有场效应晶体管将被关断；保护后检测到反接消除后，反接保护释放。

此外，还包括短路保护测试，短路保护：将BMS接入电池组5，按标准充电方式充满电后，将电池组5的正、负极用0.1Ω电阻短路0.5h后断开，再以1CA电流瞬时充电5S，用电压表测量电池组5电压。当检测到电流达到预设短路保护值并且时间达到预设值，保护被触发，所有场效应晶体管将被关断；保护一分钟后系统将会尝试重新恢复工作，发现仍处于短路状态，迅速发动保护；直至短路故障解除或连续10次恢复不成功，则切断主回路输出，处于短路保护状态。

存储功能测试：将BMS安装入电池组5，将计算机通过数据通讯线与被测BMS连接，电池组5进入正常工作状态；按约定的通信协议从被测电池组5读取各种历史参数和状态量。

CAN收发测试：进行其他控制器电池之间的数据通信及程序的标定与诊断，协调整车控制系统与M电池之间的通信。

开/关/复位键测试：将BMS接入一组充满电的电池模块中，BMS处于休眠状态下，按下此键持续3s后，观察BMS状态(开机)，将BMS接入一组充满电的电池模块中，BMS处于待机状态下，按下此键持续3s后，观察BMS状态(关机)，将BMS接入一组充满电的电池模块，BMS处于待机状态下，按下此键持续6s后，观察BMS状态(复位)。

综上所述，本实施例提供的电池控制装置6包括：依次相连的检测控制模块1、中央处理器2和控制器3，检测控制模块1用于实时监测待测试电池组5的性能参数，且，将性能参数转化为性能监测信号发送给中央处理器2，中央处理器2用于比对性能监测信号与预先存储的标准监测信号是否一致，且，当比对结果不一致时，生成差异信号，控制器3用于在接收到差异信号后对待测试电池组5进行控制，在使用时，通过上述检测控制模块1、中央处理器2和控制器3等部件的设置，使得待测试电池组5能够实时得到监测，并能对测得的性能参数及时进行分析和处理，从而增强了对待测试电池组5的监测力度，保证了生产的电池组5的稳定性。

实施例2

参见图4，本实施例提供了电池控制系统包括：电池组5和上述的电池控制装置6，在该电池控制系统中，电池组5和电池控制装置6电连接，使用时，电池控制装置6用于对电池组5进行测试，并对测试得到的电池组5的性能信号进行处理。这里需要进行说明的是，性能信号包括过压、欠压、过流、短路、反接等多种。

综上所述，本实施例提供的电池控制系统包括：电池组5和上述的电池控制装置6，在该电池控制系统中，电池组5和电池控制装置6电连接，工作时，电池控制装置6用于对电池组5进行测试，并对测试得到的性能信号进行处理，从而使得电池组5的性能参数有了进一步保障。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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.电池控制装置，其特征在于，包括：依次相连的检测控制模块、中央处理器和控制器；

所述检测控制模块，用于实时监测待测试电池组的性能参数，且，将所述性能参数转化为性能监测信号发送给所述中央处理器；

所述中央处理器，用于比对所述性能监测信号与预先存储的标准监测信号是否一致，且，当比对结果不一致时，生成差异信号；

所述控制器，用于在接收到所述差异信号后对待测试电池组进行控制。

2.根据权利要求1所述的电池控制装置，其特征在于，所述检测控制模块包括充电均衡单元；

所述充电均衡单元，用于在电池充电过程中对电池组中电池电压值的均衡；

所述中央处理器，用于当比对各个电池的所述电压值不一致时，生成充电均衡信号；

所述控制器，用于根据所述充电均衡信号对各个电池的所述电压值进行充电均衡控制。

3.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，所述检测控制模块还包括放电均衡单元；

所述放电均衡单元，用于在电池放电过程中对电池组中电池电压值的均衡；

所述中央处理器，用于当比对各个电池的所述电压值不一致时，生成放电均衡信号；

所述控制器，用于根据所述放电均衡信号对各个电池的所述电压值进行放电均衡控制。

4.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，所述检测控制模块还包括电流检测单元；

所述电流检测单元，用于实时采集流经待测试电池组的电流值；

所述中央处理器，用于根据所述电流值计算待测试电池组的容量值；

所述控制器，用于当所述容量值超出预先设定的阈值范围时，生成容量报警信号。

5.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，还包括供电电源，所述供电电源分别与所述检测控制模块、所述中央处理器和所述控制器相连；

所述供电电源，用于分别为所述检测控制模块、所述中央处理器和所述控制器提供电能。

6.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，所述检测控制模块还包括温度检测单元；

所述温度检测单元，用于实时采集待测试电池组的温度值；

所述中央处理器，用于当所述温度值超过充电温度值时，生成停止充电信号，且，当所述温度值低于放电温度值时，生成停止放电信号；

所述控制器，用于在接收到所述停止充电信号后控制待测试电池组停止充电，且，在接收到所述停止放电信号后控制待测试电池组停止放电。

7.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，还包括继电器，所述继电器设置在所述检测控制模块和待测试电池组之间；

所述控制器，还用于当待测试电池组进行充电或者放电时，连通所述继电器和所述检测控制模块之间的连接；

所述控制器，还用于当待测试电池组检测合格后，断开所述继电器和所述检测控制模块之间的连接。

8.根据权利要求2所述的电池控制装置，其特征在于，所述检测控制模块还包括绝缘检测单元；

所述绝缘检测单元，用于采集待测试电池组的绝缘参数；

所述中央处理器，用于当所述绝缘参数超出标准绝缘参数值时，生成报警信号。

9.根据权利要求5所述的电池控制装置，其特征在于，所述检测控制模块还包括反接检测单元；

所述反接检测单元，用于反向连通待测试电池组和所述供电电源之间的连接；

所述中央处理器，用于检测反向连通后的待测试电池组的反向电流值；

所述控制器，用于当所述反向电流值超过预先设定的反向阈值时，生成反向报警信号。

10.电池控制系统，其特征在于，包括：电池组和如权利要求1-9任一项所述的电池控制装置，所述电池组和所述电池控制装置电连接；

所述电池控制装置，用于对所述电池组进行测试，并对测试得到的性能信号进行处理。