CN110861530A - 一种动力电池的监控***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池的监控***,包括电池控制单元BCU、电池管理单元BMU、蓄电池、TBOX、DCDC转换器、动力电池,动力电池输出端连接DCDC转换器,DCDC转换器的供电输出端分别连接电池控制单元BCU供电输入端、TBOX供电输入端以及电池控制单元BCU的使能唤醒输入端,蓄电池的供电输出端通过翘板开关分别连接电池控制单元BCU以及TBOX,电池控制单元BCU通过CAN通讯分别连接电池管理单元BMU、DCDC转换器、TBOX;电池控制单元的高边驱动输出端连接DCDC转换器的驱动输入端。本发明结构简单、安全可靠,可以在驻车时以DCDC转换器来驱动唤醒BMS***中的各单元工作,从而驱动BMS在驻车状态下启动巡检电池状态并反馈给后台终端,做到可以在驻车状态对电池状态的检测。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池安全监控领域,特别涉及一种新的动力电池监控***。
背景技术
随着国家对电动汽车的大力推广和普及,动力电池的应用越来越成熟和普遍。客户在对动力电池***能量密度提升的同时,也对动力电池的安全性能要求越来越高。除了在设计材料上采用更安全的产品,在应用策略上也必须增加对安全性的监测及管控。目前在整个动力电池***的设计方案上,车辆在行车及充电过车中,BMS都是实时监控着整个电池***,对可能发生的故障进行管控和上报。但在驻车下电状态中,因考虑到整车的电气设备的功耗问题,BMS都是处于断电或休眠状态,整个电池***处于非监控状态下。因电池***中的绝缘、电芯温度、电芯电压等参数无法了解,动力电池的安全状态无法获知。为解决此类问题,势必需要一种新的动力电池方案来平衡整车功耗且同时能监测电池***参数
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种动力电池的监控***及方法,用于实现在驻车状态下的电池监测。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种动力电池的监控***,包括电池控制单元BCU、电池管理单元BMU、蓄电池、TBOX、DCDC转换器、动力电池,所述动力电池输出端连接DCDC转换器,所述DCDC转换器的供电输出端分别连接电池控制单元BCU供电输入端、TBOX供电输入端以及电池控制单元BCU的使能唤醒输入端,所述蓄电池的供电输出端通过翘板开关分别连接电池控制单元BCU以及TBOX,所述电池控制单元BCU通过CAN通讯分别连接电池管理单元BMU、DCDC转换器、TBOX;所述电池控制单元的高边驱动输出端连接DCDC转换器的驱动输入端。
所述DCDC转换器的供电输出端与电池控制单元BCU的供电输入端之间、蓄电池的供电输出端与电池供电控制单元BCU的供电输入端之间分别设置一个隔离二极管;所述DCDC转换器的供电输出端与TBOX的供电输入端之间、所述蓄电池的供电输出端与TBOX供电输入端之间分别设置一个隔离二极管。
所述监控***还包括充电状态信号检测单元以及钥匙信号检测单元,所述充电状态检测单元将检测到的充电状态信号分别发送至电池控制单元BCU的激活输入端、DCDC转换器的激活输入端;所述钥匙信号检测单元将检测到的钥匙挡位信号分别发送至电池控制单元BCU的激活输入端以及DCDC转换器的激活输入端。
所述TBOX与后台终端连接,用于上传监控数据。
一种动力电池的监控***的监控方法,
根据充电状态信号以及钥匙信号判断此时是否处于驻车状态,当处于驻车状态时,DCDC转换器下电进入休眠状态并根据下电时设置的唤醒时间节点唤醒内部控制电路,唤醒后检测充电状态信号、钥匙信号以及电池控制单元的高边驱动信号,在三者均消失时,DCDC转换器输出24V电为TBOX以及电池管理***供电同时驱动唤醒电池控制单元BCU,电池控制单元进行自检获取电池监控数据并通过整车CAN将自检监控数据发送给TBOX,并由TBOX发送给后台终端。
在TBOX将数据发送至后台终端后,电池控制单元停止输出高边驱动至DCDC转换器同时通过CAN发送报文要求DCDC转换器下电进入休眠状态。
下电时设置的唤醒时间节点包括:以进入驻车状态时为基准时间原点,设置多个距离基准时间原点不同的时间间隔的时间点作为唤醒时间节点。
当在唤醒时间节点电池管理***的电池控制单元被唤醒后,检测到动力电池SOC低于设定值时,此时唤醒无效,电池控制单元BCU禁止后续自检程序,并通过CAN通讯发出控制信号至DCDC转换器,控制其停止输出供电。
本发明的优点在于:结构简单、安全可靠,可以在驻车时以DCDC转换器来驱动唤醒BMS***中的各单元工作,从而驱动BMS在驻车状态下启动巡检电池状态并反馈给后台终端,做到可以在驻车状态对电池状态的检测,提高整车安全性能和监控的可靠性。可以在车辆驻车下电状态中让BMS周期性的唤醒并巡检动力电池***,可以对动力电池***中的绝缘、单体电压、温升等参数做检测评估,并显示在终端后台,对动力电池的状态有效的监控。提高了动力电池***的全性,且巡检完成后可立即下电,对整车的低压和动力电池的损耗无影响
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
图1为本发明结构原理图;
图2为本发明具体实现结构原理图。
具体实施方式
下面对照附图,通过对最优实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1、2所示,一种动力电池的监控***,包括电池控制单元BCU、电池管理单元BMU、蓄电池、TBOX、DCDC转换器、动力电池,动力电池输出端连接DCDC转换器,DCDC转换器的供电输出端分别连接电池控制单元BCU供电输入端、TBOX供电输入端以及电池控制单元BCU的使能唤醒输入端,所述蓄电池的供电输出端通过翘板开关分别连接电池控制单元BCU以及TBOX,所述电池控制单元BCU通过CAN通讯分别连接电池管理单元BMU、DCDC转换器、TBOX;电池控制单元的高边驱动输出端连接DCDC转换器的驱动输入端。通过DCDC转换器的供电输出来驱动控制唤醒休眠状态的BMS的BCU,从而由BCU实现对于电池***的自检来实现在驻车状态下的检测。
DCDC转换器的供电输出端与电池控制单元BCU的供电输入端之间、蓄电池的供电输出端与电池供电控制单元BCU的供电输入端之间分别设置一个隔离二极管;DCDC转换器的供电输出端与TBOX的供电输入端之间、蓄电池的供电输出端与TBOX供电输入端之间分别设置一个隔离二极管。
监控***还包括充电状态信号检测单元以及钥匙信号检测单元,所述充电状态检测单元将检测到的充电状态信号分别发送至电池控制单元BCU的激活输入端、DCDC转换器的激活输入端;钥匙信号检测单元将检测到的钥匙挡位信号分别发送至电池控制单元BCU的激活输入端以及DCDC转换器的激活输入端。TBOX与后台终端连接,用于上传监控数据。
一种动力电池的监控***的监控方法,根据充电状态信号以及钥匙信号判断此时是否处于驻车状态,当处于驻车状态时,DCDC转换器下电进入休眠状态并根据下电时设置的唤醒时间节点唤醒内部控制电路,唤醒后检测充电状态信号、钥匙信号以及电池控制单元的高边驱动信号,在三者均消失时,DCDC转换器输出24V电为TBOX以及电池管理***供电同时驱动唤醒电池控制单元BCU,电池控制单元进行自检获取电池监控数据并通过整车CAN将自检监控数据发送给TBOX,并由TBOX发送给后台终端。
在TBOX将数据发送至后台终端后,电池控制单元停止输出高边驱动至DCDC转换器同时通过CAN发送报文要求DCDC转换器下电进入休眠状态。
下电时设置的唤醒时间节点包括:以进入驻车状态时为基准时间原点,设置多个距离基准时间原点不同的时间间隔的时间点作为唤醒时间节点。当在唤醒时间节点电池管理***的电池控制单元被唤醒后,检测到动力电池SOC低于设定值时,此时唤醒无效,电池控制单元BCU禁止后续自检程序,并通过CAN通讯发出控制信号至DCDC转换器,控制其停止输出供电。
如图1所示,图1中电源方面:BCU是由两路电源供电,分别为整车的铅蓄电池24V和动力电池经由DCDC转换的24V,此两路电源之间有两枚二极管进行隔离,防止串电。且DCDC的24V即对BCU供电也对BCU进行使能唤醒。BMU由BCU供电。
整车TBOX也是分别由整车的铅蓄电池24V和动力电池经由DCDC转换的24V供电,此两路电源之间有两枚二极管进行隔离,防止串电。图1中通讯方面BCU与BMU、DCDC经内CAN进行信息交互。TBOX与BCU经整车CAN进行信息交互。此监控***在车辆驻车下电的情况下,DCDC可以根据断电前BCU的报文指令,进行周期性的唤醒,DCDC工作后从而对BCU及TBOX供电并唤醒。BCU启动后,根据软件设置会对动力电池***进行巡检。并将巡检结果通过CAN报文形式经整车CAN发送给TBOX,并最终达到后台终端。此动作完成后,BCU会对DCDC发送下电指令,最终DCDC、BCU都处于下电或休眠状态,等待下次唤醒。
本申请主要目的是在车辆驻车下电状态的情况下,对车辆上的动力电池***进行周期性的监测,对其绝缘、电芯电压、电芯温度、SOC等做周期性的巡检,对可能发生的动力电池***故障进行预判,并通过整车智能终端上报,极大的提高了动力电池***在驻车状态下的安全性。故而方案的主要改进点在于如何驱动唤醒BMS***中的BCU等单元。本申请采用DCDC转换器来驱动控制唤醒。
如图2所示,监控***按照车辆动力电池的状态可分为行车/充电/驻车三种状态。
1.车辆行车状态
行车状态(放电):行车时由整车铅酸供电,打开翘板开关,BMS由整车铅酸供电,同时KEYon信号激活,BMS工作。因DCDC上的keyon信号有效,DCDC不输出24V。
2.车辆充电状态
充电桩A+唤醒DCDC,DCDC给BMS和TBOX输出24V电源,同时A+唤醒BMS。DCDC供BMS的24V电源与整车铅酸24V电用二极管做隔离,且DCDC工作后通过CAN报文向BMS输出其工作状态,此时DCDC同时由CAN报文及高平驱动和A+作为唤醒信号,A+与高平驱动这两路信号也是隔离的,防止串电。
此时BMS同时A+和DCDC的24V电源作为唤醒信号,这两路信号也是隔离的,防止串电。
若A+信号丢失,因BMS的处于高电平状态,仍然可以输出高边驱动及CAN报文通信正常,保证DCDC仍可工作,BMS能得到DCDC供电。(防止A+丢失后,整个***无低压电,充电继电器直接大电流带载切断。2.BMS可延迟下电,先与充电桩请求停止充电,待充电电流为0,再切断充电继电器,退出充电流程)
3.车辆驻车状态
当A+信号和钥匙档keyon信号都消失后,DCDC、BMS都进入了休眠状态。但DCDC可以根据上次下电时设置的唤醒时间节点自唤醒内部控制电路,在检测到A+、keyon及BMS高边驱动都消失的情况下,DCDC输出24V电并唤醒BMS,BMS进行自检后并通过整车can上报自检状态给TBOX,最终反馈给后台终端。通过软件设置5分钟后BMS停止输出高边驱动并通过CAN报文要求DCDC下电。DCDC根据当前状态的BMS报文和高平驱动状态(此时为低电平)再次进入休眠状态。
自唤醒监控方案的周期设置
在唤醒周期中没有行车和充电的情况:DCDC第一次唤醒为停机后1小时,第二次唤醒与第一次唤醒间隔4小时,第三次唤醒与第二次唤醒间隔8小时,第四次唤醒与第三次唤醒间隔12小时,后续唤醒持续间隔12小时。
在唤醒周期中有行车和充电的情况:每次行车或充电结束后低压下电,以此为基准时间原点,重新进入1小时、4小时、8小时、12小时的唤醒周期
自唤醒工作时长:DCDC每次唤醒后,BMS进行自检并上报整车CAN,电池***的状态。5分钟后,BMS停止高电平输出并通知DCDC下电。若在自唤醒中BMS发现电池***SOC较低的情况,BMS将通过can报文发送唤醒模式为无效,禁止后续唤醒。后续BMS上电后检测到SOC提高到设定值后,继续发送自唤醒周期
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种动力电池的监控***,其特征在于:包括电池控制单元BCU、电池管理单元BMU、蓄电池、TBOX、DCDC转换器、动力电池,所述动力电池输出端连接DCDC转换器,所述DCDC转换器的供电输出端分别连接电池控制单元BCU供电输入端、TBOX供电输入端以及电池控制单元BCU的使能唤醒输入端,所述蓄电池的供电输出端通过翘板开关分别连接电池控制单元BCU以及TBOX,所述电池控制单元BCU通过CAN通讯分别连接电池管理单元BMU、DCDC转换器、TBOX;所述电池控制单元的高边驱动输出端连接DCDC转换器的驱动输入端。
2.如权利要求1所述的一种动力电池的监控***,其特征在于:所述DCDC转换器的供电输出端与电池控制单元BCU的供电输入端之间、蓄电池的供电输出端与电池供电控制单元BCU的供电输入端之间分别设置一个隔离二极管;所述DCDC转换器的供电输出端与TBOX的供电输入端之间、所述蓄电池的供电输出端与TBOX供电输入端之间分别设置一个隔离二极管。
3.如权利要求1或2所述的一种动力电池的监控***,其特征在于:所述监控***还包括充电状态信号检测单元以及钥匙信号检测单元,所述充电状态检测单元将检测到的充电状态信号分别发送至电池控制单元BCU的激活输入端、DCDC转换器的激活输入端;所述钥匙信号检测单元将检测到的钥匙挡位信号分别发送至电池控制单元BCU的激活输入端以及DCDC转换器的激活输入端。
4.如权利要求1或2所述的一种动力电池的监控***,其特征在于:所述TBOX与后台终端连接,用于上传监控数据。
5.如权利要求1-4任一所述的一种动力电池的监控***的监控方法,其特征在于:
根据充电状态信号以及钥匙信号判断此时是否处于驻车状态,当处于驻车状态时,DCDC转换器下电进入休眠状态并根据下电时设置的唤醒时间节点唤醒内部控制电路,唤醒后检测充电状态信号、钥匙信号以及电池控制单元的高边驱动信号,在三者均消失时,DCDC转换器输出24V电为TBOX以及电池管理***供电同时驱动唤醒电池控制单元BCU,电池控制单元进行自检获取电池监控数据并通过整车CAN将自检监控数据发送给TBOX,并由TBOX发送给后台终端。
6.如权利要求5所述的一种动力电池的监控***的监控方法,其特征在于:在TBOX将数据发送至后台终端后,电池控制单元停止输出高边驱动至DCDC转换器同时通过CAN发送报文要求DCDC转换器下电进入休眠状态。
7.如权利要求6所述的一种动力电池的监控***的监控方法,其特征在于:下电时设置的唤醒时间节点包括:以进入驻车状态时为基准时间原点,设置多个距离基准时间原点不同的时间间隔的时间点作为唤醒时间节点。
8.如权利要求5-7任一所述的一种动力电池的监控***的监控方法,其特征在于:当在唤醒时间节点电池管理***的电池控制单元被唤醒后,检测到动力电池SOC低于设定值时,此时唤醒无效,电池控制单元BCU禁止后续自检程序,并通过CAN通讯发出控制信号至DCDC转换器,控制其停止输出供电。
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