基于动力域控制器的电池管理系统的制作方法

1.本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种基于动力域控制器的电池管理系统。


背景技术：

2.相关技术中，随着新能源电动汽车的发展，锂电池的生产厂家逐渐增多，电池能量密度变得更优异。其中，在电池、模组、电池包供应商急剧增加的电动汽车动力锂电池市场行情下，如何更好地实现电池管理系统成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
4.为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于动力域控制器的电池管理系统。该系统为信息安全设计提供了有效保障；且减少了管理模块的设计复杂度，有利于电池包状态监控的可靠性，在监控模块域控制平台上实现整车动力系统中央计算和决策控制功能。
5.本发明的第二个目的在于提出一种车辆。
6.本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
7.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的基于动力域控制器的电池管理系统，包括：管理模块，包括主控单元和多个从控单元，
8.其中，所述多个从控单元用于获取电池包的第一数据，并将所述第一数据传输至所述主控单元，所述主控单元用于获取所述第一数据和电池包的第二数据，并基于第一can通信总线将所述第一数据、所述第二数据传输至监控模块，以及响应并执行控制车辆上下电控制指令；
9.所述监控模块，用于根据所述第一数据和所述第二数据，判断电池发生故障时确定故障对应的故障信号，并生成控制所述车辆上下电控制指令且发送至所述管理模块，以及生成所述电池管理系统的故障诊断，并根据所述故障诊断执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态。
10.根据本发明实施例的基于动力域控制器的电池管理系统，通过管理模块中的多个从控单元获取电池包的第一数据，并将第一数据传输至主控单元，主控单元获取第一数据和电池包的第二数据，并基于第一can通信总线将第一数据、第二数据传输至监控模块，监控模块根据第一数据、第二数据，判断电池发生故障时确定故障对应的故障信号，并生成控制车辆上下电控制指令且发送至管理模块，以使管理模块响应并执行控制车辆上下电控制指令，监控模块还生成电池管理系统的故障诊断，并根据故障诊断执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态。该系统通过管理模块与监控模块基于第一can通信总线路由设计，在可以实现程序在线无线升级的同时，避免了因为传统bms的整车can直接和网关/t-box连接成为网络病毒直接攻击的对象，为信息安全设计提供了有效保障；且将传统bms设计方案的核心算法和控制功能迁移至电池包外的监控模块产品上来负责，减少了管理模块
的设计复杂度，有利于电池包状态监控的可靠性，在监控模块域控制平台上实现整车动力系统中央计算和决策控制功能。
11.根据本发明的一个实施例，所述多个从控单元基于双路闭环菊花链方式与所述主控单元连接。
12.根据本发明的一个实施例，所述第一数据包括电池包的模组单体电压的原始采集数值、模组温度的原始采集数值和/或诊断信息中的一个或多个，所述第二数据包括电池包外部高压分线盒的高压、电池包充放电电流、电池包绝缘电阻、高压互锁通断、碰撞监测和/或热失控报警信号中的一个或多个。
13.根据本发明的一个实施例，所述管理模块还包括电流分流器单元，其中，所述电流分流器单元基于第二can通信总线将所述电池包充放电电流传输至所述主控单元。
14.根据本发明的一个实施例，所述主控单元还包括存储子单元，所述存储子单元用于断电时，存储所述第一数据和/或所述第二数据。
15.根据本发明的一个实施例，所述故障包括热失控故障、碰撞故障、绝缘故障和/或高压互锁故障中的一个或多个。
16.根据本发明的一个实施例，所述管理模块通过第一唤醒条件启动，所述第一唤醒条件包括：所述监控模块接收到钥匙start指令作为所述第一唤醒条件；或监控模块被充电机唤醒信号唤醒时，将唤醒指令发送至所述管理模块作为所述第一唤醒条件。
17.根据本发明的一个实施例，所述监控模块通过第二唤醒条件启动，所述第二唤醒条件包括：所述监控模块接收到钥匙start指令、所述管理模块的定时功能开启且监测所述所述第一数据满足报警条件和/或压力传感器监测到超过压力阈值且所述故障信号满足故障报警条件，并将报警指令发送至所述监控模块时，所述监控模块被唤醒。
18.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的车辆，包括：本发明第一方面实施例所述的电池管理系统。
19.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例所述的基于动力域控制器的电池管理系统。
20.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本发明一个实施例的基于动力域控制器的电池管理系统的示意图；
23.图2是根据本发明另一个实施例的基于动力域控制器的电池管理系统的示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.本发明提出了一种基于动力域控制器的电池管理系统、车辆及计算机可读存储介质。
26.图1是根据本发明一个实施例的基于动力域控制器的电池管理系统10，该系统10包括管理模块110和监控模块120。其中：
27.管理模块110，包括主控单元111和多个从控单元112，其中，多个从控单元112用于获取电池包的第一数据，并将第一数据传输至主控单元111，主控单元111用于获取第一数据和电池包的第二数据，并基于第一can通信总线将第一数据、第二数据传输至监控模块120，以及响应并执行控制车辆上下电控制指令；
28.监控模块120，用于根据第一数据和第二数据，判断电池发生故障时确定故障对应的故障信号，并生成控制车辆上下电控制指令且发送至管理模块110，以及生成电池管理系统的故障诊断，并根据故障诊断执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态。
29.例如，如图2所示，多个从控单元112包括第一从控单元1121、第二从控单元1122、第三从控单元1123和第四从控单元1124。其中多个从控单元112基于双路闭环菊花链方式与主控单元111连接。例如，主控单元111可为高压管理单元，从控单元112可为电芯监控单元。
30.也就是说，多个从控单元112获取电池包的第一数据，并基于双路闭环菊花链方式，将第一数据发送至主控单元111，以使主控单元111接收第一数据，同时获取电池包的第二数据，并基于第一can通信总线将第一数据、第二数据传输至监控模块120，监控模块120根据第一数据和第二数据，判断电池发生故障时确定故障对应的故障信号，并生成控制车辆上下电控制指令，且将控制车辆上下电控制指令发送至管理模块110，以使管理模块110响应并执行控制车辆上下电控制指令。其中，监控模块120根据第一数据和第二数据生成电池管理系统的故障诊断，并根据故障诊断执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态。
31.其中，第一数据包括电池包的模组单体电压的原始采集数值、模组温度的原始采集数值和/或诊断信息中的一个或多个；其中，第一数据还包括从控单元112电路或双路闭环菊花链通信。
32.其中，第二数据包括电池包外部高压分线盒的高压、电池包充放电电流、电池包绝缘电阻、高压互锁通断、碰撞监测和/或热失控报警信号中的一个或多个。
33.其中，故障包括热失控故障、碰撞故障、绝缘故障和/或高压互锁故障中的一个或多个，其中故障还包括铅酸电池过欠压故障、电池单体过欠压故障、电池包高压分线盒的高压过欠压故障、电池包模组温度过高过低故障、电池包液冷方案进水口和出水口温度过高过低故障、电流分流器监测到的电流过大故障、电池包高压接触器控制故障。
34.例如，主控单元111在休眠情况下，可通过板载气压传感器bps监测到的压力值与单体电压离群、温度离群、单体采样线故障(短路/断路)、模组温度采样线故障(短路/断路)等的组合逻辑子故障来诊断电池包热失控情况，以判断是否发生热失控故障。
35.其中，监控模块120根据第一数据和第二数据，可生成电池系统全参数的uds故障诊断，并根据该uds故障诊断来执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态，在判断电池严重等级故障被触发的情况下生成控制车辆上下电控制指令，例如，生成控制电池包高压接触器断开的指令，并通过第一can通信总线将电池包高压接触器断开的指令发送至管
理模块110。
36.为了提高电池包状态监控设计的安全性，在本发明的实施例中，在监控模块120出现掉电、延迟、卡滞、复位、或第一can通信总线异常紧急情况时，主控单元111基于第一数据和电池包的第二数据，生成电池管理系统的故障诊断，并根据故障诊断执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态。例如，生成电池系统部分核心参数冗余设计的uds故障诊断，并根据该冗余设计uds故障诊断来执行二级故障监控保护确保电池系统的健康状态。
37.在本发明的实施例中，如图2所示，管理模块110还包括电流分流器单元113，其中，电流分流器单元113基于第二can通信总线将电池包充放电电流传输至主控单元111。
38.为了避免断电时数据的丢失，在本发明的实施例中，主控单元111还包括存储子单元1111，存储子单元1111用于断电时，存储第一数据和/或第二数据。
39.在本发明的实施例中，监控模块120还包括标定单元。由此，监控模块120可实现对整车大数据监控、智能标定、云计算分析，有利于实现动力总成的最优动总参数解决方案。
40.在本发明的实施例中，管理模块110还可检测电池包进水口、出水口、外部风扇、水泵、电磁阀的状态以及主控制单元111的温度。
41.在本发明的是实施例中，管理模块110还包括更新模块，用于通过整车can总线，实现基于uds协议的在线代码更新功能。
42.在本发明的实施例中，管理模块110可通过第一唤醒条件启动，第一唤醒条件包括：监控模块120接收到钥匙start指令作为第一唤醒条件；或监控模块120被充电机唤醒信号唤醒时，将唤醒指令发送至管理模块110作为第一唤醒条件。例如，监控模块120被唤醒时，可基于12v高边信号，将唤醒指令发送至管理模块110。需要说明的是，管理模块110的唤醒和休眠可直接由监控模块120发出的12v高边信号决定。
43.例如，监控模块120被充电机唤醒信号唤醒包括：监控模块120可被驾驶员插充电枪进行充电情况下接受充电机唤醒信号唤醒。其中，充电机信号包括：a+/ac_cc/dc_cc/cp信号，其中，a+是直流充电桩发出的12v，ac_cc是交流充电桩的电阻唤醒信号，dc_cc是直流充电桩的电阻唤醒信号，cp是交流充电桩发出的上升沿唤醒信号。
44.在本发明的实施例中，监控模块120通过第二唤醒条件启动，第二唤醒条件包括：监控模块120接收到钥匙start指令、管理模块110的定时功能开启且监测第一数据满足报警条件和或压力传感器监测到超过压力阈值且故障信号满足故障报警条件，并将报警指令发送至监控模块120时，监控模块120被唤醒。例如，管理模块110可基于12v高边信号，将唤醒指令发送至管理模块110。
45.在本发明的实施例中，通过将传统bms设计方案的核心算法和控制功能迁移至电池包外的监控模块120产品上来负责，减少了主控单元111的设计复杂度，有利于电池包状态监控的可靠性；同时监控模块120对电池的一级故障监控保护结合主控单元111对电池的二级故障监控保护冗余设计，提高了电池包状态监控设计的安全性。
46.根据本发明实施例的基于动力域控制器的电池管理系统，通过管理模块中的多个从控单元获取电池包的第一数据，并将第一数据传输至主控单元，主控单元获取第一数据和电池包的第二数据，并基于第一can通信总线将第一数据、第二数据传输至监控模块，监控模块根据第一数据、第二数据，判断电池发生故障时确定故障对应的故障信号，并生成控制车辆上下电控制指令且发送至管理模块，以使管理模块响应并执行控制车辆上下电控制
指令，监控模块还生成电池管理系统的故障诊断，并根据故障诊断执行一级故障监控保护确保电池系统的健康状态。该系统通过管理模块与监控模块基于第一can通信总线路由设计，在可以实现程序在线无线升级的同时，避免了因为传统bms的整车can直接和网关/t-box连接成为网络病毒直接攻击的对象，为信息安全设计提供了有效保障；且将传统bms设计方案的核心算法和控制功能迁移至电池包外的监控模块产品上来负责，减少了管理模块的设计复杂度，有利于电池包状态监控的可靠性，在监控模块域控制平台上实现整车动力系统中央计算和决策控制功能。
47.为了实现上述实施例，本发明还提出了一种车辆，包括上述的电池管理系统。
48.为了实现上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行执行时实现上述任一项所述的电池管理系统。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
51.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
52.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场
可编程门阵列(fpga)等。
53.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
54.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
55.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。