CN104192018B - 用于车辆的电池管理***、方法以及车辆 - Google Patents

用于车辆的电池管理***、方法以及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电池管理***、方法以及车辆，该***包括：***绝缘故障检测模块用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件；连接控制模块在第一绝缘电阻不满足第一预设条件时控制电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开；内部绝缘故障检测模块用于检测电池组的正极或负极与电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件；通知模块用于在第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆发送外部绝缘故障消息；在第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送内部绝缘故障消息。

Description

用于车辆的电池管理***、方法以及车辆
技术领域
本发明涉及电池组技术，尤其涉及一种用于车辆的电池管理***和方法、以及包括该***的车辆。
背景技术
电动或混合动力汽车的高压(HV)***的绝缘保护是一项基本的安全要求。首先，高压***与车辆底盘需要进行电气隔离，电气隔离要求高压***的正极或负极均与车辆底盘的绝缘，只有当上述两种绝缘***均发生故障时，用户才会处于危险情况。。其次，电池箱体和电池箱体内不属于任何电路组成部分的金属也需要进行电气隔离，这可通过车辆底盘接地完成。
绝缘故障检测是一种基本的安全保护机制，这种绝缘故障检测是在电池组运行期间的连续进行的，因而可以及时检测高压***中的带电元器件与车辆底盘之间的绝缘等级。通常，绝缘故障检测在检测到高压***的正极或负极与车辆底盘之间的绝缘发生故障，即，用户处于危险情况之前，采取安全措施，例如直接移除高压电势，或者控制装置或电池管理***(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)关闭电池，并将电池组与车辆的其他部分电隔离以避免进一步的电气危险。
绝缘故障的产生可能是由于电池组与车辆之间发生了绝缘故障，也可能是由于电池组内部发生了绝缘故障，内部绝缘故障的发生往往是由于带尘埃的外部空气进入电池组内，遇冷后形成了冷凝水。传统的绝缘故障检测难以区分绝缘故障的形成原因，当发生绝缘故障时即移除高压电源或切断电源，高压电气元件(如推动车辆的牵引电动机)无法重启，这将会导致性能立即下降，以及由于失去电动驱动甚至可能导致二次危险情况。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于车辆的电池管理***、方法以及车辆。
依据本发明的一个方面，提供了一种用于车辆的电池管理***，所述车辆包括电池组以及用于容置电池组的电池箱体，所述***包括：***绝缘故障检测模块、连接控制模块、内部绝缘故障检测模块以及通知模块。其中，所述***绝缘故障检测模块用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件。所述连接控制模块与所述***绝缘故障检测模块及所述内部绝缘故障检测模块相连接，用于控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接/断开，所述连接控制模块在所述第一绝缘电阻不满足第一预设条件时控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开。所述内部绝缘故障检测模块用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件。所述通知模块与所述内部绝缘故障检测模块连接，用于在所述第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆发送外部绝缘故障消息；在所述第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送内部绝缘故障消息。
可选地，所述通知模块进一步配置为产生并向车辆发送内部绝缘故障消息之后，通知车辆向所述电池箱体内的加热元件发送用于提高所述电池箱体内的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
可选地，所述内部绝缘检测模块进一步配置为在减少所述电池箱内的凝结水后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件。
所述连接控制模块配置为在所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；所述通知模块进一步被配置为在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送内部绝缘故障消息。
可选地，所述通知模块进一步配置为产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息之后，通知车辆向供热通风与空气调节控制***发送用于降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
可选地，所述内部绝缘检测模块进一步配置为在减少所述电池箱内的凝结水后检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件。
所述连接控制模块进一步配置为在检测到所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；所述通知模块进一步配置为在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
可选地，所述内部绝缘故障检测模块进一步配置为在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之前，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第四绝缘电阻是否满足第二预设条件。
所述连接控制模块进一步配置为在所述第四绝缘电阻满足第二预设条件时，连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；所述通知模块进一步配置为在所述第四绝缘电阻不满足第二预设条件时，向车辆发送内部绝缘故障消息。
依据本发明的另一个方面，还提供了一种油电混合动力车辆或者电动车辆，其包括：车辆的故障管理设备以及如上所述的电池管理***，其中所述车辆的故障管理设备用于接收所述电池管理***发送的故障消息。
依据本发明的又一个方面，还提供了一种用于车辆的电池管理方法。所述车辆包括电池组以及用于容置电池组的电池箱，所述方法包括：连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子。在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件。在所述第一绝缘电阻不满足第一预设条件时，断开电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接。在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件。在所述第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体外部绝缘故障的故障消息；在所述第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
可选地，所述方法还包括：在产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向所述电池箱体内的加热元件发送用于提高所述电池箱体内的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
可选地，所述方法还包括：
在产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向供热通风与空气调节控制***发送用于降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
可选地，所述方法还包括：
在减少所述电池箱体内的凝结水之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件。
在所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
可选地，所述方法还包括：
在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之前，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第四绝缘电阻是否满足第二预设条件。
在所述第四绝缘电阻满足第二预设条件时，连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；在所述第四绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
在本发明提供了上述的用于车辆的电池管理***、方法以及车辆。根据本发明的实施例，在车辆正常运行期间，一旦检测到绝缘故障，可以断开电池箱体内部的电路与电池箱体外部电路连接。然后检查电池箱体内部绝缘电阻。如果电池箱体内部绝缘电阻满足要求，则可以判定之前检测到的绝缘故障为电池箱体外部绝缘故障；如果电池箱体内部绝缘电阻不满足要求，则可以判定至少电池箱体内部存在绝缘故障。由于在本发明的实施例中能够区分出在车辆正常运行期间检测到的绝缘故障是电池箱体外部绝缘故障还是电池箱体内部绝缘故障，使得车辆驾驶员能够了解绝缘故障产生的原因，进而可以及时采取应对措施解决该绝缘故障，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
进一步地，当在车辆正常运行期间，检测到电池箱体内绝缘故障，可以进行减少电池箱体内的凝结水的处理，从而提高电池组正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻，修复电池箱体内部绝缘故障，提高了车辆运行的可靠性。
进一步地，在修复电池箱体内部绝缘故障之后，还可以再次检测电池组正极或负极与电池箱体的绝缘电阻是否符合要求，当电池组正极或负极与电池箱体的绝缘电阻符合要求时，可以触发接收电池箱体内部的电路与电池箱体外部电路连接的指令，使得电池箱体内部的电路与电池箱体外部电路连接，实现电池组的重启运行，使得车辆的高压电气元件(如车辆的牵引电动机)可以继续运行。避免车辆性能下降，以及避免由于失去电动驱动而可能导致二次危险情况的发生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的用于车辆的电池管理***的框图；
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的电动或混合动力汽车的电路示意图；
图3示意性地示了根据本发明的实施例的测量绝缘电阻的电路示意图；
图4示意性地示出了根据本发明的实施例的用于车辆的电池管理方法的流程图；以及
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的用于车辆的电池管理方法的流程图之二。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应当理解，本领域技术人员能够设想出尽管没有在本说明书中明确描述或者记载、但是实现了本发明并且包含在本发明精神、原理与范围内的各种结构。
本说明书中引述的所有例子与条件性语言都是出于说明和教导的目的，以帮助读者理解发明人对现有技术作出贡献的原理与概念，并且应该被理解为不限于这些具体引述的例子与条件。
此外，本说明书中引述本发明的原理、各方面以及各实施例及其具体例子的所有描述和说明都意在涵盖其结构上与功能上的等价物或等效物。另外，这样的等价物或等效物应当包含当前已知的、以及将来开发的等价物或等效物，即，不管结构如何、都执行相同功能的研发成果。
本领域技术人员应该理解，说明书附图中呈现的框图表示实现本发明的结构或电路的示意性图示。类似地，应该理解，说明书附图中呈现的任何流程图等表示实际可以由各种计算机或者处理器执行的各种处理，而不管在图中是否明确显示了此类计算机或者处理器。
在权利要求书中，用来执行指定功能的模块意在涵盖执行该功能的任何方式，包括例如(a)执行该功能的电路元件的组合、或者(b)任何形式的软件，因此包括固件、微代码等等，其与适当电路组合，用来执行实现功能的软件。由各种模块提供的功能被以权利要求所主张的方式组合在一起，由此应当认为，可以提供这些功能的任何模块、部件、或元件都等价于权利要求中限定的模块。
说明书中的术语“实施例”意味着结合该实施例描述的具体特征、结构等等被包含在本发明的至少一个实施例中，因此，在说明书各处出现的术语“在实施例中”不一定都指相同的实施例。
如图1所示，根据本发明的实施例中的用于车辆的电池管理***100可以主要包括：***绝缘故障检测模块101、连接控制模块103、内部绝缘故障检测模块105以及通知模块107。应当理解，图1中所表示的各个模块的连接关系仅为示例，本领域技术人员完全可以采用其他的连接关系，只要在这样的连接关系下各个模块也能够实现本发明的功能即可。
在本说明书中，各个模块的功能可以通过使用专用硬件、或者能够与适当的软件相结合来执行处理的硬件来实现。这样的硬件或专用硬件可以包括专用集成电路(ASIC)、各种其它电路、各种处理器等。当由处理器实现时，该功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或者多个独立的处理器(其中某些可能被共享)来提供。另外，处理器不应该被理解为专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括、而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、用来存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失存储设备。
在本发明的实施例中，***绝缘故障检测模块101用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件。
如图2所示，为电动或混合动力汽车的电路示意图，其中电池箱体201内的电池组203输出的电流可以经过换流器207换流后输送至电动机209。具体地，接触器205处于闭合的状态时，电池箱体201内的电池组203的正极或负极可以通过接触器205与电池箱体201外的电动机209的接线端子连接。
可选地，在本发明的实施例中，第一绝缘电阻是否满足第一预设条件可以是指第一绝缘电阻应大于预设的第一绝缘电阻阈值。在本发明的实施例中，预先设定的第一绝缘电阻阈值的取值可以按照下述方式设定：电动汽车的国际标准规定：绝缘电阻值除以电动汽车直流***标称电压U，结果应大于100Ω/V，才符合安全的要求。因此，在本发明的实施例中，上述预先设定的第一绝缘电阻阈值可根据上述电动汽车的国际标准的规定进行设定，即：(预先设定的绝缘电阻阈值/电动汽车直流***标称电压U)＞100Ω/V。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定该预先设定的第一绝缘电阻阈值的具体取值。
在本发明的实施例中，***绝缘故障检测模块101可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定***绝缘故障检测模块101测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻值的具体方式。
参见图3，假设电动汽车(Electric Vehicle)或混合动力汽车的直流***电压(即动力电池电压)为U，待测的动力电池的正极、负极与车辆底盘之间的绝缘电阻分别为RP、RN，正极、负极与车辆底盘之间的电压分别为UP、UN，则待测直流***的等效模型如图3的虚线框内所示。
测量原理如图3所示，图中RC1、RC2为测量用的已知阻值的标准电阻。工作原理如下：
当开关S1、S2全部断开时，测量动力电池的正极、负极与电池箱体之间的电压分别为UPO、UNO，由电路定律可以得到：
当开关S1闭合，S2断开时，则在动力电池的正极与电池箱体之间加入标准偏置电阻RC1，测量动力电池的正极、负极与电池箱体之间的电压分别为UPP、UNP，同样可以得到：
由上述式(1)、式(2)联合求解可以得到
同样，绝缘电阻在以下两种情况也可以得到：
(1)S1、S2全部断开和S1断开、S2闭合；
(2)S1闭合、S2断开和S1断开、S2闭合。
绝缘电阻在以上两种情况测量方式与上述类似，在此不再敷述。
在本发明的实施例中，连接控制模块103与***绝缘故障检测模块101及内部绝缘故障检测模块105相连接，用于控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接/断开；连接控制模块103在第一绝缘电阻不满足第一预设条件时控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开。
在本发明的实施例中，内部绝缘故障检测模块105用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件。
可选地，在本发明的实施例中，第二绝缘电阻是否满足第二预设条件可以是指第二绝缘电阻应大于预设的第二绝缘电阻阈值。在本发明的实施例中，预先设定的第二绝缘电阻阈值的取值可以按照下述方式设定：电动汽车的国际标准规定：绝缘电阻值除以电动汽车直流***标称电压U，结果应大于100Ω/V，才符合安全的要求。因此，在本发明的实施例中，上述预先设定的第二绝缘电阻阈值可根据上述电动汽车的国际标准的规定进行设定，即：(预先设定的绝缘电阻阈值/电动汽车直流***标称电压U)＞100Ω/V。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定该预先设定的第二绝缘电阻阈值的具体取值。
在本发明的实施例中，内部绝缘故障检测模块105可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的第二绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定内部绝缘故障检测模块105测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的第二绝缘电阻值的具体方式。
在本发明的实施例中，通知模块107与内部绝缘故障检测模块105连接，用于在第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆(例如车辆的故障管理设备)发送外部绝缘故障消息；在第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆(例如车辆的故障管理设备)发送内部绝缘故障消息。
可选地，电池箱体外部绝缘故障是指电池箱体内正极或负极与车辆底盘之间存在导电路径，导致电池箱体内正极或负极与车辆底盘之间的绝缘电阻降低。该外部绝缘故障消息可以用于提示车辆的驾驶员采取相应地措施解决绝缘电阻降低的问题。
可选地，电池箱体内部绝缘故障是指电池箱体内正极或负极与电池箱体之间存在导电路径(例如因电池箱体内的凝结水形成的导电路径)，导致电池箱体内正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻降低。该内部绝缘故障消息可以用于提示车辆的驾驶员采取相应地措施去除电池箱体内的凝结水，以提高电池箱体内正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻。
在现有技术中，在车辆正常运行期间(接触器闭合)，当检测到绝缘故障时，由于电池箱体内部的电路与电池箱体外部的电路是电连接的，导致BMS(电池管理***)无法区分该绝缘故障是内部绝缘故障还是外部绝缘故障。
而在本发明的实施例中，可使得分离检测电池箱体内部绝缘故障和外部绝缘故障，使得BMS可以区分检测到的绝缘故障时内部绝缘故障还是外部绝缘故障。具体地，在车辆正常运行期间，一旦检测到绝缘故障，接触器打开，电池箱体内部的电路与电池箱体外部电路断开连接。然后可以单独地检查电池箱体内部绝缘电阻。如果电池箱体内部绝缘电阻满足要求，则说明之前检测到的绝缘故障为电池箱体外部绝缘故障；如果电池箱体内部绝缘电阻不满足要求，则说明之前检测到的绝缘故障至少包括电池箱体内部绝缘故障。由于在本发明的实施例中能够区分出在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后检测到的绝缘故障是电池箱体外部绝缘故障还是电池箱体内部绝缘故障，使得用户能够了解绝缘故障产生的原因，进而可以及时采取应对措施解决该绝缘故障，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
可选地，在本发明的实施例中，如果随后检测到电池箱体内部绝缘故障，可以向车辆发送去除电池箱体内凝结水的控制指令，以解决电池箱体内部绝缘故障，例如提高所述电池箱体内的温度，当然也并不限于此。
具体地，在本发明的实施例中，通知模块107可以进一步配置为产生并向车辆(例如车辆的故障管理设备)发送内部绝缘故障消息之后，通知车辆向电池箱体内的加热元件发送用于提高电池箱体内的温度的控制指令，以减少电池箱体内的凝结水。
可选地，在本发明的实施例中，为了避免因电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开连接，导致车辆的高压电气元件(如推动车辆的牵引电动机)无法继续运行，进而引起车辆性能下降，以及由于失去电动驱动而可能导致二次危险情况的发生。在电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻能够满足要求时，可以重新启动电池组运行。
具体地，在本发明的实施例中，内部绝缘检测模块105进一步配置为在减少电池箱内的凝结水后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件；连接控制模块103配置为在第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；通知模块107进一步被配置为在第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送内部绝缘故障消息。
可选地，在本发明的实施例中，如果随后检测到电池箱体内部绝缘故障，可以向车辆发送去除电池箱体内凝结水的控制指令，以解决电池箱体内部绝缘故障，例如降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，当然也并不限于此。
具体地，在本发明的实施例中，通知模块107也可以进一步配置为产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息之后，通知车辆向供热通风与空气调节控制***(Heating Ventilation and Air Conditioning，HVAC)发送用于降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
可选地，在本发明的实施例中，内部绝缘检测模块105也可以进一步配置为在减少所述电池箱内的凝结水后检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件；
所述连接控制模块103进一步配置为在检测到所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；所述通知模块107进一步配置为在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
在一更优选的实施例中，通知模块107进一步与***绝缘故障检测模块101连接，在检测到第三绝缘电阻满足第二预设条件时，连接控制模块103控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接，***绝缘故障检测模块101进一步检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的绝缘电阻是否满足第一预设条件，如果不满足，通知模块产生并向车辆发送外部绝缘故障消息。
可选地，在本发明的实施例中，可以在电池组运行之前，判断电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻是否满足要求，满足要求时，使得电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接；不满足要求时，可以向车辆发送故障消息，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
具体地，在本发明的实施例中，内部绝缘故障检测模块105可以进一步配置为在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之前，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第四绝缘电阻是否满足第二预设条件；
连接控制模块103可以进一步配置为在第四绝缘电阻满足第二预设条件时，连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；通知模块107可以进一步配置为在所述第四绝缘电阻不满足第二预设条件时，向车辆发送内部绝缘故障消息。
依据本发明的另一个方面，还提供了一种油电混合动力车辆或者电动车辆，其包括：车辆的故障管理设备以及如上所述的电池管理***，其中车辆的故障管理设备用于接收电池管理***发送的故障消息。本发明的实施例，在车辆正常运行期间，一旦检测到绝缘故障，可以断开电池箱体内部的电路与电池箱体外部电路连接。然后检查电池箱体内部绝缘电阻。如果电池箱体内部绝缘电阻满足要求，则说明之前检测到的绝缘故障为电池箱体外部绝缘故障；如果电池箱体内部绝缘电阻不满足要求，则说明之前检测到的绝缘故障为电池箱体内部绝缘故障。由于在本发明的实施例中能够区分出在车辆正常运行期间检测到的绝缘故障是电池箱体外部绝缘故障还是电池箱体内部绝缘故障，使得车辆驾驶员能够了解绝缘故障产生的原因，进而可以及时采取应对措施解决该绝缘故障，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
根据本发明的第三方面，与如上所述的根据本发明的实施例的电池管理***100相对应，本发明还提供了一种电池管理方法400。
如图4所示，为本发明的实施例的用于车辆的电池管理方法的流程图之一，该车辆包括电池组以及用于容置电池组的电池箱，该电池管理方法400包括：
步骤S401、连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子。
如图2所示，为电动或混合动力汽车的电路示意图，其中电池箱体201内的电池组203输出的电流可以经过换流器207换流后输送至电动机209。具体地，接触器205处于闭合的状态时，电池箱体201内的电池组203的正极或负极可以通过接触器205与电池箱体201外的电动机209的接线端子连接。
步骤S403、在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件。
可选地，在本发明的实施例中，第一绝缘电阻是否满足第一预设条件可以是指第一绝缘电阻应大于预设的第一绝缘电阻阈值。在本发明的实施例中，预先设定的第一绝缘电阻阈值的取值可以按照下述方式设定：电动汽车的国际标准规定：绝缘电阻值除以电动汽车直流***标称电压U，结果应大于100Ω/V，才符合安全的要求。因此，在本发明的实施例中，上述预先设定的第一绝缘电阻阈值可根据上述电动汽车的国际标准的规定进行设定，即：(预先设定的绝缘电阻阈值/电动汽车直流***标称电压U)＞100Ω/V。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定该预先设定的第一绝缘电阻阈值的具体取值。
在本发明的实施例中，可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻值的具体方式。
参见图3，假设电动汽车(Electric Vehicle)的直流***电压(即动力电池电压)为U，待测的动力电池的正极、负极与车辆底盘之间的绝缘电阻分别为RP、RN，正极、负极与车辆底盘之间的电压分别为UP、UN，则待测直流***的等效模型如图3的虚线框内所示。
测量原理如图3所示，图中RC1、RC2为测量用的已知阻值的标准电阻。工作原理如下：
当开关S1、S2全部断开时，测量动力电池的正极、负极与电池箱体之间的电压分别为UPO、UNO，由电路定律可以得到：
当开关S1闭合，S2断开时，则在动力电池的正极与电池箱体之间加入标准偏置电阻RC1，测量动力电池的正极、负极与电池箱体之间的电压分别为UPP、UNP，同样可以得到：
由上述式(1)、式(2)联合求解可以得到
同样，绝缘电阻在以下两种情况也可以得到：
(1)S1、S2全部断开和S1断开、S2闭合；
(2)S1闭合、S2断开和S1断开、S2闭合。
绝缘电阻在以上两种情况测量方式与上述类似，在此不再敷述。
步骤S405、在第一绝缘电阻不满足第一预设条件时，断开电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接。
具体地，可以通知车辆产生并发送开启接触器205的命令，以断开电池箱体201内电池组203的正极或负极与车辆的电动机209的接线端子连接。
步骤S407、在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件；
可选地，在本发明的实施例中，第二绝缘电阻是否满足第二预设条件可以是指第二绝缘电阻应大于预设的第二绝缘电阻阈值。在本发明的实施例中，预先设定的第二绝缘电阻阈值的取值可以按照下述方式设定：电动汽车的国际标准规定：绝缘电阻值除以电动汽车直流***标称电压U，结果应大于100Ω/V，才符合安全的要求。因此，在本发明的实施例中，上述预先设定的第二绝缘电阻阈值可根据上述电动汽车的国际标准的规定进行设定，即：(预先设定的绝缘电阻阈值/电动汽车直流***标称电压U)＞100Ω/V。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定该预先设定的第二绝缘电阻阈值的具体取值。
在本发明的实施例中，可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的第二绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的第二绝缘电阻值的具体方式。
步骤S409、在第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆发送电池箱体外部绝缘故障的故障消息；在第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
可选地，电池箱体外部绝缘故障是指电池箱体内正极或负极与车辆底盘之间存在导电路径，导致电池箱体内正极或负极与车辆底盘之间的绝缘电阻降低。该故障消息可以用于提示车辆的驾驶员采取相应地措施解决绝缘电阻降低的问题。
可选地，电池箱体内部绝缘故障是指电池箱体内正极或负极与电池箱体之间存在导电路径(例如因电池箱体内的凝结水形成的导电路径)，导致电池箱体内正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻降低。该故障消息可以用于提示车辆的驾驶员采取相应地措施去除电池箱体内的凝结水，以提高电池箱体内正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻。
在现有技术中，在车辆正常运行期间(接触器闭合)，当检测到绝缘故障时，由于电池箱体内部的电路与电池箱体外部的电路是电连接的，导致BMS(电池管理***)无法区分到该绝缘故障是内部绝缘故障还是外部绝缘故障。
而在本发明的实施例中，可使得分离检测电池箱体内部绝缘故障和外部绝缘故障，使得可以区分检测到的绝缘故障时内部绝缘故障还是外部绝缘故障。具体地，在车辆正常运行期间，一旦检测到绝缘故障，接触器打开，电池箱体内部的电路与电池箱体外部电路断开连接。然后可以单独地检查电池箱体内部绝缘电阻。如果电池箱体内部绝缘电阻满足要求，则说明之前检测到的绝缘故障为电池箱体外部绝缘故障；如果电池箱体内部绝缘电阻不满足要求，则说明之前检测到的绝缘故障至少包括电池箱体内部绝缘故障。由于在本发明的实施例中能够区分出在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后检测到的绝缘故障是电池箱体外部绝缘故障还是电池箱体内部绝缘故障，使得用户能够了解绝缘故障产生的原因，进而可以及时采取应对措施解决该绝缘故障，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
可选地，在本发明的实施例中，如果随后检测到电池箱体内部绝缘故障，可以向车辆发送去除电池箱体内凝结水的控制指令，以解决电池箱体内部绝缘故障，例如提高所述电池箱体内的温度、降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度，当然也并不限于此。
可选地，在本发明的实施例中，在步骤S409之后，所述方法400还包括：
在产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向所述电池箱体内的加热元件发送用于提高所述电池箱体内的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
可选地，在本发明的实施例中，在步骤S409之后，方法400还包括：
在产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向供热通风与空气调节控制***(Heating Ventilation and Air Conditioning，HVAC)发送用于降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
在本发明的实施例中，通过向车辆发送减少电池箱体内的凝结水的控制指令，从而实现去除电池箱体内的凝结水，以确保电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的绝缘电阻满足要求，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
为了避免因电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开连接，导致车辆的高压电气元件(如推动车辆的牵引电动机)无法继续运行，进而引起车辆性能下降，以及由于失去电动驱动而可能导致二次危险情况的发生。可选地，在本发明的实施例中，在电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻能够满足要求时，可以重新启动电池组运行。
具体地，在本发明的实施例中，方法400还包括：
在减少所述电池箱体内的凝结水之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件；
在所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
在本发明的实施例中，可以在电池组运行之前，判断电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻是否满足要求，满足要求时，使得电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接；不满足要求时，可以向车辆发送故障消息，提高了车辆运行的可靠性，确保车辆驾驶员及乘客的安全。
可选地，在本发明的实施例中，方法400还包括：
在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之前，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第四绝缘电阻是否满足第二预设条件；
在所述第四绝缘电阻满足第二预设条件时，连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；在所述第四绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障的故障消息。
在一更优选的实施例中，在检测到第三绝缘电阻满足第二预设条件时，连接控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；进一步检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的绝缘电阻是否满足第一预设条件，如果不满足，产生并向车辆发送外部绝缘故障消息。
如图5所示，为本发明的实施例的用于车辆的电池管的流程图之二。
步骤S501、接收电池运行请求，进行BMS初始化；
步骤S503、执行电池箱体内部绝缘电阻检测；
在本发明的实施例中，可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆箱体之间的绝缘电阻值的具体方式。
步骤S505、判断电池箱体内部绝缘电阻是否符合要求，如果是，进入步骤S509；否则，进入步骤S507；
步骤S507、向车辆报告电池箱体内部绝缘故障；
步骤S509、接收接触器闭合请求，然后进入步骤S511；
步骤S511、闭合接触器，然后进入步骤S513；
步骤S513、执行电池箱体外部绝缘电阻，也可称为检测***绝缘电阻；
步骤S515、判断电池箱体外部绝缘电阻是否符合要求，若是，正常运行，并返回步骤S513；否则进入步骤S517；
步骤S517、报告电池箱体外部绝缘电阻不符合要求，然后进入步骤S519；
步骤S519、开启接触器，即断开电池箱体内部电路与电池箱体外部电路之间的连接。
步骤S521、执行电池箱体内部绝缘电阻检测；
在本发明的实施例中，可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆箱体之间的绝缘电阻值的具体方式。
步骤S523、判断电池箱体内部绝缘电阻是否符合要求，若是，进入步骤S525；否则，进入步骤S527；
步骤S525、报告电池箱体外部绝缘故障；
步骤S527、报告电池箱体内部绝缘故障，然后进入步骤S529；
步骤S529、除去电池箱体内冷凝水，然后进入步骤S531；
步骤S531、执行电池箱体内部绝缘电阻检测。
在本发明的实施例中，可采用如图3所示的绝缘电阻测量电路测量电池箱体内电池组的正极或负极与电池箱体之间的绝缘电阻值。当然可以理解的是，在本发明的实施例中并不限定测量电池箱体内电池组的正极或负极与车辆箱体之间的绝缘电阻值的具体方式。
步骤S533、判断电池箱体内部绝缘电阻是否符合要求，若是，执行步骤S537；否则，进入步骤S535；
步骤S535、报告电池箱体内部绝缘故障清除，然后返回步骤S509，实现电池重启。
步骤S537、向车辆报告电池箱体内部绝缘故障，然后返回步骤S531。
由于上述各方法实施例与前述各装置实施例相对应，因此不再对各方法实施例进行详细描述。
在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。
本领域技术人员可以理解，可以对各实施例中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的若干模块组合成一个模块或单元或组件，还可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何方法的所有步骤或者任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
本发明的各个装置实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的装置中的一些或者全部模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。
应当注意，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施例。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中各步骤的顺序并不意味着这些步骤必须按照该顺序来执行。相反地，这些步骤可以以任何适当的顺序执行。同样，装置权利要求中各模块执行处理的顺序也不应受权利要求中各模块的排序限制，而是可以以任何适当的顺序执行处理。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。本发明可以借助于包括若干不同模块的硬件或者借助于适当编程的计算机或处理器来实现。在列举了若干模块的装置权利要求中，这些模块中的若干项可以通过同一个硬件模块来实现。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。术语“连接”、“耦接”等在本说明书中使用时定义为以任何期望形式进行可操作地连接，例如，机械地、电子地、数字地、模拟地、直接地、间接地、通过软件、通过硬件等方式进行连接。

Claims (12)

1.一种用于车辆的电池管理***，所述车辆包括电池组以及用于容置电池组的电池箱体，其特征在于，所述***包括：***绝缘故障检测模块、连接控制模块、内部绝缘故障检测模块以及通知模块；其中，
所述***绝缘故障检测模块用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件；
所述连接控制模块与所述***绝缘故障检测模块及所述内部绝缘故障检测模块相连接，用于控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接/断开；所述连接控制模块在所述第一绝缘电阻不满足第一预设条件时控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开；
所述内部绝缘故障检测模块用于在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件；
所述通知模块与所述内部绝缘故障检测模块连接，用于在所述第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆发送外部绝缘故障消息；在所述第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送内部绝缘故障消息。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于：
所述通知模块进一步配置为产生并向车辆发送内部绝缘故障消息之后，通知车辆向所述电池箱体内的加热元件发送用于提高所述电池箱体内的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于：
所述内部绝缘故障检测模块进一步配置为在减少所述电池箱体内的凝结水后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件；
所述连接控制模块配置为在所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；所述通知模块进一步被配置为在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送内部绝缘故障消息。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于：
所述通知模块进一步配置为产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向供热通风与空气调节控制***发送用于降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于：
所述内部绝缘故障检测模块进一步配置为在减少所述电池箱体内的凝结水后检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件；
所述连接控制模块进一步配置为在检测到所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；所述通知模块进一步配置为在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送所述电池箱体内部绝缘故障消息。
6.根据权利要求1所述的***，其特征在于：
所述内部绝缘故障检测模块进一步配置为在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之前，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第四绝缘电阻是否满足第二预设条件；
所述连接控制模块进一步配置为在所述第四绝缘电阻满足第二预设条件时，连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；所述通知模块进一步配置为在所述第四绝缘电阻不满足第二预设条件时，向车辆发送内部绝缘故障消息。
7.一种油电混合动力车辆或者电动车辆，其包括：车辆的故障管理设备以及如权利要求1至6中的任一项所述的电池管理***，其中所述车辆的故障管理设备用于接收所述电池管理***发送的故障消息。
8.一种用于车辆的电池管理方法，所述车辆包括电池组以及用于容置电池组的电池箱体，其特征在于，所述方法包括：
连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；
在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与车辆底盘之间的第一绝缘电阻是否满足第一预设条件；
在所述第一绝缘电阻不满足第一预设条件时，断开电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接；
在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子断开之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第二绝缘电阻是否满足第二预设条件；
在所述第二绝缘电阻满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体外部绝缘故障消息；在所述第二绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向所述电池箱体内的加热元件发送用于提高所述电池箱体内的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息之后，通知车辆向供热通风与空气调节控制***发送用于降低进入所述电池箱体内的气体的湿度，或提高进入所述电池箱体内的气体的温度的控制指令，以减少所述电池箱体内的凝结水。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在减少所述电池箱体内的凝结水之后，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第三绝缘电阻是否满足第二预设条件；
在所述第三绝缘电阻满足第二预设条件时，控制电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子的连接；在所述第三绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆的故障管理设备发送所述电池箱体内部绝缘故障消息。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子连接之前，检测电池箱体内电池组的正极或负极与所述电池箱体之间的第四绝缘电阻是否满足第二预设条件；
在所述第四绝缘电阻满足第二预设条件时，连接电池箱体内电池组的正极或负极与车辆的电动机的接线端子；在所述第四绝缘电阻不满足第二预设条件时，产生并向车辆发送所述电池箱体内部绝缘故障消息。
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