CN117394506B - 电池管理方法及系统 - Google Patents
电池管理方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117394506B CN117394506B CN202311696075.3A CN202311696075A CN117394506B CN 117394506 B CN117394506 B CN 117394506B CN 202311696075 A CN202311696075 A CN 202311696075A CN 117394506 B CN117394506 B CN 117394506B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery module
- power
- battery
- voltage
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007726 management method Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 52
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 35
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 25
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 17
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 23
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
- H02J7/00036—Charger exchanging data with battery
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00304—Overcurrent protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/0034—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/0036—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using connection detecting circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本申请实施例提供一种电池管理方法及系统,方法至少包括:响应于上电指令,获取电池系统的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值;基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。本申请能减少由于多个电池模块一起上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路的问题,提升了电池系统的上电安全性。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电池管理技术领域,涉及但不限于一种电池管理方法及系统。
背景技术
随着对电能品质的要求不断提高,储能技术得到了快速发展,储能电池在各种动力系统中广泛应用。储能电池主要指铅酸蓄电池和锂离子电池,这两种储能电池一般不能反极性接入电路,否则可能会引起储能电池反向短路,从而引起储能电池大电流放电,甚至导致火灾或爆炸。
但是,相关技术中电池管理系统在接收到上电指令之后,会判断储能电池中所有电池模块的电压值,若电压值满足一定条件,则控制全部或者部分电池模块同时上高压。若同时上高压的电池模块中有1个或多个电池模块存在正负极反接,则会导致电池模块串联,并形成短路,导致储能电池的熔断器或继电器烧毁。
发明内容
为解决相关技术存在的问题,本申请实施例提供一种电池管理方法及系统,在收到上电指令后,先控制电池系统中某一电池模块上电,待母线建立起高压后再控制其他电池模块上电,减少了由于多个电池模块一起上电,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路的问题。
第一方面,本申请提供一种电池管理方法,所述电池管理方法应用于电池管理系统,所述电池管理方法包括:
响应于上电指令,获取电池系统的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值;
基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;
对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;
响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。
上述实施例中,先控制电池系统中的某一电池模块上电,待母线建立起高压后再控制其他电池模块上电,能够减少由于多个电池模块一起上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路,上电后熔断器和继电器烧毁的问题,提高了电池系统的安全和可靠性;同时,本申请不用人工对电池系统中的电池模块进行反接检测,减少了人工成本,也减少了反接误检率,提升了电池系统的上电安全性。
在一些实施例中,所述基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块,包括:基于所述至少两个电压值,确定所述至少两个电池模块的平均电压值;基于所述平均电压值,确定各电池模块的电压值与所述平均电压值之间的电压差值;在所述至少两个电池模块中,将所述电压差值满足第一条件的电池模块确定为所述目标电池模块,将所述电压差值满足第二条件的电池模块确定为上电电池模块;其中,所述上电电池模块包含至少一个电池模块;所述第一条件与所述第二条件不同。
上述实施例中,通过第一条件和第二条件对上电电池模块与目标电池模块进行确定,使得上电电池模块上电时,上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差和电流较小,减少回路中出现过流的现象,减少对电池模块造成损伤,提高了电池系统上电的安全性。
在一些实施例中,所述电池管理方法还包括:响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述目标电池模块上电成功的信息,在电压差值大于所述目标电池模块的电池模块中,确定新的目标电池模块;对所述新的目标电池模块进行上电处理,得到所述新的目标电池模块对应的上电结果;响应于所述新的目标电池模块对应的上电结果表征所述新的目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述新的目标电池模块上电成功的信息,在电压差值大于所述新的目标电池模块的电池模块中,确定新的目标电池模块,直至所述至少两个电池模块中存在一个新的目标电池模块上电成功。
上述实施例中,在目标电池模块上电失败后,根据电压差值在至少两个电池模块中确定新的目标电池模块,这样能够始终保证电池系统上电时,是由一个电池模块先上电,建立直流母线的高压状态后,再控制其他上电电池模块上电,提高了电池系统的安全和可靠性。
在一些实施例中,所述电池系统的至少两个电池模块并联与直流母线连接,各电池模块的正极与所述直流母线之间通过主正继电器连接,各电池模块的负极与所述直流母线之间通过主负继电器连接,所述主正继电器与预充电路并联,所述预充电路包括串联的预充继电器和预充电阻;所述对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果,包括:对所述目标电池模块进行状态检测,得到所述目标电池模块对应的第一检测结果;响应于所述第一检测结果表征所述目标电池模块处于正常状态,闭合所述目标电池模块对应的主负继电器和预充继电器,对外部设备的电容进行预充;其中,所述外部设备与所述电池系统连接;响应于所述外部设备的电容预充完成,闭合所述目标电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,得到表征所述目标电池模块上电完成的上电结果。
在一些实施例中,所述基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,包括:对所述上电电池模块进行状态检测,得到所述上电电池模块对应的第二检测结果;响应于所述第二检测结果表征所述上电电池模块处于正常状态,闭合所述上电电池模块对应的主负继电器,并确定所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值;其中,外侧电压为所述主正继电器远离所述上电电池模块一侧的电压;响应于所述外侧电压值大于或等于第一预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对所述外部设备的电容进行预充;检测所述主正继电器的内侧电压,并确定所述主正继电器外侧电压与内侧电压之间的第一压差值;其中,内侧电压为所述主正继电器靠近所述上电电池模块一侧的电压;响应于所述外部设备的电容预充完成和所述第一压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
上述实施例中,通过对上电电池模块进行上电检测,例如负压检测及上高压时的压差判断策略,能够快速确定电池系统中反接的电池模块,且压差值大于第二预设电压值的电池模块不上电,能够减少电池过流,对电池系统中的电池进行了保护。
在一些实施例中,所述基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,包括:获取所述上电电池模块的电池电压,确定所述电池电压与所述主正继电器外侧电压之间的第二压差值;响应于所述第二压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对所述外部设备的电容进行预充;响应于所述外部设备的电容预充完成,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
上述实施例中,对上电电池模块的累积电压和主正继电器的外侧电压进行上电检测,能够快速确定电池系统中反接的电池模块,且压差值大于第二预设电压值的电池模块不上电,能够减少电池过流,对电池系统中的电池进行了保护。
在一些实施例中,所述电池管理方法还包括:响应于所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值小于第一预设电压值、所述第一压差值大于或等于第二预设电压值、所述第二压差值大于或等于第二预设电压值、所述主负继电器无法闭合、所述主正继电器无法闭合、所述预充继电器无法闭合或所述预充继电器无法断开,所述上电电池模块上电失败。
第二方面,本申请实施例提供一种电池管理系统,所述电池管理系统至少包括控制器;所述控制器,用于响应于上电指令,获取电池系统的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值;基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。
上述实施例中,基于电池管理系统的控制器控制电池系统中的某一电池模块上电,待母线建立起高压后再控制其他电池模块上电,能够减少由于多个电池模块一起上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路,上电后熔断器和继电器烧毁的问题,提高了电池系统的安全和可靠性;同时,本申请不用人工对电池系统中的电池模块进行反接检测,减少了人工成本,也减少了反接误检率,提升了电池系统的上电安全性。
第三方面,本申请实施例提供一种电池管理系统,所述电池管理系统至少包括一级控制器和至少两个二级控制器,所述至少两个二级控制器分别与电池系统的至少两个电池模块连接;所述一级控制器,通过控制器局域网总线与所述至少两个二级控制器连接,所述一级控制器用于响应于上电指令,获取所述至少两个电池模块分别对应的电压值;基于所述至少两个电池模块分别对应的电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;所述目标电池模块和所述上电电池模块不同;所述目标电池模块对应的二级控制器,用于对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;所述上电电池模块对应的二级控制器,用于响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。
上述实施例中,通过电池管理系统的一级控制器和二级控制器之间的交互来实现电池的上电管理,能够快速确定出目标电池模块和上电电池模块,先对目标电池模块进行上电处理,得到目标电池模块的上电结果,当目标电池模块上电完成之后,基于上电完成的目标电池模块,对上电电池模块进行检测上电处理,以实现电池系统的上电,提高了电池系统的安全和可靠性。
在一些实施例中,所述一级控制器,还用于响应于外部设备的系统上电指令,向所述至少两个二级控制器发送电压值采集请求;所述至少两个二级控制器,用于响应所述电压值采集请求,分别采集对应的至少两个电池模块的电压值,并将至少两个电压值发送至所述一级控制器。
上述实施例中,本申请实施例基于一级控制器和二级控制器之间的交互来实现电池的上电管理,提升了电池系统上电的效率。
在一些实施例中,所述一级控制器,还用于基于所述至少两个电池模块分别对应的电压值,确定所述至少两个电池模块的平均电压值和各电池模块的电压值与所述平均电压值之间的电压差值;所述一级控制器,还用于向所述目标电池模块对应的二级控制器发送上电指令;所述一级控制器,还用于响应于所述目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述目标电池模块上电成功的信息,基于所述电压差值,将电压差值大于所述目标电池模块的电池模块,确定为新的目标电池模块,并向所述新的目标电池模块对应的二级控制器发送上电指令。
上述实施例中,本申请实施例基于一级控制器和二级控制器之间的交互来实现电池的上电管理,提升了电池系统上电的效率。
在一些实施例中,所述上电电池模块包含至少一个电池模块;所述一级控制器,还用于同时向所述至少一个上电电池模块对应的二级控制器发送检测上电请求;所述至少一个上电电池模块对应的二级控制器,用于响应于所述检测上电请求,基于上电完成的目标电池模块,同时对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。
上述实施例中,至少一个上电电池模块可以同时基于检测上电请求进行上电,提升了电池系统的上电效率。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电池管理方法的一个可选的流程示意图一;
图2是本申请实施例提供的电池管理方法的一个可选的流程示意图二;
图3是本申请实施例提供的电池系统中电池模块的连接拓扑图一;
图4是本申请实施例提供的电池管理系统的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的电池管理方法的一个可选的交互示意图;
图6是本申请实施例提供的电池系统中电池模块的连接拓扑图二。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述,所描述的实施例不应视为对本申请的限制,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中,涉及到“一些实施例”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。除非另有定义,本申请实施例所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本申请实施例所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的,不是旨在限制本申请。
随着新能源技术的飞速发展,储能装置成为了新能源领域中比较重要的研究方向之一。目前,单体电池已不能满足用电的需求,因此,出现了包含多个电池簇(即电池模块)的储能电池系统。其中,电池模块(可以是储能电池)是指多个电池进行串联组成的储能电池串,以为储能变换器提供较高的直流输入电压。为了获得更大的功率,可以对多个相同的储能电池串进行并联,从而组成储能电池系统。也就是说,本申请实施例中的电池系统是由多个电池模块并联构成的储能系统。
电池管理系统(BMS,Battery Management System)是连接电池系统与整车或外部设备的重要纽带,负责监控电池状态,在整车或外部设备发送上电指令时,控制电池系统上电,为整车或外部设备提供电能。
但是,相关技术中电池管理系统在接收到能量管理系统(EMS,Energy ManagementSystem)或储能变流器(PCS,Power Conversion System)发出的上电指令之后,会判断储能电池中所有电池模块的电压值,若电压值满足一定条件,则控制全部或者部分电池模块同时上高压。若同时上高压的电池模块中有1个或多个电池模块存在正负极反接,则会导致电池模块串联,并形成短路,导致储能电池的熔断器或继电器烧毁。
相关技术中为了减少电池模块反接造成的问题,会在上电之前人工检查电池系统的多个电池模块是否反接,但是这样花费的时间长,人工成本高且人工检查容易出错。
为了减少人工成本,同时缓解多个电池模块同时上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块串联的问题,本申请人经过研究发现,可以先选择一个电池模块高压上电,上电完成之后,基于上电完成的电池模块,对其他电池模块进行上电,在其他电池模块上电时,检测其他电池模块的状态,判断其他电池模块是否存在反接等状态,对不存在问题的电池模块上电,从而实现电池系统的整体上电。
为了解决相关技术存在的问题,本申请实施例提供一种电池管理方法,执行主体为BMS,BMS响应于PCS或EMS的上电指令,根据电池系统中至少两个电池模块对应的电压值,在电池系统的全部电池模块中确定目标电池模块和上电电池模块,先对目标电池模块进行上电处理,得到目标电池模块的上电结果,当目标电池模块上电完成之后,基于上电完成的目标电池模块,对上电电池模块进行检测上电处理,以实现整个电池系统的上电。这样,本申请实施例先控制电池系统中的某一电池模块上电,待母线建立起高压后再控制其他电池模块上电,能够减少由于多个电池模块一起上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路,上电后熔断器和继电器烧毁的问题,提高了电池系统的安全和可靠性。
在本申请实施例中,电池系统中的多个电池模块并联与直流母线连接,通过直流母线与PCS、EMS或外部设备连接。这里,电池系统的上电可以指的是高压上电,电池系统在未接收到上电指令之前,电池系统日常低压在线,接收到上电指令之后,高压上电。
本申请实施例的电池系统的电池管理方法可应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能装置,而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具,以及军事装备和航空航天等多个领域中。
图1是本申请实施例提供的电池管理方法的一个可选的流程示意图一,本申请实施例提供的电池管理方法的执行主体为电池管理系统。如图1所示,本申请实施例提供的电池管理方法可以通过步骤S101至步骤S104实现:
步骤S101、响应于上电指令,获取电池系统的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值。
在一些实施例中,电池系统可以是储能电池系统,电池系统由至少两个电池模块并联组成,其中每一个电池模块可以是由多个电芯串联或并联组成。电池系统可以应用在汽车领域,用于为整车供电,也可以应用在其他任何通过储能系统供电的领域。
在一些实施例中,电池上电指令可以来自EMS或PCS或外部设备,用于请求电池系统上电。这里,电池系统上电可以是指电池系统日常处于低压在线状态,在接收到上电指令后高压上电;也可以是指电池系统日常处于不供电状态,在接收到上电指令后高压上电或低压上电。
在一些实施例中,电池管理系统可以包括控制器,控制器分别与电池系统中的至少两个电池模块连接。控制器在接收到上电指令之后,采集每个电池模块的电压值。
步骤S102、基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块。
在一些实施例中,电池系统中的至少两个电池模块并联与直流母线连接,直流母线与外部设备连接。目标电池模块可以是指电池系统中首先上电的一个电池模块,上电电池模块是指在目标电池模块上电成功后,基于目标电池模块上电的电池模块。其中,目标电池模块可以是电池系统中的任一个电池模块,因为直流母线在没有上电之前是没有极性的,因此,任一个电池模块上电不会导致该电池模块反接,目标电池模块上电之后,与目标电池模块正极连接的直流母线的极性为正极,与目标电池模块负极连接的直流母线的极性为负极;上电电池模块可以是至少一个电池模块。
这里,在确定出电池系统中每个电池模块的电压值之后,可以得到电池系统的平均电压值,基于平均电压值可以得到每个电池模块与平均电压值之间的压差,可以将压差最小的电池模块确定为目标电池模块,这样在目标电池模块上电完成之后,对其他上电电池模块进行上电时,上电电池模块与目标电池模块之间的压差较小,上电电池模块与目标电池模块构成的回路中电压较小,由于电池的内阻较小,一般是毫欧级别,回路的电压小,不会导致电池模块产生过流的风险,提高了电池系统上电时电池模块的安全性。
步骤S103、对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果。
在一些实施例中,对目标电池模块进行上电处理是指闭合目标电池模块与直流母线之间的连接继电器。例如,各电池模块的正极与直流母线之间可以通过主正继电器连接,各电池模块的负极与直流母线之间可以通过主负继电器连接,主正继电器与预充电路并联,预充电路包括串联的预充继电器和预充电阻。对目标电池模块进行上电处理可以是指先对目标上电模块进行状态检测,在目标电池模块正常时(即无欠压或过压等情况时),闭合目标电池模块的主负继电器,再闭合预充继电器,基于预充电路对电池系统连接的外部设备进行预充,避免目标电池模块直接对外部设备上电时,电压过大会造成外部设备的电容短路甚至是电弧等问题。在预充完后之后,闭合主正继电器,并断开预充继电器,完成目标电池模块的上电流程。
这里,上电结果包括上电成功和上电失败。当目标电池模块对应的继电器发生粘连时,继电器会出现闭合后无法断开或者无法闭合等情况,此时目标电池模块上电失败。或者,在目标电池模块上电之前,控制器会对目标电池模块的电池状态进行检测,当目标电池模块出现欠压或者过压等情况时,控制器也会认为目标电池模块上电失败。
在一些实施例中,在目标电池模块上电失败时,控制器会基于电压值在其他电池模块中再确定新的电池模块执行上电流程,直至电池系统中有一个目标电池模块上电成功。如果,电池系统中每一个电池模块作为目标电池模块都无法上电成功时,则该电池系统上电失败,无法为外部系统提供高压电源。
在一些实施例中,目标电池模块上电完后之后,与目标电池模块正极连接的直流母线为正极,与目标电池模块负极连接的直流母线为负极。基于直流母线的极性可以判断上电电池模块是否出现反接。
步骤S104、响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。
在一些实施例中,目标电池模块上电完成后,可以对至少一个上电电池模块进行上电处理,此时,可以是同时对至少一个上电电池模块进行上电处理,也可以是根据需求依次对至少一个上电电池模块进行上电处理。
这里,对上电电池模块进行检测上电处理可以是指闭合上电电池模块与直流母线之间的连接继电器。例如,先对上电电池模块进行电池状态检测,在上电电池模块正常(即无欠压或过压等情况时),闭合上电电池模块的主负继电器,接着检测上电电池模块的主正继电器的外侧电压(即主正继电器远离上电电池模块一侧的电压),若主正继电器外侧电压为负值,说明上电电池模块在当前情况下为负接状态,此时,不闭合上电电池模块的预充继电器,并上报电极反接故障,停止该上电电池模块的上电流程;若主正继电器外侧电压不为负值,则闭合上电电池模块的预充继电器,当主正继电器外侧电压预充至与主正继电器内侧电压之间的压差小于预设电压差时,闭合上电电池模块的主正继电器,然后断开预充继电器,完成上电电池模块的上电流程。在满足上述条件的上电电池模块都完成上电流程时,整个电池系统完成上电。
本申请实施例先控制电池系统中的某一电池模块上电,待母线建立起高压后再控制其他电池模块上电,能够减少由于多个电池模块一起上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路,上电后熔断器和继电器烧毁的问题,提高了电池系统的安全和可靠性;同时,本申请不用人工对电池系统中的电池模块进行反接检测,减少了人工成本,也减少了反接误检率,提升了电池系统的上电安全性。
图2是本申请实施例提供的电池管理方法的一个可选的流程示意图二,如图2所示,步骤S102可以通过步骤S201至步骤S203实现:
步骤S201、基于所述至少两个电压值,确定所述至少两个电池模块的平均电压值。
在一些实施例中,在获取了电池系统中全部电池模块的电压值之后,对所有的电压值进行平均计算,得到两个电池模块的平均电压值Vavg。
步骤S202、基于所述平均电压值,确定各电池模块的电压值与所述平均电压值之间的电压差值。
在一些实施例中,在确定出平均电压值Vavg之后,计算电池系统的平均电压值Vavg与每一电池模块的电压值U之间的电压差值ΔU。
步骤S203、在所述至少两个电池模块中,将所述电压差值满足第一条件的电池模块确定为所述目标电池模块,将所述电压差值满足第二条件的电池模块确定为上电电池模块;其中,所述上电电池模块包含至少一个电池模块;所述第一条件与所述第二条件不同。
在本申请实施例中,目标电池模块是电池系统中首先上电的一个电池模块,在目标电池模块上电成功之后对与目标电池模块并联的上电电池模块进行上电,为了使上电电池模块上电时,上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差较小,可以选择电压差值ΔU较小的电池模块作为目标电池模块,这样,上电电池模块上电时,上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差较小(例如小于10伏(V)),回路中的电流较小,避免回路中出现过流的现象,对电池模块造成损伤。因此,第一条件可以是电压差值ΔU小于预设值,例如,在电压差值ΔU小于3伏的电池模块中随机确定一个电池模块为目标电池模块;第一条件还可以是电压差值ΔU最小,即将多个电池模块中电压差值ΔU最小的电池模块为目标电池模块。
需要说明的是,第一条件可以是使得上电电池模块上电时,上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差小于预设值时,目标电池模块对应的任一可实现的条件,本申请实施例不做具体限制。
在一些实施例中,第二条件与第一条件不同,第二条件用于在多个电池模块中确定第二次上电的至少一个上电电池模块,上电电池模块也需要保证与目标电池模块之间构成的回路中压差小于10V,因此,第二条件可以是电压差值ΔU小于30V,将多个电池模块中电压差值ΔU小于30V的电池模块为上电电池模块,以避免上电电池模块上电时,回路中的压差较大。这里,第二条件也不局限于ΔU小于30V,第二条件可以是使得上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差小于预设值时,对应的任一可实现的条件。
本申请实施例通过第一条件和第二条件对上电电池模块与目标电池模块进行确定,使得上电电池模块上电时,上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差和电流较小,减少回路中出现过流的现象,减少对电池模块造成损伤,提高了电池系统上电的安全性。
对应地,在确定出目标电池模块之后,如果目标电池模块上电失败,则需要在电池系统的其他电池模块中确定出新的目标电池模块再次上电,因此,本申请实施例提供的电池管理方法还可以包括步骤S1至步骤S3:
步骤S1、响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述目标电池模块上电成功的信息,在电压差值大于所述目标电池模块的电池模块中,确定新的目标电池模块。
在一些实施例中,目标电池模块上电失败可能是目标电池模块的继电器粘连,导致继电器无法闭合或者无法断开,使得目标电池模块上电失败。目标电池模块上电成功时会向电池管理系统的控制器发送上电成功信息,如果控制器在第一预设时间段(例如30秒)内未接收到表征目标电池模块上电成功的信息时,也会认为目标电池模块上电失败,此时,需要在电池系统的其他电池模块中确定出新的目标电池模块再次上电。
在本申请实施例中,目标电池模块可以是电压差值ΔU最小的电池模块,如果该目标电池模块上电失败的话,可以从电压差值大于最小电压差值的电池模块中,选择一个作为新的目标电池模块。选择目标电池模块依旧要满足上电电池模块与目标电池模块之间构成的回路中压差和电流较小的条件。
这里,还可以将电压差值ΔU仅大于目标电池模块的电池模块,确定为新的目标电池模块,即将电压差值ΔU第二小的电池模块,确定为新的目标电池模块。
步骤S2、对所述新的目标电池模块进行上电处理,得到所述新的目标电池模块对应的上电结果。
步骤S3、响应于所述新的目标电池模块对应的上电结果表征所述新的目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述新的目标电池模块上电成功的信息,在电压差值大于所述新的目标电池模块的电池模块中,确定新的目标电池模块,直至所述至少两个电池模块中存在一个新的目标电池模块上电成功。
在一些实施例中,如果新的目标电池模块还是上电失败或控制器第一预设时间段内未接收到新的目标电池模块上电成功的信息,则在剩下的电池模块中再确定新的目标电池模块,直到电池系统的至少两个电池模块中存在一个新的目标电池模块上电成功,否则电池系统上电失败。
在一些实施例中,如果新的目标电池模块上电失败,还可以将电压差值ΔU仅大于新的目标电池模块的电池模块,确定为新的目标电池模块,即将电压差值ΔU第三小的电池模块,确定为新的目标电池模块,如果新的目标电池模块上电再失败,可以将电压差值ΔU第四小的电池模块,确定为新的目标电池模块,再失败则根据电压差值ΔU从小到大的顺序依次进行上电测试,直到存在一个新的目标电池模块上电成功,如果全部上电失败,电池系统上电失败。
本申请实施例在目标电池模块上电失败后,根据电压差值在至少两个电池模块中确定新的目标电池模块,这样能够始终保证电池系统上电时,是由一个电池模块先上电,建立直流母线的高压状态后,再控制其他上电电池模块上电,提高了电池系统的安全和可靠性。
在一些实施例中,图3是本申请实施例提供的电池系统中电池模块的连接拓扑图一,如图3所示,电池系统的至少两个电池模块(如图中的第一个电池模块301、第二个电池模块302、第三个电池模块303、第四个电池模块304和第五个电池模块305)并联与直流母线(即HV+和HV-)连接,各电池模块的正极与所述直流母线之间通过主正继电器(K11至K51)连接,各电池模块的负极与所述直流母线之间通过主负继电器(K12至K52)连接,所述主正继电器与预充电路并联,所述预充电路包括串联的预充继电器(K13至K53)和预充电阻(R11至R51)。
基于图3所示的电池模块的连接方式,对电池模块进行上电,即步骤S103可以通过步骤S1031至步骤S1033实现:
步骤S1031、对所述目标电池模块进行状态检测,得到所述目标电池模块对应的第一检测结果。
在一些实施例中,对目标电池模块进行状态检测是指对目标电池模块进行自检,确定目标电池模块是否存在电芯欠压或者过压等故障,得到第一检测结果。
步骤S1032、响应于所述第一检测结果表征所述目标电池模块处于正常状态,闭合所述目标电池模块对应的主负继电器和预充继电器,对外部设备的电容进行预充;其中,所述外部设备与所述电池系统连接。
在一些实施例中,基于图3所示的拓扑图,假设目标电池模块为电池模块303,电池模块301、302、304和305为上电电池模块,如果目标电池模块303处于正常状态,此时闭合目标电池模块303对应的主负继电器K32和预充继电器K33,对直流母线(即HV+和HV-)连接的外部设备的电容进行预充,避免直接上电造成外部设备的电容损坏。
步骤S1033、响应于所述外部设备的电容预充完成,闭合所述目标电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,得到表征所述目标电池模块上电完成的上电结果。
在外部设备的电容预充完成的情况下,闭合目标电池模块303对应的主正继电器K31,并延时第二预设时间段(例如,可以是1000毫秒)断开预充继电器K33,得到表征目标电池模块303上电完成的上电结果。
对应地,步骤S104中的基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,可以通过步骤S1041至步骤S1045实现:
步骤S1041、对所述上电电池模块进行状态检测,得到所述上电电池模块对应的第二检测结果。
在一些实施例中,对上电电池模块进行状态检测是指对上电电池模块进行自检,确定上电电池模块是否存在电芯欠压或者过压等故障,得到第二检测结果。
步骤S1042、响应于所述第二检测结果表征所述上电电池模块处于正常状态,闭合所述上电电池模块对应的主负继电器,并确定所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值;其中,外侧电压为所述主正继电器远离所述上电电池模块一侧的电压。
基于图3所示的拓扑图,电池模块301、302、304和305为上电电池模块,下面以上电电池模块为电池模块304为例进行说明,在上电电池模块304处于正常状态的情况下,闭合上电电池模块304对应的主负继电器K42,并确定上电电池模块304对应的主正继电器K41的外侧电压值V42,这里,外侧电压为主正继电器K41远离上电电池模块304一侧的电压。此时,目标电池模块303已经上电成功,目标电池模块303与上电电池模块304形成回路,此时V42等于-V31,V31为目标电池模块303的电压值。
下面以上电电池模块为电池模块302为例进行说明,在上电电池模块302处于正常状态的情况下,闭合上电电池模块302对应的主负继电器K22,并确定上电电池模块302对应的主正继电器K21的外侧电压值V22,这里,外侧电压为主正继电器K21远离上电电池模块302一侧的电压。此时,目标电池模块303已经上电成功,目标电池模块303与上电电池模块302形成回路,此时V22等于V31。
步骤S1043、响应于所述外侧电压值大于或等于第一预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对所述外部设备的电容进行预充。
在一些实施例中,第一预设电压值可以是0V,即上电电池模块的外侧电压值大于或等于0V,即不为负值时闭合上电电池模块对应的预充继电器,对外部设备的电容进行预充。如图3中的上电电池模块302的外侧电压V22大于0V,此时可以闭合预充继电器K23,对所述外部设备的电容进行预充;而上电电池模块304的外侧电压V42小于0V,此时可以说明上电电池模块304反接,对上电电池模块304进行上电会导致电池模块串联,形成过流,对电池模块造成损害,因此,上电电池模块304上电失败,并反馈上电电池模块304为反接状态。
步骤S1044、检测所述主正继电器的内侧电压,并确定所述主正继电器外侧电压与内侧电压之间的第一压差值;其中,内侧电压为所述主正继电器靠近所述上电电池模块一侧的电压。
在本申请实施例中,在上电电池模块302对应的预充继电器K23闭合后,检测主正继电器K21的内侧电压V21,根据内侧电压V21和外侧电压V22,确定主正继电器K21外侧电压V22与内侧电压V21之间的第一压差值。这里,第一压差值为内外侧压差值,因此上电电池模块302对应的内外侧压差值为V21-V22,由于V22等于V31,因此,上电电池模块302对应的内外侧压差值为V21-V31。
步骤S1045、响应于所述外部设备的电容预充完成和所述第一压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
在一些实施例中,第二预设电压值为并联且正接的电池模块构成回路时的安全压差值,可以为10V,当第一压差值小于安全压差值时,回路不会产生过流的现象。
在外部设备的电容预充完成且第一压差值小于第二预设电压值时,闭合上电电池模块302对应的主正继电器K21,并延时第二预设时间段(可以是1000ms)断开预充继电器K23,使得上电电池模块302上电完成。
这里,第二预设时间段是用于保护外部设备中的电容,避免主正继电器闭合后,外部设备高压上电造成电容短路的问题,通过延时第二预设时间段断开预充继电器可以通过预充电阻给电容一个缓冲,避免电容造成损害。
本申请实施例通过对上电电池模块进行上电检测,例如负压检测及上高压时的压差判断策略,能够快速确定电池系统中反接的电池模块,且压差值大于第二预设电压值的电池模块不上电,能够减少电池过流,对电池系统中的电池进行了保护。
在一些实施例中,除了通过主正继电器外侧电压与内侧电压之间的差值来判断上电电池模块是否上电完成,还可以通过主正继电器外侧电压与电池模块中多个电池累加电压之间的电压差来判断上电电池模块是否上电完成,因此,在步骤S1042之后,步骤S104中的基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,可以通过步骤S1046至步骤S1048实现:
步骤S1046、获取所述上电电池模块的电池电压,确定所述电池电压与所述主正继电器外侧电压之间的第二压差值。
这里,以上电电池模块302为例,在确定上电电池模块302对应的主正继电器K21的外侧电压值V22之后,获取上电电池模块302的电池电压V21,并确定电池电压与主正继电器外侧电压之间的第二压差值为V21-V22。
需要说明的是,上电电池模块302是由多个电芯串联或并联组成的,电池电压是指上电电池模块302中多个电芯的累积电压值。
步骤S1047、响应于所述第二压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对所述外部设备的电容进行预充。
这里,第二预设电压值与前述实施例中的第二预设电压值相同,这里不再赘述。
在一些实施例中,当第二压差值V21-V22小于第二预设电压值时,闭合上电电池模块302对应的预充继电器K23,对外部设备的电容进行预充。
步骤S1048、响应于所述外部设备的电容预充完成,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
在一些实施例中,在外部设备的电容预充完成时,闭合上电电池模块302对应的主正继电器K21,并延时第二预设时间段(可以是1000ms)断开预充继电器K23,使得上电电池模块302上电完成。
本申请实施例通过对上电电池模块的累积电压和主正继电器的外侧电压进行上电检测,能够快速确定电池系统中反接的电池模块,且第二压差值大于第二预设电压值的电池模块不上电,能够减少电池过流,对电池系统中的电池进行了保护。
在一些实施例中,当上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值小于第一预设电压值、所述第一压差值大于或等于第二预设电压值、所述第二压差值大于或等于第二预设电压值、所述主负继电器无法闭合、所述主正继电器无法闭合、所述预充继电器无法闭合或所述预充继电器无法断开时,上电电池模块上电失败。也就是说,具有上述其中一种情况,上电电池模块上电失败。
图4是本申请实施例提供的电池管理系统的结构示意图,如图4所示,电池管理系统402至少包括控制器4021,控制器4021分别与电池系统401中的各电池模块连接。控制器用于响应于外部设备403发送的上电指令,获取电池系统401的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值,并基于至少两个电压值,在至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;对目标电池模块进行上电处理,得到目标电池模块的上电结果;响应于上电结果表征目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对上电电池模块进行检测上电处理,以实现电池系统401的上电。
本申请实施例基于电池管理系统的控制器控制电池系统中的某一电池模块上电,待母线建立起高压后再控制其他电池模块上电,能够减少由于多个电池模块一起上电时,其中反接的电池模块会导致电池模块之间形成串联并短路,上电后熔断器和继电器烧毁的问题,提高了电池系统的安全和可靠性;同时,本申请不用人工对电池系统中的电池模块进行反接检测,减少了人工成本,也减少了反接误检率,提升了电池系统的上电安全性。
在一些实施例中,电池管理系统还可以包括一级控制器和至少两个二级控制器,至少两个二级控制器分别与电池系统的至少两个电池模块连接。一级控制器可以通过控制器局域网总线(CAN,Controller Area Network)和以太网等通信方式与至少两个二级控制器连接。
一级控制器用于响应于外部设备的上电指令,获取至少两个电池模块分别对应的电压值;基于至少两个电池模块分别对应的电压值,在至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;目标电池模块和上电电池模块不同。
目标电池模块对应的二级控制器,用于对目标电池模块进行上电处理,得到目标电池模块的上电结果。
上电电池模块对应的二级控制器,用于响应于上电结果表征目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对上电电池模块进行检测上电处理,以实现电池系统的上电。
本申请实施例通过电池管理系统的一级控制器和二级控制器之间的交互来实现电池的上电管理,能够快速确定出目标电池模块和上电电池模块,先对目标电池模块进行上电处理,得到目标电池模块的上电结果,当目标电池模块上电完成之后,基于上电完成的目标电池模块,对上电电池模块进行检测上电处理,以实现电池系统的上电,提高了电池系统的安全和可靠性。
在一些实施例中,由于二级控制器分别与电池系统的至少两个电池模块连接,因此,电池管理系统可以通过二级控制器采集电池模块的电压值,并将电压值发送给一级控制器。
其中,一级控制器在响应于外部设备的系统上电指令时,向电池系统中电池模块至少两个二级控制器发送电压值采集请求。每个二级控制器响应电压值采集请求,分别采集对应的至少两个电池模块的电压值,并将至少两个电压值发送至一级控制器。
在一些实施例中,一级控制器还用于基于至少两个电池模块分别对应的电压值,确定至少两个电池模块的平均电压值和各电池模块的电压值与平均电压值之间的电压差值;还用于向目标电池模块对应的二级控制器发送上电指令;还用于响应于目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征目标电池模块上电成功的信息,基于电压差值,将电压差值大于目标电池模块的电池模块,确定为新的目标电池模块,并向新的目标电池模块对应的二级控制器发送上电指令。
本申请实施例基于一级控制器和二级控制器之间的交互来实现电池的上电管理,提升了电池系统上电的效率。
在一些实施例中,上电电池模块包含至少一个电池模块,一级控制器向上电电池模块发送检测上电请求时,可以是同时发送的,也可以是根据电池模块的顺序,依次发送的。
在一些实施例中,一级控制器还用于同时向至少一个上电电池模块对应的二级控制器发送检测上电请求;至少一个上电电池模块对应的二级控制器,用于响应于检测上电请求,基于上电完成的目标电池模块,同时对上电电池模块进行检测上电处理,以实现电池系统的上电。
在一些实施例中,一级控制器还用于根据各上电电池模块的电压值与平均电压值之间的电压差值,依次向至少一个上电电池模块对应的二级控制器发送检测上电请求;各上电电池模块对应的二级控制器用于响应于检测上电请求,基于上电完成的目标电池模块,同时对上电电池模块进行检测上电处理,以实现电池系统的上电。
本申请实施例中的至少一个上电电池模块可以同时基于检测上电请求进行上电,提升了电池系统的上电效率。
下面,将说明本申请实施例在一个实际的应用场景中的示例性应用。
相关技术中,二级控制器控制电池模块上高压的流程为闭合主负继电器和预充继电器后开始诊断主正继电器内外侧电压的差值,当压差满足一定值时闭合主正继电器。但压差是取主正继电器内外侧电压的绝对值来计算的,导致若主正继电器外侧电压为负值时计算出来的压差远小于实际的压差(电势差),此时若闭合主正继电器会导致并联的电池模块形成串联回路,导致短路,使得继电器烧毁。
为解决该问题,本申请实施例提供的电池管理方法中BMS的一级控制器收到外部设备发送的上高压指令后,先控制某一电池模块上高压,待母线(HV+和HV-)建立起高压后再控制其他电池模块上高压。BMS的二级控制器实现高压检测(例如负压检测)及上高压时的压差判断策略。可解决储能电池模块正负极接反时,高压上电后熔断器和继电器烧毁的问题,提高了系统安全和可靠性。
图5是本申请实施例提供的电池管理方法的一个可选的交互示意图,如图5所示,本申请实施例提供的电池管理方法还包括步骤S501至步骤S506。
步骤S501、一级控制器确定电池系统中电池模块的平均电压和各电池模块的压差值。
在一些实施例中,一级控制器收到外部设备的上高压控制指令后,获取二级控制器采集的不同电池模块的电压值,计算所有电池模块的平均电压值Vavg及其与每一模块电池的电压U之间的差值ΔU。
步骤S502、一级控制器根据压差值,确定压差值最小的电池模块为目标电池模块,并对目标电池模块进行上电处理。
一级控制器在确定出目标电池模块之后,向目标电池模块对应的二级控制器发出上高压指令,目标电池模块对应的二级控制器对目标电池模块进行高压上电处理。
在一些实施例中,二级控制器收到一级控制器发送的上高压指令后,若自检无故障(即目标电池模块不存在电芯欠压或者过压等故障),则开始执行上高压流程,上高压成功后向一级控制器反馈自身高压状态给一级控制器。
步骤S503、一级控制器预设时间内未收到上电成功反馈或上电失败。
一级控制器在预设时间内未收到目标电池模块上电成功反馈或目标电池模块上电失败的情况下,执行步骤S504。一级控制器在预设时间内收到目标电池模块上电成功反馈的情况下,向上电电池模块的二级控制器发送高压上电指令,执行步骤S505。
步骤S504、一级控制器在电池系统中确定新的目标电池模块。
在一级控制器在预设时间内未收到目标电池模块上电成功反馈或目标电池模块上电失败的情况下,一级控制器将压差值次小的电池模块确定为新的目标电池模块,并对新的目标电池模块上电处理,上电成功则执行步骤S505;如果在预设时间内未收到新的目标电池模块上电成功反馈或新的目标电池模块上电失败的情况下,将压差值第三小的电池模块确定为新的目标电池模块,并对新的目标电池模块上电处理,直至有一个目标电池模块上电成功,或者在全都失败的情况下,电池系统上电失败。
在一些实施例中,若ΔU最小的电池模块不处于高压上电状态(可能是反接,也有可能是继电器粘连)或状态反馈超时,则向ΔU次小的电池模块发送上高压指令,若ΔU次小的电池模块仍高压上电失败,则向ΔU更大的一个电池模块发送上高压指令,直至有一模块反馈上高压成功后,执行步骤S505。
步骤S505、一级控制器将压差值小于30V的电池模块确定为上电电池模块。
在目标电池模块上电成功的情况下,将压差值小于30V的电池模块确定为上电电池模块,并对上电电池模块对应的二级控制器发送上高压指令。
步骤S506、上电电池模块对应的二级控制器控制上电电池模块上高压。
二级控制器收到一级控制器发送的上高压指令后同时开始执行上高压流程,并反馈当前高压状态给一级控制器。
图6是本申请实施例提供的电池系统中电池模块的连接拓扑图二,如图6所示,电池系统的至少两个电池模块(如图中的第一个电池模块601、第二个电池模块602、第三个电池模块603、第四个电池模块604和第五个电池模块605)并联与直流母线(即HV+和HV-)连接,各电池模块的正极与所述直流母线之间通过主正继电器(K11至K51)连接,各电池模块的负极与所述直流母线之间通过主负继电器(K12至K52)连接,所述主正继电器与预充电路并联,所述预充电路包括串联的预充继电器(K13至K53)和预充电阻(R11至R51)。
在一些实施例中,二级控制器收到一级控制器发送的上高压指令后,若自检无故障(电芯欠压或者过压等故障),则开始执行上高压流程,上高压成功后向一级控制器反馈自身高压状态给一级控制器。二级控制器的上高压流程为:首先闭合主负继电器,接着检测主正继电器外侧电压,若主正继电器外侧电压为负值,则不闭合预充继电器,并上报电极反接故障,停止上高压流程;若主正继电器外侧电压不为负值,则闭合预充继电器,当主正继电器外侧电压预充至与主正继电器内侧电压之间的压差<10V时闭合主正继电器,然后断开预充继电器,完成上高压流程。
基于图6,二级控制器的上高压过程的逻辑如下所示:电池系统中存在5个电池模块,电池模块601电压为U1、电池模块602电压为U2、电池模块603电压为U3、电池模块604电压为U4、电池模块605电压为U5,其中3个电池模块正接、2个电池模块反接。
在一些实施例中,若目标电池模块603首先上高压,则U3=V31=V32。当电池模块604执行上高压流程,闭合主负继电器K42后,则与电池模块604连接的二级控制器检测到主正继电器K41外侧电压为负压,即V42=-U3,此时V41=U4,则主正继电器内外侧压差为U4-(-U3)=U4+U3,与电池模块604连接的二级控制器随即报负压故障,电池模块4停止上高压流程。
在上电电池模块602处于正常状态的情况下,闭合上电电池模块602对应的主负继电器K22,并确定上电电池模块对应的主正继电器K21的外侧电压值V22,这里,外侧电压为主正继电器K21远离上电电池模块302一侧的电压。此时,目标电池模块603已经上电成功,V22等于V31。此时可以闭合预充继电器K23,对所述外部设备的电容进行预充。在上电电池模块602对应的预充继电器K23闭合后,检测主正继电器K21的内侧电压V21,根据内侧电压V21和外侧电压V22,确定主正继电器K21外侧电压V22与内侧电压V21之间的第一压差值,这里,第一压差值为内外侧压差值,上电电池模块602对应的内外侧压差值为V21-V22,由于V22等于V31,因此,上电电池模块602对应的内外侧压差值为V21-V31。在外部设备的电容预充完成且内外侧压差值小于10V时,闭合上电电池模块602对应的主正继电器K21,并延时1000ms断开预充继电器K23,使得上电电池模块602上电完成。
本申请实施例中BMS的一级控制器收到外部设备发送的上高压指令后,先控制某一电池模块上高压,待母线(HV+和HV-)建立起高压后再控制其他电池模块上高压。BMS的二级控制器进行高压检测(例如负压检测)及上高压时的压差判断策略,提升了电池系统的上电安全性。
以上所述,仅为本申请的实施例而已,并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种电池管理方法,其特征在于,所述电池管理方法应用于电池管理系统,所述电池管理方法包括:
响应于上电指令,获取电池系统的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值;
基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;其中,所述目标电池模块和所述上电电池模块构成的回路中压差小于预设值;
对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;
响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电;
其中,所述基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,至少包括:
对所述上电电池模块进行状态检测,得到所述上电电池模块对应的第二检测结果;
响应于所述第二检测结果表征所述上电电池模块处于正常状态,闭合所述上电电池模块对应的主负继电器,并确定所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值;其中,外侧电压值为所述主正继电器远离所述上电电池模块一侧的电压;
响应于所述外侧电压值大于或等于第一预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对外部设备的电容进行预充;
检测所述主正继电器的内侧电压值,并确定所述主正继电器外侧电压值与内侧电压值之间的第一压差值;其中,内侧电压值为所述主正继电器靠近所述上电电池模块一侧的电压;
响应于外部设备的电容预充完成和所述第一压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
2.根据权利要求1所述的电池管理方法,其特征在于,所述基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块,包括:
基于所述至少两个电压值,确定所述至少两个电池模块的平均电压值;
基于所述平均电压值,确定各电池模块的电压值与所述平均电压值之间的电压差值;
在所述至少两个电池模块中,将所述电压差值满足第一条件的电池模块确定为所述目标电池模块,将所述电压差值满足第二条件的电池模块确定为上电电池模块;其中,所述上电电池模块包含至少一个电池模块;所述第一条件与所述第二条件不同。
3.根据权利要求2所述的电池管理方法,其特征在于,所述电池管理方法还包括:
响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述目标电池模块上电成功的信息,在电压差值大于所述目标电池模块的电池模块中,确定新的目标电池模块;
对所述新的目标电池模块进行上电处理,得到所述新的目标电池模块对应的上电结果;
响应于所述新的目标电池模块对应的上电结果表征所述新的目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述新的目标电池模块上电成功的信息,在电压差值大于所述新的目标电池模块的电池模块中,确定新的目标电池模块,直至所述至少两个电池模块中存在一个新的目标电池模块上电成功。
4.根据权利要求1至3任一项所述的电池管理方法,其特征在于,所述电池系统的至少两个电池模块并联与直流母线连接,各电池模块的正极与所述直流母线之间通过主正继电器连接,各电池模块的负极与所述直流母线之间通过主负继电器连接,所述主正继电器与预充电路并联,所述预充电路包括串联的预充继电器和预充电阻;
所述对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果,包括:
对所述目标电池模块进行状态检测,得到所述目标电池模块对应的第一检测结果;
响应于所述第一检测结果表征所述目标电池模块处于正常状态,闭合所述目标电池模块对应的主负继电器和预充继电器,对外部设备的电容进行预充;其中,所述外部设备与所述电池系统连接;
响应于所述外部设备的电容预充完成,闭合所述目标电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,得到表征所述目标电池模块上电完成的上电结果。
5.根据权利要求4所述的电池管理方法,其特征在于,所述基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,还包括:
获取所述上电电池模块的电池电压值,确定所述电池电压值与所述主正继电器外侧电压值之间的第二压差值;
响应于所述第二压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对所述外部设备的电容进行预充;
响应于所述外部设备的电容预充完成,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
6.根据权利要求5所述的电池管理方法,其特征在于,所述电池管理方法还包括:
响应于所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值小于第一预设电压值、所述第一压差值大于或等于第二预设电压值、所述第二压差值大于或等于第二预设电压值、所述主负继电器无法闭合、所述主正继电器无法闭合、所述预充继电器无法闭合或所述预充继电器无法断开,所述上电电池模块上电失败。
7.一种电池管理系统,其特征在于,所述电池管理系统至少包括控制器;
所述控制器,用于响应于上电指令,获取电池系统的至少两个电池模块分别对应的至少两个电压值;基于所述至少两个电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;其中,所述目标电池模块和所述上电电池模块构成的回路中压差小于预设值;对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电;
其中,所述控制器,还用于对所述上电电池模块进行状态检测,得到所述上电电池模块对应的第二检测结果;响应于所述第二检测结果表征所述上电电池模块处于正常状态,闭合所述上电电池模块对应的主负继电器,并确定所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值;其中,外侧电压值为所述主正继电器远离所述上电电池模块一侧的电压;响应于所述外侧电压值大于或等于第一预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对外部设备的电容进行预充;检测所述主正继电器的内侧电压值,并确定所述主正继电器外侧电压值与内侧电压值之间的第一压差值;其中,内侧电压值为所述主正继电器靠近所述上电电池模块一侧的电压;响应于外部设备的电容预充完成和所述第一压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
8.一种电池管理系统,其特征在于,所述电池管理系统至少包括一级控制器和至少两个二级控制器,所述至少两个二级控制器分别与电池系统的至少两个电池模块连接;
所述一级控制器,通过控制器局域网总线与所述至少两个二级控制器连接,所述一级控制器用于响应于上电指令,获取所述至少两个电池模块分别对应的电压值;基于所述至少两个电池模块分别对应的电压值,在所述至少两个电池模块中分别确定目标电池模块和上电电池模块;所述目标电池模块和所述上电电池模块不同;
所述目标电池模块对应的二级控制器,用于对所述目标电池模块进行上电处理,得到所述目标电池模块的上电结果;
所述上电电池模块对应的二级控制器,用于响应于所述上电结果表征所述目标电池模块上电完成,基于上电完成的目标电池模块,对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电;
其中,所述上电电池模块对应的二级控制器,还用于对所述上电电池模块进行状态检测,得到所述上电电池模块对应的第二检测结果;响应于所述第二检测结果表征所述上电电池模块处于正常状态,闭合所述上电电池模块对应的主负继电器,并确定所述上电电池模块对应的主正继电器的外侧电压值;其中,外侧电压值为所述主正继电器远离所述上电电池模块一侧的电压;响应于所述外侧电压值大于或等于第一预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的预充继电器,对外部设备的电容进行预充;检测所述主正继电器的内侧电压值,并确定所述主正继电器外侧电压值与内侧电压值之间的第一压差值;其中,内侧电压值为所述主正继电器靠近所述上电电池模块一侧的电压;响应于外部设备的电容预充完成和所述第一压差值小于第二预设电压值,闭合所述上电电池模块对应的主正继电器,并延时第二预设时间段断开所述预充继电器,使得所述上电电池模块上电完成。
9.根据权利要求8所述的电池管理系统,其特征在于,
所述一级控制器,还用于响应于外部设备的系统上电指令,向所述至少两个二级控制器发送电压值采集请求;
所述至少两个二级控制器,用于响应所述电压值采集请求,分别采集对应的至少两个电池模块的电压值,并将至少两个电压值发送至所述一级控制器。
10.根据权利要求8所述的电池管理系统,其特征在于,
所述一级控制器,还用于基于所述至少两个电池模块分别对应的电压值,确定所述至少两个电池模块的平均电压值和各电池模块的电压值与所述平均电压值之间的电压差值;
所述一级控制器,还用于向所述目标电池模块对应的二级控制器发送上电指令;
所述一级控制器,还用于响应于所述目标电池模块上电失败或第一预设时间段内未接收到表征所述目标电池模块上电成功的信息,基于所述电压差值,将电压差值大于所述目标电池模块的电池模块,确定为新的目标电池模块,并向所述新的目标电池模块对应的二级控制器发送上电指令。
11.根据权利要求8至10任一项所述的电池管理系统,其特征在于,所述上电电池模块包含至少一个电池模块;
所述一级控制器,还用于同时向所述至少一个上电电池模块对应的二级控制器发送检测上电请求;
所述至少一个上电电池模块对应的二级控制器,用于响应于所述检测上电请求,基于上电完成的目标电池模块,同时对所述上电电池模块进行检测上电处理,以实现所述电池系统的上电。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311696075.3A CN117394506B (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 电池管理方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311696075.3A CN117394506B (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 电池管理方法及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117394506A CN117394506A (zh) | 2024-01-12 |
CN117394506B true CN117394506B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=89465248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311696075.3A Active CN117394506B (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 电池管理方法及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117394506B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11355966A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-12-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 組電池の充電装置および放電装置 |
CN110539640A (zh) * | 2018-05-28 | 2019-12-06 | 比亚迪股份有限公司 | 车辆的配电系统和轨道车辆 |
CN114497906A (zh) * | 2020-11-13 | 2022-05-13 | 智一新能源发展有限公司 | 一种防反器及其电池簇和电池模块 |
CN117117811A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-24 | 新源智储能源发展(北京)有限公司 | 一种电池储能系统防反接装置及控制方法 |
-
2023
- 2023-12-12 CN CN202311696075.3A patent/CN117394506B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11355966A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-12-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 組電池の充電装置および放電装置 |
CN110539640A (zh) * | 2018-05-28 | 2019-12-06 | 比亚迪股份有限公司 | 车辆的配电系统和轨道车辆 |
CN114497906A (zh) * | 2020-11-13 | 2022-05-13 | 智一新能源发展有限公司 | 一种防反器及其电池簇和电池模块 |
CN117117811A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-24 | 新源智储能源发展(北京)有限公司 | 一种电池储能系统防反接装置及控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117394506A (zh) | 2024-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10490865B2 (en) | Abnormality determination apparatus | |
DE112012007029B4 (de) | Energieversorgungs-Handhabungssystem und Energieversorgungs-Handhabungsverfahren | |
US20140301000A1 (en) | Battery System and Ground Fault Detecting Device | |
DE102013209954A1 (de) | Ladesteuerung für ein Fahrzeug | |
US10654376B2 (en) | Fuel Cell System | |
CN107222028A (zh) | 一种用电信息采集设备停电上报实现方法及电路 | |
CN111965515B (zh) | 一种防反灌二极管故障识别方法 | |
CN205484533U (zh) | 一种电池组电压监控系统 | |
CN112349988B (zh) | 一种车辆蓄电池在线监测装置及自适应充电方法 | |
CN102901903A (zh) | Ups蓄电池断路检测装置 | |
CN108832686B (zh) | 充电回路及充电回路检测方法 | |
CN113964928B (zh) | 一种dc-dc适配电源及其转换控制方法 | |
CN107546838A (zh) | 电源电路、电源恢复控制电路及方法 | |
EP3540894A1 (en) | Hybrid energy storage module systems and methods of discharging energy storage modules | |
CN117394506B (zh) | 电池管理方法及系统 | |
CN104655973A (zh) | 一种ups系统中检测电池模块短路的方法和装置 | |
CN105270181B (zh) | 中间继电器控制装置及其控制方法、高压下电控制方法 | |
CN100416978C (zh) | 无需采样即可实现电池预充电的充电控制方法及其系统 | |
US10886577B2 (en) | Charging device of vehicle | |
CN116381526A (zh) | 电池簇并网故障检测方法和多电池簇并联的储能系统 | |
CN110596601A (zh) | 一种单体蓄电池开路在线监测及自动跨接方法 | |
CN114421601B (zh) | 电源系统及其控制方法和控制装置 | |
CN107706940B (zh) | 一种航天器不调节母线电源系统间的柔性并网系统 | |
US20150301148A1 (en) | Method for Checking an Electrical Current Measurement, Circuit for Carrying Out the Method, Battery and Motor Vehicle | |
CN114336953B (zh) | 一种能量路由器的控制方法、中央控制器及能量路由器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |