CN114516283A - 一种多冗余车载动力电池系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多冗余车载动力电池系统及控制方法，所述的系统包括：至少两个电池箱体，每个电池箱体连接有辅助电池管理控制器，所述的辅助电池管理控制器均连接到主电池管理控制器，所述的主电池管理控制器连接有整车控制器；所述的电池箱体还通过高压线缆连接有配电箱，所述的配电箱连接有高压负载和配电箱控制器，所述的配电箱控制器通过低压线缆连接到整车控制器；所述的配电箱之间通过高压线缆连接，其中一台配电箱连接有智能动力单元。

Description

一种多冗余车载动力电池系统及控制方法
技术领域
本发明属于新能源汽车动力电池控制技术领域，具体涉及一种多冗余车载动力电池系统及控制方法。
背景技术
随着新能源汽车技术的不断发展和革新，新能源车得到了快速发展，当前已经形成了以动力电池作为整车储能单元的主要发展方向，新能源电动汽车技术不断迭代更新，汽车电动化已经成为了未来汽车发展的趋势。
在一些特种车辆领域，以动力电池、驱动电机作为动力的系统也在不断发展，由于特种车辆的工作环境特殊，系统结构复杂，对整车的可靠性要求较高，动力电池在进行系统设计的时候会受到限制而无法在热管理、结构、材料等方面做到完全的可靠，因此导致系统故障的发生概率大幅度升高，影响特种车辆的安全正常运行。此为现有技术的不足之处。
有鉴于此，本发明提供一种多冗余车载动力电池系统及控制方法，以解决现有技术中存在的上述技术缺陷，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种多冗余车载动力电池系统及控制方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种多冗余车载动力电池系统，包括：
至少两个电池箱体，每个电池箱体连接有辅助电池管理控制器，所述的辅助电池管理控制器均连接到主电池管理控制器，所述的主电池管理控制器连接有整车控制器；
所述的电池箱体还通过高压线缆连接有配电箱，所述的配电箱连接有高压负载和配电箱控制器，所述的配电箱控制器通过低压线缆连接到整车控制器；
所述的配电箱之间通过高压线缆连接，其中一台配电箱连接有智能动力单元。
作为优选，所述的辅助电池管理控制器通过CAN总线连接到主电池管理控制器；采用CAN总线连接辅助电池管理控制器和主电池管理控制器，能够将数据信息进行安全快速的传输。
作为优选，所述的配电箱设置有电池高压输入接口、高压负载接口和箱间互联接口，所述的电池高压输入接口通过高压线缆连接所述的电池箱体，所述的高压负载接口连接所述的高压负载，所述的箱间互联接口用于连接配电箱之间的高压线缆，配电箱通过高压线缆连接为高压母线。
作为优选，配电箱每个接口对应的连接支路上均设置有继电器，所述的继电器连接到配电箱控制器；通过配电箱控制器对相应支路上继电器进行控制，实现相应支路的通断。
作为优选，所述的高压线缆包括线缆本体和插头，所述的插头能够插入所述的电池高压输入接口或者箱间互联接口，快捷实现接口的对插，方便检修。
作为优选，整车控制器根据主电池管理控制器反馈的电池箱的状态数据后，向配电箱控制器发送控制指令，由配电箱控制器控制配电箱的继电器，以实现电池箱体并入或者并出高压母线。
作为优选，所述的电池箱体包括电芯及模组部分、独立的电池冷却单元、电池采样板卡、电池主负继电器，所述的电池采样板卡连接到辅助电池管理控制器，并将采集到的电池数据信息通过辅助电池管理控制器上传到CAN总线；每一个电池箱体都能够进行独立的工作。
本发明还提供一种多冗余车载动力电池系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：整车控制器接收钥匙上电的信号后，向给主电池管理控制器发送高压上电指令，主电池管理控制器接收到上电指令后执行上电操作并反馈电池的状态；
步骤S2：整车控制器根据电池箱体的电压、电池箱体的并入状态，计算出当前时刻未并网的电压最低的电池箱体编号；
步骤S3：整车控制器判断高压母线是否已经有电池箱体并入，如果高压母线没有电池箱体并入，则整车控制器直接发送当前电压最低的电池箱体并网指令，由配电箱控制器执行电池箱体并入操作；如果高压母线已经有电池箱体并入，则执行步骤S4的操作；
步骤S4：整车控制器判断当前未并网电池箱体的最低电压与高压母线电压压差是否小于压差阈值；如果电压压差大于压差阈值，根据车辆操作判断是否有行车需求，如果需要行车则停止电池并网操作；如果不需要行车，且满足停车充电的条件，则由智能动力单元给电池充电；
步骤S5：根据步骤S4的操作，当满足压差的要求后，重新进入并网操作环节；
步骤S6、根据步骤S4的操作，如果判断当前未并网电池箱体的最低电压与高压母线电压压差小于压差阈值，则发送当前电压最低电池箱体并网指令，由配电箱控制器执行电池箱体并入操作；
步骤S7：整车控制器判断动力电池系统的并网是否完成，如果并网未完成，则返回步骤S4继续判断压差并执行电池箱体的并网操作；
步骤S8：根据步骤S7，如果并网完成则完成上电操作，车辆开始运行，整车控制器监控主电池管理控制器发出的电池箱体故障状态，判断是否有需要并出的故障电池箱体；如果没有故障电池箱体则整车控制器继续监控电池箱体状态，如果监控到有故障电池箱体需要并出，则执行步骤S9的操作；
步骤S9：整车控制器执行电池箱体并出的准备工作，当满足电池箱体并出的条件时，向配电箱控制器发送故障电池箱体的并出指令，由配电箱控制器执行故障电池箱体的并出操作。
本发明的有益效果在于，相较现有技术，本申请提供的技术方案具有以下效果：
第一，由多箱可独立工作的电池箱体并联组成，从而形成一个多冗余的系统，能够避免单箱动力电池故障导致整个电池系统无法工作的技术缺陷，提高车辆带故运行的能力，从而保证特种车辆作业时的可靠性。
第二，每一个电池箱体单独并联一个配电箱单元的配电设计，能够实现各个电池箱体间即可以并联又可以独立工作，通过整车控制器的控制，能够及时将故障电池箱体并出高压母线，即提高了系统的可靠性又能避免故障电池箱体进一步损坏。
第三，整条高压母线由配电箱之间通过高压电缆相互并联形成，一方面提高了外接高压负载时的灵活性，更有利于特种车辆进行上装设备的布置；另外一方面有利于车辆发生故障时，对故障点位的排查。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种多冗余车载动力电池系统的控制原理图。
图2是本发明提供的一种多冗余车载动力电池系统的控制方法的流程图。
其中，1-电池箱体，2-辅助电池管理控制器，3-主电池管理控制器，4-整车控制器，5-高压线缆，6-配电箱，7-高压负载，8-配电箱控制器，9-低压线缆，10-智能动力单元。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1所示，本实施例提供的一种多冗余车载动力电池系统，包括：
至少两个电池箱体1，每个电池箱体1连接有辅助电池管理控制器2，所述的辅助电池管理控制器2均连接到主电池管理控制器3，所述的辅助电池管理控制器2通过CAN总线连接到主电池管理控制器3；采用CAN总线连接辅助电池管理控制器和主电池管理控制器，能够将数据信息进行安全快速的传输。所述的主电池管理控制器3连接有整车控制器4；
所述的电池箱体1还通过高压线缆5连接有配电箱6，所述的配电箱6连接有高压负载7和配电箱控制器8，所述的配电箱控制器8通过低压线缆9连接到整车控制器4；
所述的配电箱6之间通过高压线缆5连接，其中一台配电箱连接有智能动力单元10。所述的配电箱6设置有电池高压输入接口、高压负载接口和箱间互联接口，所述的电池高压输入接口通过高压线缆连接所述的电池箱体，所述的高压负载接口连接所述的高压负载，所述的箱间互联接口用于连接配电箱之间的高压线缆，配电箱通过高压线缆连接为高压母线。配电箱6每个接口对应的连接支路上均设置有继电器，所述的继电器连接到配电箱控制器；配电箱控制器通过对相应支路上继电器的控制，实现相应支路的通断。所述的高压线缆5包括线缆本体和插头，所述的插头能够插入所述的电池高压输入接口或者箱间互联接口，快捷实现接口的对插，方便检修。整车控制器4根据主电池管理控制器3反馈的电池箱的状态数据后，向配电箱控制器发送控制指令，由配电箱控制器控制配电箱的继电器，以实现电池箱体并入或者并出高压母线。所述的电池箱体1包括电芯及模组部分、独立的电池冷却单元、电池采样板卡、电池主负继电器，所述的电池采样板卡连接到辅助电池管理控制器，并将采集到的电池数据信息通过辅助电池管理控制器上传到CAN总线；每一个电池箱体都能够进行独立的工作。
如图2所示，本实施例提供的一种多冗余车载动力电池系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：整车控制器接收钥匙上电的信号后，向给主电池管理控制器发送高压上电指令，主电池管理控制器接收到上电指令后执行上电操作并反馈电池的状态；
步骤S2：整车控制器根据电池箱体的电压、电池箱体的并入状态，计算出当前时刻未并网的电压最低的电池箱体编号；
步骤S3：整车控制器判断高压母线是否已经有电池箱体并入，如果高压母线没有电池箱体并入，则整车控制器直接发送当前电压最低的电池箱体并网指令，由配电箱控制器执行电池箱体并入操作；如果高压母线已经有电池箱体并入，则执行步骤S4的操作；
步骤S4：整车控制器判断当前未并网电池箱体的最低电压与高压母线电压压差是否小于压差阈值；如果电压压差大于压差阈值，根据车辆操作判断是否有行车需求，如果需要行车则停止电池并网操作；如果不需要行车，且满足停车充电的条件，则由智能动力单元给电池充电；
步骤S5：根据步骤S4的操作，当满足压差的要求后，重新进入并网操作环节；
步骤S6、根据步骤S4的操作，如果判断当前未并网电池箱体的最低电压与高压母线电压压差小于压差阈值，则发送当前电压最低电池箱体并网指令，由配电箱控制器执行电池箱体并入操作；
步骤S7：整车控制器判断动力电池系统的并网是否完成，如果并网未完成，则返回步骤S4继续判断压差并执行电池箱体的并网操作；
步骤S8：根据步骤S7，如果并网完成则完成上电操作，车辆开始运行，整车控制器监控主电池管理控制器发出的电池箱体故障状态，判断是否有需要并出的故障电池箱体；如果没有故障电池箱体则整车控制器继续监控电池箱体状态，如果监控到有故障电池箱体需要并出，则执行步骤S9的操作；
步骤S9：整车控制器执行电池箱体并出的准备工作，当满足电池箱体并出的条件时，向配电箱控制器发送故障电池箱体的并出指令，由配电箱控制器执行故障电池箱体的并出操作。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，包括：
至少两个电池箱体，每个电池箱体连接有辅助电池管理控制器，所述的辅助电池管理控制器均连接到主电池管理控制器，所述的主电池管理控制器连接有整车控制器；
所述的电池箱体还通过高压线缆连接有配电箱，所述的配电箱连接有高压负载和配电箱控制器，所述的配电箱控制器通过低压线缆连接到整车控制器；
所述的配电箱之间通过高压线缆连接，其中一台配电箱连接有智能动力单元。
2.根据权利要求1所述的一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，所述的辅助电池管理控制器通过CAN总线连接到主电池管理控制器。
3.根据权利要求2所述的一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，所述的配电箱设置有电池高压输入接口、高压负载接口和箱间互联接口，所述的电池高压输入接口通过高压线缆连接所述的电池箱体，所述的高压负载接口连接所述的高压负载，所述的箱间互联接口用于连接配电箱之间的高压线缆，配电箱通过高压线缆连接为高压母线。
4.根据权利要求3所述的一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，配电箱每个接口对应的连接支路上均设置有继电器，所述的继电器连接到配电箱控制器；通过配电箱控制器对相应支路上继电器进行控制。
5.根据权利要求4所述的一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，所述的高压线缆包括线缆本体和插头，所述的插头能够插入所述的电池高压输入接口或者箱间互联接口。
6.根据权利要求5所述的一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，整车控制器根据主电池管理控制器反馈的电池箱的状态数据后，向配电箱控制器发送控制指令，由配电箱控制器控制配电箱的继电器，实现电池箱体并入或者并出高压母线。
7.根据权利要求6所述的一种多冗余车载动力电池系统，其特征在于，所述的电池箱体包括电芯及模组部分、独立的电池冷却单元、电池采样板卡、电池主负继电器，所述的电池采样板卡连接到辅助电池管理控制器，并将采集到的电池数据信息通过辅助电池管理控制器上传到CAN总线。
8.一种多冗余车载动力电池系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：整车控制器接收钥匙上电的信号后，向给主电池管理控制器发送高压上电指令，主电池管理控制器接收到上电指令后执行上电操作并反馈电池的状态；
步骤S2：整车控制器根据电池箱体的电压、电池箱体的并入状态，计算出当前时刻未并网的电压最低的电池箱体编号；
步骤S3：整车控制器判断高压母线是否已经有电池箱体并入，如果高压母线没有电池箱体并入，则整车控制器直接发送当前电压最低的电池箱体并网指令，由配电箱控制器执行电池箱体并入操作；如果高压母线已经有电池箱体并入，则执行步骤S4的操作；
步骤S4：整车控制器判断当前未并网电池箱体的最低电压与高压母线电压压差是否小于压差阈值；如果电压压差大于压差阈值，根据车辆操作判断是否有行车需求，如果需要行车则停止电池并网操作；如果不需要行车，且满足停车充电的条件，则由智能动力单元给电池充电；
步骤S5：根据步骤S4的操作，当满足压差的要求后，重新进入并网操作环节；
步骤S6、根据步骤S4的操作，如果判断当前未并网电池箱体的最低电压与高压母线电压压差小于压差阈值，则发送当前电压最低电池箱体并网指令，由配电箱控制器执行电池箱体并入操作；
步骤S7：整车控制器判断动力电池系统的并网是否完成，如果并网未完成，则返回步骤S4继续判断压差并执行电池箱体的并网操作；
步骤S8：根据步骤S7，如果并网完成则完成上电操作，车辆开始运行，整车控制器监控主电池管理控制器发出的电池箱体故障状态，判断是否有需要并出的故障电池箱体；如果没有故障电池箱体则整车控制器继续监控电池箱体状态，如果监控到有故障电池箱体需要并出，则执行步骤S9的操作；
步骤S9：整车控制器执行电池箱体并出的准备工作，当满足电池箱体并出的条件时，向配电箱控制器发送故障电池箱体的并出指令，由配电箱控制器执行故障电池箱体的并出操作。
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