本发明涉及电池,特别涉及一种动力电池系统。
背景技术:
1、由于新能源汽车对环境影响相对传统汽车较小,被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一,是目前汽车行业发展的趋势。动力电池作为新能源汽车的能量来源,是新能源汽车的重要组成部分。
2、为了提高动力电池的电量和电压,动力电池一般采取多个单体电池先串联组成电池支路,再将多个电池支路并联使用,从而提高新能源汽车续航能力。但是,当动力电池存在着如下问题:某个单体电池或某个电池支路故障时,整个电池系统将整体退出不能使用,导致车辆直接抛锚。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决当单体电池或电池支路出现故障时,整个动力电池不能使用的问题。本发明提供了一种动力电池系统,能够自动切断故障支路,避免整个动力电池系统不能运行。
2、为解决上述技术问题,本发明的实施方式提供了一种动力电池系统,包括:
3、多个并联的电池支路,每个电池支路包括多个单体电池和开关单元,多个单体电池串联连接形成电池包后,与开关单元串联;
4、以及,电池管理模块,包括一级管控单元、二级管控单元和三级管控单元;
5、其中,在每个电池包内分别设置三级管控单元,三级管控单元被配置成获取各个单体电池的第一状态信息;
6、在每个电池支路分别设置二级管控单元,二级管控单元与电池支路的三级管控单元连接,被配置成获取来自三级管控单元的第一状态信息并根据第一状态信息计算对应的电池支路的第二状态信息以及确定该电池支路的故障信息;
7、一级管控单元与二级管控单元连接,被配置成获取来自二级管控单元的第一状态信息、第二状态信息和故障信息,并基于故障信息确定是否切断故障支路。
8、根据本发明的另一具体实施方式,第一状态信息包括单体电池的单体电压值、单体温度值和均衡回路状态。
9、根据本发明的另一具体实施方式,第二状态信息包括单体电池的电压比较结果、温度比较结果、电池支路的总电压、电流、sox、电池支路处于充电或放电状态和与三级管控单元的通信状态的信息,其中二级管控单元通过将单体电池的单体电压值和单体温度值分别与过压设定阈值、欠压设定阈值进行比较以获取电压比较结果,以及将单体温度值分别与高温设定阈值、低温设定阈值进行比较以获取温度比较结果。
10、根据本发明的另一具体实施方式,二级管控单元基于电压比较结果、温度比较结果和通信状态确定对应电池支路的故障信息,故障信息包括发生故障的单体电池的地址和对应电池支路的地址、故障类型以及故障等级。
11、根据本发明的另一具体实施方式,基于故障信息确定是否切断故障支路,包括:
12、一级管控单元基于故障等级确定对应电池支路是否需要脱支,一级管控单元向需要脱支的电池支路的二级管控单元发送断开支路指令;
13、二级管控单元接收到断开支路指令之后,二级管控单元控制该电池支路的开关单元断开。
14、根据本发明的另一具体实施方式,开关单元为继电器。
15、根据本发明的另一具体实施方式,一级管控单元还与整车控制器连接;
16、当一级管控单元确定电池支路需要脱支时,还包括:
17、一级管控单元向整车控制器发送降低动力电池系统的输出电流的请求,当动力电池系统的输出电流降低至允许带载切断电流以下时,一级管控单元向该电池支路的二级管控单元发送断开支路指令。
18、根据本发明的另一具体实施方式,二级管控单元还基于各单体电池的电压计算电池支路的总电压并将总电压发送给一级管控单元;
19、当对动力电池系统充电时,一级管控单元分别计算各个电池支路之间的总电压的差值,在电池支路之间的总电压的差值的最大值大于总电压差设定阈值的情况下:
20、一级管控单元向总电压最低的电池支路的二级管控单元发送闭合支路指令,接收到闭合支路指令的二级管控单元闭合该电池支路的开关单元,以对该电池支路进行充电,直至该电池支路与总电压为第二低的电池支路之间的总电压的差值小于总电压差设定阈值,一级管控单元向总电压为第二低的电池支路的二级管控单元发送闭合支路指令;
21、循环进行上述步骤,直至各个电池支路之间的总电压的差值均小于总电压差设定阈值。
22、根据本发明的另一具体实施方式,还包括多个电流传感器,与多个电池支路一一对应,电流传感器串联在电池支路中并与该电池支路的二级管控单元连接,用于采集电池支路的电流状态并发送给一级管控单元,一级管控单元根据电池支路的电流状态确定该电池支路是处于充电状态还是放电状态。
23、根据本发明的另一具体实施方式,还包括预充电路,与一级管控单元连接,预充电路设置于电池支路的并联连接端与电池输出端之间,预充电路包括主控继电器、预充继电器和预充电阻,预充继电器与预充电阻串联连接后,与主控继电器并联连接。
24、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
25、通过为每个电池包配置三级管控单元,为每个电池支路配置管理该电池支路的二级管控单元以及在动力电池的输出主路上配置一级管控单元,其中三级管控单元用于获取单体电池的第一状态信息,并将各个单体电池的第一状态信息输出给其所在电池支路的二级管控单元,二级管控单元根据接收到的第一状态信息计算该电池支路的第二状态信息并且确定该电池支路的故障信息,并将单体电池的第一状态信息、电池支路的第二状态信息和故障信息输出到一级管控单元,一级管控单元根据第一状态信息和第二状态信息实时监控各个单体电池和各电池支路的状态,并根据故障信息确定是否需要切断故障支路。本发明提供的动力电池系统,能够实时监控电池状态,在其中一个电池支路发生故障时,能够将该故障支路切断,而其它电池支路可以继续供电,从而可以继续维持动力电池系统的工作,保证车辆可以暂时运行或行进到维修处,避免出现由于一个电池支路或该电池支路中的单体电池出现故障而导致的整个动力电池不能使用的问题。
1.一种动力电池系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的动力电池系统,其特征在于,所述第一状态信息包括所述单体电池的单体电压值、单体温度值和均衡回路状态。
3.根据权利要求2所述的动力电池系统,其特征在于,所述第二状态信息包括所述单体电池的电压比较结果、温度比较结果、电池支路的总电压、电流、sox、电池支路处于充电或放电状态和与所述三级管控单元的通信状态的信息,其中所述二级管控单元通过将所述单体电池的所述单体电压值分别与过压设定阈值、欠压设定阈值进行比较以获取所述电压比较结果,以及将所述单体温度值分别与高温设定阈值、低温设定阈值进行比较以获取所述温度比较结果。
4.根据权利要求3所述的动力电池系统,其特征在于,所述二级管控单元基于所述电压比较结果、所述温度比较结果和所述通信状态确定对应电池支路的故障信息,所述故障信息包括发生故障的单体电池的地址和对应所述电池支路的地址、故障类型以及故障等级。
5.根据权利要求4所述的动力电池系统,其特征在于,所述基于所述故障信息确定是否切断故障支路,包括:
6.根据权利要求5所述的动力电池系统,其特征在于,所述开关单元为继电器。
7.根据权利要求6所述的动力电池系统,其特征在于,所述一级管控单元还与整车控制器连接;
8.根据权利要求7所述的动力电池系统,其特征在于,所述二级管控单元还基于各所述单体电池的电压计算所述电池支路的总电压并将所述总电压发送给所述一级管控单元;
9.根据权利要求3或8所述的动力电池系统,其特征在于,还包括多个电流传感器,与多个所述电池支路一一对应,所述电流传感器串联在所述电池支路中并与该电池支路的所述二级管控单元连接,用于采集所述电池支路的电流状态并发送给所述一级管控单元,所述一级管控单元根据电池支路的所述电流状态确定该电池支路是处于充电状态还是放电状态。
10.根据权利要求9所述的动力电池系统,其特征在于,还包括预充电路,与所述一级管控单元连接,所述预充电路设置于所述电池支路的并联连接端与电池输出端之间,所述预充电路包括主控继电器、预充继电器和预充电阻,所述预充继电器与所述预充电阻串联连接后,与所述主控继电器并联连接。