CN108515846A - 电动车电池管理系统与电动车电池管理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电动车电池管理系统与电动车电池管理方法，管理系统包括：处理器；预充继电器用于分别与电池组及电机驱动器连接；放电继电器用于分别与电池组及电机驱动器连接；充电继电器用于分别与电池组及充电机连接；总负载继电器用于分别与电池组、电机驱动器及充电机连接；温度采集模块；电压采样模块；电流采样模块；存储模块；比较模块；保护模块用于根据比较结果发送控制信号分别控制预充继电器、放电继电器、充电继电器及总负载继电器的开关；通信模块用于分别与整车控制器通信及充电机通信；荷电状态估算模块用于与电池组连接，以在电池组荷电状态估算异常时通过保护模块发送控制信号分别控制预充继电器、放电继电器、充电继电器及总负载继电器的开关。
Description
技术领域
本申请涉及电动车电池创新领域，特别是涉及电动车电池管理系统与电动车电池管理方法。
背景技术
新能源汽车发展快近二十年，近几年来，世界主要的汽车强国纷纷表示将其提升至国家战略，尤其是欧盟一些国家不仅是提出“禁止销售燃油时间表”，而且也上升到具体是法律层面，同时应采取一些“限行”措施。中国则是更为主动、更为积极及更为系统地推动新能源汽车的发展。
在众多正面政策的鼓励下，中国新能源汽车市场需求呈螺旋式上升态势，一年一个大台阶。2016年50万辆，2017年80万辆，预计2018年将超100万辆以上，2020年规划为200万辆。
新能源汽车与传统燃油汽车最大的区别是用动力电池作为动力驱动，而作为衔接电池组、整车系统和电机的重要纽带，电池管理系统BMS的重要性不言而喻，BMS(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)是动力电池组的核心技术，也是整车企业最为关注的环节。
现有的电动车BMS解决方案大都采用前端专用AD采集芯片，采集芯片通过菊花链式级联，和MCU进行SPI通讯，例如凌力尔特的LTC6804，造成了产品的成本高、灵活性差等。
发明内容
基于此，有必要提供一种电动车电池管理系统与电动车电池管理方法。
一种电动车电池管理系统，其包括：
处理器；
预充继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组及电机驱动器连接；
放电继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组及电机驱动器连接；
充电继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组及充电机连接；
总负载继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组、电机驱动器及充电机连接；
温度采集模块，与所述处理器连接，用于采集当前温度数据；
电压采样模块，与所述处理器连接，用于采集当前电压数据；
电流采样模块，与所述处理器连接，用于采集当前电流数据；
存储模块，与所述处理器连接，用于分别存储温度阈值数据、电压阈值数据与电流阈值数据；
比较模块，与所述处理器连接，用于分别比较当前温度数据与温度阈值数据、当前电压数据与电压阈值数据、以及当前电流数据与电流阈值数据，得到比较结果；
保护模块，与所述处理器连接，用于根据所述比较结果发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；
通信模块，与所述处理器连接，还用于分别与整车控制器通信及充电机通信；
荷电状态估算模块，与所述处理器连接，还用于与电池组连接，以在电池组荷电状态估算异常时通过所述保护模块发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。
上述电动车电池管理系统能够实现电动车电池组的整体检测，通过对当前温度数据、当前电压数据与当前电流数据的采样与比较，在必要时采取一定的保护措施，从而极大提升了电动车电池的安全性，且电动车电池管理系统具有设计简单和实现方便的优点，降低了产品成本，应用灵活性较高，在此基础上提升了电动车的安全性，适用于电动车，也同样适用于无人驾驶电动车。
在其中一个实施例中，所述电压采样模块的数量为多个；
多个所述电压采样模块分别与所述处理器连接，每一所述电压采样模块用于连接一个电池组，所述电压采样模块用于采集所连接的电池组的当前电压数据。
在其中一个实施例中，所述温度采集模块的数量为多个；
多个所述温度采集模块分别与所述处理器连接，每一所述温度采集模块用于设置在一温度采集位置处，所述温度采集模块用于采集其温度采集位置的当前温度数据。
在其中一个实施例中，所述电动车电池管理系统还包括与所述处理器连接的检测模块，所述检测模块用于在发生检测异常时通过所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。
在其中一个实施例中，所述检测模块包括漏电检测单元及/或绝缘检测单元。
在其中一个实施例中，所述保护模块包括过压保护单元、欠压保护单元与过温保护单元。
在其中一个实施例中，所述电池组的电池为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池及/或锂离子电池。
在其中一个实施例中，所述电池组的电池为磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钴酸锂及/或三元锂电池。
在其中一个实施例中，所述三元锂电池为镍钴锰酸三元锂电池或镍钴铝酸三元锂电池。
在其中一个实施例中，所述处理器为S32K系列微控制器。
在其中一个实施例中，所述处理器为S32K144微控制器。
一种电动车电池管理方法，其包括步骤：
电动车电池管理系统挂载整车电池；
激活ON档信号，启动电动车电池管理系统，电动车电池管理系统进行自检，在自检正常时闭合电池箱内的主继电器；
检测电动车电池管理系统的侧高压已经输出且收到电动车电池管理系统的主继电器已处于闭合状态时，闭合预充继电器，并在预充时间截止后闭合放电继电器；
存在ON档信号时且不存在需要下电的严重故障时，判断是否存在断电触发信号，是则断开电池箱内的主继电器；
存在ON档信号时且存在需要下电的严重故障时，上报故障及即将断开继电器状态位，经过预设时间后断开继电器；
ON档信号消失时，断开负载控制，断开电池箱内的主继电器，关闭电动车电池管理系统，整车下电。
在其中一个实施例中，所述电动车电池管理方法应用于任一项所述电动车电池管理系统中。
附图说明
图1是本申请的一实施例的应用示意图。
图2是本申请的一实施例的电动车上电流程图。
图3是本申请的一实施例的电动车下电流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请一个实施例是，一种电动车电池管理系统，其包括：处理器、预充继电器、放电继电器、充电继电器、总负载继电器、温度采集模块、电压采样模块、电流采样模块、存储模块、比较模块、保护模块、通信模块与荷电状态估算模块。其中，所述预充继电器与所述处理器连接，所述预充继电器还用于分别与电池组及电机驱动器连接；所述放电继电器与所述处理器连接，所述放电继电器还用于分别与电池组及电机驱动器连接；所述充电继电器与所述处理器连接，所述充电继电器还用于分别与电池组及充电机连接；所述总负载继电器与所述处理器连接，所述总负载继电器还用于分别与电池组、电机驱动器及充电机连接；所述温度采集模块与所述处理器连接，所述温度采集模块用于采集当前温度数据；所述电压采样模块与所述处理器连接，所述电压采样模块用于采集当前电压数据；所述电流采样模块与所述处理器连接，所述电流采样模块用于采集当前电流数据；所述存储模块与所述处理器连接，所述存储模块用于分别存储温度阈值数据、电压阈值数据与电流阈值数据；所述比较模块与所述处理器连接，所述比较模块用于分别比较当前温度数据与温度阈值数据、当前电压数据与电压阈值数据、以及当前电流数据与电流阈值数据，得到比较结果；所述保护模块与所述处理器连接，所述保护模块用于根据所述比较结果发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；所述通信模块与所述处理器连接，所述通信模块还用于分别与整车控制器通信及充电机通信；所述荷电状态估算模块与所述处理器连接，所述荷电状态估算模块还用于与电池组连接，以在电池组荷电状态估算异常时通过所述保护模块发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。例如，一种电动车电池管理系统，其包括：处理器、预充继电器、放电继电器、充电继电器、总负载继电器、温度采集模块、电压采样模块、电流采样模块、存储模块、比较模块、保护模块、通信模块与荷电状态估算模块。所述预充继电器与所述处理器连接，所述预充继电器还用于分别与电池组及电机驱动器连接；所述放电继电器与所述处理器连接，所述放电继电器还用于分别与电池组及电机驱动器连接；所述充电继电器与所述处理器连接，所述充电继电器还用于分别与电池组及充电机连接；所述总负载继电器与所述处理器连接，所述总负载继电器还用于分别与电池组、电机驱动器及充电机连接；所述温度采集模块与所述处理器连接，所述温度采集模块用于采集当前温度数据；所述电压采样模块与所述处理器连接，所述电压采样模块用于采集当前电压数据；所述电流采样模块与所述处理器连接，所述电流采样模块用于采集当前电流数据；所述存储模块与所述处理器连接，所述存储模块用于分别存储温度阈值数据、电压阈值数据与电流阈值数据；所述比较模块与所述处理器连接，所述比较模块用于分别比较当前温度数据与温度阈值数据、当前电压数据与电压阈值数据、以及当前电流数据与电流阈值数据，得到比较结果；所述保护模块与所述处理器连接，所述保护模块用于根据所述比较结果发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；所述通信模块与所述处理器连接，所述通信模块还用于分别与整车控制器通信及充电机通信；所述荷电状态估算模块与所述处理器连接，所述荷电状态估算模块还用于与电池组连接，以在电池组荷电状态估算异常时通过所述保护模块发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。上述电动车电池管理系统能够实现电动车电池组的整体检测，通过对当前温度数据、当前电压数据与当前电流数据的采样与比较，在必要时采取一定的保护措施，从而极大提升了电动车电池的安全性，且电动车电池管理系统具有设计简单和实现方便的优点，降低了产品成本，应用灵活性较高，在此基础上提升了电动车的安全性，适用于电动车，也同样适用于无人驾驶电动车。
可以理解，处理器、预充继电器、放电继电器、充电继电器、总负载继电器、温度采集模块、电压采样模块、电流采样模块、存储模块、比较模块、保护模块与通信模块均可采用现有市售产品实现，本申请及其各实施例要求保护的是其在电动车电池管理系统的连接与应用，荷电状态估算模块可以集成设置在处理器中，也可以单独采用计算模块实现，具体的算法可以通过预设集成电路实现。这样，本申请及其各实施例主要解决了电动车的电池包尤其是锂电池包一体化检测的问题，电池包具有至少一个电池组，为了增强电动车电池管理系统的灵活性以及降低其成本，进一步地，前端采集电路采用分离模拟器件，实现对整个电池包的每一串电池组的电芯状态实时监测，例如处理器采用最新汽车级MCU实现数据的AD采集和汽车总线系统的通讯。
进一步地，所述电流采样模块与所述处理器集成设置。在其中一个实施例中，所述电压采样模块的数量为多个；多个所述电压采样模块分别与所述处理器连接，每一所述电压采样模块用于连接一个电池组，所述电压采样模块用于采集所连接的电池组的当前电压数据。例如，电动车有8个电池组，所述电压采样模块的数量为8个，每一个所述电压采样模块分别与所述处理器连接，每一所述电压采样模块用于连接一个电池组，8个电压采样模块分别连接8个电池组，每一所述电压采样模块用于采集所连接的电池组的当前电压数据。进一步地，所述电压采样模块与所述处理器集成设置。进一步地，所述电压采样模块设置多个电压采样单元，每一所述电压采样单元用于连接所述电压采样模块所对应的电池组中的一个电池，所述电压采样单元用于采集所连接的电池的当前电压数据。进一步地，所述电压采样模块的数量与所述电池组的数量相同且各所述电压采样模块一一对应地与各所述电池组连接，用于采集所连接的电池组的当前电压数据。进一步地，电压采样单元的数量与所述电池组的电池数量相同且各所述电压采样单元一一对应地与所述电池组的各所述电池连接，用于采集所连接的电池的当前电压数据。这样，可以获得更精准的精确到每一电池组乃至于每一电池的当前电压数据。
在其中一个实施例中，所述温度采集模块的数量为多个；多个所述温度采集模块分别与所述处理器连接，每一所述温度采集模块用于设置在一温度采集位置处，所述温度采集模块用于采集其温度采集位置的当前温度数据。例如，所述温度采集模块的数量为八个，八个所述温度采集模块分别与所述处理器连接，八个所述温度采集模块分别用于设置在电动车或电池组的预设位置处。进一步地，所述温度采集模块的数量为多个；多个所述温度采集模块分别与所述处理器连接，每一所述温度采集模块连接有温度探头，所述温度探头用于设置在一温度采集位置处，所述温度采集模块用于采集其所连接的所述温度探头于温度采集位置的当前温度数据。进一步地，所述温度采集模块与所述处理器集成设置。
在其中一个实施例中，所述电动车电池管理系统还包括与所述处理器连接的检测模块，所述检测模块用于在发生检测异常时通过所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。在其中一个实施例中，所述检测模块包括漏电检测单元及/或绝缘检测单元。例如，所述漏电检测单元与所述处理器连接，所述漏电检测单元用于在检测电动车或电池组发生漏电时通过所述处理器控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。又如，所述绝缘检测单元与所述处理器连接，所述绝缘检测单元用于在检测电动车或电池组发生绝缘问题或者保险击穿时通过所述处理器控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。这样，可以避免发生安全事故。
在其中一个实施例中，所述保护模块包括过压保护单元、欠压保护单元与过温保护单元。例如，所述过压保护单元与所述处理器连接，所述过压保护单元用于在当前电压数据与电压阈值数据的比较结果超过预设过压保护阈值时，发送启动过压保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；进一步地，所述过压保护单元用于在当前电压数据与电压阈值数据的过压阈值数据的比较结果超过预设过压保护阈值时，发送启动过压保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。又如，所述欠压保护单元与所述处理器连接，所述欠压保护单元用于在当前电压数据与电压阈值数据的比较结果低于预设欠压保护阈值时，发送启动欠压保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；进一步地，所述欠压保护单元用于在当前电压数据与电压阈值数据的欠压阈值数据的比较结果低于预设欠压保护阈值时，发送启动欠压保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。又如，所述过温保护单元与所述处理器连接，所述过温保护单元用于在当前温度数据与温度阈值数据的比较结果超过预设过温保护阈值时，发送启动过温保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。可以理解，所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关，可以仅控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器或所述总负载继电器的开关，亦可同时控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器或所述总负载继电器中的多个或全部的开关。
进一步地，所述保护模块还包括过流保护单元与欠流保护单元；例如，所述过流保护单元与所述处理器连接，所述过流保护单元用于在当前电流数据与电流阈值数据的比较结果超过预设过流保护阈值时，发送启动过流保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；进一步地，所述过流保护单元用于在当前电流数据与电流阈值数据的过流阈值数据的比较结果超过预设过流保护阈值时，发送启动过流保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。又如，所述欠流保护单元与所述处理器连接，所述欠流保护单元用于在当前电流数据与电流阈值数据的比较结果低于预设欠流保护阈值时，发送启动欠流保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关；进一步地，所述欠流保护单元用于在当前电流数据与电流阈值数据的欠流阈值数据的比较结果低于预设欠流保护阈值时，发送启动欠流保护信号给所述处理器，由所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及/或所述总负载继电器的开关。这样，在发生电压、电流及/或温度异常时，通过温度采集模块、电压采样模块、电流采样模块、比较器与保护模块等配合处理器，对预充继电器、放电继电器、充电继电器及/或总负载继电器进行开关控制，包括对预充继电器、放电继电器、充电继电器及总负载继电器中的一个、两个或多个进行开关控制，从而在预充、充电或放电的过程中，尤其是使用的过程中，能够在发生危险之前就及时控制预充继电器、放电继电器、充电继电器及/或总负载继电器的开关，从而极大提升了电动车电池的安全性，且电动车电池管理系统具有设计简单和实现方便的优点，降低了产品成本，应用灵活性较高，在此基础上提升了电动车的安全性，适用于电动车，也同样适用于无人驾驶电动车。
在其中一个实施例中，所述电池组的电池为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池及/或锂离子电池。在其中一个实施例中，所述电池组的电池为锂离子电池；所述锂离子电池为磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钴酸锂及/或三元锂电池。在其中一个实施例中，所述电池组的电池为三元锂电池，所述三元锂电池为镍钴锰酸三元锂电池或镍钴铝酸三元锂电池。三元锂电池的能量密度较高，但安全性相对较差，对于续航里程有要求的纯电动车，三元锂电池的前景更广，是目前动力电池主流方向。因此，采用所述电动车电池管理系统，极大地提升了三元锂电池于电动车的安全性能，降低了用户的使用风险。
进一步地，在其中一个实施例中，所述荷电状态估算模块用于执行以下步骤，或者所述电动车电池管理方法还包括步骤：对锂电池组充放电时，实时采集每一节电池的电压；对所述电池组分别进行预设次数的相异倍率的充放电操作，获得相异倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始充放电倍率曲线；计算一段时间的电流平均值和电池电压平均值，并根据所述电流平均值确定其所属的区间；计算所述电流平均值位于所属的区间的比例位置；根据所述比例位置合成当前充放电倍率曲线；根据所述电池电压平均值与当前充放电倍率曲线，得到当前电压对应的表读电池剩余容量，并由电荷积分得到积分电池剩余容量，根据表读电池剩余容量与积分电池剩余容量的误差得到误差比例因子，根据所述误差比例因子计算当前电池剩余容量；由此完成估算电池组荷电状态。这样，根据误差比例因子计算当前电池剩余容量，在此基础上还能够配合进行需要所述校正电池剩余容量的应用，融合了电压查表校正荷电状态和电荷法积分估算荷电状态的优点，不需要复杂的电池模型，能实时、准确估算出电池组特别是三元锂电池组的荷电状态，在电池组老化的情况下同样有效。例如，对电池组充放电时，实时采集每一节电池的电压；对电池组充放电，包括对电池组充电或放电，即包括对电池组充电以及对电池组放电的两种操作，在对电池组充电或放电时，实时采集每一节电池的电压。例如，电池组包括串联的N节电池，对电池组充放电时，实时采集每一节电池的电压。亦可理解为所述电池组为一个包括若干组电池的电池包，例如，电动车具有一个包括若干组电池的电池包，对电池包充放电时，实时采集其中的每一节电池的电压。在其中一个实施例中，所述对电池组充放电时，实时采集每一节电池的电压，包括：在放电时，记录每一节电池电压的历史数据，放电结束后选取每一节电池放电开始到放电结束期间101个数据点，作为每一节电池的荷电状态从100％到0％对应的电池电压；其中，每一数据点对应所述电池组的该节电池最低的电池电压数据；在充电时，记录每一节电池电压的历史数据，充电结束后选取每一节电池充电开始到充电结束期间101个数据点，作为每一节电池的荷电状态从0％到100％对应的电池电压；其中，每一数据点对应所述电池组的该节电池最高的电池电压数据。进一步地，在其中一个实施例中，所述电池组中的各节电池串联设置。所述荷电状态估算方法对于电池组尤其是三元锂电池组的荷电状态的估算具有较为精准且实时的技术效果。例如，对所述电池组分别进行预设次数的相异倍率的充放电操作，获得相异倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始充放电倍率曲线；例如，预设次数为10、15、20、25、30、50、60或100次等，每次充电操作中，充电倍率都是不同的；每次放电操作中，放电倍率都是不同的。例如，所述对所述电池组分别进行预设次数的相异倍率的充放电操作，获得相异倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始充放电倍率曲线，包括：对所述电池组分别进行第一预设次数相异放电倍率下的放电操作和第二预设次数相异充电倍率下的充电操作，获得不同放电倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始放电倍率曲线DV-SOC和不同充电倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始充电倍率曲线CV-SOC，以及电流为零时体现开路电压和荷电状态的基本倍率曲线OCV-SOC。进一步地，第一预设次数和第二预设次数相同或相异。例如，第一预设次数和第二预设次数均为10、15、20、25、30、50、60或100次等。在其中一个实施例中，所述对所述电池组分别进行预设次数的相异倍率的充放电操作，获得相异倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始充放电倍率曲线，包括：对所述电池组分别进行第一预设次数相异放电倍率下的放电操作和第二预设次数相异充电倍率下的充电操作，获得不同放电倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始放电倍率曲线DV-SOC和不同充电倍率下体现电池电压和荷电状态关系的初始充电倍率曲线CV-SOC，以及电流为零时体现开路电压和荷电状态的基本倍率曲线OCV-SOC；并且，所述区间为充电倍率区间或放电倍率区间；所述根据所述比例位置合成当前充放电倍率曲线NV-SOC，包括：根据所述比例位置合成当前放电倍率曲线N_DV-SOC或当前充电倍率曲线N_CV-SOC；所述根据所述电池电压平均值与当前充放电倍率曲线，得到当前电压对应的表读电池剩余容量，并由电荷积分得到积分电池剩余容量，根据表读电池剩余容量与积分电池剩余容量的误差得到误差比例因子，根据所述误差比例因子计算当前电池剩余容量，包括：根据所述电池电压平均值、当前放电倍率曲线N_DV-SOC或当前充电倍率曲线N_CV-SOC，得到当前电压对应的表读电池剩余容量，并由电荷积分得到积分电池剩余容量，根据表读电池剩余容量与积分电池剩余容量的误差得到误差比例因子KE，根据所述误差比例因子KE计算当前电池剩余容量。这样，通过表读电池剩余容量与积分电池剩余容量，及由此得出的误差比例因子，进行校正之后，就能够得到非常准确的误差度通常小于3％乃至于小于1％的当前电池剩余容量。
在其中一个实施例中，所述计算一段时间的电流平均值和电池电压平均值，并根据所述电流平均值确定其所属的区间，包括：计算一段时间的电流平均值I0和电池电压的平均值并根据所述电流平均值确定其所属的充电倍率区间[C0，C1]或放电倍率区间[D0，D1]；
并且，所述计算所述电流平均值位于所属的区间的比例位置，具体为：
或
其中，CI0为电流平均值I0对应的充电倍率、DI0为电流平均值I0对应的放电倍率。
在其中一个实施例中，在一个计算电流平均值的周期内，当前电池剩余容量为上一次计算的校正当前电池容量SOC0加上电荷积分得到电池容量的改变值其中，QRated即为Q额定。
下一个周期的电荷积分得到的积分电池剩余容量SOCI1＝SOC0+ΔSOCI；
下一个计算周期到达时，根据当前电压得到的表读电池剩余容量SOCV1，则当前电池剩余容量SOC1＝SOCV1+KE(SOCV1-SOCI1)，并且，第n个周期后的当前电池剩余容量为：
SOC(n-1)＝SOCV(n-1)+KE(SOCV(n-1)-SOCI(n-1))，其中n≥1。
在其中一个实施例中，在一个计算电流平均值的周期内，读取所存储的所述电池组的各节电池剩余容量，电荷积分计算积分电池剩余容量SOC(n-1)，并计算一段时间的电流平均值和电池电压平均值。在其中一个实施例中，所述荷电状态估算方法还包括步骤：判断当前电池剩余容量与所存储的上次电池剩余容量的差值超过所述上次电池剩余容量的0.5％～5％例如5％时，则将存储当前电池剩余容量以替代所述上次电池剩余容量。这样，能实时、准确估算出电池组特别是三元锂电池组的荷电状态，并且适时更新，在电池组老化的情况下同样有效。在其中一个实施例中，对电池组充放电中，充电时当某一节电池电压高于4.2V停止充电，将电池组的荷电状态设置为100％；放电时当某一节电池电压低于3.2V停止放电，将电池组的荷电状态设置为0％。这样，可以使得荷电状态设置更为准确，从而在后续根据当前充放电倍率曲线、积分电池剩余容量以及误差比例因子计算当前电池剩余容量，对于新的或者老化的电池组均有较为准确的真实荷电状态估算结果。例如，在放电时，使用上位机软件记录每一节电池电压的历史数据，放电结束后选取每一节电池放电开始到放电结束期间101个数据点，作为SOC从100％到0％对应的电池电压。例如，电池组一共有30节电池串联，SOC每一个数据点对应该电池组中最低的电池电压数据。在充电时，充电曲线记录数据同理，但是SOC的每一个数据点对应该电池组最高的电池电压数据。例如，当前计算的电池剩余容量SOC和上次保存的电池容量对比差值的绝对值超过0.5％，把当前的电池剩余容量写到系统的EEPROM里。在电池组出现容量下降或电池老化时，放出相同的容量后电池电压会下降的更快，按照原放电曲线对应的SOC下降的也会随之更快。在老化试验中选取了30串24并的三元锂电池组，在容量下降了20％后，对电池组的动态放电时SOC的估算误差在3％以内。
在其中一个实施例中，所述处理器为S32K系列微控制器。在其中一个实施例中，所述处理器为S32K144微控制器。下面再给出一个具体的实施例来对电动车电池管理系统作出具体说明，一种电动车电池管理系统，其处理器选用了飞思卡尔汽车级的32位微控制器S32K144，存储模块、比较模块、保护模块及通信模块，与处理器一体设置；S32K系列的微控制器是基于ARM Cortex-M4F内核实现的，其最高频率达到112MHZ，具有2M的FLASH、4K的EEPROM以及256K的RAM，12位ADC和3路CAN通讯，S32K微控制器组合的外设和封装兼容，使软件可以重复利用、降低设计成本。例如，该电动车电池管理系统包括32串锂电池电压采样模块，具有一定的采样及管理功能，亦可称为电压采样和管理单元。例如，通过模拟开关进行切换到S32K144的一路ADC通道上采集数据，电池的各种保护参数阈值保存到S32K144的EEPROM中，采集的数据触发报警后通过控制所述电动车电池管理系统的各继电器分别作出相应的保护动作，其中，设计两路CAN通讯，一路与整车控制器通信，一路与充电机通信，该电动车电池管理系统还采用漏电绝缘检测功能实时检测整车的绝缘的状况，保证驾驶人员的生命财产安全。
本申请一个实施例是，一种电动车电池管理系统，其包括集成了处理器、温度采集模块、电压采样模块、电流采样模块、存储模块、比较模块、保护模块与通信模块的芯片，以及预充继电器、放电继电器、充电继电器、总负载继电器与荷电状态估算模块；进一步地，荷电状态估算模块亦可与处理器集成设置，例如荷电状态估算模块集成设置在所述芯片中。一个例子是，如图1所示，电动车电池管理系统包括集成了处理器、温度采集模块、电压采样模块、电流采样模块、存储模块、比较模块、保护模块与通信模块的芯片，各电压采样模块分别与各电池组连接，预充继电器K1、放电继电器K2及充电继电器K3的一端分别通过保险电阻R2连接32个串联的电池组B1至B32的正极以及芯片的BAT-HV+引脚，预充继电器K1的另一端还通过预充电阻R1连接电机驱动器222及芯片，放电继电器K2的另一端还连接电机驱动器222及芯片，充电继电器K3的另一端还连接充电机333及芯片；总负载继电器K4的一端连接芯片，另一端连接芯片的BAT-HV-引脚，另一端还通过分流器111连接32个串联的电池组B1至B32的负极与芯片的地线引脚，芯片的CAN1H引脚和CAN1L引脚分别连接整车ECU，CAN2H引脚和CAN2L引脚分别连接充电机，PGND引脚连接车体，TEMP1+引脚及与其相邻的TEMP-引脚连接一个温度探头，其余依此类推，共计可连接八个温度探头。
例如，一种电动车电池管理方法，其包括步骤：电动车电池管理系统挂载整车电池；激活ON档信号，启动电动车电池管理系统，电动车电池管理系统进行自检，在自检正常时闭合电池箱内的主继电器(即总负载继电器)；检测电动车电池管理系统的侧高压已经输出且收到电动车电池管理系统的主继电器已处于闭合状态时，闭合预充继电器，并在预充时间截止后闭合放电继电器；存在ON档信号时且不存在需要下电的严重故障时，判断是否存在断电触发信号，是则断开电池箱内的主继电器；存在ON档信号时且存在需要下电的严重故障时，上报故障及即将断开继电器状态位，经过预设时间后断开继电器；ON档信号消失时，断开负载控制，断开电池箱内的主继电器，关闭电动车电池管理系统，整车下电。在其中一个实施例中，所述电动车电池管理方法应用于任一实施例所述电动车电池管理系统中。进一步地，在其中一个实施例中，所述预设时间根据系统需求设置，例如0.1、0.5、2或5秒等。
例如，电动车ON档上电后，电动车电池管理系统(BMU)进行自检，自检成功，闭合电池箱体内的主继电器；预充不由BMU控制，BMU只负责箱体内的主继电器和其他继电器，Start信号也不发给BMU，例如，如图2所示，开始后，BMU挂整车电池，ON档激活BMU；ON档后，BMU进行自检，自检正常后闭合电池箱体内的主继电器，不吸合预充继电器负控和MCU负控，也无需判断MCU下发的预充电压；钥匙到Start档后，MCU检测到BMU侧高压已经输出且收到BMU上报的主继电器闭合状态后，MCU闭合预充继电器，预充截止后MCU闭合放电继电器。例如，采用S32K144作为所述MCU。
例如，电动车熄火时，BMS下电分为正常下电和异常保护下电。正常下电：行车结束，整车关掉钥匙，整车断掉BMS供电电源，BMS断开主继电器并停机。异常保护下电：行车过程中，若BMS检测到有单体过压，单体欠压，过温，低温，整组过压，整组欠压，过流，绝缘漏电；这几个故障的一级严重故障发生后，BMS会向整车发送故障，请求整车限功降流；检测到故障发生5秒后，发送断开主继电器信号，断开放电继电器。例如，如图3所示，开始后，激活ON档信号，当ON档信号消失时，BMS先断开MCU负控，然后断开电池箱内的主继电器；BMS关机，整车下电完成，此时下电结束；存在ON档信号时判断是否有需要下电的严重故障，是则BMS上报故障，并上报即将断开继电器状态位，然后BMS断开电池箱内的主继电器，下电结束；否则判断是否存在断电触发信号，是则BMS断开电池箱内的主继电器，下电结束。
需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的电动车电池管理系统与电动车电池管理方法，例如，电池为三元锂电池，则本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的电动车三元锂电池管理系统与电动车三元锂电池管理方法，其余实施例以此类推。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电动车电池管理系统，其特征在于，包括：
处理器；
预充继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组及电机驱动器连接；
放电继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组及电机驱动器连接；
充电继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组及充电机连接；
总负载继电器，与所述处理器连接，还用于分别与电池组、电机驱动器及充电机连接；
温度采集模块，与所述处理器连接，用于采集当前温度数据；
电压采样模块，与所述处理器连接，用于采集当前电压数据；
电流采样模块，与所述处理器连接，用于采集当前电流数据；
存储模块，与所述处理器连接，用于分别存储温度阈值数据、电压阈值数据与电流阈值数据；
比较模块，与所述处理器连接，用于分别比较当前温度数据与温度阈值数据、当前电压数据与电压阈值数据、以及当前电流数据与电流阈值数据，得到比较结果；
保护模块，与所述处理器连接，用于根据所述比较结果发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关；
通信模块，与所述处理器连接，还用于分别与整车控制器通信及充电机通信；
荷电状态估算模块，与所述处理器连接，还用于与电池组连接，以在电池组荷电状态估算异常时通过所述保护模块发送控制信号分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。
2.根据权利要求1所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述电压采样模块的数量为多个；
多个所述电压采样模块分别与所述处理器连接，每一所述电压采样模块用于连接一个电池组，所述电压采样模块用于采集所连接的电池组的当前电压数据。
3.根据权利要求1所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述温度采集模块的数量为多个；
多个所述温度采集模块分别与所述处理器连接，每一所述温度采集模块用于设置在一温度采集位置处，所述温度采集模块用于采集其温度采集位置的当前温度数据。
4.根据权利要求1所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述电动车电池管理系统还包括与所述处理器连接的检测模块，所述检测模块用于在发生检测异常时通过所述处理器分别控制所述预充继电器、所述放电继电器、所述充电继电器及所述总负载继电器的开关。
5.根据权利要求4所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述检测模块包括漏电检测单元及/或绝缘检测单元；及/或，所述保护模块包括过压保护单元、欠压保护单元与过温保护单元。
6.根据权利要求1所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述电池组的电池为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池及/或锂离子电池。
7.根据权利要求6所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述电池组的电池为磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钴酸锂及/或三元锂电池。
8.根据权利要求1至7中任一项所述电动车电池管理系统，其特征在于，所述处理器为S32K系列微控制器。
9.一种电动车电池管理方法，其特征在于，包括步骤：
电动车电池管理系统挂载整车电池；
激活ON档信号，启动电动车电池管理系统，电动车电池管理系统进行自检，在自检正常时闭合电池箱内的主继电器；
检测电动车电池管理系统的侧高压已经输出且收到电动车电池管理系统的主继电器已处于闭合状态时，闭合预充继电器，并在预充时间截止后闭合放电继电器；
存在ON档信号时且不存在需要下电的严重故障时，判断是否存在断电触发信号，是则断开电池箱内的主继电器；
存在ON档信号时且存在需要下电的严重故障时，上报故障及即将断开继电器状态位，经过预设时间后断开继电器；
ON档信号消失时，断开负载控制，断开电池箱内的主继电器，关闭电动车电池管理系统，整车下电。
10.根据权利要求9所述电动车电池管理方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8中任一项所述电动车电池管理系统中。
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