CN114744591A - 一种电池管理系统的安全处理方法和系统 - Google Patents

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张磊
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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统的安全处理方法和系统，所述方法包括：建立不同等级的软件保护策略，针对不同等级的软件保护策略配置对应的物理参数和阈值；根据不同等级的软件保护策略配置对应的整车反制措施；获取电池管理系统核心硬件检测的物理数据，配置硬件保护策略；若核心硬件检测的物理数据满足硬件保护策略，则执行硬件保护策略。所述方法和系统定义了电池系统的多个等级风险，通过电池系统获取自身的相关参数后判断当前电池系统所满足的风险等级，进一步通过预先定义的风险等级实施对应反措施和温度开关切断主回路等操作，并在低风险时及时上传电池管理系统的状态给整车系统，让整车系统可以有更好的反应时间。

Description

一种电池管理系统的安全处理方法和系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池管理系统的安全处理方法和系统。
背景技术
目前现有的电池管理系统通常只用温度开关作为断电安全保护开关，然而仅仅只用温度开关作为断电安全保护开关存在如下缺陷：当电池管理系统仅仅出现热失效的情况下，直接通过温度开关切断主回路，未能及时上报电池状态，从而无法给驾驶员反应时间使整车进入到安全状态。另外直接通过所述温度开关切断主回路没有考虑在温度开关失效情况下，对整车和电池系统进行有效保护。现有技术中电池管理系统在出现故障的情况下仅仅上报电池系统的基础状态，整车系统无法给电池系统故障的反制措施，无法帮助电池系统恢复正常。
发明内容
本发明其中一个发明目的在于提供一种电池管理系统的安全处理方法和系统，所述方法和系统定义了电池系统的多个等级风险，通过电池系统获取自身的相关参数后判断当前电池系统所满足的风险等级，进一步通过预先定义的风险等级实施对应反措施和温度开关切断主回路等操作，并在低风险时及时上传电池管理系统的状态给整车系统，让整车系统可以有更好的反应时间。
本发明另一个发明目的在于提供一种电池管理系统的安全处理方法和系统，所述方法和系统通过硬件和软件并行的双重保护策略，在一种保护策略失效的情况下通过另一种保护策略进一步执行电池系统和整车系统的保护，双重并行保护可以大幅提高电池系统的安全性能。
本发明另一个发明目的在于提供一种电池管理系统的安全处理方法和系统，所述方法和系统连接了电池管理系统中的电压、电流、温度采集传感器、锂电池控制器、堆栈继电器，在硬件和软件层面实现电池管理系统中的核心部件的完整通讯机制，因此在执行软件和硬件双重保护时，可以保障核心管理部件的安全控制。
为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种电池管理系统的安全处理方法，所述方法包括：
建立不同风险等级的软件保护策略，针对不同风险等级的软件保护策略配置对应的物理参数和阈值；
根据不同风险等级的软件保护策略配置对应的整车反制措施；
获取电池管理系统核心硬件检测的物理数据，配置硬件保护策略；
若核心硬件检测的物理数据满足硬件保护策略，则执行硬件保护策略。
根据本发明其中一个较佳实施例，所述软件保护策略包括：通过程序设置不同的风险等级，所述风险等级包括低风险等级、中风险等级和高风险等级，并且配置每个风险等级对应的整车反制措施，通过电池管理系统获取电池参数后，根据所述参数判断是否满足对应的风险等级。
根据本发明另一个较佳实施例，建立电池管理系统的温度传感器、电压传感器、电流传感器、锂电池控制器和堆栈继电器的通讯连接，并获取对应传感器的检测的物理数据，分析后分别用于软件保护策略和硬件保护策略。
根据本发明另一个较佳实施例，获取所述电池管理系统中检测的物理数据后，根据所述物理数据判断是否满足软件保护策略中的风险等级，若满足，则将对应的风险等级上传给整车系统。
根据本发明另一个较佳实施例，所述整车系统在获取对应的风险等级提示后，获取对应的异常物理数据，并判断所述异常物理数据偏离正常值大小，并通过预先配置的反制措施驱动对应设备使得异常物理数据恢复到正常值范围。
根据本发明另一个较佳实施例，获取对应传感器检测到的物理数据，设定硬件保护策略的异常物理数据阈值，若检测到的物理数据超出预设的所述物理数据阈值，则自动生成对应异常物理数据的传感器的硬件保护策略。
根据本发明另一个较佳实施例，所述软件保护策略包括：配置至少一个传感器检测的物理数据阈值，根据每个风险等级设置对应物理数据阈值的时间阈值，设置风险等级所需的异常物理数据类型和数目，若传感器检测的物理数据大于预设的对应风险等级物理数据阈值且持续时长超出对应的时间阈值，则判断此时检测到的物理数据为对应风险等级的异常数据，进一步根据所述风险等级所需的异常物理数据类型和数目输出对应的风险等级提示。
根据本发明另一个较佳实施例，若检测到的物理数据同时满足所述软件保护策略和硬件保护策略，则同时执行所述软件保护策略和硬件保护策略。
为了实现至少一个上述发明目的，本发明进一步提供一种电池管理系统的安全处理系统，所述系统执行上述一种电池管理系统的安全处理方法。
本发明提供一种计算机可读存储介质，一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行上述一种电池管理系统的安全处理方法。
附图说明
图1显示的是本发明一种电池管理系统的安全处理方法流程示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
请结合图1，本发明公开了一种电池管理系统的安全处理方法和系统，其中所述方法包括：分别配置软件保护策略和硬件保护策略，其中所述软件保护策略将通过软件程序实现，所述硬件保护策略将根据硬件自身的装置设置相关控制装置，用于控制电池系统的核心硬件的运行和停止。本发明针对所述软件保护策略配置不同等级的风险，从避免单纯的温度开关切断主回路导致无法给整车驾驶员反应时间。并且通过针对不同风险等级的电池系统故障配置对应的整车反制措施，通过所述反制措施可以促进检测到的核心硬件相关的物理数据恢复正常，从而提高电池系统自我恢复能力，减少偶然可恢复故障对电池系统的不必要影响，本发明通过硬件保护和软件保护并行的保护策略，在其中一个保护策略失效时，可以执行另一个保护策略，从而大幅提高。
具体而言，所述软件保护策略中将根据不同的风险等级设置，本发明中针对软件保护策略分别设置低风险等级、中风险等级和高风险等级的判断标准。其中所述电池管理系统和自身的核心硬件设备建立通讯连接，所述核心硬件设备包括但不仅限于温度传感器、电压传感器、电流传感器、锂电池控制器、堆栈继电器、充电器，放电设备和降温设备，通过和上述核心硬件设备建立通讯连接，从而可以实施获取对应核心硬件设备检测的物理数据，并通过控制所述核心硬件设备中部分设备，进一步执行对应的反制措施。
根据所述软件保护策略，获取电池核心硬件检测到的包括但不仅限于单个电芯温度数据、电池包温度数据、单个电芯电压、电池包总电压、单个电芯电流、电池包总电流、单个电芯温度上升速率、电池包温度上升速率，单个电芯压降速率等检测的物理数据。根据所述软件保护保护车略中的风险等级所需要的物理数据类型和数目，以及根据所述软件保护策略中预先配置的对应风险等级的物理数据阈值和时长阈值。进一步得到当前检测的物理数据满足软件保护策略中风险等级，进一步根据异常物理数据和正常物理数据的偏差值执行对应的反制措施。举例来说：以12V电池包管理系统而言，在所述软件保护策略中配置了低风险的物理数据类型和数目包括：电池包电压阈值小于10V或单个电芯电压小于2.5V，上述任一状态持续时间大于5秒小于10秒。根据所述核心硬件检测到的电池包电压为9V的持续时间为8秒，此时满足所述低风险等级的物理数据类型和数目要求，则直接输出当前电池管理系统为低风险的欠压状态。进一步计算当前电池包异常电压(9V)和电池包正常范围电压的差值为1V,进一步驱动所述充电器对所述电池包进行充电，低风险的反制充电电压可设置为13V左右，直到当前欠压状态的电池包恢复到10V-12V的电压状态。同理，对于其他比如电流、温度等物理数据，若存在对应物理数据变化超出正常范围达到低风险等级配置的物理数据范围，则自动向整机发出低风险警告，整机系统进一步配置对应异常物理数据的恢复设备执行电池异常的恢复操作。在上述的实时方式中，可以有效地应对不同低风险等级的异常数据处理，对于可恢复的异常物理数据执行恢复操作，从而使得在轻微物理数据失常的条件下，保障整车还具有自我恢复的能力，提高续航能力，并且降低对电池系统的异常损耗。
由于并非所有的物理数据在恢复设备的介入下都能恢复正常，因此本发明进一步配置中风险等级的保护策略，所述中风险阈等级保护策略中配置了对应等级的异常物理数据类型和数目，其中异常数据类型可以和低风险的相同或不同。进一步配置中风险等级的异常物理数据阈值和时间阈值。若通过所述核心硬件检测到的异常物理数据类型和数目满足中风险的配置，并且对应的异常物理数据数值和时间阈值也满足中风险等级的配置，则生成中风险等级告警信息，并进一步根据预先配置的中风险反制措施执行对应异常物理数据的恢复操作。举例来说：以上述12V电池包为例，若预先配置的中风险的物理数据类型和数目包括：电池包电压阈值小于10V或单个电芯电压小于2.5V，上述任一状态持续时间大于10秒小于15秒。若核心硬件设备检测到的电池包电压为8V且时间持续时间为13秒，则检测到的物理数据满足中风险的判断条件，向整车系统发送中风险告警，并进一执行预先配置的反制措施：对中风险欠压电池包执行14V左右充电，直到所述电池包电压在正常电压范围内。
本发明进一步配置高风险等级的保护策略，所述高风险阈等级保护策略中配置了对应等级的异常物理数据类型和数目，其中异常数据类型可以和中风险的相同或不同。进一步配置高风险等级的异常物理数据阈值和时间阈值。若通过所述核心硬件检测到的异常物理数据类型和数目满足高风险的配置，并且对应的异常物理数据数值和时间阈值也满足中风险等级的配置，则生高风险等级告警信息，并执行所述高风险等级的相关方法。以上述12V电池包为例，可以配置电池包电压阈值小于10V或单个电芯电压小于2.5V，上述任一状态持续时间大于15秒的高风险判断条件，若核心硬件的检测到电池包电压为7V且持续时间为20秒，则通过程序自动判断满足上述高风险判断条件，进一步配置高风险判断条件下的响应措施，其中所述响应措施包括：向堆栈继电器控制器发送断开指令，堆栈继电器控制器断开堆栈继电器，实现锂电池系统和整车低压回路隔离。由于堆栈继电器断开时不能保证整车的所有安全功能都能正常工作，所以当电池系统处于高风险状态时，车辆应该处于安全状态，比如停车状态。所以电池系统软件保护规定的从中风险状态进入高风险状态的时间阈值不宜过短，应该给整车足够的时间提示驾驶员，并且驾驶员可以将车辆操作到安全状态。
本发明为了防止软件保护策略失败，本发明进一步配置硬件保护策略，所述硬件保护策略直接通过核心硬件检测数据执行相关设备的控制，并且所述硬件保护策略和软件保护策略并行设置，举例说明：以电压故障为例，若单体电芯电压高于4.2V时,电池系统将会直接进入硬件保护状态，直接断开堆栈继电器。
特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线段、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线段的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线段、电线段、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明，本发明的目的已经完整并有效地实现，本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，所述方法包括：
建立不同风险等级的软件保护策略，针对不同风险等级的软件保护策略配置对应的物理参数和阈值；
根据不同风险等级的软件保护策略配置对应的整车反制措施；
获取电池管理系统核心硬件检测的物理数据，配置硬件保护策略；
若核心硬件检测的物理数据满足硬件保护策略，则执行硬件保护策略。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，所述软件保护策略包括：通过程序设置不同的风险等级，所述风险等级包括低风险等级、中风险等级和高风险等级，并且配置每个风险等级对应的整车反制措施，通过电池管理系统获取电池物理数据后，根据所述物理数据判断是否满足对应的风险等级。
3.根据权利要求1所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，建立电池管理系统的温度传感器、电压传感器、电流传感器、锂电池控制器和堆栈继电器的通讯连接，并获取对应传感器的检测的物理数据，分析后分别用于软件保护策略和硬件保护策略。
4.根据权利要求1所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，获取所述电池管理系统中检测的物理数据后，根据所述物理数据判断是否满足软件保护策略中的风险等级，若满足，则将对应的风险等级上传给整车系统。
5.根据权利要求4所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，所述整车系统在获取对应的风险等级提示后，获取对应的异常物理数据，并判断所述异常物理数据偏离正常值大小，并通过预先配置的反制措施驱动对应设备使得异常物理数据恢复到正常值范围。
6.根据权利要求1所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，获取对应传感器检测到的物理数据，设定硬件保护策略的异常物理数据阈值，若检测到的物理数据超出预设的所述异常物理数据阈值，则自动生成对应异常物理数据的传感器和电池的硬件保护策略。
7.根据权利要求1所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，所述软件保护策略包括：配置至少一个传感器检测的物理数据阈值，根据每个风险等级设置对应物理数据阈值的时间阈值，设置风险等级所需的异常物理数据类型和数目，若传感器检测的物理数据大于预设的对应风险等级物理数据阈值且持续时长超出对应的时间阈值，则判断此时检测到的物理数据为对应风险等级的异常数据，进一步根据所述风险等级所需的异常物理数据类型和数目输出对应的风险等级提示。
8.根据权利要求1所述的一种电池管理系统的安全处理方法，其特征在于，若检测到的物理数据同时满足所述软件保护策略和硬件保护策略，则同时执行所述软件保护策略和硬件保护策略。
9.一种电池管理系统的安全处理系统，其特征在于，所述系统执行权利要求1-8中任意一项所述的一种电池管理系统的安全处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行权利要求1-8中任意一项所述的一种电池管理系统的安全处理方法。
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