动力电池的监控系统、监控方法及电动汽车与流程

本发明涉及电池管理领域，尤其涉及一种动力电池的监控系统、监控方法及电动汽车。

背景技术：

目前，国家在大力推进新能源产业建设，实现车辆动力系统的电气化升级，推动产业升级。在电动汽车的开发过程中，动力电池及其管理系统是核心技术，通常动力电池由多个电芯串联组成电芯模组，然后多个电芯模组组成较大的串列单元，最后多个串列单元并列形成最终的动力电池，同时，动力电池还有一系列附件系统，包括支架、电池监测及管理单元、热管理系统、通讯管理等功能。

现有技术中，由于动力电池的控制集成复杂性以及电芯单体的工作特性，出于安全考虑，需要通过bms(batterymanagementsystem，电池管理系统)监测及管理单个电芯模组的工作状态，当某个电芯或者电芯模组故障后，处于安全考虑，bms会切断动力电池的电力输出进入安全模式，进而车辆无法继续行驶。除去发生故障的电芯模组，余下大部分电芯模组通常仍处于可工作状态，就造成了车辆有电却无法行驶的情况，在极端情况下遇到时可能还存在安全问题。

技术实现要素：

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中一旦某个电芯或者电芯模组故障，就会切断整个动力电池的电力输出，导致降低动力电池的工作效率，影响用户体验度的缺陷，提供一种动力电池的监控系统、监控方法及电动汽车。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种动力电池的监控系统，所述动力电池包括若干个电芯模组，若干个电芯模组之间相互并联，其特点在于，所述监控系统包括模组管理模块及若干个模组监控模块，每一个模组监控模块分别与一个电芯模组一一对应，且分别与所述模组管理模块及对应的电芯模组电连接；

每一个模组监控模块分别用于采集对应的电芯模组的模组检测参数，并且将所述模组检测参数发送至所述模组管理模块，所述模组管理模块用于根据接收到的所述模组检测参数来判断对应的电芯模组是否存在异常状态，若是，将模组断开信号发送至对应的模组监控模块，每一个模组监控模块分别还用于接收所述模组断开信号后，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接。

在本方案中，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接，以使得其余电芯模组可继续正常工作，不受某个故障电芯模组的影响，从而提高动力电池的工作效率。

可选地，每一个模组监控模块分别包括模组检测模块及模组控制模块，所述模组检测模块及所述模组控制模块分别与所述模组管理模块电连接；

所述模组检测模块用于采集对应的电芯模组的模组检测参数，并且将所述模组检测参数发送至所述模组管理模块，所述模组控制模块用于接收所述模组断开信号后，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接。

可选地，所述模组检测参数包括电芯模组的电压值及电流值，所述模组检测模块用于根据预设时间间隔来采集对应的电芯模组的电压值及电流值，并且将所述电压值及所述电流值发送至所述模组管理模块，所述模组管理模块用于判断所述电压值是否超出预设电压值范围，和/或，判断所述电流值是否超出预设电流值范围，若是，将模组断开信号发送至对应的模组控制模块；和/或，

所述模组检测参数包括电芯模组的温度值，所述模组检测模块用于根据预设时间间隔来采集对应的电芯模组的温度值，并且将所述温度值发送至所述模组管理模块，所述模组管理模块用于判断所述温度值是否大于或等于预设温度阈值，若是，将模组断开信号发送至对应的模组控制模块。

可选地，所述监控系统还包括电池管理模块，所述电池管理模块与所述模组管理模块电连接，所述模组管理模块还用于将每一个电芯模组的模组检测参数发送至所述电池管理模块，所述电池管理模块用于根据接收到的模组检测参数来生成电池状态数据。

可选地，模组管理模块的数量至少为两个，每一个模组管理模块分别与一个或多个模组监控模块电连接，每一个模组管理模块分别用于判断对应的一个或多个电芯模组是否存在异常状态，若是，针对该一个或多个电芯模组的异常状态生成对应的故障信号，并且将故障信号发送至所述电池管理模块，若否，将正常状态信号发送至所述电池管理模块。

可选地，所述动力电池为用于电动汽车的动力电池，所述电池管理模块用于接收到所述故障信号时，输出跛行信号，所述跛行信号用于触发所述电动汽车切换至跛行模式行驶。

可选地，所述监控系统还包括电池检测模块及电池控制模块，所述电池检测模块及所述电池控制模块分别与所述电池管理模块电连接，所述电池检测模块用于采集所述动力电池的电池检测参数，并且将所述动力电池的电池检测参数发送至所述电池管理模块，所述电池管理模块用于根据所述动力电池的电池检测参数来判断是否生成电池断开信号，若是，将所述电池断开信号发送至所述电池控制模块，所述电池控制模块用于从所述电池管理模块接收到电池断开信号时，断开所述动力电池的电连接。

一种电动汽车，其特点在于，所述电动汽车包括动力电池及如上述的监控系统。

在本方案中，电池管理模块输出跛行信号至电动汽车的控制模块，以使得电动汽车继续以跛行模式行驶，电池管理模块还结合所生成的电池状态数据来计算电动汽车可用的续航里程。

在本方案中，较好地保障电动汽车的动力不会因为个别电芯或者电芯模组的故障而中断，由此保障用户能够以跛行模式让电动汽车继续工作，让用户有足够的应对时间进行后续维护操作，大大提高了用户体验度。

一种动力电池的监控方法，所述动力电池包括若干个电芯模组，若干个电芯模组之间相互并联，其特点在于，所述监控方法包括以下步骤：

s1、每一个电芯模组上分别设置一个模组监控模块，并且每一个模组监控模块分别与模组管理模块及对应的电芯模组电连接；

s2、每一个模组监控模块分别采集对应的电芯模组的模组检测参数，并且将所述模组检测参数发送至所述模组管理模块；

s3、所述模组管理模块根据接收到的所述模组检测参数来判断对应的电芯模组是否存在异常状态，若是，将模组断开信号发送至对应的模组监控模块，模组监控模块接收到所述模组断开信号后，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接。

可选地，在步骤s1中，每一个模组监控模块分别包括模组检测模块及模组控制模块，所述模组检测模块及所述模组控制模块分别与所述模组管理模块电连接；

在步骤s2中，所述模组检测模块采集对应的电芯模组的模组检测参数，并且将所述模组检测参数发送至所述模组管理模块；

在步骤s3中，所述模组控制模块接收所述模组断开信号后，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接。

可选地，在步骤s2中，所述模组检测参数包括电芯模组的电压值及电流值，所述模组检测模块根据预设时间间隔来采集对应的电芯模组的电压值及电流值，并且将所述电压值及所述电流值发送至所述模组管理模块；

在步骤s3中，所述模组管理模块判断所述电压值是否超出预设电压值范围，和/或，判断所述电流值是否超出预设电流值范围，若是，将模组断开信号发送至对应的模组控制模块；

和/或，

在步骤s2中，所述模组检测参数包括电芯模组的温度值，所述模组检测模块根据预设时间间隔来采集对应的电芯模组的温度值，并且将所述温度值发送至所述模组管理模块；

在步骤s3中，所述模组管理模块判断所述温度值是否大于或等于预设温度阈值，若是，将模组断开信号发送至对应的模组控制模块。

可选地，在步骤s1中，所述模组管理模块与电池管理模块电连接；

在步骤s2中，所述模组管理模块还将每一个电芯模组的模组检测参数发送至所述电池管理模块，所述电池管理模块根据接收到的模组检测参数来生成电池状态数据。

可选地，在步骤s1中，模组管理模块的数量至少为两个，每一个模组管理模块分别与一个或多个模组监控模块电连接；

在步骤s3中，每一个模组管理模块分别判断对应的一个或多个电芯模组是否存在异常状态，若是，针对该电芯模组的异常状态生成对应的故障信号，并且将故障信号发送至所述电池管理模块，若否，将正常状态信号发送至所述电池管理模块。

可选地，所述动力电池为用于电动汽车的动力电池；

执行步骤s3之后，所述监控方法还包括以下步骤：

s4、所述电池管理模块接收到所述故障信号时，输出跛行信号，所述跛行信号用于触发所述电动汽车切换至跛行模式行驶。

可选地，在步骤s1中，所述电池管理模块分别与电池检测模块及电池控制模块电连接；

所述监控方法还包括与步骤s2并列执行的以下步骤：

s5、所述电池检测模块采集所述动力电池的电池检测参数，并且将所述动力电池的电池检测参数发送至所述电池管理模块，所述电池管理模块根据所述动力电池的电池检测参数来判断是否生成电池断开信号，若是，将所述电池断开信号发送至所述电池控制模块，所述电池控制模块从所述电池管理模块接收到电池断开信号时，断开所述动力电池的电连接。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明可分别监控每一个电芯模组，当电动汽车的个别电芯或电芯模组出现故障，单独排除故障的电芯模组，并且通过有效利用其余电芯模组来维持动力电池的工作状态，提高了动力电池的工作效率，避免了电动汽车有电却被过保护而无法行驶的情况，从而提高了用户体验度。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1为本发明产品实施例的动力电池及其监控系统的结构示意图。

图2为本发明方法实施例的动力电池的监控方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

产品实施例

本实施例提供一种动力电池的监控系统，如图1所示，所述监控系统设置于所述动力电池上，所述监控系统包括电池管理模块31、电池检测模块32、电池控制模块33、若干个模组监控模块及若干个模组管理模块11，每一个模组监控模块分别包括模组检测模块12及模组控制模块13，所述动力电池包括若干个电芯，多个电芯串联组成电芯模组2，多个电芯模组2组成较大的串列单元，最后多个串列单元并列形成动力电池，所述动力电池为包含有并联结构的成组类型，但本实施例并不仅限于该类型的动力电池，在本实施例中，并不限定电芯模组2及其他各个模块的具体数量及具体结构，均可根据实际情况来进行相应的调整及设定，另外，图1中示出多个相同或相似的模块及部件，故仅对其中一个模块及部件标出附图标记，其余相同或相似的模块及部件均可适用同样的附图标记。

具体地，每一个模组监控模块分别与每一个电芯模组一一对应，且分别与模组管理模块及对应的电芯模组电连接，每一个模组管理模块分别与电池管理模块电连接(图1中未示出)，电池管理模块还分别与电池检测模块及电池控制模块电连接。

在本实施例中，一个模组检测模块及一个模组控制模块分别设置于一个电芯模组上，并且分别与对应的电芯模组电连接，但是并不具体限定模组检测模块及模组控制模块的设置位置及数量，只要可实现相应的功能，均可根据实际情况来进行相应的调整，模组检测模块及模组控制模块也可设置于串列单元上。

在本实施例中，虽然图1示出每两个模组检测模块及每两个模组控制模块分别与一个模组管理模块电连接，但是本实施例并不具体限定模组管理模块的设置位置及数量，均可根据实际情况来进行相应的调整。

在本实施例中，所述模组检测参数包括电芯模组的电压值、电流值及温度值，模组检测模块用于根据预设时间间隔来采集对应的电芯模组的电压值、电流值及温度值，并且将所述电压值、所述电流值及所述温度值发送至模组管理模块。

模组管理模块用于接收到所述电压值后，判断所述电压值是否超出预设电压值范围，所述预设电压值范围可结合实际情况来进行设定，若是，说明对应的电芯模组存在异常状态，模组管理模块分别生成模组断开信号及故障信号，并且将所述模组断开信号发送至对应的模组控制模块，将所述故障信号发送至电池管理模块，若否，生成正常状态信号，并且将所述正常状态信号发送至电池管理模块，所述正常状态信号用于表征电芯模组的工作状态正常；模组管理模块还用于接收到所述电流值后，判断所述电流值是否超出预设电流值范围，所述预设电流值范围可结合实际情况来进行设定，若是，说明对应的电芯模组存在异常状态，模组管理模块分别生成模组断开信号及故障信号，并且将所述模组断开信号发送至对应的模组控制模块，将所述故障信号发送至电池管理模块，若否，生成正常状态信号，并且将所述正常状态信号发送至电池管理模块；模组管理模块还用于接收到所述温度值后，判断所述温度值是否大于或等于预设温度阈值，所述预设温度阈值可结合实际情况来进行设定，若是，说明对应的电芯模组存在异常状态，模组管理模块分别生成模组断开信号及故障信号，并且将所述模组断开信号发送至对应的模组控制模块，将所述故障信号发送至电池管理模块，若否，生成正常状态信号，并且将所述正常状态信号发送至电池管理模块。

模组控制模块用于接收所述模组断开信号后，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接，其余电芯模组之间根据预设规则进行电连接，并且维持所述动力电池的电力输出，以使得其余电芯模组可继续正常工作，不受某个故障电芯模组的影响。

虽然本实施例示出了检测电芯模组异常状态的具体方式，但并不仅限于上述检测电压、电流及温度的方式，还可通过检测电阻等其他可实现的方式来检测检测电芯模组异常状态。

在本实施例中，所述动力电池为用于电动汽车的动力电池，当然并不具体限定动力电池及其监控系统的应用场景，电池管理模块用于接收到所述故障信号时，输出跛行信号，所述跛行信号用于触发所述电动汽车切换至跛行模式行驶。模组管理模块还用于将每一个电芯模组的模组检测参数发送至电池管理模块，电池管理模块用于根据接收到的模组检测参数来生成电池状态数据，所述电池状态数据用于表征动力电池的当前状态。

在本实施例中，电池检测模块用于采集所述动力电池的电池检测参数，并且将所述动力电池的电池检测参数发送至电池管理模块，所述电池检测参数包括所述动力电池的电压值、电流值及温度值等参数，电池管理模块用于根据所述动力电池的电池检测参数来判断是否生成电池断开信号，若是，将所述电池断开信号发送至电池控制模块，或者遇到紧急情况需要切断整个动力电池的电力输出时，电池管理模块同样生成电池断开信号，并且将所述电池断开信号发送至电池控制模块，电池控制模块用于接收到所述电池断开信号后，断开所述动力电池的电连接。

本实施例提供的动力电池的监控系统可分别监控每一个电芯模组，当个别电芯或电芯模组出现故障，单独排除故障的电芯模组，并且通过有效利用其余电芯模组来维持动力电池的工作状态，提高了动力电池的工作效率，应用于电动汽车时，有效地避免了电动汽车有电却被过保护而无法行驶的情况，从而提高了用户体验度。

本实施例还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括动力电池及如上述的动力电池的监控系统。

在本实施例中，通过模组检测模块及模组管理模块来实时监测每一个电芯模组的工作状态，若某一个电芯或电芯模组存在异常状态时，模组控制模块断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接，其余电芯模组之间根据预设规则进行电连接，并且维持所述动力电池的电力输出，以使得其余电芯模组可继续正常工作，电池管理模块接收故障信号，并且输出跛行信号至电动汽车的控制模块，以使得电动汽车继续以跛行模式行驶，电池管理模块还结合所生成的电池状态数据来计算电动汽车可用的续航里程。

本实施例提供的电动汽车结合动力电池的工作特性，通过动力电池的监控系统来充分利用动力电池的剩余电量，保障电动汽车的动力不会因为个别电芯或者电芯模组的故障而中断，由此保障用户能够以跛行模式让电动汽车继续工作，让用户有足够的应对时间进行后续维护操作，大大提高了用户体验度。

方法实施例

本实施例提供一种动力电池的监控方法，所述动力电池为用于电动汽车的动力电池，当然并不具体限定动力电池及其监控方法的应用场景，在本实施例中，所述监控方法利用产品实施例1提供的动力电池的监控系统来实现。如图2所示，所述监控方法包括以下步骤：

步骤101、设置模组监控模块。

在本步骤中，每一个模组监控模块分别与每一个电芯模组一一对应，且分别与模组管理模块及对应的电芯模组进行电连接，每一个模组管理模块分别与电池管理模块进行电连接，电池管理模块还分别与电池检测模块及电池控制模块进行电连接，每一个模组监控模块分别包括模组检测模块及模组控制模块，在本实施例中，一个模组检测模块及一个模组控制模块分别设置于一个电芯模组上，并且分别与对应的电芯模组进行电连接，但是并不具体限定模组检测模块及模组控制模块的设置位置及数量，只要可实现相应的功能，均可根据实际情况来进行相应的调整，模组检测模块及模组控制模块也可设置于串列单元上。

步骤102、采集电芯模组的模组检测参数。

在本步骤中，所述模组检测参数包括电芯模组的电压值、电流值及温度值，模组检测模块根据预设时间间隔来采集对应的电芯模组的电压值、电流值及温度值，并且将所述电压值、所述电流值及所述温度值发送至模组管理模块。

在本步骤中，模组管理模块还将每一个电芯模组的模组检测参数发送至电池管理模块，电池管理模块根据接收到的模组检测参数来生成电池状态数据，所述电池状态数据用于表征动力电池的当前状态。

步骤103、判断电芯模组是否存在异常状态？若是，执行步骤104，若否，执行步骤105。

在本步骤中，模组管理模块接收到所述电压值后，判断所述电压值是否超出预设电压值范围，所述预设电压值范围可结合实际情况来进行设定，若是，执行步骤104，若否，执行步骤105；模组管理模块还接收到所述电流值后，判断所述电流值是否超出预设电流值范围，所述预设电流值范围可结合实际情况来进行设定，若是，执行步骤104，若否，执行步骤105；模组管理模块还接收到所述温度值后，判断所述温度值是否大于或等于预设温度阈值，所述预设温度阈值可结合实际情况来进行设定，若是，执行步骤104，若否，执行步骤105。

虽然本实施例示出了检测电芯模组异常状态的具体方式，但并不仅限于上述检测电压、电流及温度的方式，还可通过检测电阻等其他可实现的方式来检测检测电芯模组异常状态。

步骤104、断开该电芯模组与其余电芯模组之间的电连接，并且输出故障信号，步骤104之后执行步骤106。

在本步骤中，已说明对应的电芯模组存在异常状态，模组管理模块分别生成模组断开信号及故障信号，并且将所述模组断开信号发送至对应的模组控制模块，将所述故障信号发送至电池管理模块，模组控制模块接收所述模组断开信号后，断开对应的电芯模组与其余电芯模组之间的电连接，其余电芯模组之间根据预设规则进行电连接，并且维持所述动力电池的电力输出，以使得其余电芯模组可继续正常工作，不受某个故障电芯模组的影响。

步骤105、输出正常状态信号，流程结束或返回执行步骤102。

在本步骤中，生成正常状态信号，并且将所述正常状态信号发送至电池管理模块，所述正常状态信号用于表征电芯模组的工作状态正常。

步骤106、输出跛行信号，流程结束或返回执行步骤102。

在本步骤中，电池管理模块接收到所述故障信号时，输出跛行信号，所述跛行信号用于触发所述电动汽车切换至跛行模式行驶。

所述监控方法还包括与步骤102并列执行的以下步骤：

电池检测模块采集所述动力电池的电池检测参数，并且将所述动力电池的电池检测参数发送至电池管理模块，所述电池检测参数包括所述动力电池的电压值、电流值及温度值等参数，电池管理模块根据所述动力电池的电池检测参数来判断是否生成电池断开信号，若是，将所述电池断开信号发送至电池控制模块，或者当遇到紧急情况需要切断整个动力电池的电力输出时，电池管理模块同样生成电池断开信号，并且将所述电池断开信号发送至电池控制模块，电池控制模块接收到所述电池断开信号后，断开所述动力电池的电连接。

本实施例提供的动力电池的监控方法可分别监控每一个电芯模组，当个别电芯或电芯模组出现故障，单独排除故障的电芯模组，并且通过有效利用其余电芯模组来维持动力电池的工作状态，提高了动力电池的工作效率，应用于电动汽车时，有效地避免了电动汽车有电却被过保护而无法行驶的情况，从而提高了用户体验度。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。