CN112659969A - 双支路动力电池控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开一种双支路动力电池控制系统及方法，电池管理模块对采集模块采集到的电压数据以及电流数据进行判断，以判断当前支路是否出现故障，进而选择闭合其中一个支路的负极接触器或闭合两个支路的负极接触器，从而控制相应的电池组工作或者断开，当一个是出现故障无法工作时，另一条支路可以独立的为整车提供可靠的能量来源，能够避免动力电池故障而出现的整车抛锚的问题。

Description

双支路动力电池控制系统及方法

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，特别是涉及一种双支路动力电池控制系统及方法。

背景技术

目前，纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

纯电动汽车的能源供应全部来源于动力电池系统，然而，现阶段的纯电动汽车大多数采用单支路系统，或只有一个总负荷开关的双支路系统，这种系统如果支路或继电器出现问题时，会导致整车抛锚无法工作的情况，若在高速行驶的情况下很可能产生严重后果，严重威胁驾乘人员的人身财产安全。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够避免动力电池故障而出现整车抛锚的问题的双支路动力电池控制系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种双支路动力电池控制系统，包括：

采集模块，所述采集模块包括电流采集单元及电压采集单元，所述电流采集单元用于采集动力电池的电流数据，所述电压采集单元用于采集动力电池的电压数据；及

电池管理模块，所述电池管理模块分别与所述电流采集单元及所述电压采集单元通讯连接，所述电池管理模块用于接收所述电流数据及所述电压数据，并分别将所述电流数据及所述电压数据与预设阈值一一进行比对，生成闭合指令，根据所述闭合指令，闭合相应的支路，其中，所述双支路动力电池中，每一支路均可单独通过控制其开关而控制其通断。

在其中一个实施例中，所述采集模块还包括温度采集单元，所述温度采集单元与所述电池管理模块通讯连接，所述温度采集单元用于采集动力电池的温度数据。

基于上述实施例任一项所述的双支路动力电池控制系统的双支路动力电池控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、电压采集单元分别采集第一电压值及第二电压值，并发送至电池管理模块；

S102、所述电池管理模块将所述第一电压值与所述第二电压值进行比对，生成电压差值，若所述电压差值小于或等于第一预设压差值，则生成双支路闭合指令，若所述电压差值大于所述第一预设压差值，则生成单支路闭合指令；

S103、电流采集单元采集实时电流值，并发送至所述电池管理模块；

S104、所述电池管理模块进行比对操作，若所述实时电流值符合电流范围值，且所述电压差值符合压差范围值，生成所述单支路闭合指令。

在其中一个实施例中，所述电流范围值包括第一预设范围值、第二预设范围值、第三预设范围值、第四预设范围值及第五预设范围值。

在其中一个实施例中，所述压差范围值包括第一预设压差范围值、第二预设压差范围值及第三预设压差范围值。

在其中一个实施例中，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第一预设范围值，且所述电压差值符合所述第一预设压差范围值，则生成所述单支路闭合指令。

在其中一个实施例中，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第二预设范围值，且所述电压差值符合所述第二预设压差范围值，则生成所述单支路闭合指令。

在其中一个实施例中，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第三预设范围值，且所述第一电压值与所述第二电压值相同，则生成所述单支路闭合指令。

在其中一个实施例中，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令后，还包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第四预设范围值，则生成所述不投切指令。

在其中一个实施例中，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第五预设范围值，且所述电压差值符合第三压差范围值，则生成所述单支路闭合指令。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种双支路动力电池控制系统及方法，电池管理模块对采集模块采集到的电压数据以及电流数据进行判断，以判断当前支路是否出现故障，进而选择闭合其中一个支路的开关或闭合两个支路的开关；具体的例如选择闭合其中一个支路的负极接触器或闭合两个支路的负极接触器，从而控制相应的电池组工作或者断开，当一个是出现故障无法工作时，另一条支路可以独立的为整车提供可靠的能量来源，能够避免动力电池故障而出现的整车抛锚的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施方式的双支路动力电池控制系统的功能模块图；

图2为本发明一实施方式的双支路动力电池控制方法的方法流程图；

图3为本发明一实施方式的双支路动力电池控制系统的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/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。

请参阅图1，一种双支路动力电池控制系统10，包括：采集模块100及电池管理模块200，采集模块100用于采集动力电池的电流、电压及温度。

请参阅图1，采集模块100包括电流采集单元110及电压采集单元120，电流采集单元110用于采集动力电池的电流数据，电压采集单元120用于采集动力电池的电压数据；电池管理模块200分别与电流采集单元及电压采集单元通讯连接，电池管理模块200分别与电流采集单元及电压采集单元通讯连接，电池管理模块用于接收电流数据及电压数据，并分别将电流数据及电压数据与预设阈值一一进行比对，生成闭合指令，根据所述闭合指令，闭合相应的支路；其中，所述双支路动力电池中，每一支路均可单独通过控制其开关而控制其通断，即闭合连通或者非闭合断开。例如，分别生成第一支路闭合指令和/或第二支路闭合指令，根据第一支路闭合指令和/或第二支路闭合指令，对应闭合第一支路和/或第二支路，也即是，闭合指令包括第一支路闭合指令和第二支路闭合指令中的至少一种，相应的闭合指令闭合相应的支路，进而来通过控制支路上开关而控制其充电、放电或断开。具体的，闭合指令作用于相应的支路上的开关，通过开关来执行相应的闭合指令。本实施例中，相应支路上的开关优选为负极接触器，当然开关也不限于此，本领域技术人员也可以考虑其他类型的开关或者将开关设置在正极处，均可实现相似的技术效果。

需要说明的是，电流采集单元110可以为电流采集器，电压采集单元120可以为电压数据采集器，电池管理模块200为BMS。首先对电池管理模块200上电后，电压采集单元120采集动力电池的电压数据，并上传至电池管理模块200，由电池管理模块200统计各支路的电压信息，同时确认各支路的电压数据是满足电动汽车的发电要求，若不满足，则要进行充电。进一步地，电池管理模块200用于根据各支路电压数据的差值与预设阈值的对比进行选择性闭合支路对应的负极接触器，即对生成上述的第一支路闭合指令及第二支路闭合指令，以保证电动汽车有持续的动力支持，能够避免动力电池故障而出现的整车抛锚的问题。

请参阅图1，进一步地，采集模块100还包括温度采集单元，温度采集单元与电池管理模块200通讯连接，温度采集单元用于采集动力电池的温度数据。

需要说明的是，温度采集单元用于采集动力电池的温度数据，并将温度数据上传至电池管理模块200。

请参阅图2，基于上述实施例任一项的双支路动力电池控制系统的双支路动力电池控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、电压采集单元120分别采集第一电压值及第二电压值，并发送至电池管理模块；

S102、电池管理模块200将第一电压值与第二电压值进行比对，生成电压差值，若电压差值小于第一预设压差值，则生成双支路闭合指令，若电压差值大于第一预设压差值则生成单支路闭合指令；

S103、电流采集单元110采集实时电流值，并发送至电池管理模块；

S104、电池管理模块200进行比对操作，若实时电流值符合电流范围值，且电压差值符合压差范围值，生成单支路闭合指令。

为了更好的解释双支路动力电池控制方法的技术构思，在一实施例中，

步骤S101、电压采集单元120分别采集第一电压值及第二电压值，并发送至电池管理模块。

需要说明的是，本申请包括电池放电及充电两种情况。电压采集单元120分别采集第一支路的第一电压值以及第二支路的第二电压值，并上传至电池管理模块200。

步骤S102、电池管理模块200将第一电压值与第二电压值进行比对，生成电压差值，若电压差值小于或等于第一预设压差值，则生成双支路闭合指令，若电压差值大于第一预设压差值则生成单支路闭合指令。

需要说明的是，当在汽车启动时，动力电池处于放电状态，两个支路的动力电池的电压值会存在差异，电池管理模块200接收电压采集单元发送的第一电压值和第二电压值后，会进行计算差值，若电压差值小于或等于第一预设压差值2V或者两个支路没有故障，则电池管理模块200会控制双支路的负极接触器闭合，若电压差值大于第一预设压差值2V或者1个支路没有故障，则电池管理模块200会控制其中一个支路的负极接触器闭合，若所有支路存在故障时，则不闭合所有支路。当汽车处于充电状态时，支路的闭合状态也与上述过程相同。其中，第一预设压差值可根据实际工作环境进行设定。

步骤S103、电流采集单元110采集实时电流值，并发送至电池管理模块200；

步骤S104、电池管理模块200进行比对操作，若实时电流值符合电流范围值，且电压差值符合压差范围值，生成单支路闭合指令。

需要说明的是，步骤S102为负极接触器初次闭合的条件，步骤S103和步骤104为负极接触器后续的闭合条件。其中，电流范围值包括第一预设范围值、第二预设范围值、第三预设范围值、第四预设范围值及第五预设范围值，压差范围值包括第一预设压差范围值、第二预设压差范围值及第三预设压差范围值。具体说明请参阅如下实施例：

在步骤电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第一电流范围值，且电压差值符合第一压差范围值，生成单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第一预设范围值，且电压差值符合第一预设压差范围值，则生成单支路闭合指令。

需要说明的是，若由于不符合电压差值小于或等于第一预设压差值的闭合条件，而导致暂时不可以闭合负极接触器的支路，当实时电流值在0A到50A，且待投入支路的电压值比当前的投入工作的支路的电压的最大值高0到5V内，则会将另一条未闭合的支路投入。其中这里的第一电流范围值可以根据实际情况设定。

在步骤电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第一电流范围值，且电压差值符合第一压差范围值，生成单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第二预设范围值，且电压差值符合第二预设压差范围值，则生成单支路闭合指令。

需要说明的是，若由于不符合电压差值小于或等于第一预设压差值的闭合条件，而导致暂时不可以闭合负极接触器的支路，当实时电流值大于50A且小于100A，且待投入支路的电压值比当前的投入工作的支路的电压的最大值高6到10V内，则会将另一条未闭合的支路投入。其中这里的第二电流范围值可以根据实际情况设定。

在步骤电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第一电流范围值，且电压差值符合第一压差范围值，生成单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第三预设范围值，且第一电压值与第二电压值相同，则生成单支路闭合指令。

需要说明的是，若由于不符合电压差值小于或等于第一预设压差值的闭合条件，而导致暂时不可以闭合负极接触器的支路，当实时电流值小于1A，且第一电压值与第二电压值相同时，由于此时总电流较小，无法满足汽车所需的功率，故需要将另一支路投入。其中第三预设范围值可以根据实际工作情况而定。

在步骤电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第一电流范围值，且电压差值符合第一压差范围值，生成单支路闭合指令后，还包括如下步骤：

电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第四预设范围值，则生成不投切指令。

需要说明的是，当实时电流值大于或等于100A时，由于电流值已经满足电动汽车的动力需求，故可以不投切另一条支路，以节约能源。

在步骤电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第一电流范围值，且电压差值符合第一压差范围值，生成单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

电流采集单元110采集实时电流值，若实时电流值符合第五预设范围值，且电压差值符合第三压差范围值，则生成单支路闭合指令。

需要说明的是，此实施例是充电时的情况，由于不满足小于或等于第一预设压差值的闭合条件，而导致的暂时不可以闭合负极接触器的支路，在该支路电压在比电压低2V到10V范围内时，同时限制总充电需求电流为50A，并延时5s吸合接触器，待5S后投入另一支路，这里延时主要是待充电桩成功转换模式。其中第五预设范围值以及第三压差范围值都可根据实际工作情况设置。

为了更好地理解本申请的技术方案，一实施例中，本申请还给出了一种双支路的具体结构，请参阅图3，双支路或者双支路动力电池包括两组电池组，分别为电池组1和电池组2，两组电池组均通过相应的开关连接高压配电箱，进而来实现充电或放电。具体的，本实施例的双支路的开关为负极接触器，电池组1通过负极接触器KM1与高压配电箱电连接，电池组2通过负极接触器KM2与高压配电箱电连接，电池组1所在支路与电池组2所在支路相独立。

如此，电池管理模块200对采集模块100采集到的电压数据以及电流数据进行判断，以判断当前支路是否出现故障，进而选择闭合其中一个支路的负极接触器或闭合两个支路的负极接触器，从而控制相应的电池组工作或者断开，当一个是出现故障无法工作时，另一条支路可以独立的为整车提供可靠的能量来源，能够避免动力电池故障而出现的整车抛锚的问题。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

上述双支路动力电池控制系统及方法10，电池管理模块200对采集模块采集到的电压数据以及电流数据进行判断，以判断当前支路是否出现故障，进而选择闭合其中一个支路的负极接触器或闭合两个支路的负极接触器，从而控制相应的电池组工作或者断开，当一个是出现故障无法工作时，另一条支路可以独立的为整车提供可靠的能量来源，能够避免动力电池故障而出现的整车抛锚的问题。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双支路动力电池控制系统，其特征在于，包括：

采集模块，所述采集模块包括电流采集单元及电压采集单元，所述电流采集单元用于采集动力电池的电流数据，所述电压采集单元用于采集动力电池的电压数据；及

电池管理模块，所述电池管理模块分别与所述电流采集单元及所述电压采集单元通讯连接，所述电池管理模块用于接收所述电流数据及所述电压数据，并分别将所述电流数据及所述电压数据与预设阈值一一进行比对，生成闭合指令，根据所述闭合指令，闭合相应的支路；其中，所述双支路动力电池中，每一支路均可单独通过控制其开关而控制其通断。

2.根据权利要求1所述的双支路动力电池控制系统，其特征在于，所述采集模块还包括温度采集单元，所述温度采集单元与所述电池管理模块通讯连接，所述温度采集单元用于采集动力电池的温度数据。

3.基于上述权利要求1～2任一项所述的双支路动力电池控制系统的双支路动力电池控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

电压采集单元分别采集第一电压值及第二电压值，并发送至电池管理模块；

所述电池管理模块将所述第一电压值与所述第二电压值进行比对，生成电压差值，若所述电压差值小于或等于第一预设压差值，则生成双支路闭合指令，若所述电压差值大于所述第一预设压差值，则生成单支路闭合指令；

电流采集单元采集实时电流值，并发送至所述电池管理模块；

所述电池管理模块进行比对操作，若所述实时电流值符合电流范围值，且所述电压差值符合压差范围值，生成所述单支路闭合指令。

4.根据权利要求3所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，所述电流范围值包括第一预设范围值、第二预设范围值、第三预设范围值、第四预设范围值及第五预设范围值。

5.根据权利要求4所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，所述压差范围值包括第一预设压差范围值、第二预设压差范围值及第三预设压差范围值。

6.根据权利要求5所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第一预设范围值，且所述电压差值符合所述第一预设压差范围值，则生成所述单支路闭合指令。

7.根据权利要求5所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第二预设范围值，且所述电压差值符合所述第二预设压差范围值，则生成所述单支路闭合指令。

8.根据权利要求5所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第三预设范围值，且所述第一电压值与所述第二电压值相同，则生成所述单支路闭合指令。

9.根据权利要求5所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令后，还包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第四预设范围值，则生成所述不投切指令。

10.根据权利要求5所述的双支路动力电池控制方法，其特征在于，在所述步骤电流采集单元采集实时电流值，若所述实时电流值符合第一电流范围值，且所述电压差值符合第一压差范围值，生成所述单支路闭合指令中，具体包括如下步骤：

所述电流采集单元采集所述实时电流值，若所述实时电流值符合所述第五预设范围值，且所述电压差值符合第三压差范围值，则生成所述单支路闭合指令。

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