CN107230809A - 电池包充电保护方法、对应的电池包和电池包充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池包充电保护方法及对应的电池包和电池包充电设备。所述电池包和电池包充电设备之间设有两条可用于传递保护命令的线路，一条为总线通信线路，一条为硬件控制线路；所述电池包充电保护方法为双重保护方法，在发现电池包充电过程出现异常时，通过先后两步保护动作，可靠地停止电池包充电设备对电池包的充电输出，有效杜绝电池包在充电阶段安全事故发生的可能。

Description

电池包充电保护方法、对应的电池包和电池包充电设备

技术领域

本发明属于电池包安全充电领域，更具体地说，本发明涉及一种电池包充电保护方法、对应的电池包和电池包充电设备。

背景技术

电动汽车不仅可以改善环境问题，而且对国民经济的贡献也越来越显著，因此受到了越来越广泛的关注。然而，随着电动汽车逐步进入市场，安全事故也频频发生，其中很大一部分安全事故是发生在电池包的充电阶段。

电动车电池包一般使用锂离子电池做为储能设备，具有容量大、能量密度高等优点，但是锂离子电池的使用也有着严格的边界条件，例如，单从充电来说，低温或高温下充电、超过电芯允许电压充电等，都会给电池带来巨大的伤害甚至引发火灾事故。因此，如何在监测到电池包处于非安全充电状态时，可靠地停止充电行为就成为了保证电动车充电安全的关键。

目前，常规的电池包充电保护方法是：利用电池包的BMS(Batterymanagement system，即电池管理***)对电池包的状态进行实时监测，当监测到电池包中的电池处于非安全充电状态时，就通过总线通信线路向充电机发送停止充电报文，使充电机停止对电池包的充电。然而，上述保护方法对电池包的充电保护效果很差，至少存在以下不足：1)当通信总线受到干扰或因其他原因发生通信故障时，充电机将无法接受停止充电报文而继续会对电池包充电；2)若充电机内部软件发生故障，也可能无法响应BMS的停止充电信号；3)部分充电机具有手动充电模式或调试模式，在使用这些模式充电时，充电机是不接受BMS的通信报文的，将完全按照手动设定的电流或时间进行充电，因此，也无法响应BMS的停止充电报文。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种安全可靠的电池包充电保护方法以及使用此保护方法的电池包和电池包充电设备，以充分保证电池包在充电过程中的安全性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电池包充电保护方法，其包括以下步骤：

1)电池包充电设备对电池包进行正常充电时，BMS对电池包中各电池的状态参数进行实时监测；

2)BMS根据监测结果判断电池包是否处于危险充电状态：如否，返回上一步继续进行实时监测；如是，则进入下一步，启动第一步保护动作；

3)BMS通过总线通信线路向电池包充电设备的充电管理模块发送停止充电报文，充电管理模块将充电执行模块的输出功率调整为零，从而停止电池包充电设备对电池包的充电输出；

4)等待预定时间后，BMS对电池包的充电状态进行监测，判断电池包是否仍旧处于充电状态：如否，充电结束；如是，则进入下一步，启动第二步保护动作；

5)BMS通过硬件控制线路向电池包充电设备的保护装置发送停止充电信号，保护装置无条件停止电池包充电设备对电池包的充电输出，使充电结束。

优选地，所述步骤1)所监测的电池状态参数包括电压、温度和电流。

优选地，所述步骤4)中，BMS通过电流传感器采集输入电池包的充电电流，并根据充电电流判断电池包是否仍旧处于充电状态：若充电电流为零，则说明电池包充电设备已停止了对电池包的充电输出；若充电电流不为零，则说明电池包充电设备没有停止对电池包的充电输出，电池包仍旧处于充电状态，第一步保护动作失效，需要启动第二步保护动作。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种电池包，其包括BMS和多个电池，多个电池按照预订规则串/并连接在一起，并引出一根正极接线和一根负极接线；BMS与各电池分别连接，以对电池的状态参数进行监测，并根据监测结果判断电池包是否处于危险充电状态；BMS引出用于向电池包充电设备发送停止充电报文的总线通信线路；所述BMS还引出用于向电池包充电设备发送停止充电信号的硬件控制线路。

优选地，所述正极接线或负极接线上设有电流传感器；BMS与电流传感器连接，实现对电池包充电状态的监测。

优选地，所述正极接线、负极接线、总线通信线路和硬件控制线路均设有对外接头，这些对外接头中的任意两个或两个以上可以集成在一起。

为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种电池包充电设备，其包括充电执行模块、充电管理模块和保护装置；充电执行模块引出用于对电池包进行充电输出的正极输出接线和负极输出接线；充电管理模块引出用于接收BMS所发送的停止充电报文的总线通信线路，并根据接收到的停止充电报文将充电执行模块的输出功率调整为零；保护装置引出用于接收BMS所发送的停止充电信号的硬件控制线路，并根据接收到的停止充电信号无条件停止电池包充电设备对电池包的充电输出。

优选地，还包括充电接口；所述正极输出接线、负极输出接线、总线通信线路和硬件控制线路均连接至充电接口。

优选地，所述保护装置使用急停控制技术或通过切断电池包充电设备的电源的方式，达到停止对电池包充电输出的目的。

优选地，所述充电管理模块内部设有软件，其利用内部软件对停止充电报文进行解析，并根据解析出的停止充电命令将充电执行模块的输出功率调整为零。

与现有技术相比，本发明电池包和电池包充电设备之间设有两条可用于传递保护命令的线路，一条为总线通信线路，一条为硬件控制线路；电池包充电保护方法为双重保护方法，在发现电池包充电过程出现异常时，通过先后两步保护动作，可靠地停止电池包充电设备对电池包的充电输出，有效杜绝电池包在充电阶段安全事故发生的可能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明电池包充电保护方法、电池包、电池包充电设备及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本发明电池包和电池包充电设备的连接结构示意图。

图2为本发明电池包充电保护方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

请参阅图1，本发明电池包10包括多个电池12和一个BMS14。多个电池12按照预订规则串/并连接在一起，并引出一根正极接线120和一根负极接线122。正极接线120上设有开关124和电流传感器126。BMS14与电流传感器126连接，以对电池包10的充电状态进行监测，判断电池包10是否正在充电；BMS14还与各电池12分别连接，以对电池12的状态参数进行监测，并根据监测结果判断电池包10是否处于危险充电状态，状态参数包括但不限于电压、温度和电流。BMS14引出用于与电池包充电设备20连接的总线通信线路140和硬件控制线路142，当电池包10处于危险充电状态时，BMS14通过总线通信线路140向电池包充电设备20发送停止充电报文，或通过硬件控制线路142向电池包充电设备20发送停止充电信号。为了便于与电池包充电设备20连接，正极接线120、负极接线122、总线通信线路140和硬件控制线路142均设有对外接头，易于理解的是，这些对外接头中的任意两个或两个以上可以集成在一起，优选为四个集成为同一个对外接头。

本发明电池包充电设备20包括充电执行模块22、充电管理模块24、保护装置26和充电接口28。充电执行模块22引出连接至充电接口28的正极输出接线220和负极输出接线222，以实现对电池包10进行充电输出。充电管理模块24内部设有软件，其引出连接至充电接口28的总线通信线路240，通过总线通信线路240接收电池包10所发送的停止充电报文，并利用内部软件对停止充电报文进行解析，根据解析出的停止充电命令将充电执行模块22的输出功率调整为零。保护装置26可以使用成熟的急停控制技术，或者通过切断电池包充电设备20的输入电源和辅助电源的方式，达到停止对电池包10充电输出的目的。保护装置26引出连接至充电接口28的硬件控制线路142，通过硬件控制线路142接收电池包10的停止充电信号，并根据接收到的停止充电信号无条件停止电池包充电设备20对电池包10的充电输出；停止充电信号可以是但不限于是高电平或低电平等简单的控制信号。充电接口28为电池包充电设备20的对外充电连接接口，具有易于连接的特性。

使用电池包充电设备20为电池包10进行充电时，只需将电池包10的对外接头与电池包充电设备20的充电接口28连接，使其正极接线120、负极接线122、总线通信线路140和硬件控制线路142分别与电池包充电设备20的正极输出接线220、负极输出接线222、总线通信线路240和硬件控制线路260对应连接，并打开充电设备的充电开关(图未示)即可。总线通信线路140、240可以为CAN网络、LIN网络、以太网络中的任意一种。

请参阅图2，本发明电池包充电保护方法包括以下步骤：

1)电池包充电设备20对电池包10进行正常充电时，BMS14对电池包10中各电池12的状态参数进行实时监测；此步骤所监测的电池状态参数包括但不限于电压、温度和电流；

2)BMS14根据监测结果判断电池包10是否处于危险充电状态：如否，返回步骤1)；如是，则进入步骤3)，启动第一步保护动作；

3)BMS14通过总线通信线路140、240向电池包充电设备20的充电管理模块24发送停止充电报文，充电管理模块24将充电执行模块22的输出功率调整为零，从而停止电池包充电设备20对电池包10的充电输出；

4)等待预定时间后，BMS14对电池包10的充电状态进行监测，判断电池包10是否仍旧处于充电状态：如否，充电结束；如是，则进入步骤5)，启动第二步保护动作；具体来说，此步骤中，BMS14通过电流传感器126采集输入电池包10的充电电流，并根据充电电流判断电池包10是否仍旧处于充电状态：若充电电流为零，则说明电池包充电设备20已正确响应BMS14的停止充电报文，停止了对电池包10的充电输出；若充电电流不为零，则说明电池包充电设备20未能响应BMS14的停止充电报文，没有停止对电池包10的充电输出，电池包10仍旧处于充电状态，第一步保护动作失效，需要启动第二步保护动作；

5)BMS14通过硬件控制线路142、260向电池包充电设备20的保护装置26发送停止充电信号，保护装置26无条件停止电池包充电设备20对电池包10的充电输出，使充电结束。

与现有技术相比，本发明电池包10的BMS14可以通过总线通信线路140向电池包充电设备20发送停止充电报文，还可以通过硬件控制线路142向电池包充电设备20发送停止充电信号；电池包充电设备20除了设有能够接收并响应电池包10的停止充电报文的充电管理模块24外，还设有能通过硬件控制线路响应电池包10的停止充电信号的保护装置26；电池包充电保护方法则为双重保护方法，在发现电池包充电过程出现异常时，如过充等非安全充电行为，通过先后两步保护动作，可靠地停止电池包充电设备20对电池包10的充电输出，有效杜绝电池包10在充电阶段安全事故发生的可能。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电池包充电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)电池包充电设备对电池包进行正常充电时，BMS对电池包中各电池的状态参数进行实时监测；

2)BMS根据监测结果判断电池包是否处于危险充电状态：如否，返回上一步继续进行实时监测；如是，则进入下一步，启动第一步保护动作；

3)BMS通过总线通信线路向电池包充电设备的充电管理模块发送停止充电报文，充电管理模块将充电执行模块的输出功率调整为零，从而停止电池包充电设备对电池包的充电输出；

4)等待预定时间后，BMS对电池包的充电状态进行监测，判断电池包是否仍旧处于充电状态：如否，充电结束；如是，则进入下一步，启动第二步保护动作；

5)BMS通过硬件控制线路向电池包充电设备的保护装置发送停止充电信号，保护装置无条件停止电池包充电设备对电池包的充电输出，使充电结束。

2.根据权利要求1所述的电池包充电保护方法，其特征在于：所述步骤1)所监测的电池状态参数包括电压、温度和电流。

3.根据权利要求1所述的电池包充电保护方法，其特征在于：所述步骤4)中，BMS通过电流传感器采集输入电池包的充电电流，并根据充电电流判断电池包是否仍旧处于充电状态：若充电电流为零，则说明电池包充电设备已停止了对电池包的充电输出；若充电电流不为零，则说明电池包充电设备没有停止对电池包的充电输出，电池包仍旧处于充电状态，第一步保护动作失效，需要启动第二步保护动作。

4.一种电池包，包括BMS和多个电池，多个电池按照预订规则串/并连接在一起，并引出一根正极接线和一根负极接线；BMS与各电池分别连接，以对电池的状态参数进行监测，并根据监测结果判断电池包是否处于危险充电状态；BMS引出用于向电池包充电设备发送停止充电报文的总线通信线路；其特征在于：所述BMS还引出用于向电池包充电设备发送停止充电信号的硬件控制线路。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于：所述正极接线或负极接线上设有电流传感器；BMS与电流传感器连接，实现对电池包充电状态的监测。

6.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于：所述正极接线、负极接线、总线通信线路和硬件控制线路均设有对外接头，这些对外接头中的任意两个或两个以上可以集成在一起。

7.一种电池包充电设备，包括充电执行模块和充电管理模块；充电执行模块引出用于对电池包进行充电输出的正极输出接线和负极输出接线；充电管理模块引出用于接收BMS所发送的停止充电报文的总线通信线路，并根据接收到的停止充电报文将充电执行模块的输出功率调整为零；其特征在于：还包括保护装置，保护装置引出用于接收BMS所发送的停止充电信号的硬件控制线路，并根据接收到的停止充电信号无条件停止电池包充电设备对电池包的充电输出。

8.根据权利要求7所述的电池包充电设备，其特征在于：还包括充电接口；所述正极输出接线、负极输出接线、总线通信线路和硬件控制线路均连接至充电接口。

9.根据权利要求7所述的电池包充电设备，其特征在于：所述保护装置使用急停控制技术或通过切断电池包充电设备的电源的方式，达到停止对电池包充电输出的目的。

10.根据权利要求7所述的电池包充电设备，其特征在于：所述充电管理模块内部设有软件，其利用内部软件对停止充电报文进行解析，并根据解析出的停止充电命令将充电执行模块的输出功率调整为零。