一种电池管理系统及方法与流程

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统及方法。

背景技术：

随着国家对新能源产业的大力扶持，电动汽车的销售量得到快速增长。2016年，我国电动汽车的产量为50.7万辆，预计在2020年我国电动汽车将达到200万辆。然而，现阶段电动汽车经常发生漏电事故，造成用户触电，这给用户的人身安全造成很大的威胁，同时也极大地影响了电动汽车的销售量。经调查表明80％以上的漏电事故是由于电动汽车的电池模块出现故障时无法提前发现所造成的。

鉴于以上弊端，实有必要提供一种电池管理系统及方法以克服以上缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电池管理系统及方法，能在电池模块出现故障时提前发现，防止电动汽车漏电，有效保护用户的人身安全。

为了实现上述目的，本发明提供一种电池管理系统，用于管理一个电池模块的充电及放电过程，其包括至少一个电池从控模块及一个电池主控模块。每个电池从控模块用于监测该电池模块中的单体电池的参数。该电池主控模块用于根据该至少一个电池从控模块所获得的参数，确定该电池模块的总电压，并判断该电池模块是否出现故障。

本发明还提供一种电池管理方法，其包括如下步骤：当用一个钥匙开启该电池模块的开关时，判断该电池模块的总电压是否正常；若该电池模块的总电压正常，则允许该电池模块给一负载提供高压电；当一个充电枪插入该电池模块的充电孔时，判断该电池模块的总电压是否正常；及若该电池模块的总电压正常，则允许该充电枪对该电池模块进行充电。

与现有技术相比，本发明提供的一种电池管理系统及方法的有益效果在于：在该电池模块进行充电或放电之前，先对该电池模块进行检测，使得在该电池模块出现故障时提前发现，防止电动汽车漏电，从而有效保护用户的人身安全。

【附图说明】

图1为本发明第一实施例的电池管理系统的功能模块图。

图2为本发明第二实施例的电池管理方法的放电过程的流程图。

图3为本发明第二实施例的电池管理方法的充电过程的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

如图1所示，本发明第一实施例提供的一种电池管理系统100，用于对一个电池模块200的充电及放电过程进行管理。该电池模块200包括多个相互串联的单体电池，用于给一个负载400提供电能。

该电池管理系统100包括至少一个电池从控模块10、一个电池主控模块20、一对控制器局域网络(controllerareanetwork，can)总线30、一个充电正极端41、一个充电负极端42、一个放电正极端51、一个放电负极端52、一个充电回路继电器k1、一个放电回路继电器k2、一个预充继电器k3、一个电阻r、一个预充电容c、一个总继电器k4、一个开关模块60及一个无线网络通讯模块70。

该至少一个电池从控模块10与该电池模块200电连接。每个电池从控模块10用于监测该电池模块200中的单体电池的参数(比如电压、温度等)。

该电池主控模块20包括一个控制单元21及一个检测单元22。该控制单元21用于控制该开关模块60的动作。该检测单元22用于根据该开关模块60的动作检测该电池模块200的总电压，该预充继电器k3的电压、该预充电容c的电压及该充电回路继电器k1中的其中一个。该控制单元21还用于根据该检测单元22的检测结果判断该电池模块200是否出现故障及/或该充电回路继电器k1、该放电回路继电器k2、该预充继电器k3是否出现故障。

在本实施例中，该检测单元22还具有模数转换功能，还用于将所检测到的该电池模块200的总电压，该充电回路继电器k1的电压及该预充电容c的电压由模拟信号转换成数字信号；该控制单元21通过输入/输出端口控制该开关模块60的动作；该电池主控模块20根据该至少一个电池从控模块10所获得的参数，计算该电池模块200的总电压。

该can总线30用于将该至少一个电池从控模块10与该电池主控模块20电连接。

该充电正极端41及该充电负极42端均通过一个充电枪(图未示)与一个高压充电桩300电连接，用于接收该高压电桩300所提供的高压电。

该放电正极端51及该放电负极端52分别与该负载400电连接，用于将该电池模块200所提供的高压电传输给该负载400，以让该负载400工作。该预充电容c与该负载400并联。在本实施例中，该负载400为该电动汽车的发动机，该预充电容c为y电容。该预充电容c用于对该负载400进行保护，防止在该负载400通入高压电的一瞬间因电压过大造成对该负载400的损害。

该充电回路继电器k1的动触点与该电池模块200的正极电连接，静触点与该充电正极端41电连接。

该放电回路继电器k2的动触点与该电池模块200的正极电连接，静触点与该放电正极端51电连接。

该预充继电器k3的动触点与该电池模块200的正极电连接，静触点通过该电阻r与该放电正极端51电连接。由于该预充电容c在通入高压电的一瞬间会有较大电流通过，使得该总继电器k4被吸合后无法断开，导致该电池模块200发生故障。因此本发明增加了该预充继电器k3及该电阻r，使得该预充电容c在通入高压电的一瞬间先进行预充电，等预充电完成后再对该电池模块200进行充电，从而有效避免该电池模块200及该总继电器k4发生故障。

该总继电器k4的动触点与该电池模块200的负极电连接，静触点与该充电负极端42及该放电负极端52电连接。

该主控模块还用于控制该充电回路继电器k1、该放电回路继电器k2及预充继电器k3的闭合或断开。

该开关模块60与该电池主控模块20电连接，用于根据该控制单元21的控制信号进行动作，以让该检测单元22能够检测该电池模块200的总电压，或者该充电回路继电器k1的电压，或者该预充电容c的电压。该开关模块60包括第一主控开关a、第二主控开关b、第三主控开关c、第一从控开关m及第二从控开关n。在本实施例中，该开关模块60为光耦开关。

该第一主控开关a与该充电回路继电器k1的静触点电连接，该第二主控开关b与该放电回路继电器k2的静触点电连接，该第三主控开关c与该电池模块200的正极电连接。该第一从控开关m与该充电负极端42及该放电负极端52电连接，该第二从控开关n与该电池模块200的负极电连接。

当该控制单元21同时闭合该第三主控开关c及该第二从控开关n时，该检测单元22能够检测该电池模块200的总电压。当该控制单元21同时闭合第一主控开关a及该第一从控开关m时，该检测单元22能够检测该充电回路继电器k1的电压。当控制单元21同时闭合该第一从控开关m及该第二主控开关b时，该检测单元22能够检测该预充电容c的电压。

该无线网络通讯模块70与该控制器局域网络总线30电连接，用于将该电池主控模块20的信号传递给一个后台服务器，使得其他人员能够远程监控该电动汽车的实际情况。在本实施例中，，该无线网络通讯模块70为通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)模块。

该电池管理系统100的工作过程如下：当该电动汽车的钥匙开启该电池模块200的开关时，该电池主控模块20同时闭合该第三主控开关c及该第二从控开关n，以检测该电池模块200的总电压，并判断该电池模块200的总电压是否正常；若该电池模块200的总电压正常，则该电池主控模块20同时闭合该第一从控开关m及该第二主控开关b，以检测该预充继电器k3的电压，并判断该预充继电器k3的电压是否正常；若该预充继电器k3的电压正常，则该电池主控模块20闭合该预充继电器k3，检测该预充电容c的电压，并判断该预充电容c的电压是否正常；若该预充电容c的电压正常，则该电池主控模块20闭合该放电回路继电器k2及该总继电器k4，使得该电池模块200开始给该负载400提供高压电。若该电池模块200的总电压、该充电回路继电器k1或该预充电容c的电压中的一个出现异常时，则该电池主控模块20确定该电池模块200的放电过程出现故障，禁止该电池模块200给该负载400提供高压电，并通过该无线网络通讯模块70就将该信号传递给该后台服务器。

在本实施例中，(1)当该第三主控开关c及该第二从控开关n同时闭合时，若检测到该电池模块200的总电压过低(如小于该电池模块200中单体电池的电压的30％)，且延时一预定时间(比如5秒)，则确定该电池模块200出现故障；(2)若该预充继电器k3的电压过高(比如大于该电池模块200的总电压的60％)，则确定该预充继电器k3或该放电回路继电器k2出现故障；(3)当该第一从控开关m及该第二主控开关b同时闭合时，若该预充电容c的电压达到该电池模块200的总电压的97％以上时，则判断该预充电容c充满电，预充成功，接着闭合该放电回路继电器k2，完成预充；(4)当该第一从控开关m及该第二主控开关b同时闭合时，在该预充继电器k3闭合后，若超过一预定时间(比如10秒)，该预充电容c的电压仍未达到该电池模块200的总电压的97％时，则确定预充失败，断开该预充继电器k3，并保持断开该放电回路继电器k2，禁止该电池模块200给该负载400提供电能。

当该电动汽车的充电孔被插入一个充电枪时，该电池主控模块20检测该电池模块200的总电压是否正常；若正常，则该电池主控模块20同时闭合该第一主控开关a及该第一从控开关m，以检测该充电回路继电器k1的电压是否正常；若该充电回路继电器k1的电压正常，则该电池主控模块20同时闭合该充电回路继电器k1及该总继电器k4，使得该高压电桩300开始对该电池模块200进行充电。在本实施例中，若该充电回路继电器k1的电压大于该电池模块200的总电压的60％，该电池主控模块20判断该预充继电器k3或该充电回路继电器k1出现故障。

本发明第二实施例提供的一种电池管理方法，其包括放电过程及充电过程。

如图2所示，该电池管理方法的放电过程包括如下步骤：

s11：当一个钥匙开启该电池模块的开关时，检测该电池模块的总电压，并判断该电池模块的总电压是否正常。

s12：若该电池模块的总电压不正常，则确定该电池模块出现故障，禁止该电池模块给该电动汽车的负载(比如电机)放电。在本实施例中，若该电池模块的总电压小于该电池模块中单体电池电压的30％，且延时一预定时间(比如5秒)，则确定该电池模块出现故障。该故障信号通过无线信号传输的方式传递给一个后台服务器，使得其他人员能够远程监控该电动汽车的实际情况。

s13：若该电池模块的电压正常，则检测一个预充继电器的电压是否正常。

s14：若该预充继电器的电压不正常，则确定该预充继电器或一个放电回路继电器出现故障，禁止该电池模块给该电动汽车的负载(比如电机)放电。在本实施例中，若该预充继电器的电压过高(比如大于该电池模块200的总电压的60％)，则确定该预充继电器或该放电回路继电器出现故障。

s15：若该预充继电器的电压正常，则闭合该预充继电器，并判断一个预充电容的电压是否正常。

s16：若该预充电容的电压不正常，则确定该预充电容的预充失败，断开该预充继电器及该放电回路继电器，禁止该电池模块给该电动汽车的负载(比如电机)放电。在本实施例中，当该预充继电器闭合后，若超过一预定时间(比如10秒)，该预充电容的电压还没有达到该电池模块的总电压的97％，则确定该预充电容预充失败。

s17：若该预充电容的电压正常，则闭合该放电回路主继电器及一个总继电器，并让该电池模块给该负载进行放电。在本实施例中，若该预充继电器闭合后，该预充电容的电压达到该电池模块的总电压的97％以上时，则确定该预充电容预充成功。

如图3所示，该电池管理方法的充电过程包括如下步骤：

s21：当一个与高压电桩电连接的充电枪插入该电池模块的充电孔时，检测该电池模块的总电压，并判断该电池模块的总电压是否正常。

s22：若该电池模块的总电压不正常，则确定该电池模块出现故障，禁止该高压电桩对该电池模块进行充电。

s23：若该电池模块的总电压正常，则检测一个充电回路继电器的电压，并判断该充电回路继电器的电压是否正常。

s24：若该充电回路继电器的电压不正常，则确定该充电回路继电器或一个预充继电器出现故障，禁止该高压电桩对该电池模块进行充电。在本实施例中，若该充电回路继电器的电压大于该电池模块的总电压的60％，则判断该充电回路继电器或该预充继电器出现故障。

s25：若该充电回路继电器的电压正常，则闭合该充电回路继电器及该总继电器，让该充电枪对该电池模块进行充电。

与现有技术相比较，本发明提供的一种的电池管理系统及方法，在该电池模块进行充电或放电之前，先对该电池模块进行检测，使得在该电池模块出现故障时提前发现，防止电动汽车漏电，从而有效保护用户的人身安全。进一步的，该电池管理系统及方法还能在该充电回路继电器、该放电回路继电器或该预充继电器出现故障时提前发现，从而有效增加了该电动汽车的安全系数。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。