一种均衡电路及其控制方法、装置、控制设备及汽车与流程

1.本发明涉及汽车领域，特别涉及一种均衡电路及其控制方法、装置、控制设备及汽车。


背景技术：

2.电池管理系统(battery management system，简称bms)作为电动汽车的核心部件，主要负责车辆上动力电池包单体电压、总电压和总电流的监控功能，健康状态(state of health,soh)、荷电状态(state of charge,简称soc)和电池能源状态(state of power，sop)的估算功能，充电放电管理功能，以及电芯单体的均衡功能。其中，电芯单体的均衡功能对于延长动力电池的使用寿命以及提升客户的用车体验均起着非常重要的作用。
3.目前，bms均衡电路一般采用温度传感器采样均衡电路温度的方法来实现对均衡电路的热管控。然而，当温度采集电路、温度信息处理电路或均衡开关出现问题时，bms极易出现热失控故障，从而导致电池包损坏，甚至出现车辆起火、爆炸等严重事故。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种均衡电路及其控制方法、装置、控制设备及汽车，用以解决现有技术中bms极易因均衡电路出现问题而导致热失控故障的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.依据本发明的一个方面，提供了一种均衡电路，设置于车辆电池包的电芯单体的两端之间，所述均衡电路包括：
7.均衡开关，所述均衡开关的第一端与所述电芯单体的第一端连接；
8.均衡电阻，所述均衡电阻的第一端与所述均衡开关的第二端连接；
9.正温度系数电阻(positive temperature coefficient，ptc)，所述ptc的第一端与所述均衡电阻的第二端连接，所述ptc的第二端与所述电芯单体的第二端连接。
10.可选地，所述均衡电路还包括：
11.模拟前端(analog front end，afe)，所述均衡开关设置在所述afe内。
12.可选地，所述均衡电路还包括：
13.均衡电流检测电路，用于检测通过所述均衡电阻的均衡电流；
14.其中，所述均衡电流检测电路的第一端与所述ptc的第二端连接，所述均衡电流检测电路的第二端与所述afe连接。
15.依据本发明的另一个方面，提供了一种控制方法，应用于如上所述的均衡电路，包括：
16.周期性检测所述均衡电路的工作状态，得到检测结果；
17.根据检测结果，控制所述均衡电路中均衡开关的状态。
18.可选地，所述根据检测结果，控制所述均衡电路中均衡开关的状态，包括：
19.按照第一预设周期，循环检测均衡开关的状态，得到第一检测结果；
20.在所述第一检测结果表示所述均衡开关的状态为闭合的情况下，检测电池管理系统bms是否已发出均衡指令，得到第二检测结果；
21.在所述第二检测结果表示所述bms已发出所述均衡指令的情况下，利用均衡电流检测电路，检测通过均衡电阻的均衡电流是否小于预设电流值，得到第三检测结果；
22.在所述第三检测结果表示所述均衡电流小于所述预设电流值的情况下，控制所述均衡开关断开。
23.可选地，所述控制方法还包括：
24.在所述第二检测结果表示所述bms未发出所述均衡指令的情况下，向车辆的整车控制器发送故障提示信息。
25.可选地，所述控制方法还包括：
26.在所述第三检测结果表示所述均衡电流大于或等于所述预设电流值的情况下，按照第二预设周期，循环检测所述均衡电流是否小于预设电流值。
27.依据本发明的另一个方面，提供了一种控制装置，应用于如上所述的均衡电路，包括：
28.检测模块，用于周期性检测所述均衡电路的工作状态，得到检测结果；
29.控制模块，用于根据检测结果，控制所述均衡电路中均衡开关的状态。
30.依据本发明的另一个方面，提供了一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
31.依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上所述的控制装置。
32.本发明的有益效果是：
33.上述方案，可以在bms的均衡电路出现热失控时，对bms提供保护，确保热失控情况不再进一步恶化，从而对动力电池包和车辆形成保护，避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
附图说明
34.图1表示本发明实施例提供的均衡电路的结构示意图；
35.图2表示本发明实施例提供的ptc的阻抗特性曲线示意图；
36.图3表示本发明实施例提供的控制方法示意图；
37.图4表示本发明实施例提供的控制方法的流程示意图；
38.图5表示本发明实施例提供的控制装置示意图。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
40.本发明针对现有技术中bms极易因均衡电路出现问题而导致热失控故障的问题，提供一种均衡电路及其控制方法、装置、控制设备及汽车。
41.如图1所示，本发明其中一实施例提供一种均衡电路，设置于车辆电池包的电芯单体的两端之间，所述均衡电路包括：
42.均衡开关s1，所述均衡开关s1的第一端与所述电芯单体的第一端连接；
43.均衡电阻rb，所述均衡电阻rb的第一端与所述均衡开关s1的第二端连接；
44.正温度系数电阻ptc，所述ptc的第一端与所述均衡电阻rb的第二端连接，所述ptc的第二端与所述电芯单体的第二端连接。
45.需要说明的是，如图1所示，为本发明一实施例提供的均衡电路的结构示意图(即bms均衡电路热失控保护的硬件设计示意图)，其中，均衡开关s1用于控制均衡电路的开启和关闭；均衡电阻rb可以是大封装功率电阻，用于消耗被均衡电芯cn的多余能量；ptc用作均衡电路热失控时的被动保护。
46.该实施例中，通过在均衡电路中设置ptc，利用ptc的阻抗特征性，使得在电池均衡过程中电路温度较高时可以能够自动停止均衡，从而保护动力电池包和车辆，避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
47.如图2所示，为ptc的阻抗特性曲线示意图。ptc应用在本发明实施例中的均衡电路中时，具有以下特点：
48.当均衡电路温度低于设定的温度阈值tth时，ptc表现为低阻抗状态，均衡电路中的均衡电流通过均衡电阻rb设定；
49.当均衡电路温度超过设定的温度阈值tth时，ptc会快速表现为高阻抗状态，均衡电路中的均衡电流会急剧减小，从而可以避免热失控的进一步恶化。
50.其中，需要说明的是，不同ptc具有不同的特性参数，即如图2所示的rmax、rnom以及由rnom变化到rmax的变化率。本发明实施例中，可以根据均衡电路的具体情况，来选择采用具有哪种特性参数的ptc，从而能够更好地在电池均衡过程中保护动力电池及车辆。
51.可选地，所述均衡电路还包括：
52.模拟前端afe，所述均衡开关s1设置在所述afe内。
53.该实施例中，可以利用afe内置开关作为均衡开关s1(即开启或关闭均衡电路的控制节点)。
54.例如，afe中可设置有多个均衡开关，分别用于控制其他电芯(例如电芯电芯cn+1、电芯cn-1等)的均衡电路的开启或关闭。
55.应当说明的是，在bms布板设计时，均衡电阻rb、ptc和afe之间应尽量靠近，从而保证电路热量可以扩散到ptc本体。
56.可选地，所述均衡电路还包括：
57.均衡电流检测电路ibsence，用于检测通过所述均衡电阻rb的均衡电流；
58.其中，所述均衡电流检测电路ibsence的第一端与所述ptc的第二端连接，所述均衡电流检测电路ibsence的第二端与所述afe连接。
59.该实施例中，均衡电流检测电路ibsence，可以用于监控均衡电流，诊断均衡电路的工作状态。
60.本发明实施例中的均衡电路，能够提供热失控防护。该防护属于在硬件层面所做的被动防护，当均衡电路温度超过设定值tth时，即可以自动启动保护。
61.本发明实施例中，可以在bms的均衡电路出现热失控时，对bms提供保护，确保热失控情况不再进一步恶化，从而对动力电池包和车辆形成保护，避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
62.如图3所示，本发明实施例还提供一种控制方法，应用于如上所述的均衡电路，包括：
63.s31：周期性检测所述均衡电路的工作状态，得到检测结果；
64.s32：根据检测结果，控制所述均衡电路中均衡开关s1的状态。
65.该实施例中，通过周期性检测均衡电路的工作状态，能够获知均衡电路当前的情况，进而采取相应的策略来控制开启或关闭均衡电路，从而避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
66.可选地，所述根据检测结果，控制所述均衡电路中均衡开关s1的状态，包括：
67.按照第一预设周期，循环检测均衡开关s1的状态，得到第一检测结果；
68.在所述第一检测结果表示所述均衡开关s1的状态为闭合的情况下，检测电池管理系统bms是否已发出均衡指令，得到第二检测结果；
69.在所述第二检测结果表示所述bms已发出所述均衡指令的情况下，利用均衡电流检测电路ibsence，检测通过均衡电阻rb的均衡电流是否小于预设电流值，得到第三检测结果；
70.在所述第三检测结果表示所述均衡电流小于所述预设电流值的情况下，控制所述均衡开关s1断开。
71.本发明实施例中的控制方法，在应用于均衡电路中时，能够提供热失控防护。当均衡电路温度超过设定值tth时，即可以自动启动保护。具体的，当均衡电路温度超过设定值tth时，ptc快速表现为高阻抗状态，均衡电流急剧减小，当均衡电流值小于预设电流值时(即ibsence＜imin)，断开均衡开关s1，从而停止电芯均衡，避免热失控的进一步恶化，起到了均衡电路热失控防护作用。
72.可选地，所述控制方法还包括：
73.在所述第二检测结果表示所述bms未发出所述均衡指令的情况下，向车辆的整车控制器发送故障提示信息。
74.该步骤中，还可以向服务器发送故障信息，以提示厂家该车辆的动力电池包出现故障，需要进行维修。
75.可选地，所述控制方法还包括：
76.在所述第三检测结果表示所述均衡电流大于或等于所述预设电流值的情况下，按照第二预设周期，循环检测所述均衡电流是否小于预设电流值。
77.这里，第二预设周期可以与第一预设周期相同，也可以不同。通过循环检测均衡电流的大小，可以及时诊断均衡电路是否发生热失控，从而使得bms能够及时采取有效的控制策略，避免失控情况不再进一步恶化，从而保护电池包及车辆。
78.如图4所示，为本发明一可选实施例中控制方法的流程图：
79.s41：bms按照检测周期(即第一预设周期)循环检测均衡开关s1的状态；
80.当检测到s1闭合时(即s1_sat＝1)，执行s42；否则(即s1_sat＝0)，仍按照检测周期循环检测均衡开关s1的状态；
81.s42：bms检测均衡指令(即bla_com)的发送状态；
82.当检测到均衡指令未发出时(即bla_com＝0)，执行s45；当检测到均衡指令已发出时(即bla_com＝1)，则执行s43；
83.s43：bms按照检测周期(即第二预设周期)循环检测均衡电流值(即ibsence)；
84.当检测到的均衡电流值小于设定值(即ibsence＜imin)时，执行s44步骤；否则(即ibsence≥imin)，仍按照检测周期循环检测均衡电流值；
85.s44：bms发出断开均衡开关s1的指令，从而停止电芯均衡；
86.s45：bms上报“均衡电路故障”，并通过后台通知厂家对该车辆动力电池包进行维护；
87.该步骤中，具体的，可以向车辆的整车控制器发送故障提示信息，还可以向服务器发送故障信息，以提示厂家该车辆的动力电池包出现故障，需要进行维修。
88.s46：bms下电，软件执行完成。
89.本发明实施例中，可以在bms的均衡电路出现热失控时，对bms提供保护，确保热失控情况不再进一步恶化，从而对动力电池包和车辆形成保护，避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
90.如图5所示，本发明实施例还提供一种控制装置，应用于如上所述的均衡电路，包括：
91.检测模块51，用于周期性检测所述均衡电路的工作状态，得到检测结果；
92.控制模块52，用于根据检测结果，控制所述均衡电路中均衡开关s1的状态。
93.可选地，所述控制模块52包括：
94.第一检测子模块，用于按照第一预设周期，循环检测均衡开关s1的状态，得到第一检测结果；
95.第二检测子模块，用于在所述第一检测结果表示所述均衡开关s1的状态为闭合的情况下，检测电池管理系统bms是否已发出均衡指令，得到第二检测结果；
96.第三检测子模块，用于在所述第二检测结果表示所述bms已发出所述均衡指令的情况下，利用均衡电流检测电路ibsence，检测通过均衡电阻rb的均衡电流是否小于预设电流值，得到第三检测结果；
97.第一控制子模块，用于在所述第三检测结果表示所述均衡电流小于所述预设电流值的情况下，控制所述均衡开关s1断开。
98.可选地，所述控制装置还包括：
99.发送子模块，用于在所述第二检测结果表示所述bms未发出所述均衡指令的情况下，向车辆的整车控制器发送故障提示信息。
100.可选地，所述控制装置还包括：
101.第四检测子模块，用于在所述第三检测结果表示所述均衡电流大于或等于所述预设电流值的情况下，按照第二预设周期，循环检测所述均衡电流是否小于预设电流值。
102.本发明实施例中，可以在bms的均衡电路出现热失控时，对bms提供保护，确保热失控情况不再进一步恶化，从而对动力电池包和车辆形成保护，避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
103.本发明实施例还提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
104.本发明实施例中，可以在bms的均衡电路出现热失控时，对bms提供保护，确保热失
控情况不再进一步恶化，从而对动力电池包和车辆形成保护，避免动力电池包的损坏，以及车辆起火或爆炸等严重事故的发生。
105.本发明实施例还提供一种汽车，包括如上所述的控制装置。
106.以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。