CN110712561A - 电池管理***及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池管理技术领域，涉及一种电池管理***及电动汽车。其中，电池管理***包括：前端电流采集模块、前端电压采集模块及控制器。前端电流采集模块和前端电压采集模块均通过数据传输接口与控制器相连。前端电流采集模块用于按照预设电流采集周期采集电流数据。前端电压采集模块用于按照预设电压采集周期采集电压数据。控制器用于在接收到前端电压采集模块采集并传输的更新电压数据时，将从前端电流采集模块中获取的最近的更新电流数据与更新电压数据进行关联存储。因此，本发明能够保证关联存储的更新电压数据和更新电流数据对应的初始采集时间是同步的，故本发明能够保障动力电池的各个参数的计算的准确性。

Description

电池管理***及电动汽车

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，特别是涉及一种电池管理***及电动汽车。

背景技术

电动汽车是未来汽车发展的新方向，其中电池管理技术则是电动汽车的核心技术的重要组成部分。在电动汽车的电池管理技术中，对电流数据的采集以及对电压数据的采集是必不可少的操作。其中，电流数据采集计算的可靠性和/或电压数据采集计算的可靠性可以直接影响电池SOC(State of Charge，剩余电量)的准确性，以及电动汽车的行驶安全。

目前，传统的电池管理***中采集电流数据的方式是通过CVS模块周期性的从电流采集前端获取并保存电流数据至自身的内存中后，BMU(或称，电池管理控制器)再周期性通过Can通信的方式从CVS模块的内存中获取该电流数据，然而，传统的电池管理***中采集电压数据的方式是BMU直接通过SPI通信的方式从电压采集前端中获取电压数据，因此，传统的电池管理***在获取电压数据和电流数据时的参考时间不一致，此外，由于动力电池的电流更新周期和电压更新周期通常不一致，故而使得传统的电池管理***获取的动力电池的更新电压数据和更新电流数据存在时间上不同步的问题，进而会影响对动力电池各个参数的计算的准确性。

针对以上问题，本领域技术人员一直在寻求解决方法。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明提供的一种电池管理***及电动汽车，其目的在于解决BMU获取的动力电池的更新电压数据和更新电流数据存在时间上不同步的问题，保障动力电池的各个参数的计算的准确性。

本发明提供了一种电池管理***，包括：前端电流采集模块、前端电压采集模块及控制器。前端电流采集模块和前端电压采集模块均通过数据传输接口与控制器相连。前端电流采集模块用于按照预设电流采集周期采集电流数据。前端电压采集模块用于按照预设电压采集周期采集电压数据。控制器用于在接收到前端电压采集模块采集并传输的更新电压数据时，将从前端电流采集模块中获取的最近的更新电流数据与更新电压数据进行关联存储。

进一步地，还包括动力电池。动力电池与前端电流采集模块和前端电压采集模块相连。其中，动力电池的电流更新周期、动力电池的电压更新周期、预设电流采集周期以及预设电压采集周期均为预设时长的倍数。

进一步地，预设电流采集周期为5ms，预设电压采集周期为10ms。与前端电流采集模块和前端电压采集模块相连的动力电池的电流更新周期为10ms，动力电池的电压更新周期为100ms。

进一步地，数据传输接口为SPI接口。

进一步地，前端电流采集模块包括分流器及电流采集器。电流采集器包括第一电流采集通道和第二电流采集通道，第一电流采集通道和第二电流采集通道均与分流器相连。

进一步地，前端电流采集模块还包括处理器。处理器用于根据第一电流采集通道采集的电流值和第二电流采集通道采集的电流值获取电流数据。

进一步地，处理器包括计算单元。计算单元用于计算第一电流采集通道采集的电流值和第二电流采集通道采集的电流值的平均值，以获取电流数据。

进一步地，前端电压采集模块包括多个电压采集单元，每个电压采集单元均支持通信线路的外部回环和通信线路的内部回环，多个电压采集单元之间以菊花链的方式连接。控制器与前端电压采集模块的首端的电压采集单元以菊花链的方式相连，控制器还用于在菊花链路上出现通信故障时，控制菊花链路上的电压采集单元逐一进行外部回环与内部回环切换的方式进行通信故障点检查。

进一步地，控制器用于在菊花链路上出现通信故障时，控制菊花链路上第N个电压采集单元进行内部回环切换后，发送测试命令至首端的电压采集单元，并在接收到与测试命令对应的返回结果时，确定在第N个电压采集单元之后的菊花链路上存在通信故障点，且在未接收到返回结果时，确定第N个电压采集单元之前的菊花链路上存在通信故障点，并逐一控制第N个电压采集单元之前的电压采集单元切换为内部回环后，发送再次测试命令进行通信测试，直至确定通信故障点的具***置，其中，N为多个电压采集模块的个数。

本发明还提供了一种电动汽车，包括如上所描述的电池管理***。

本发明提供的电池管理***及电动汽车，其中，电池管理***包括：前端电流采集模块、前端电压采集模块及控制器。前端电流采集模块和前端电压采集模块均通过数据传输接口与控制器相连。前端电流采集模块用于按照预设电流采集周期采集电流数据。前端电压采集模块用于按照预设电压采集周期采集电压数据。控制器用于在接收到前端电压采集模块采集并传输的更新电压数据时，将从前端电流采集模块中获取的最近的更新电流数据与更新电压数据进行关联存储。因此，本发明中前端电流采集模块、前端电压采集模块均通过数据传输接口直接与控制器相连能够保障前端电流采集模块和前端电压采集模块进行数据采集时的参考时间一致，且在控制器接收到更新电压数据时能够将获取的最近的更新电流数据进行关联存储，从而能够保证关联存储的更新电压数据和更新电流数据对应的初始采集时间是同步的，故本发明能够保障动力电池的各个参数的计算的准确性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的电池管理***的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的前端电流采集模块的结构示意图；

图3是本发明第三实施例提供的电池管理***的菊花链的结构示意图。。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明实施例做进一步详述。

第一实施例：

图1是本发明第一实施例提供的电池管理***的结构示意图。为了清楚的描述本发明第一实施例提供的电池管理***，请参见图1。

本发明第一实施例提供的电池管理***，包括：前端电流采集模块A、前端电压采集模块B及控制器C。

其中，前端电流采集模块A和前端电压采集模块B均通过数据传输接口与控制器C相连。

在一实施方式中，其中，数据传输接口可以但不限于包括有线数据传输接口和无线数据传输接口。其中，有线数据传输接口可以但不限于包括SPI接口、SSI接口等等。

在一实施方式中，本实施例提供的电池管理***中的数据传输接口优选为SPI接口。

其中，前端电流采集模块A用于按照预设电流采集周期采集电流数据。

在一实施方式中，前端电流采集模块A可以但不限于包括分流器A1及电流采集器A2。电流采集器A2包括第一电流采集通道A201和第二电流采集通道A202，第一电流采集通道A201和第二电流采集通道A202均与分流器A1相连。因此，分流器A1能够保障流经第一电流采集通道A201的电流与流经第二电流采集通道A202的电流相等或接近相等，进而，本实施例提供的电池管理***在前端电流采集模块A中的第一电流采集通道A201或第二电流采集通道A202发生故障或失效时，仍然能够保障控制器C获取到可靠的电流数据。

在一实施方式中，前端电流采集模块A可以将第一电流采集通道A201采集的电流值与第二电流采集通道A202采集的电流值传输至控制器C，以使得控制器C计算第一电流采集通道A201采集的电流值和第二电流采集通道A202采集的电流值的平均值以获取电流数据。因此，本实施例能够保障控制器C获取的电流数据的可靠性。

在一实施方式中，前端电流采集模块A包括的电流采集器A2中包括电流采集芯片。其中，电流采集芯片的型号可以但不限于为LTC2949。

其中，前端电压采集模块B用于按照预设电压采集周期采集电压数据。

在一实施方式中，前端电压采集模块B可以但不限于包括多个电压采集单元，多个电压采集单元之间以菊花链的方式连接，前端电压采集模块B的首端的电压采集单元与控制器C以菊花链的方式相连。

在一实施方式中，前端电压模块中可以但不限于包括电压采集芯片。其中，电压采集芯片的型号可以但不限于为M17853。

在一实施方式这种，前端电压采集模块B和前端电流采集模块A的数据采集操作均可以是通过控制器C触发的。

其中，控制器C用于在接收到前端电压采集模块B采集并传输的更新电压数据时，将从前端电流采集模块A中获取的最近的更新电流数据与更新电压数据进行关联存储。

在一实施方式中，控制器C可以但不限于包括BMU。BMU中可以包括主控芯片。其中，主控芯片的型号可以但不限于为MPC5746R。

在一实施方式中，本实施例提供的电池管理***中还可以包括动力电池。动力电池与前端电流采集模块A和前端电压采集模块B相连。其中，动力电池的电流更新周期、动力电池的电压更新周期、预设电流采集周期以及预设电压采集周期均为预设时长的倍数。

在一实施方式中，预设时长可以为5ms。具体地，预设电流采集周期可以为5ms，预设电压采集周期可以为10ms。与前端电流采集模块A和前端电压采集模块B相连的动力电池的电流更新周期可以为10ms，动力电池的电压更新周期可以为100ms。

在一实施方式中，具体地，由于预设电流采集周期为5ms，动力电池的电流更新周期为10ms，因此前端电流采集模块A采集电流数据时每过两个预设电流采集周期将会采集到更新电流数据，从而前端电流采集模块A能够将更新电流数据传输至控制器C。

在一实施方式中，具体地，由于预设电压采集周期为10ms，动力电池的电压更新周期为100ms，因此前端电压采集模块B采集电压数据时每过十个预设电压采集周期将会采集到更新电压数据，从而前端电压采集模块B能够将更新电压数据传输至控制器C。

在一实施方式中，控制器C可以将关联存储的更新电压数据和更新电流数据发送至应用层，以使得应用层的软件在读取更新电压数据的同时能够获取到与之相关联的更新电流数据。

本发明第一实施例提供的电池管理***，包括：前端电流采集模块A、前端电压采集模块B及控制器C。前端电流采集模块A和前端电压采集模块B均通过数据传输接口与控制器C相连。前端电流采集模块A用于按照预设电流采集周期采集电流数据。前端电压采集模块B用于按照预设电压采集周期采集电压数据。控制器C用于在接收到前端电压采集模块B采集并传输的更新电压数据时，将从前端电流采集模块A中获取的最近的更新电流数据与更新电压数据进行关联存储。因此，本发明第一实施例提供的电池管理***中的前端电流采集模块A、前端电压采集模块B均通过数据传输接口直接与控制器C相连能够保障前端电流采集模块A和前端电压采集模块B进行数据采集时的参考时间一致，且在控制器C接收到更新电压数据时能够将获取的最近的更新电流数据进行关联存储，从而能够保证关联存储的更新电压数据和更新电流数据对应的初始采集时间是同步的，故本发明第一实施例提供的电池管理***能够保障动力电池的各个参数的计算的准确性。

第二实施例：

图2是本发明第二实施例提供的前端电流采集模块的结构示意图。为了清楚的描述本发明第二实施例提供的电池管理***，请参见图2。

本发明第二实施例提供的电池管理***，包括：前端电流采集模块A、前端电压采集模块B及控制器C。

具体地，其中，前端电压采集模块B及控制器C的具体实施方式及有益效果可以参考本发明第一实施例的电池管理***，在此将不再赘述。

其中，前端电流采集模块A用于按照预设电流采集周期采集电流数据。

在一实施方式中，前端电流采集模块A包括分流器A1及电流采集器A2。电流采集器A2包括第一电流采集通道A201和第二电流采集通道A202，第一电流采集通道A201和第二电流采集通道A202均与分流器A1相连。因此，分流器A1能够保障流经第一电流采集通道A201的电流与流经第二电流采集通道A202的电流相等或接近相等，进而，本实施例提供的电池管理***在前端电流采集模块A中的第一电流采集通道A201或第二电流采集通道A202发生故障或失效时，仍然能够保障控制器C获取到可靠的电流数据。

在一实施方式中，第一电流采集通道A201的第一端与分流器A1的正极相连，第一电流采集通道A201的第二端与分流器A1的负极相连，第二电流采集通道A202的第一端与分流器A1的负极相连，第二电流采集通道A202的第二端与分流器A1的正极相连。

在一实施方式中，第一电流采集通道A201的第一端可以为输入端，第一电流采集通道A201的第二端可以为输出端。第二电流采集通道A202的第一端可以为输出端，第二电流采集通道A202的第二端可以为输入端。

在其他实施方式中，第一电流采集通道A201的第一端可以为输入端，第一电流采集通道A201的第二端可以为输出端。第二电流采集通道A202的第一端可以为输入端，第二电流采集通道A202的第二端可以为输出端。因此，其中，第二电流采集通道A202采用正负反接的方式与分流器A1相连，从而在正常情况下，第一电流采集通道A201采集的电流与第二电流采集通道A202采集的电流的电流值相同或相近、电流方向相反，进而通过此种正负反接的方式能够便于确定哪个电流采集通道发生故障或失效。

在一实施方式中，前端电流采集模块A可以将第一电流采集通道A201采集的电流值与第二电流采集通道A202采集的电流值传输至控制器C，以使得控制器C根据第一电流采集通道A201采集的电流值和第二电流采集通道A202采集的电流值计算平均值以获取电流数据。因此，本实施例能够保障控制器C获取到的电流数据的可靠性。

在其他实施方式中，前端电流采集模块A中还可以但不限于包括处理器。处理器用于根据第一电流采集通道A201采集的电流值和第二电流采集通道A202采集的电流值获取电流数据。

在其他实施方式中，处理器包括计算单元。计算单元用于计算第一电流采集通道A201采集的电流值和第二电流采集通道A202采集的电流值的平均值，以获取电流数据。因此，本实施例中的其他实施方式中也能够保障控制器C获取到的电流数据的可靠性。

本发明第二实施例提供的电池管理***中的电流采集器A2包括第一电流采集通道A201和第二电流采集通道A202能够保障电流数据的可靠性及稳定性，因此，本发明第二实施例提供的电池管理***能够保证关联存储的更新电压数据和更新电流数据对应的初始采集时间是同步的，故本发明第一实施例提供的电池管理***能够保障动力电池的各个参数的计算的准确性。

第三实施例：

图3是本发明第三实施例提供的电池管理***的菊花链的结构示意图。为了清楚的描述本发明第三实施例提供的电池管理***，请参见图3。需要说明的是，图3中电压采集单元B101内的虚线部分表示内部通信链路。

本发明第三实施例提供的电池管理***，包括：前端电流采集模块A、前端电压采集模块B及控制器C。

具体地，本发明第三实施例提供的电池管理***与本发明第一实施提供的电池管理***或本发明第二实施例提供的电池管理***的区别在于还具有通信故障点检查功能。

具体地，前端电压采集模块B可以包括多个电压采集单元B101，每个电压采集单元B101均支持通信线路的外部回环和通信线路的内部回环，多个电压采集单元B101之间以菊花链的方式连接。控制器C与前端电压采集模块B的首端的电压采集单元B101以菊花链的方式相连。

具体地，控制器C还可以用于在菊花链路上出现通信故障时，控制菊花链路上的电压采集单元B101逐一进行外部回环与内部回环切换的方式进行通信故障点检查。

在一实施方式中，电压采集单元B101支持通信线路的外部回环和通信线路的内部回环是指，在数据通信时可以由电压采集单元B101的内部链路进行信号传输，也可以通过通信线连接电压采集单元B101对应的两个串口形成外部环路进行通信。

值得说明的是，当控制器C与电压采集单元B101组成的菊花链上某处出现单点失效或多点失效导致通信故障时，由于通信故障,控制器C将无法获取动力电池的电压数据,此时***将会采取断开继电器的操作，导致动力丢失，在本实施例中，控制器C在菊花链路上出现通信故障时，即出现单点失效或多点失效时，能够通过控制菊花链路上的电压采集单元B101逐一进行外部回环链路与内部回环链路切换的方式进行通信故障点检查，进而根据不同的失效点最大限度的保证正常通信，获取菊花链上失效点之前的所有电压采集单元B101对应的动力电池中的单体电芯的电压数据。这样即使通信线上某处失效后，本实施例的电池管理***仍然还能与失效点之前的电压采集单元B101进行通信，获取相关单体电芯的电压数据，以决定断开继电器还是选择降低功率，并且同时还能够快速的定位通信失效点的位置。

在一实施方式中，控制器C还可以用于在菊花链路上出现通信故障时，控制菊花链路上第N个电压采集单元B101进行内部回环切换后，发送测试命令至首端的电压采集单元B101，并在接收到与测试命令对应的返回结果时，确定在第N个电压采集单元B101之后的菊花链路上存在通信故障点，且在未接收到返回结果时，确定第N个电压采集单元B101之前的菊花链路上存在通信故障点，并逐一控制第N个电压采集单元B101之前的电压采集单元B101切换为内部回环后，发送再次测试命令进行通信测试，直至确定通信故障点的具***置，其中，N为多个电压采集模块的个数。

具体的，本实施方式所表达的是，通信故障点的检测可以从菊花链路上任何位置开始，例如当存在8个电压采集单元B101时，当出现故障通信时，控制器C控制位置处于中间的第5个电压采集单元B101进行内部回环切换，此时通信线路在第5个电压采集单元B101处就是通过第5个电压采集单元B101的内部通信链路进行传输，而不再继续走第5个电压采集单元B101之后的外部通信线路，一方面，此时若通信正常，则说明控制器C到第5个电压采集单元B101之前的外部通信线路都是正常，也就是说通信故障点出现在第5个电压采集单元B101之后的外部通信线路上，此时进行下一步检测时，需要先清除第5个电压采集单元B101的内部回环设置，然后再对第5个电压采集单元B101之后的其他电压采集单元B101进行同样的设置，当然，值得一提的是，后续的检测可以按顺序逐一进行排查，也可以跳跃的进行检测，即不限于按照第6到第7到第8的顺序进行检测。另一方面，若在对第5个电压采集单元B101进行内部回环设置后，通过发送测试命令进行通信测试时，控制器C未接收到与测试命令对应的返回结果时，则说明第5个电压采集单元B101之前的外部通信线路存在通信故障点，之后再对第5个电压采集单元B101之前的其他电压采集单元B101进行同样的设置，直到可以确定通信故障点的具***置，其中，在之后的检测过程中，并不要求先清除第5个电压采集单元B101的内部回环设置，因为通信故障点在其之前，因此，故障点之后的电压采集单元B101的内部回环设置不影响后续的检测，当然，在通信故障点恢复后，则需要进行清除。值得说明的是，检测过程中的测试一般是通过检查电压采集单元B101的个数，及测试命令返回的值就是对应的电压采集单元B101的个数，例如在第5个电压采集单元B101进行测试时，测试命令返回的值就是5。

本发明第三实施例提供的电池管理***不仅能够能够保障动力电池的各个参数的计算的准确性，还能够具有对前端电压采集模块的通信故障点的检测功能。

第四实施例：

本发明第四实施例还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括第一实施例、第二实施例或第三实施例所描述的电池管理***。

本发明第四实施例提供的电动汽车能够通过电池管理***保障动力电池的各个参数的计算的准确性，从而能够保障电动汽车的安全性。

在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。

在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池管理***，其特征在于，包括：前端电流采集模块、前端电压采集模块及控制器；

所述前端电流采集模块和所述前端电压采集模块均通过数据传输接口与所述控制器相连；

所述前端电流采集模块用于按照预设电流采集周期采集电流数据；

所述前端电压采集模块用于按照预设电压采集周期采集电压数据；

所述控制器用于在接收到所述前端电压采集模块采集并传输的更新电压数据时，将从所述前端电流采集模块中获取的最近的更新电流数据与所述更新电压数据进行关联存储。

2.如权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，还包括动力电池；

所述动力电池与所述前端电流采集模块和所述前端电压采集模块相连；

其中，所述动力电池的电流更新周期、所述动力电池的电压更新周期、所述预设电流采集周期以及所述预设电压采集周期均为预设时长的倍数。

3.如权利要求1或2所述的电池管理***，其特征在于，所述预设电流采集周期为5ms，所述预设电压采集周期为10ms；

与所述前端电流采集模块和所述前端电压采集模块相连的动力电池的电流更新周期为10ms，所述动力电池的电压更新周期为100ms。

4.如权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述数据传输接口为SPI接口。

5.如权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述前端电流采集模块包括分流器及电流采集器；

所述电流采集器包括第一电流采集通道和第二电流采集通道，所述第一电流采集通道和所述第二电流采集通道均与所述分流器相连。

6.如权利要求5所述的电池管理***，其特征在于，所述前端电流采集模块还包括处理器；

所述处理器用于根据所述第一电流采集通道采集的电流值和所述第二电流采集通道采集的电流值获取电流数据。

7.如权利要求6所述的电池管理***，其特征在于，所述处理器包括计算单元；

所述计算单元用于计算所述第一电流采集通道采集的电流值和所述第二电流采集通道采集的电流值的平均值，以获取电流数据。

8.如权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述前端电压采集模块包括多个电压采集单元，每个电压采集单元均支持通信线路的外部回环和通信线路的内部回环，多个电压采集单元之间以菊花链的方式连接；

所述控制器与所述前端电压采集模块的首端的电压采集单元以菊花链的方式相连，所述控制器还用于在菊花链路上出现通信故障时，控制所述菊花链路上的电压采集单元逐一进行外部回环与内部回环切换的方式进行通信故障点检查。

9.如权利要求8所述的电池管理***，其特征在于，所述控制器用于在菊花链路上出现通信故障时，控制菊花链路上第N个电压采集单元进行内部回环切换后，发送测试命令至所述首端的电压采集单元，并在接收到与所述测试命令对应的返回结果时，确定在第N个电压采集单元之后的菊花链路上存在通信故障点，且在未接收到返回结果时，确定第N个电压采集单元之前的菊花链路上存在通信故障点，并逐一控制第N个电压采集单元之前的电压采集单元切换为内部回环后，发送再次测试命令进行通信测试，直至确定通信故障点的具***置，其中，N为所述多个电压采集模块的个数。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1所述的电池管理***。

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