CN114103725A - 远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法。该方法包括以下步骤：为所述车辆配置车联网系统，基于T‑BOX，建立动力电池系统的BMS、车辆的VCU、以及远程终端设备之间的通信；通过BMS检测电池包的更换情况，并将电池包更换是否成功的信息发生至远程终端设备。本发明的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，针对动力电池系统中单个电池包的更换操作，可远程实时查看电池包更换的状态，有利于提升电池包更换作业的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池制造与应用技术领域，特别涉及一种远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法。
背景技术
动力电池包是电动汽车的动力源，目前市面上所售卖的电动汽车绝大部分其动力电池系统的电池包是固定式不可拆卸的，少部分研发的换电车型的操作方式为动力电池系统的电池包整包更换。
为了降低电池包更换的难度，是更换更为灵活方便，目前，一些厂商在研发可拆卸的动力电池包，此类车辆的动力电池系统由多个电池包组成，单个的电池包重量较轻，可由汽车用户自行更换，方法简单，操作方便，可解决电动车充电慢引起用户充电焦虑、里程焦虑等问题。但在更换电池包后，整车上电之前，更换的电池包与动力电池系统的动力回路是否连接牢靠不能及时确认。无论是更换成功还是没成功，都无法方便直观的判断。如果电池包连接不牢靠或匹配不成功，会对整个动力电池系统及车上的用电器件、线路等造成损害。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，以针对动力电池系统中单个电池包的更换操作，可远程实时查看电池包更换的状态，有利于提升电池包更换作业的安全可靠性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，用于车辆上动力电池系统中电池包更换状态的检测，该方法包括以下步骤：
S1、为所述车辆配置车联网系统，基于T-BOX，建立所述动力电池系统的 BMS、所述车辆的VCU、以及远程终端设备之间的通信；
S2、通过所述BMS检测所述电池包的更换情况，并将所述电池包更换是否成功的信息发生至所述远程终端设备。
进一步的，所述电池包具有BCU，所述BCU与所述BMS通信联络；所述 BMS中配置有控制所述动力电池系统的动力回路与供电线路通断的继电器、可连通所述动力回路的测试单元、以及对所述动力回路与所述测试单元和所述供电线路之间的线路构成互锁控制的互锁控制单元；步骤S2包括以下步骤：
S21、所述车辆整车断电，所述BMS进入休眠状态；
S22、更换所述动力电池系统中的若干个所述电池包；
S23、因所述BCU的情况变动，所述BMS被唤醒，并尝试建立与新联入的所述BCU的通信；若通信连接失败则所述动力电池系统给出第一指示状态，并返回至S22；若通信连接成功则所述动力电池系统给出第二指示状态，并进行后续步骤；
S24、所述BMS控制所述互锁控制单元动作，以切断所述继电器，并使所述动力回路与所述测试单元连通；
S25、测试所述动力回路连接情况，以判定所述电池包是否更换成功；若未成功则所述动力电池系统给出第三指示状态，并返回至S22；若成功则所述动力电池系统给出第四指示状态，并进行后续步骤；
S26、所述BMS控制所述互锁控制单元动作，以切通所述继电器，并使所述动力回路与所述测试单元断开，所述电池包更换完成；
步骤S23中获取的所述第一指示状态和所述第二指示状态、以及步骤S25 中获取的所述第三指示状态和所述第四指示状态均发送至所述远程终端设备显示。
进一步的，所述电池包上设有可发出红、黄、绿三种颜色的指示灯，所述指示灯的熄灭或点亮时颜色的不同构成所述第一指示状态、所述第二指示状态、所述第三指示状态或所述第四指示状态。
进一步的，所述第一指示状态时，所述指示灯熄灭；所述第二指示状态时，所述指示灯呈红色；所述第三指示状态时，所述指示灯呈黄色；所述第四指示状态时，所述指示灯呈绿色。
进一步的，步骤S25中包括以下步骤：
S251、在BMS的控制电压下，对所述动力回路进行一次连通性测试；
S252、判断所述动力回路是否正常导通，若不能正常导通，则判定所述电池包更换失败并结束步骤S25；若正常导通，则将该次测试累计，并进行后续步骤；
S253、判断连续正常导通的测试累计数是否达到预设的测试次数n，若尚未达到，则返回S251，若已达到，则判定所述电池包更换成功，并结束步骤 S25。
进一步的，所述测试次数n为3-5。
进一步的，对各所述电池包为串联的设置，于步骤S25中，通过检测整条所述动力回路的导通性以判断更换的所述电池包是否更换安装成功。
进一步的，对各所述电池包为并联的设置，于所述BMS内配设有汇流排，各所述电池包的动力线路汇集于所述汇流排上以构成所述动力回路；于步骤 S25中，通过检测更换的所述电池包的所述动力线路的导通性以判断该所述电池包是否更换安装成功。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
(1)基于T-BOX，建立了动力电池系统的BMS、车辆的VCU、以及远程终端设备之间的通信；利用BMS实时监控电池包更好的情况，并将更换的状态无线发生制远程终端设备，以方便车辆使用者查看，有利于提升电池包更换作业的安全可靠性。
(2)本方法适用的电池包中设有BCU，以实现单个电池包和BMS之间的通信，使BMS可实时监控各个电池包的性能情况；采用互锁回路的方式，并通过对动力回路的测试，在确保更换的电池包的动力线路良好连通至动力回路中后，再使动力电池系统对外供电，可保障动力电池系统及用电器件的安全；进而形成了一种针对动力电池系统中单个电池包的更换操作而使用、便于观察并及时发现电池包更换是否成功的方法。
(3)直接在电池包上设置指示灯，通过指示灯不同的状态及时反应电池包更换的情况，可方便更换操作者就近及时观察。
(4)采用、熄灭、红、黄和绿等指示状态分别表示通信连接情况和更换情况的好坏，符合人们对设备状态指示的理解习惯，更佳便于人们及时了解电池包的更换情况。
(5)采用36V等较低的直流控制电压对动力回路的连接情况进行测试，具有良好的安全性，防止电池包更换异常可能造成的动力回路短路、断路进而发生危险故障的情况；同时，通过多次测试，则可更进一步确保动力回路在更换后的情况正常，提升检测的可靠性。
(6)连续测试通过的累计次数n设置为3-5次，即可规避偶尔可能发生的检测错误信号，且能保证整个检测方法的过程较短，满足人们及时获得更换结果的要求。
(7)针对动力电池系统中各个电池包串联的情况，通过检测整条动力回路的导通性以判断电池包更换的成功，判断测试方式可靠，并可快速获取测试判断的结果。
(8)针对动力电池系统中各个电池包并联的情况，通过汇流排的配置，可针对性对更换的电池包的动力回路进行单独测试，获取其导通性是否良好，从而可快速准确地获知更换的情况。
附图说明
构成本发明的一部分的附图，是用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明是用于解释本发明，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例所述的动力电池系统的系统构成示意图；
图3为本发明实施例所述方法中步骤S2的流程示意图；
图4为本发明实施例所述方法中步骤S25的流程示意图；
附图标记说明：
1-电池包，100-动力回路，2-BCU，20-CAN，200-通讯回路，3-BMS，301- 熔断器，302-继电器，303-汇流排，304-互锁控制单元，4-供电线路，5-VCU， 600-T-BOX。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
此外，在本发明的描述中，涉及到的左、右、上、下等方位名词，是为了描述方便而基于图示状态下的用语，不应理解为构成对本发明结构的限定；提到的第一、第二、第三等也均是为了便于描述，而不能理解为指示或暗示相对的重要性。
在本发明的实施例中，涉及到较多的专业名词的英文缩写。其中，BCU指电池保护单元，其一般集成配置于电池包内，用于实时检测电池包的SOH(电池健康状态)、SOC(电池荷电状态)等情况，并可对电池包的自身动力线路进行监视控制。BMS指电池管理系统，电池管理系统在硬件上可以分为主控模块和从控模块两大块；主要由数据采集单元(采集模块)、中央处理单元(主控模块)、显示单元、均衡单元检测模块(电流传感器、电压传感器、温度传感器、漏电检测)、控制部件(熔断装置、继电器)等组成。
VCU指整车控制器，CAN指控制器局域网(Controller Area Network)。
T-BOX指Telematics BOX，简称车载T-BOX，为车联网系统的通信基础，车联网系统包含主机、车载T-BOX、手机APP及后台系统；主机主要用于车内的影音娱乐，以及车辆信息显示；车载T-BOX主要用于和后台系统/手机APP 通信，实现手机APP的车辆信息显示与控制。当用户通过手机端APP发送控制命令后，TSP后台会发出监控请求指令到车载T-BOX，车辆在获取到控制命令后，通过CAN总线发送控制报文并实现对车辆的控制，最后反馈操作结果到用户的手机APP上，仅这个功能可以帮助用户远程启动车辆、打开空调、调整座椅至合适位置等。
本实施例涉及一种远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法；该方法针对车辆上动力电池系统中单个电池包的更换操作，形成一种可远程监控并能及时发现电池包更换是否成功的流程，有利于提升电池包更换作业的安全可靠性。该更换检测方法用于动力电池系统中电池包更换后的检测。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
S1、为所述车辆配置车联网系统，基于T-BOX，建立所述动力电池系统的 BMS、所述车辆的VCU、以及远程终端设备之间的通信；
S2、通过所述BMS检测所述电池包的更换情况，并将所述电池包更换是否成功的信息发生至所述远程终端设备。
上述的方法适用于车辆上的动力电池系统，本实施例的动力电池系统的一种示例性构成如图2所示，其主要包括BMS3、以及多个串联或并联于动力电池系统的动力回路100中的电池包1。电池包1具有BCU2，BCU2与BMS3通信联络；BMS3中配置有控制动力回路100与供电线路4通断的继电器302、可连通动力回路100的测试单元、以及对动力回路100与测试单元和供电线路 4之间的线路构成互锁控制的互锁控制单元304。
如图3所示，步骤S2包括以下步骤：
S21、车辆整车断电，BMS3进入休眠状态；
S22、更换动力电池系统中的若干个电池包1；
S23、因BCU2的情况变动，BMS3被唤醒，并尝试建立与新联入的BCU2 的通信；若通信连接失败则动力电池系统给出第一指示状态，并返回至S22；若通信连接成功则动力电池系统给出第二指示状态，并进行后续步骤；
S24、BMS3控制互锁控制单元304动作，以切断继电器302，并使动力回路100与测试单元连通；
S25、测试动力回路100连接情况，以判定电池包1是否更换成功；若未成功则动力电池系统给出第三指示状态，并返回至S22；若成功则动力电池系统给出第四指示状态，并进行后续步骤；
S26、BMS3控制互锁控制单元304动作，以切通继电器302，并使动力回路100与测试单元断开，电池包1更换完成。
在上述的步骤中，为方便更换操作者就近及时观察，电池包1上设有可发出红、黄、绿三种颜色的指示灯，指示灯的熄灭或点亮时颜色的不同构成第一指示状态、第二指示状态、第三指示状态或第四指示状态。当然，指示灯可只设置能发红、黄、绿三种颜色的一个，也可以设置三个分别发红、黄、绿颜色的指示灯。第一指示状态时，指示灯熄灭；第二指示状态时，指示灯呈红色；第三指示状态时，指示灯呈黄色；第四指示状态时，指示灯呈绿色。即指示灯熄灭代表通信为连接，红灯代表通信已连接并开始检测，黄灯代表更换未成功，绿色代表更换成功完成。直接在电池包1上设置指示灯，通过指示灯不同的状态及时反应电池包1更换的情况，较为直观，便于及时观察；而采用、熄灭、红、黄和绿等指示状态分别表示通信连接情况和更换情况的好坏，符合人们对设备状态指示的理解习惯，更佳便于人们及时了解电池包1的更换情况。
如图4所示，基于上述的方法步骤，步骤S25优选采用以下步骤实现：
S251、在BMS3的控制电压下，对动力回路100进行一次连通性测试；
S252、判断动力回路100是否正常导通，若不能正常导通，则判定电池包 1更换失败并结束步骤S25；若正常导通，则将该次测试累计，并进行后续步骤；
S253、判断连续正常导通的测试累计数是否达到预设的测试次数n，若尚未达到，则返回S251，若已达到，则判定电池包1更换成功，并结束步骤S25。
采用12V、36V等较低的直流控制电压对动力回路100的连接情况进行测试，具有良好的安全性，防止电池包1更换异常可能造成的动力回路100短路、断路进而发生危险故障的情况；同时，通过多次测试，则可更进一步确保动力回路100在更换后的情况正常，提升检测的可靠性。
其中，测试次数n可根据可靠性的要求设定调整，优选地，n取3、4或5 次。连续测试通过的累计次数n设置为3-5次，即可规避偶尔可能发生的检测错误信号，且能保证整个检测方法的过程较短，满足人们及时获得更换结果的要求。
由于动力电池系统中各个电池包1可能采用串联，也可能采用并联，针对不同的连接情况，应该相应调整测试的方式。具体来说，对于各电池包1为串联的设置情况，在步骤S5中，通过检测整条动力回路100的导通性以判断更换的电池包1是否更换安装成功。针对串联情况，通过检测整条动力回路100的导通性以判断电池包1更换的成功，判断测试方式可靠，并可快速获取测试判断的结果。
当各电池包1为并联的设置情况时，在BMS3内配设置汇流排303，各电池包1的动力线路汇集于汇流排303上以构成动力回路100。相应的，在步骤 S5中，通过检测更换的电池包1的动力线路的导通性以判断该电池包1是否更换安装成功。针对并联，通过汇流排303的配置，可针对性对更换的电池包1 的动力回路100进行单独测试，获取其导通性是否良好，从而可快速准确地获知更换的情况。
对于上述的动力电池系统的具体构成，可采用现有的BMS控制技术实现，具体来说，在本实施例中，如图1所示，该动力电池系统包括BMS3、以及多个串联或并联于动力电池系统的动力回路100中的电池包1，电池包1具有 BCU2，BCU2与BMS3通信联络；BMS3中配置有控制动力回路100与供电线路4通断的继电器302、可连通动力回路100的测试单元、以及对动力回路100 与测试单元和供电线路4之间的线路构成互锁控制的互锁控制单元304。电池包1中BCU2的设置，可及时监测电池包1的电压、电流、温度等参数，及时了解电池包1的SOH、SOC等情况；而通过在BMS3中设置互锁控制单元304，实现动力回路外输供电和内部检测的互锁切换，可保障整个动力电池系统在检测动力回路100无异常后才对外输送动力电能，可有效防止在动力回路100异常情况下贸然对外供电而可能发生的短路、电池爆破、外部用电器件损毁等情况发生。
为了使系统具有稳定的数据通信性能，BCU2和BMS3之间采用CAN20 进行通信。在BCU2和BMS3之间、进而在BMS3和车辆的VCU5之间采用 CAN20实现通信，便于线路的布设，具备技术成熟可靠的优势。如图1所示，各个BCU2与BMS3之间、以及BMS3和VCU5均可采用基于CAN20的通讯回路200连通进行通信联络。
为预防短路情况，在动力回路100上还设有熔断器301，当供电系统异常短路发生时，可有效防止短路对动力电池系统的进一步损害。
此外，采用上述动力电池系统的车辆还配置有T-BOX600，以实现通过远程终端设备及时监控动力电池系统的情况，以及电池包1更换的情况。例如，可采用手机上的APP作为终端，及时查看动力电池系统的情况。
本实施例所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法以及电池包的更换检测方法，电池包1中设有BCU2，以实现单个电池包1和BMS3之间的通信，使BMS3可实时监控各个电池包1的性能情况；采用互锁回路的方式，并通过对动力回路100的测试，在确保更换的电池包1的动力线路良好连通至动力回路100中后，再使动力电池系统对外供电，可保障动力电池系统及用电器件的安全；进而形成了一种针对动力电池系统中单个电池包1的更换操作而使用、便于观察并及时发现电池包1更换是否成功的方法，同时，通过T-BOX 将更换的状态及时发生制远程终端设备，有利于提升电池包1更换作业的安全可靠性。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，用于车辆上动力电池系统中电池包(1)更换状态的检测，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、为所述车辆配置车联网系统，基于T-BOX(600)，建立所述动力电池系统的BMS(3)、所述车辆的VCU(5)、以及远程终端设备之间的通信；
S2、通过所述BMS(3)检测所述电池包(1)的更换情况，并将所述电池包(1)更换是否成功的信息发生至所述远程终端设备。
2.根据权利要求1所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于，所述电池包(1)具有BCU(2)，所述BCU(2)与所述BMS(3)通信联络；所述BMS(3)中配置有控制所述动力电池系统的动力回路(100)与供电线路(4)通断的继电器(302)、可连通所述动力回路(100)的测试单元、以及对所述动力回路(100)与所述测试单元和所述供电线路(4)之间的线路构成互锁控制的互锁控制单元(304)；步骤S2包括以下步骤：
S21、所述车辆整车断电，所述BMS(3)进入休眠状态；
S22、更换所述动力电池系统中的若干个所述电池包(1)；
S23、因所述BCU(2)的情况变动，所述BMS(3)被唤醒，并尝试建立与新联入的所述BCU(2)的通信；若通信连接失败则所述动力电池系统给出第一指示状态，并返回至S22；若通信连接成功则所述动力电池系统给出第二指示状态，并进行后续步骤；
S24、所述BMS(3)控制所述互锁控制单元(304)动作，以切断所述继电器(302)，并使所述动力回路(100)与所述测试单元连通；
S25、测试所述动力回路(100)连接情况，以判定所述电池包(1)是否更换成功；若未成功则所述动力电池系统给出第三指示状态，并返回至S22；若成功则所述动力电池系统给出第四指示状态，并进行后续步骤；
S26、所述BMS(3)控制所述互锁控制单元(304)动作，以切通所述继电器(302)，并使所述动力回路(100)与所述测试单元断开，所述电池包(1)更换完成；
步骤S23中获取的所述第一指示状态和所述第二指示状态、以及步骤S25中获取的所述第三指示状态和所述第四指示状态均发送至所述远程终端设备显示。
3.根据权利要求2所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于：所述电池包(1)上设有可发出红、黄、绿三种颜色的指示灯，所述指示灯的熄灭或点亮时颜色的不同构成所述第一指示状态、所述第二指示状态、所述第三指示状态或所述第四指示状态。
4.根据权利要求3所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于：所述第一指示状态时，所述指示灯熄灭；所述第二指示状态时，所述指示灯呈红色；所述第三指示状态时，所述指示灯呈黄色；所述第四指示状态时，所述指示灯呈绿色。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于：步骤S25中包括以下步骤：
S251、在BMS(3)的控制电压下，对所述动力回路(100)进行一次连通性测试；
S252、判断所述动力回路(100)是否正常导通，若不能正常导通，则判定所述电池包(1)更换失败并结束步骤S25；若正常导通，则将该次测试累计，并进行后续步骤；
S253、判断连续正常导通的测试累计数是否达到预设的测试次数n，若尚未达到，则返回S251，若已达到，则判定所述电池包(1)更换成功，并结束步骤S25。
6.根据权利要求5所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于：所述测试次数n为3-5。
7.根据权利要求5所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于：对各所述电池包(1)为串联的设置，于步骤S25中，通过检测整条所述动力回路(100)的导通性以判断更换的所述电池包(1)是否更换安装成功。
8.根据权利要求5所述的远程识别动力电池系统电池包更换状态的方法，其特征在于：对各所述电池包(1)为并联的设置，于所述BMS(3)内配设有汇流排(303)，各所述电池包(1)的动力线路汇集于所述汇流排(303)上以构成所述动力回路(100)；于步骤S25中，通过检测更换的所述电池包(1)的所述动力线路的导通性以判断该所述电池包(1)是否更换安装成功。
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