CN113937371A - 一种电池管理装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了，一种电池管理装置，主要解决电池管理模块故障的问题，包括：主控运算模块，用于发出监测指令；电池管理模块，用于采集电池组的性能数据，并在接收到所述监测指令后，根据所述性能数据对所述电池组进行监测，并在监测到电池组发生故障时控制电池组停止工作。

Description

一种电池管理装置及系统
技术领域
本发明涉及电池系统安全控制领域，特别是一种电池管理装置及系统。
背景技术
现有电池管理技术中，主要是通过主控运算模块主动对电池管理模块返回的电池性能参数进行分析处理后，再对电池管理模块发出相关的操作指令，从而电池管理模块根据主控运算模块的操作指令对电池进行控制，其主动性完全受主控运算模块的影响，当电池性能处于故障状态时，电池管理模块需要等待主控运算模块的操作指令才能够执行相关操作，如此一来严重影响安全控制的及时响应效率，使得系统危险性增大。
发明内容
本发明的目的在于解决上述主控芯片持续控制整流程以及电池处于故障状态时的处理流程问题。
为达到上述目的，本发明提供一种电池管理装置及系统，包括：主控运算模块，用于发出监测指令；电池管理模块，用于采集电池组的性能数据，并在接收到所述监测指令后，根据所述性能数据对所述电池组进行监测，并在监测到电池组发生故障时控制电池组停止工作。
一种电池管理装置及系统，其中用于发出监测指令的主控运算模块与用于采集电池组的性能数据电池管理模块相连，当电池管理模块接收到监测指令后，根据采集到的性能数据对电池组进行监测，并在监测到电池组发生故障的同时控制电池组停止工作，通过电池管理模块实现对电池系统安全的主动监测和控制，检测故障指示信号过程中无需时刻要求主控运算模块全程参与，在整体控制流程上降低流程步骤复杂程度，提高监测效率，实时响应性提高，故障可被电池管理模块主动快速的监测，同时可以降低功耗。
优选地，所述主控运算模块在发出监测指令后进入休眠状态。
优选地，所述电池管理模块在监测到电池组发生故障时还用于产生一个故障指示信号，并将所述故障指示信号发送给主控运算模块，所述主控运算模块从所述休眠状态到唤醒状态，用于根据所述故障指示信号判断故障类型，并开启安全控制模式。
优选地，所述电池管理模块为多个，多个所述电池管理模块级联连接，每个所述电池管理模块与至少一个所述电池组连接以采集至少一个所述电池组的性能数据, 其中任一个所述电池管理模块与所述主控运算模块连接，以将所述监测指令传输给其他电池管理模块。
优选地，将与所述主控运算模块连接的电池管理模块定义为A电池管理模块，
当其中一个电池管理模块产生所述故障指示信号时，将所述故障指示信号逐级传至级联的其他电池管理模块，所述其他电池管理模块用于根据所述故障指示信号控制对应的电池组工作，并且，所述A芯片还用于将故障指示信号传输给主控运算模块。
优选地，所述监测指令包括监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息，所述电池管理模块用于根据所述监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息对所述电池组进行监测。
优选地，所述电池管理模块用于将所述电池组的性能数据与预设性能数据进行对比，并当所述电池组的性能数据和预设性能数据不相符时，判断所述电池组发生所述故障。
优选地，一种电池管理系统，包括电池组和电池管理装置。
附图说明
图1是本发明一种电池管理装置的简要流程图;
图2是本发明一种电池管理装置的整体模块图;
图3是本发明一种电池管理装置的点出管理芯片监测指令图；
图4是本发明一种电池管理装置完整流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，主控运算模块与电池管理模块的一端连接，其中主控运算模块用于发出监测指令，电池管理模块的另一端与电池组连接，形成闭合可以通讯的回路，电池管理模块用于采集电池组的性能数据，当电池管理模块接收到主控运算模块发出的监测指令后，根据采集到的性能数据对电池组进行监测，并在监测到电池组发生故障的同时控制电池组停止工作。
其中，监测指令是用以触发电池管理模块对电池组进行监测的指令。
因此，本申请实施例中，电池管理模块可以直接根据采集到的性能数据，对电池组的工作状态进行控制，并且当监测到电池组发生故障时，电池管理模块即控制电池组停止工作，而不需要将采集到的性能数据发送给主控运算模块，再通过接收主控运算模块的指令来控制电池组停止工作，从而本申请实施例可以减少等待的时间，可以在监测到电池组发生故障时第一时间对电池组进行控制，提高故障响应效率，其中，电池管理模块和主控运算模块可为芯片，另外，通过电池管理模块实现对电池系统安全的主动监测和控制，检测故障指示信号过程中无需时刻要求主控运算模块全程参与，在整体控制流程上降低流程步骤复杂程度，提高监测效率，实时响应性提高，故障可被电池管理模块主动快速的监测，同时可以降低功耗解决的问题。
在一实施例中，所述主控运算模块在发出监测指令后进入休眠状态。
具体的，所述主控运算模块在配置完毕电池自动监测指令给电池管理模块后并发出检测指令后，其中主控运算模块可处于休眠模式，当其收到故障指示信号时立即唤醒并识别故障信息，同时调用相应应对程序并发送控制指令给电池管理模块进行故障处理并开启安全模式。 由此，通过使主控运算模块处于休眠状态，可以减少主控运算模块的功耗。
如图3所示，在一实施例中，所述电池管理模块在监测到电池组发生故障时还用于产生一个故障指示信号，并将所述故障指示信号发送给主控运算模块，所述主控运算模块从所述休眠状态到唤醒状态，用于根据所述故障指示信号判断故障类型，并开启安全控制模式。
具体的，当电池管理模块在监测到电池组发生故障的同时，还会产生一个故障指示信号，并且将故障指示信号同时发送给主控运算模块，将主控运算模块从休眠状态快速转换至唤醒状态，并且主控运算模块根据故障指示信号判断当前故障类型后，实时响应安全控制模式，过程中无需实时要求主控运算模块全程参与，在整体控制流程上降低流程步骤复杂程度，仅仅只是在犹故障指示信号产生时，去传递故障指示信号给主控运算模块，将其唤醒，提高监测效率，实时响应性提高，同时可以降低功率损耗。
其中，安全控制模式例如可以是主控运算模块发出报警信号，或者主控运算模块对电池管理模块发出控制指令以使电池管理模块对电池组进行故障处理，例如控制液冷系统的冷却液流动速度加快，以加快对电池组的散热速度。
如图2所示，在一些实施例中，所述电池管理模块为多个，多个所述电池管理模块级联连接，每个所述电池管理模块与至少一个所述电池组连接以采集至少一个所述电池组的性能数据, 其中一个所述电池管理模块与所述主控运算模块连接，以将所述监测指令传输给其他电池管理模块。
具体的，如图2所示，电池管理模块可为多个，多个电池管理模块级联的方式连接，多个级联连接的电池管理模块中的任意一个的一端连接主控运算模块，从而，其他电池管理模块与主控运算模块之间的通信均通过该与主控运算模块连接的电池管理模块来实现，例如，主控运算模块将监测指令发送给与其连接的电池管理模块，然后该电池管理模块根据接收到的监测指令对与该电池管理模块连接的电池组进行监控，同时还将监测指令以逐级传递的方式传输给其他电池管理模块，从而其他电池管理模块根据监测指令以执行对应的监测，需要说明的是，此处其他电池管理模块是指除了与主控运算模块直接连接的电池管理模块之外的其他电池管理模块。
多个级联连接的电池管理模块的另一端连接至少一个电池组以采集至少一个电池组，其中，每个电池管理模块不限制与之连接的电池组的个数，可以连接一个电池组也可以连接多个电池组，并采集与之相连电池组的性能数据。
电池组的性能数据例如可以是电池组的电流、电压或温度等。
在一些实施例中，将与所述主控运算模块连接的电池管理模块定义为A电池管理模块，当任意一个电池管理模块监测到与其连接的电池组发生故障时，产生所述故障指示信号，并控制与其连接的电池组停止工作，同时，产生故障指示信号的电池管理模块还用于将所述故障指示信号以逐级传递方式传至级联的其他电池管理模块，所述其他电池管理模块用于根据所述故障指示信号控制对应的电池组停止工作。换句话而言，无论是A电池管理模块还是其他的电池管理模块，只要任意一个电池管理模块产生故障指示信号，该故障指示信号均逐级发送给其他的电池管理模块，从而各电池管理模块根据该故障指示信号控制对应的电池组停止工作。
此外，当A电池管理模块产生或者接收到的故障指示信号后，还将该故障指示信号传输给主控运算模块。
具体的，电池管理模块将采集到的故障指示信号依次传输给其他的电池管理模块，用于告知有电池组发生故障，各电池管理模块通过级联通信，使得所有电池管理模块均收到故障指示信号，从而控制相连的电池组的停止工作，同时，与主控运算模块相连的电池管理模块（A芯片）接收到故障指示信号后，立即将该信息发送给主控运算模块，主控运算模块接收到故障指示信号之后，被唤醒，从休眠模式转为工作状态，并根据故障指示信号识别故障类型，同时调用相应应对程序并发送控制指令给电池管理模块进行故障处理。
进一步来说，如果与主控运算模块相连接的不是如图2所示的首颗电池管理模块或末尾的电池管理模块的话，可以为电池包的管理芯片的第二颗或者第三颗芯片，同理可以是任一颗芯片连接主控运算模块，那么发生故障的电池包的位置也不是固定的，可以为与主控运算模块的直接连接的电池管理模块，那么，故障指示信号的传输就可以是，电池管理模块发出故障指示信号给相连的主控运算模块时也同时将故障指示信号给与之级联的电池管理模块，发出故障指示信号的电池管理模块上下同时传输故障指示信号，并依次传递。
若主控运算模块不与发出故障指示信号的电池管理模块直接连接时，同时发出故障指示信号的电池管理模块不为首尾位置的情况下，发出故障指示信号的电池管理模块将故障指示信号同时传递给上方和下方级联的两个级联芯片并依次传递下去，直至所有级联的电池管理模块均受到故障指示信号并停止对相连电池组的控制并传给主控运算模块将其唤醒为止。
在一实施例中，所述监测指令包括监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息，所述电池管理模块用于根据所述监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息对所述电池组进行监测。
具体的，监测指令包括监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息，电池管理模块用于根据所述监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息对电池组进行监测，其中监测指令是由主控运算模块发出的，在整个系统运行前主控运算模块会设定好需要被监测的信息。
主控运算模块可配置对电池组的监测范围、监测指标和监测方式，其中监测指标信息是指可监测的多种电信号，比如电压、电流等指标；监测范围信息是指可监测的电信号的可变动范围区间，比如电压区间为U1-U2，而电流区间为I1-I2，这里面的U和I的数值都是可以根据实际情况提前设定好的，当然也可以测试和设定其他可能会用到的数据指标；监测方式信息包括但不限制为以实时的方式监测性能数据，也可为以间隔预定时间的方式监测性能数据。
进一步而言，电池管理模块根据监测指标信息可以确定需要监测的指标，比如可以确定需要对电池组的电压和电池进行监测，从而电池管理模块可以从采集到的性能数据中选取出电压和电池的相关数据，而电池管理模块可以根据监测范围信息确定电池组允许的电压和电流的可变动范围，由此，电池管理模块可以将电压和电流的相关数据与监测范围信息指示的对应参数的可变动范围进行对比，以判断相应参数是否处于可变动范围内，如果是，则判定电池组为正常状态，如果否，则判定电池组发生了故障。此外，电池管理模块用于根据监测方式信息对电池组进行实时监测或者对电池组以预定时间间隔进行周期性监测。
在一实施例中，所述电池管理模块用于将所述电池组的性能数据与预设性能数据进行对比，并当所述电池组的性能数据和预设性能数据不相符时，判断所述电池组发生所述故障依据。其中，该预设性能数据可以理解为上述所述的监测范围，即监测指令中所携带的监测范围信息即是预设性能数据，电池管理模块首先是根据监测指标信息从采集到的性能数据中选取需要监测的参数的相关数据，然后将需要监测的参数的相关数据与预设性能数据进行对比，也就是判断需要监测的参数的相关数据是否在监测范围信息所指示的监测范围中，若是，则电池组为正常状态，若否，则电池组发生了故障。
一种电池管理系统，包括电池组和电池管理装置，例举一简单实施例：
系统具有主控运算模块S和三个电池管理模块B1、B2、B3。系统具有3组电池组D1、D2、D3，系统具有两种工作模式。正常运行模式1时，电池组D1、D2、D3的电压范围分别为U11-~U11+，U12-~U12+，U13-~U13+，电流范围分别为I11-~I11+，I12-~I12+，I13-~I13+；正常运行模式2时，电池组D1、D2、D3的电压范围分别为U21-~U21+，U22-~U22+，U23-~U23+，电流范围分别为I21-~I21+，I22-~I22+，I23-~I23+。
当系统开始工作时，S运行初始化程序，将U11-~U11+、I11-~I11+、U21-~U21+、I21-~I21+通过控制指令和数据连接线配置至B1的监测模式功能中；将U12-~U12+、I12-~I12+、U22-~U22+、I22-~I22+通过控制指令和数据连接线配置至B2的监测模式功能中；将U13-~U13+、I13-~I13+、U23-~U23+、I23-~I23+通过控制指令和数据连接线配置至B3的监测模式功能中；配置数据传输通过级联通信流水式完成。
当系统运行在工作模式1时要开启监测模式功能，则控制运算芯片首先发出指令选择B1的数据监测范围为U11-~U11+和I11-~I11+，数据监测指标为电压U和电流I，数据监测方式为模式1；同样的配置B2的数据监测范围为U12-~U12+和I12-~I12+，数据监测指标为电压U和电流I，数据监测方式为模式1；B3的数据监测范围为U13-~U13+和I13-~I13+，数据监测指标为电压U和电流I，数据监测方式为模式1。
配置完成后，控制运算芯片发出指令开启B1、B2、B3监测模式后,进入休眠。工作模式1的电池组数据正确性由监测功能确认。B1、B2、B3将根据固定的时间间隔通过控制/电池数据连线监测D1、D2、D3的电池性能数据是否符合正常工作模式1的范围。
当B1监测D1的电压U在U11-~U11+区间时，则认为D1的电压指标处于正常状态，将不会发出故障指示信号，并自动进入下次的监测，主控运算模块仍旧处于休眠状态；当B1监测D1的电流I在I11-~I11+区间时，则认为D1的电流指标处于正常状态，将不会发出故障指示信号，并自动进入下次的监测，主控运算模块仍旧处于休眠状态；B2和D2，B3和D3同理。
当B2监测D2的电压U不在U12-~U12+区间时，则认为D2的电压指标处于异常状态，将发出故障指示信号给B3和B1，B3收到故障指示信号后立即停止常规控制；B1收到故障指示信号后立即停止常规控制，并将故障指示信号继续发出给主控运算模块；主控运算模块感知故障指示信号指示B2电压监测异常，则立即退出休眠状态，并调用故障处理程序，使得系统处于受保护的安全状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种电池管理装置，其特征在于，包括：
主控运算模块，用于发出监测指令；
电池管理模块，用于采集电池组的性能数据，并在接收到所述监测指令后，根据所述性能数据对所述电池组进行监测，并在监测到电池组发生故障时控制电池组停止工作。
2.如权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于，
所述主控运算模块在发出监测指令后进入休眠状态。
3.如权利要求2所述的一种电池管理装置，其特征在于，
所述电池管理模块在监测到电池组发生故障时还用于产生一个故障指示信号，并将所述故障指示信号发送给主控运算模块；所述主控运算模块接收到所述故障指示信号后从所述休眠状态转为唤醒状态，并根据所述故障指示信号判断故障类型，并开启安全控制模式。
4.如权利要求3所述的一种电池管理装置，其特征在于，在所述安全控制模式下，所述主控运算模块发出报警信号。
5.如权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于，
所述电池管理模块为多个，多个所述电池管理模块级联连接，每个所述电池管理模块与至少一个所述电池组连接以采集至少一个所述电池组的性能数据；
其中一个所述电池管理模块与所述主控运算模块连接，以将所述监测指令传输给其他电池管理模块。
6.如权利要求5所述的一种电池管理装置，其特征在于，将与所述主控运算模块连接的电池管理模块定义为A电池管理模块；
当其中一个电池管理模块产生所述故障指示信号时，将所述故障指示信号逐级传至级联的其他电池管理模块，所述其他电池管理模块用于根据所述故障指示信号控制对应的电池组工作，并且，所述A电池管理模块还用于将故障指示信号传输给主控运算模块。
7.如权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于，所述监测指令包括监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息，所述电池管理模块用于根据所述监测范围信息、监测指标信息和监测方式信息对所述电池组进行监测。
8.如权利要求6所述的一种电池管理装置，其特征在于，所述电池管理模块用于根据所述监测方式信息对电池组进行实时监测或者对电池组以预定时间间隔进行周期性监测。
9.如权利要求1所述的一种电池管理装置，其特征在于，所述电池管理模块用于将所述电池组的性能数据与预设性能数据进行对比，并当所述电池组的性能数据和预设性能数据不相符时，判断所述电池组发生所述故障。
10.一种电池管理系统，包括电池组和权利要求1-9任一项电池管理装置。
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