CN114643869A - 电池包及电池包的管理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种车辆上的电池包及电池包的管理方法，所述电池包包括：电池模组，与所述车辆连接，用于对所述车辆进行供电；传感模组，包括加速度传感器，用于获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值；报警模块，与所述传感模组连接，用于在所述加速度值大于第一阈值时启动报警；电池管理模块，与所述传感模组和所述电池模组连接，用于在所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值时限制所述电池模组对所述车辆的供电，并在所述加速度值大于所述第三阈值时断开所述电池模组对所述车辆的供电通路。采用本申请提供的电池包可以对车辆碰撞时的加速度讯号进行监测并采取相应的报警和保护措施。

Description

电池包及电池包的管理方法
技术领域
本申请涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池包及电池包的管理方法。
背景技术
在车辆中的电池制造过程中，由于工艺问题和材质的不均匀，使电池单体厚度、微孔率、活性物质的活化程度存在差别，就算是同一批次的同一型号电池单体的容量、内阻和电压等参数也会出现不一致现象；另一方面，电池组装成电池包使用过程中，也会由于自放电程度以及存放位置温度不同等原因，导致电池单体产生不一致性，这种不一致性会使电池单体的各项参数出现差异。因此，在使用过程中，需要对电池包中的不同的电池单体进行综合监控和管理，以保证车辆安全运行。
通常的电池包仅针对电流、电压、温度等参数作为电池包警示及保护的依据，但在实际应用中，车辆行驶过程中可能存在各种各样的问题，仅根据电流、电压、温度等参数作为提示依据仍然会存在安全隐患，有必要从不同的角度对电池包的运行状态进行监测，以提升电池包的使用寿命并提升行车的安全性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在车辆遭受碰撞时采取保护措施的电池包以及电池包的管理方法。
第一方面，本申请提供了一种电池包，应用于车辆，包括：
电池模组，与所述车辆连接，用于对所述车辆进行供电；
传感模组，包括加速度传感器，用于获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值；
报警模块，与所述传感模组连接，用于在所述加速度值大于第一阈值时启动报警；
电池管理模块，与所述传感模组和所述电池模组连接，用于在所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值时限制所述电池模组对所述车辆的供电，并在所述加速度值大于所述第三阈值时断开所述电池模组对所述车辆的供电通路，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述第三阈值大于所述第二阈值。
在其中一个实施例中，所述电池模组包括至少一个电池单元，且当所述电池单元的数量为多个时，多个所述电池单元按照预设排布方式排布在所述电池包中，其中，多个所述电池单元至少包括两种不同能量密度的电池单元。
在其中一个实施例中，所述不同能量密度包括第一能量密度和第二能量密度，所述第一能量密度大于所述第二能量密度，所述预设排布方式包括：
具有第一能量密度的各第一电池单元排布在所述电池包的中间区域，以形成第一电池单元阵列，具有第二能量密度的各第二电池单元排布在所述第一电池单元阵列的外围。
在其中一个实施例中，所述第一电池单元为第一体积的电池单元或磷酸铁锂电池单元，所述第二电池单元为第二体积的电池单元或三元锂电池单元，其中，所述第一体积大于所述第二体积。
在其中一个实施例中，所述电池包还包括：
均衡模块，分别所述电池管理模块以及与多个所述电池单元连接，用于对多个所述电池单元的充电和放电进行均衡控制。
在其中一个实施例中，所述均衡模块包括能量存储单元以及多个均衡单元，其中：
多个所述均衡单元分别与多个所述电池单元一一对应连接，用于对所述电池单元进行均衡控制，且多个所述均衡单元顺次连接；
所述能量存储单元，分别与多个所述均衡单元连接，用于对与各所述均衡单元对应的所述电池单元进行能量的存储和再分配。
在其中一个实施例中，所述传感模组还包括温度传感器，设置在各所述电池单元中，用于获取各所述电池单元的温度信息，所述电池包还包括：
监控模块，与所述电池模组连接，用于对所述电池模组的工作参数进行监测，所述工作参数包括电流参数与电压参数；
处理模块，分别与所述监控模块和所述传感模组连接，用于根据所述工作参数和所述温度信息获取所述电池模组的状态信息，所述状态信息包括剩余容量、可用充放电功率、健康状态以及剩余续航里程。
第二方面，本申请还提供了一种电池包的管理方法，应用于车辆，所述方法包括：
获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值；
若所述加速度值大于第一阈值，则启动报警；
若所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值，则启动报警并限制所述电池包中的电池模组对所述车辆的供电，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述第三阈值大于所述第二阈值；
若所述加速度值大于所述第三阈值，则启动报警并断开所述电池模组对所述车辆的供电通路。
在其中一个实施例中，所述若所述加速度值大于所述第二阈值且小于所述第三阈值，则启动报警并限制所述电池包中的电池模组对所述车辆的供电，包括：
控制所述电池模组中的各电池单元减小输出电流以限制所述电池模组对所述车辆的供电。
在其中一个实施例中，所述电池单元至少包括两种不同能量密度的电池单元，所述方法还包括：
对不同能量密度的所述电池单元进行均衡控制，以实现能量的再分配。
上述电池包及电池包的管理方法，通过传感模组中的加速度传感器获取车辆在碰撞工况下的加速度，在加速度大于第一阈值时通过报警模块启动报警，在加速度大于第二阈值且小于第三阈值时启动报警并通过电池管理模块限制电池包中的电池模组对车辆的供电，在加速度大于第三阈值时启动报警并通过电池管理模块断开电池包中的电池模组对车辆的供电通路，可以在车辆遭受碰撞时，对车辆的加速度讯号进行检测，并在加速度值超过阈值时采取报警和保护措施，进一步提升电池包的使用寿命及行车的安全性。
附图说明
图1为一个实施例中电池包的结构框图；
图2为一个实施例中电池单元的排布方式示意图；
图3为另一个实施例中电池包的结构框图；
图4为另一个实施例中均衡模块的结构示意图；
图5为一个实施例中电池包的管理方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
第一方面，如图1所示，本申请提供了一种电池包，应用于车辆，包括：
电池模组10，与所述车辆连接，用于对所述车辆进行供电。
其中，所述电池模组10可以包括一个电池单元，也可以包括多个电池单元，且多个所述电池单元可以独立设置也可以集成为一个整体设置。
传感模组20，包括加速度传感器202，用于获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值。
其中，所述加速度传感器202与所述车辆连接，用于获取车辆行驶的加速度值，当车辆处于碰撞状态，其加速度会迅速改变，通过检测加速度值可以对当前车辆的碰撞情况进行分析。
报警模块30，与所述传感模组20连接，用于在所述加速度值大于第一阈值时启动报警。
所述报警模块30包括显示单元，用于在所述加速度值大于第一阈值时对驾驶员进行报警提示，以使驾驶员可以根据报警提示小心驾驶，其中，所述第一阈值根据历史经验设定，例如可以为5g。
电池管理模块40，与所述传感模组20和所述电池模组10连接，用于在所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值时限制所述电池模组10对所述车辆的供电，并在所述加速度值大于所述第三阈值时断开所述电池模组10对所述车辆的供电通路，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述第三阈值大于所述第二阈值。
所述第二阈值可以为10g，所述第三阈值可以为30g，当所述加速度值大于10g且小于30g时，所述报警模块30启动报警，且电池管理模块40会限制所述电池模组10的输出电流大小，以限制所述电池模组10对所述车辆的供电；当所述加速度值30g时，所述报警模块30启动报警，且电池管理模块40会断开所述电池模组10对所述车辆的供电通路，停止对车辆的供电，以确保行车安全。
本实施例中，通过传感模组中的加速度传感器获取车辆在碰撞工况下的加速度，在加速度大于第一阈值时通过报警模块启动报警，在加速度大于第二阈值且小于第三阈值时启动报警并通过电池管理模块限制电池包中的电池模组对车辆的供电，在加速度大于第三阈值时启动报警并通过电池管理模块断开电池包中的电池模组对车辆的供电通路，可以在车辆遭受碰撞时，对车辆的加速度讯号进行检测，并在加速度值超过阈值时采取报警和保护措施，进一步提升电池包的使用寿命及行车的安全性。
在其中一个实施例中，如图2所示，所述电池模组10包括至少一个电池单元102，且当所述电池单元102的数量为多个时，多个所述电池单元102按照预设排布方式排布在所述电池包中，其中，多个所述电池单元102至少包括两种不同能量密度的电池单元102。
所述不同能量密度包括第一能量密度和第二能量密度，所述第一能量密度大于所述第二能量密度，所述预设排布方式包括：
具有第一能量密度的各第一电池单元1021排布在所述电池包的中间区域，以形成第一电池单元阵列，具有第二能量密度的各第二电池单元1022排布在所述第一电池单元阵列的外围。其中，所述第一电池单元为第一体积的电池单元或磷酸铁锂电池单元，所述第二电池单元为第二体积的电池单元或三元锂电池单元，其中，所述第一体积大于所述第二体积。
通常，一个电池包需要集成多种不同尺寸或不同种类的电池单元，以提升电池包的综合性能。其中，第一电池单元1021，例如大体积的电池单元或磷酸铁锂电池单元通常具有较大的能量密度，而第二电池单元1022，例如小体积的电池单元或三元锂电池单元通常具有较小的能量密度，将所述具有第一能量密度的各第一电池单元1021排布在所述电池包的中间区域，形成第一电池单元阵列，可以提升电池包的能量密度；将具有第二能量密度的各第二电池单元1022排布在所述第一电池单元阵列的外围，可以提升电池包的碰撞安全性。
本实施例中，通过将不同能量密度的电池单体排布在电池包的不同位置，可以同时兼顾电池包的能量密度和碰撞安全，提升电池包的综合性能，进一步满足车辆行驶的需要。
在其中一个实施例中，如图3所示，所述电池包还包括：均衡模块50，分别与所述电池管理模块10以及多个所述电池单元102连接，用于对多个所述电池单元102的充电和放电进行均衡控制。
电池包中的各电池单元102的性能及工作参数存在较大差异，根据木桶短板效应，充电和放电时都是性能最差的单体先达到截止条件，其他的单体还有一部分能力并未释放出来，造成电池浪费，所述电池管理模块10根据各所述电池单元的工作情况控制所述均衡模块50进行均衡可以消除在电池使用过程中产生的各电池单元102的不一致性。
所述均衡模块50包括能量存储单元(图中未示出)以及多个均衡单元502，其中：
多个所述均衡单元502分别与多个所述电池单元102一一对应连接，用于对所述电池单元102进行均衡控制，且多个所述均衡单元502顺次连接。
如图4所示，各所述电池单元102均与一个均衡单元502对应连接，其中，每一均衡单元502均包括控制开关及电容，且各所述均衡单元502根据所述电池单元102的不同而具体设置，例如均衡单元502中各部件的具体参数不同，用于对与其连接的电池单元102进行均衡控制。例如在充电过程中，可将过充电池单元102的电流分流补充给还未充满的电池单元，确保每个电池单元均可充满，解决过充问题；而在放电过程中，可实现高容量、高电压的电池单元102对低容量、低电压的电池单元102的充电，以实现放电过程的效率最优化。
所述能量存储单元，分别与多个所述均衡单元502连接，用于对与各所述均衡单元502对应的所述电池单元102进行能量的存储和再分配。
能量存储单元可将能量高的电池单元102的能量进行存储，并转移到能量低的电池单元102上，达到能量的均衡。
本实施例中，通过均衡模块的各均衡单元分别对各电池单元进行均衡控制，并通过能量存储单元对能量进行存储和再分配，实现了对电池包中不同的电池单元的均衡管理，保证各电池单元在充电或放电状态下正常使用，有利于实现充放电效率的最优化。
在其中一个实施例中，所述传感模组20还包括温度传感器(图中未示出)，设置在各所述电池单元102中，用于获取各所述电池单元102的温度信息，所述电池包还包括：
监控模块60，与所述电池模组10连接，用于对所述电池模组10的工作参数进行监测，所述工作参数包括电流参数与电压参数。
监控模块60可以对各电池单元102的电流参数和电压参数进行监测，也可以对电池模组10的总电流参数和电压参数进行监测，从而可以对电池模组10的工作状态进行全面的分析。
处理模块70，分别与所述监控模块60和所述传感模组20连接，用于根据所述工作参数和所述温度信息获取所述电池模组的状态信息，所述状态信息包括剩余容量、可用充放电功率、健康状态以及剩余续航里程。
其中，所述温度传感器202可以设置在各电池单元102中，用于获取各电池单元102内部的温度信息，也可以设置在所述电池包的温敏位置，用于获取所述电池包的温敏位置的温度信息，在电池包中还可以设置散热风扇，当通过温度传感器202检测到的温度过高时，通过散热风扇对电池包进行散热，降低电池包内部的工作温度。
处理模块70与所述监控模块60、所述传感模组20连接，用于采集所述温度和所述工作参数并获取所述电池模组的状态信息。
所述状态信息包括剩余容量、可用充放电功率、健康状态以及剩余续航里程。其中，处理模块70采用安时积分法对电池单元的荷电状态(State of Charge，SOC)进行计算，可用于表征电池模组当前的剩余容量状态；通过所述温度信息和SOC查表可得到当前电池的可用充放电功率(State of Power，SOP)，整车控制器可根据计算得到的SOP决定当前整车如何使用；通过对电池容量衰减和内阻增大两个电池老化现象进行分析可得到健康状态(State of Health，SOH)，用于表征当前电池的健康状态，SOH通常为0-100％之间的数值，一般认为低于80％以后电池便不可再用；根据电池的电压、电容等参数可获取电池的能量状态(State of Energy，SOE)，根据SOE估算出车辆的剩余续航里程。
本实施例中，通过监控模块获取电池单元的工作参数，温度传感器获取电池单元的温度信息，处理模块根据工作参数以及温度信息对电池模组的荷电状态、可用充放电功率、健康状态以及剩余续航里程进行计算，并在温度过高时进行散热处理，实现了对电池包的工作状态的监控和综合管理。
第二方面，如图5所示，本申请还提供了一种电池包的管理方法，应用于车辆，所述方法包括步骤502-步骤508：
步骤502，获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值。
当车辆遭受碰撞时，其加速度会发生改变，可以通过加速度传感器对加速度值进行检测，根据加速度值来分析碰撞工况，并采取相应的保护措施。
步骤504，若所述加速度值大于第一阈值，则启动报警。
所述第一阈值可自主设定，例如可以为5g，当加速度大于5g时，表明车辆的受到了一定程度的碰撞，需要进行报警以提醒驾驶人员小心行驶。
步骤506，若所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值，则启动报警并限制电池模组对所述车辆的供电。
所述第二阈值可以为10g，所述第三阈值可以为30g，当加速度大于10g小于30g时，车辆的碰撞状况较为严重，需要报警并限制电池模组对车辆的供电，例如可以限制输出电流为原来的50％，以提升电池模组的寿命，同时保证行车安全。
步骤508，若所述加速度值大于所述第三阈值，则启动报警并断开所述电池模组对所述车辆的供电通路。
当加速度大于30g时，碰撞较为强烈，需要报警并断开供电通路，停止电池模组对车辆的供电。
本实施例中，通过获取车辆在碰撞工况下的加速度，在加速度大于第一阈值时启动报警，在加速度大于第二阈值且小于第三阈值时启动报警并限制电池包中的电池模组对车辆的供电，在加速度大于第三阈值时启动报警并断开电池包中的电池模组对车辆的供电通路，可以在车辆遭受碰撞时，对车辆的加速度讯号进行检测，并在加速度值超过阈值时及时采取报警和保护措施，进一步提升电池包的使用寿命及行车的安全性。
在其中一个实施例中，所述若所述加速度值大于所述第二阈值且小于所述第三阈值，则启动报警并限制所述电池模组对所述车辆的供电，包括：
控制所述电池模组中的各电池单元减小输出电流以限制所述电池模组对所述车辆的供电。
其中，可以通过电池管理模块减小电池模组的输出电流来实现供电的限制，例如可以通过设置各电池单元的供电优先级，包括第一优先级、第二优先级等，在需要限流时，优先控制具有第一优先级的电池单元供电，再控制具有第二优先级的电池单元供电。
在其中一个实施例中，所述电池单元至少包括两种不同能量密度的电池单元，所述方法还包括对不同能量密度的所述电池单元进行均衡控制，以实现能量的再分配。
具体的，可通过各所述均衡单元分别对各所述电池单元进行控制，结合能量存储单元实现均衡管理和能量的再分配。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池包，应用于车辆，其特征在于，包括：
电池模组，与所述车辆连接，用于对所述车辆进行供电；
传感模组，包括加速度传感器，用于获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值；
报警模块，与所述传感模组连接，用于在所述加速度值大于第一阈值时启动报警；
电池管理模块，与所述传感模组和所述电池模组连接，用于在所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值时限制所述电池模组对所述车辆的供电，并在所述加速度值大于所述第三阈值时断开所述电池模组对所述车辆的供电通路，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述第三阈值大于所述第二阈值。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模组包括至少一个电池单元，且当所述电池单元的数量为多个时，多个所述电池单元按照预设排布方式排布在所述电池包中，其中，多个所述电池单元至少包括两种不同能量密度的电池单元。
3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述不同能量密度包括第一能量密度和第二能量密度，所述第一能量密度大于所述第二能量密度，所述预设排布方式包括：
具有第一能量密度的各第一电池单元排布在所述电池包的中间区域，以形成第一电池单元阵列，具有第二能量密度的各第二电池单元排布在所述第一电池单元阵列的外围。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述第一电池单元为第一体积的电池单元或磷酸铁锂电池单元，所述第二电池单元为第二体积的电池单元或三元锂电池单元，其中，所述第一体积大于所述第二体积。
5.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括：
均衡模块，分别与所述电池管理模块以及多个所述电池单元连接，用于对多个所述电池单元的充电和放电进行均衡控制。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述均衡模块包括能量存储单元以及多个均衡单元，其中：
多个所述均衡单元分别与多个所述电池单元一一对应连接，用于对所述电池单元进行均衡控制，且多个所述均衡单元顺次连接；
所述能量存储单元，分别与多个所述均衡单元连接，用于对与各所述均衡单元对应的所述电池单元进行能量的存储和再分配。
7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述传感模组还包括温度传感器，设置在各所述电池单元中，用于获取各所述电池单元的温度信息，所述电池包还包括：
监控模块，与所述电池模组连接，用于对所述电池模组的工作参数进行监测，所述工作参数包括电流参数与电压参数；
处理模块，分别与所述监控模块和所述传感模组连接，用于根据所述工作参数和所述温度信息获取所述电池模组的状态信息，所述状态信息包括剩余容量、可用充放电功率、健康状态以及剩余续航里程。
8.一种电池包的管理方法，应用于车辆，其特征在于，所述方法包括：
获取所述车辆在碰撞工况下的加速度值；
若所述加速度值大于第一阈值，则启动报警；
若所述加速度值大于第二阈值且小于第三阈值，则启动报警并限制所述电池包中的电池模组对所述车辆的供电，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述第三阈值大于所述第二阈值；
若所述加速度值大于所述第三阈值，则启动报警并断开所述电池模组对所述车辆的供电通路。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述若所述加速度值大于所述第二阈值且小于所述第三阈值，则启动报警并限制所述电池包中的电池模组对所述车辆的供电，包括：
控制所述电池模组中的各电池单元减小输出电流以限制所述电池模组对所述车辆的供电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电池单元至少包括两种不同能量密度的电池单元，所述方法还包括：
对不同能量密度的所述电池单元进行均衡控制，以实现能量的再分配。
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