CN113659681A - 一种从控模块、电池管理系统、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种从控模块、电池管理系统、方法及存储介质，通过电能采集模块采集多个电池的电能参数；温度采集模块采集多个电池的温度参数；均衡模块将电池与充放电系统连接或断开；通信模块与电池管理系统的主模块进行通信连接；处理模块根据电池的电能参数以及温度参数，通过通信模块将电能参数和温度参数发送至主模块；通过通信模块接收主模块发送的控制指令，响应于控制指令，控制均衡模块将电池与充放电系统连通或断开。可见，处理模块可以根据采集的电能参数以及温度参数，控制均衡模块，即时对电池的充放电模式进行切换，实现对电池运行状态的监控与管理，保证电池组的工作稳定性。

Description

一种从控模块、电池管理系统、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种从控模块、电池管理系统、方法及存储介质。

背景技术

随着科技进步及环境保护需求的日益增长，电动汽车在社会生活中越来越普及。电动汽车是指以车载电源(一般为电池组)为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆，因而对环境影响相对传统汽车较小。

车载动力电池组由数百节单体电池通过串并联方式组合而成，总电压高，充电电流大。电池在充放电过程中的电压、温度都要保持在合理范围之内，由于单体电池间连接紧密，每个单体电池的工作状态都会对电动汽车的整个供电系统产生影响。

现有技术中，对电池的运行状态的监测与管理技术还不够完善，导致动力电池组的工作稳定性较差。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有技术中，对电池的运行状态的监测与管理技术还不够完善，导致动力电池组的工作稳定性较差。

根据第一方面，一种实施例中提供一种电池管理系统的从控模块，包括：

电能采集模块，用于采集多个电池的电能参数；

温度采集模块，用于采集多个电池的温度参数；

均衡模块，用于将电池与充放电系统连接或断开；

通信模块，用于与电池管理系统的主模块进行通信连接；

处理模块，用于根据电池的电能参数以及温度参数，通过通信模块将电能参数和温度参数发送至主模块；通过通信模块接收主模块发送的控制指令，响应于控制指令，控制均衡模块将电池与充放电系统连通或断开。

根据第二方面，一种实施例中提供一种电池管理系统包括：主模块以及至少一个第一方面所述的从控模块；

主模块用于获取从控模块的电池的电能参数以及温度参数，根据电池的电能参数以及温度参数，生成控制指令，并将控制指令发送至从控模块。

根据第三方面，一种实施例中提供一种电池管理方法，包括：

获取多个电池的电能参数以及温度参数；

根据电能参数以及温度参数，判断电池的运行状态，运行状态包括电压异常状态、温度异常状态、电量异常状态以及正常运行状态；

根据电池的运行状态，调整电池的工作状态，工作状态包括充电状态、放电状态以及断路状态。

根据第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，介质上存储有程序，程序能够被处理器执行以实现如第三方面所述的方法。

依据上述实施例的从控模块、电池管理系统、方法及存储介质，通过电能采集模块采集多个电池的电能参数；温度采集模块采集多个电池的温度参数；均衡模块将电池与充放电系统连接或断开；通信模块与电池管理系统的主模块进行通信连接；处理模块根据电池的电能参数以及温度参数，通过通信模块将电能参数和温度参数发送至主模块；通过通信模块接收主模块发送的控制指令，响应于控制指令，控制均衡模块将电池与充放电系统连通或断开。可见，处理模块可以根据采集的电能参数以及温度参数，控制均衡模块，即时对电池的充放电模式进行切换，实现对电池运行状态的监控与管理，保证电池组的工作稳定性。

附图说明

图1为一种实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图2为一种实施例提供的从控模块的结构示意图；

图3为一种实施例提供的从控模块的另一种结构示意图；

图4为一种实施例提供的电池管理方法的流程示意图。

附图标记：1-主模块；2-从控模块；3-电池组；21-电能采集模块；22-温度采集模块；23-均衡模块；24-通信模块；25-处理模块；26-电源模块；27-插接件模块。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一

电动汽车具有多个电池组，用于提供电能，电池组中包括多个串并联的单体电池(以下简称电池)，在理想状态下，每个电池之间的电压、电量以及温度为一致。在实际使用过程中，各个电池之间的电压、电量以及温度均具有一定差异。当电池组中出现一个异常工作的电池，电池组整体的工作稳定性受到影响。

如图1所示，本发明提供了一种电池管理系统，包括主模块1以及至少一个从控模块2，每个从控模块2用于对至少一个电池组3进行监控与管理，每个电池组3包括至少一个电池。

其中，主模块1用于获取从控模块2的电池的电能参数以及温度参数，根据电池的电能参数以及温度参数，生成控制指令，并将控制指令发送至从控模块2。从控模块2接收控制指令并响应于控制指令，对电池进行管理。上述主模块1还可以分别通过CAN总线与整车控制系统、充电机、电机控制器及仪表等连接；上述主模块1的功能主要包括系统自我检测、电池组信息、电池容量估算、安全保护及警报功能、电池状态判断功能、数据记录功能以及系统参数设置功能等。

如图2所示，本发明还提供了一种从控模块2，包括电能采集模块21、温度采集模块22、均衡模块23、通信模块24以及处理模块25。

上述电能采集模块21用于采集多个电池的电能参数，电能参数可以包括电池的电流参数、电压参数以及电量参数。由于可能会存在电池出现“漏电”的问题，出现“漏电”的电池可以进行充放电，但是电量较于正常的电池会出现过高或过低异常，在充电的时候会出现短板效应等问题，因此对电量参数也可以作为判断电池是否正常运行的一项依据。对电池的电能参数进行采集时，还可以获取电池的标识信息或ID信息，并将电能参数与ID信息共同绑定后发送至主动模块。

例如，电能采集模块21可以包括多个电压采集点，每一个电压采集点对应一个电池设置。不管是在电池组3进行充电还是放电，均需要每个电池的电压处于预设电压范围内，当出现任一个电池的电压异常，电池组3整体的充放电会受到影响，需要快速检测出具体异常的电池并进行处理，保证电池组3的工作稳定性。处理模块25通过获取电能采集模块21采集的电压参数，通过通信模块24将电池的电压参数发送至主模块1，主模块1通过对电压参数进行与预设电压范围的对比，或者与其他电池的电压参数进行对比，从而判断出电池的电能是否正常。随后主模块1通过通信模块24将判断结果或对应判断结果的控制指令反馈至从控模块2，处理模块25控制均衡模块23进行对电池与充放电系统的连接或断开。

在实际应用中，上述电能采集模块21可以包括电能采集部件以及电能采集开关，处理模块25通过控制电能采集开关启动电能采集模块21进行工作，在电池组3不工作的时候，可以断开电能采集开关，减少电能采集部件的待机功耗。

上述温度采集模块22用于采集多个电池的温度参数，可以包括多个温度传感器，每个电池对应设置至少一个温度传感器，一般温度传感器设置在电池的外壳上。对电池的温度参数进行采集时，还可以获取电池的标识信息或ID信息。电池的温度出现异常，一方面可能是因为环境散热的问题，另一方面可能是因为自身异常工作导致的温度异常。当电池的温度出现异常时，电池的工作状态大概率出现异常，从而影响电池组3的工作稳定性。不管是在电池组3进行充电还是放电，均需要每个电池的温度处于预设温度范围内，当出现任一个电池的温度异常，电池的充放电能力会出现异常，电池组3整体的充放电会受到影响，需要快速检测出具体异常的电池并进行处理，保证电池组3的工作稳定性。处理模块25通过获取温度采集模块22采集的温度参数，通过通信模块24将电池的温度参数发送至主模块1，主模块1通过对温度参数进行与预设温度范围的对比，或者与其他电池的温度参数进行对比，从而判断出电池的温度是否正常。随后主模块1通过通信模块24将判断结果或对应判断结果的控制指令反馈至从控模块2，处理模块25控制均衡模块23进行对电池与充放电系统的连接或断开。

上述均衡模块23用于将电池与充放电系统连接或断开，具体的，均衡模块23包括多个均衡选择开关，均衡选择开关用于将电池与充放电系统连接或断开。每个电池分别与多个均衡选择开关连接，通过控制不同均衡选择开关的通断，形成相应的电路，用于实现对电池与充放电系统的连接或断开。从控模块2获取来自主模块1的控制指令后，响应于该控制指令，处理模块25控制均衡模块23进行电路的切换，调整异常的电池的工作状态，避免异常电池对电池组3的工作稳定性造成影响。例如，在电池组3向车辆供电，电池处于放电状态时，若出现异常，需要及时停止供电，因为异常的电池继续放电短路或自燃的危险性，此时通过控制均衡模块23，可以将异常的电池调整至断路状态，将异常的电池从电池组3中屏蔽。又例如，在电池组3进行充电，电池处于充电状态时，电池的异常处理可以分为两种，一种是当电压或温度异常时，需要将电池的工作状态调整至断路状态。另一种是电池的电量异常，具体为电池出现电量高于预设电量范围的情况，由于现有的充电技术，在电池组3的电量快充达到90％(仅示例)后，进入涓流慢充，此时，少部分电池可能达到了90％或以上，但大部分还是在90％以下，电池组3整体还处于快充阶段，上述少部分电池继续快充会出现过充的问题，因此，此时需要进行断路，等待其它电池充电至相同或相近水平，再一起充电。

在一种可能的实现方式中，均衡模块23还可以包括均衡放电部件，用于与电池连接后，消耗电池的电能；均衡选择开关还用于将所述电池与所述均衡放电部件连接或断开。当电池出现电量高于预设电量范围的情况，还可以采用消耗电能的方式将电池降低至与其他电池相同电量的水平。具体的，处理模块25可以控制均衡模块23，将异常的电池调整至放电状态，此时的放电状态为通过均衡放电部件进行放电，定义为均衡放电状态。当电量下降至与其他电池电量至相同或相近水平，再一起充电。进一步说明，处理模块25通过通信模块24接收主模块1发送的均衡放电指令，响应于均衡放电指令，控制均衡选择开关将电池与充放电系统断开后与均衡放电部件连接，直至电池的电能参数降低至预设范围之后，控制均衡选择开关将电池与均衡放电部件断开。例如，均衡放电部件可以是电阻型部件。

上述通信模块24用于与电池管理系统的主模块1进行通信连接，通信模块24的通信方式可以是现有的任一种有线通信或无线通信的方式。例如采用是有线通讯，此时通信模块24可以具有CAN(Controller Area Network，控制器区域网络)总线，每个从控模块2通过CAN总线与主模块1进行通信连接。采用高速CAN实现主模块1与各个从控模块2之间通信，多路CAN中线间电气隔离，大幅提高运行稳定性。

上述处理模块25用于获取电池的电能参数以及温度参数，根据电池的电能参数以及温度参数，通过通信模块24将电能参数和温度参数发送至主模块1；通过通信模块24接收主模块1发送的控制指令，响应于控制指令，控制均衡模块23将电池与充放电系统连通或断开。处理模块25还用于通过通信模块24接收主模块1发送的均衡放电指令，响应于均衡放电指令，控制均衡选择开关将电池与均衡放电部件连接，直至电池的电能参数降低至预设范围之后，控制均衡选择开关将电池与均衡放电部件断开。通过均衡模块23，可以将电池的工作状态在充电状态、断裂状态以及放电状态中切换，其中，放电状态包括对车辆进行的正常放电状态以及对均衡放电部件进行的均衡放电状态。处理模块25采用的硬件类型并不限制，凡是能实现上述功能的器件均可使用，例如，处理模块25可以采用中央处理器、单片机或可编程器件等具有处理功能的器件。

在实际应用在中，处理模块25可以包括模数转换器，用于将电能采集模块21以及温度采集模块22采集的模拟信号，转换为数字信号，处理模块25再通过通信模块24将该数字信号发送至主模块1。

上述从控模块2还可以包括电源模块26，电源模块26用于将外部电源转换后为从控模块2的各个部分进行供电。例如，电源模块26可以包括变压器、逆变器以及整流器等常用的部件。例如变压器可以使用性价比较高的隔离变压器。

如图3所示，上述从控模块2还包括插接件模块27，电池通过插接件模块27与电能采集模块21、温度采集模块22以及均衡模块23连接。在实际应用中，从控模块2可以具有壳体，插接件模块27具有多个设在壳体的插接件接口，插接件接口用于与电池进行连接，当出现电池异常时，用户可以根据反馈的电池ID，进行电池的更换。插接件模块27可以提高电池更换的效率以及异常处理的效率。

通过采用上述的从控模块2，可以对电池组3中的电池进行实时监控，根据采集的温度参数与电能参数，进行对电池的运行状态进行判断，并及时对电池的工作状态进行调整。从而在任一个电池发生故障时，能够及时提示用户进行维护，以及及时隔绝异常电池对电池组3工作稳定性的影响。

实施例二

下面就电池管理系统进行电池管理的具体过程进行阐述，如图4所示，本发明提供的电池管理方法包括以下步骤：

步骤100：获取多个电池的电能参数以及温度参数。

具体的，电能采集模块21采集多个电池的电压参数以及电量参数，以及温度采集模块22采集多个电池的温度参数。处理模块25获取电能参数以及温度参数，进行数模转换后，再通过通信模块24传输至主模块1，由此，主模块1实现获取电池的电能参数以及温度参数。

步骤200：主模块1根据电能参数以及温度参数，判断电池的运行状态，运行状态包括电压异常状态、温度异常状态、电量异常状态以及正常运行状态。

例如，若电压参数不在预设电压范围内，判断为电压异常状态；若温度参数不在预设温度范围内，判断为温度异常状态；若电量参数不在预设电量范围内，判断为电量异常状态；若电压参数在预设电压范围内、温度参数在预设温度范围内以及电量参数在预设电量范围内，判断为正常运行状态。其中，以电压参数为例，获取多个电池的电压参数的平均值，设定平均值的偏差10％(仅示例)作为电压的预设电压范围。

步骤300：根据电池的运行状态，调整电池的工作状态，工作状态包括充电状态、放电状态以及断路状态。

具体的，若运行状态为电压异常状态或温度异常状态，调整电池的工作状态为断路状态。

若运行状态为电量异常状态，且电量参数大于预设电量范围，调整工作状态为放电状态或断路状态。其中，在电池组进行放电时，调整至断路状态，在电池组进行充电时，调整至均衡放电状态或断路状态。

若运行状态为电量异常状态，且电量参数小于预设电量范围，调整工作状态为充电状态。

例如是，当电动汽车在正常使用过程中，此时电池组3的充放电系统对应处于放电状态，此时需要电池的工作状态处于放电状态。此时需要通过采集电池的电能参数以及温度参数，从而对电池的运行状态进行判断以及工作状态的调整。

其中，电能采集模块21采集电池的电压参数以及电量参数，温度采集模块22采集电池的温度参数。处理模块25获取上述参数，并通过通信模块24将上述参数发送至主模块1。主模块1根据上述参数进行电池运行状态的判断，若上述参数中出现一个参数的异常，则生成相应的控制指令，并发送至从控模块2，从控模块2根据控制指令，控制均衡模块23将异常的电池的工作状态切换至断路状态。同时，电能参数以及温度参数的信号携带有电池的ID信息，主控模块根据异常电池的ID信息，生成相应的警报信号，用户可以通过车辆的中控系统的显示器获取该警报信号，以便对异常电池进行检修。

又例如，当电动汽车在充电过程中，电池组3的充放电系统对应处于充电状态，此时需要电池的工作状态处于充电状态。此时需要通过采集电池的电能参数以及温度参数，从而对电池的运行状态进行判断以及工作状态的调整。

其中，电能采集模块21采集电池的电压参数以及电量参数，温度采集模块22采集电池的温度参数。处理模块25获取上述参数，并通过通信模块24将参数发送至主模块1。主模块1根据上述参数进行电池运行状态的判断，若出现电压异常状态或温度异常状态时，则生成相应的控制指令，并发送至从控模块2，从控模块2根据控制指令，控制均衡模块23将异常的电池的工作状态切换至断路状态。同时，电能参数以及温度参数的信号携带有电池的ID信息，主控模块根据异常电池的ID信息，生成相应的警报信号，用户可以通过车辆的中控系统的显示器获取该警报信号，以便对异常电池进行检修。若出现电量状态异常时，判断电量是高于预设电量范围还是低于预设电量范围，当高于预设电量范围，可以是通过均衡模块23将电池切换至断路状态或放电状态，此时的放电状态为采用电池与均衡放电部件连接的放电状态，利用均衡放电部件消耗电量过高的电池，使得电池的电量下降至预设电量范围。当电量低于预设电量范围时，通过均衡模块23将电池切换至充电状态，此时电池需要进行充电。避免弱势电池(即电量过低)带来短板效应，影响电池组3的续航里程。

通过采用上述电池管理方法，可以对电池组3中的电池进行实时监控，根据采集的温度参数与电能参数，进行对电池的运行状态进行判断，并及时对电池的工作状态进行调整。从而在任一个电池发生故障时，能够及时提示用户进行维护，以及及时隔绝异常电池对电池组3工作稳定性的影响。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种电池管理系统的从控模块，其特征在于，包括：

电能采集模块，用于采集多个电池的电能参数；

温度采集模块，用于采集所述多个电池的温度参数；

均衡模块，用于将所述电池与充放电系统连接或断开；

通信模块，用于与电池管理系统的主模块进行通信连接；

处理模块，用于根据所述电池的电能参数以及温度参数，通过通信模块将所述电能参数和温度参数发送至所述主模块；通过通信模块接收所述主模块发送的控制指令，响应于所述控制指令，控制所述均衡模块将所述电池与所述充放电系统连通或断开。

2.如权利要求1所述的从控模块，其特征在于，所述均衡模块包括均衡选择开关，所述均衡选择开关用于将所述电池与充放电系统连接或断开。

3.如权利要求2所述的从控模块，其特征在于，所述均衡模块还包括均衡放电部件，用于与所述电池连接后，消耗所述电池的电能；

所述均衡选择开关还用于将所述电池与所述均衡放电部件连接或断开；

所述处理模块还用于通过通信模块接收所述主模块发送的均衡放电指令，响应于所述均衡放电指令，控制所述均衡选择开关将所述电池与所述均衡放电部件连接，直至所述电池的电能参数降低至预设范围之后，控制所述均衡选择开关将所述电池与所述均衡放电部件断开。

4.如权利要求1所述的从控模块，其特征在于，所述通信模块包括用于与所述主模块连接的CAN总线。

5.如权利要求1所述的从控模块，其特征在于，所述从控模块还包括插接件模块，所述电池通过所述插接件模块与所述电能采集模块、温度采集模块以及均衡模块连接。

6.一种电池管理系统，其特征在于，包括：主模块以及至少一个权利要求1-5任一项所述的从控模块；

所述主模块用于获取所述从控模块的电池的电能参数以及温度参数，根据所述电池的电能参数以及温度参数，生成控制指令，并将控制指令发送至所述从控模块。

7.一种电池管理方法，其特征在于，包括：

获取多个电池的电能参数以及温度参数；

根据所述电能参数以及温度参数，判断所述电池的运行状态，所述运行状态包括电压异常状态、温度异常状态、电量异常状态以及正常运行状态；

根据所述电池的运行状态，调整所述电池的工作状态，所述工作状态包括充电状态、放电状态以及断路状态。

8.如权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，所述获取多个电池的电能参数以及温度参数包括：

获取多个电池的电压参数以及电量参数；

获取多个电池的温度参数；

所述根据所述电能参数以及温度参数，判断所述电池的运行状态包括：

若所述电压参数不在预设电压范围内，判断为电压异常状态；

若所述温度参数不在预设温度范围内，判断为温度异常状态；

若所述电量参数不在预设电量范围内，判断为电量异常状态；

若所述电压参数在预设电压范围内、所述温度参数在预设温度范围内以及所述电量参数在预设电量范围内，判断为正常运行状态。

9.如权利要求8所述的电池管理方法，其特征在于，所述根据所述电池的运行状态，调整所述电池的工作状态包括：

若所述运行状态为电压异常状态或温度异常状态，调整所述电池的工作状态为断路状态；

若所述运行状态为电量异常状态，且所述电量参数大于所述预设电量范围，调整所述工作状态为放电状态或断路状态；

若所述运行状态为电量异常状态，且所述电量参数小于所述预设电量范围，调整所述工作状态为充电状态。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求7-9中任一项所述的方法。

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