CN115583178A - 一种动力电池包的运行状态监控*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动力电池包的运行状态监控***。该动力电池包的运行状态监控***包括动力域控制器***和高压控制***,所述动力域控制器***包括状态机,所述状态机用于设定所述动力电池包的电池状态和电池状态切换方式,以使所述动力域控制器和高压控制***协同完成对所述动力电池包的运行状态监控。本发明提出了一种动力电池包的运行状态监控***能够实现对动力电池包运行状态的有效监控。
Description
技术领域
本发明涉及车辆动力电池运行监控技术领域,尤其涉及一种动力电池包的运行状态监控***。
背景技术
随着汽车行业电动化的普及,动力电池包的容量、体积、复杂度随着客户对续航里程和驾驶体验的诉求而逐渐增加,如何保证电池包设计的安全性和可靠性成为行业一大挑战。
尤其对动力电池包的运行状态监控管理,需要设计好电池管理***或者动力域控制器,以最大程度减少或避免整车动力电池包充放电故障发生。
发明内容
针对现有技术的上述问题,本发明提出了一种动力电池包的运行状态监控***,能够实现对动力电池包运行状态的有效监控。
具体地,本发明提出了一种动力电池包的运行状态监控***,包括动力域控制器***和高压控制***,动力域控制器***包括状态机,状态机用于设定动力电池包的电池状态和电池状态切换方式,以使动力域控制器和高压控制***协同完成对动力电池包的运行状态监控;
电池状态包括:
唤醒状态,动力域控制器***和高压控制***被唤醒;
睡眠状态,动力域控制器***和高压控制***进入睡眠模式;
初始化状态,动力域控制器***和高压控制***执行初始化工作;
高压待机状态,所有动力电池包的高压接触器均处于断开状态;
预充电状态,执行预充电流程;
高压准备就绪状态,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器、快充正高压接触器为断开状态;
交流慢充电状态,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器、快充正高压接触器为断开状态,慢充交流充电枪通过OBC接口对动力电池包进行充电;
直流快充电状态,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器为断开状态,快充正高压接触器为闭合状态,快充直流充电枪对动力电池包进行直流充电;
紧急状态,所有动力电池包的高压接触器均处于断开状态;
电池状态切换方式包括:从睡眠状态切换到初始化状态;从初始化状态切换到睡眠状态;从初始化状态切换到高压待机状态;从初始化状态切换到紧急状态;从高压待机状态切换到睡眠状态;从高压待机状态切换到高压准备就绪状态;从高压准备就绪状态切换到直流快充电状态;从直流快充电状态切换到高压准备就绪状态;从高压待机状态切换到紧急状态;从高压准备就绪状态切换到高压待机状态;从高压准备就绪状态切换到交流慢充电状态;从高压准备就绪状态切换到紧急状态;从交流慢充电状态切换到高压准备就绪状态;从交流慢充电状态切换到紧急状态;从直流快充电状态切换到紧急状态;从紧急状态切换到睡眠状态;从紧急状态切换到高压待机状态。
根据本发明的一个实施例,在唤醒状态,动力域控制器***被唤醒,动力域控制器***输出12V高电平唤醒高压控制***。
根据本发明的一个实施例,在进入睡眠状态之后,高压控制***停止存储监控状态数据和故障诊断数据,动力域控制器***和高压控制***停止相互之间CAN通信数据交互,高压控制***将其功耗降到最小值。
根据本发明的一个实施例,在初始化状态,初始化工作包括高压控制***完成软件自检,高压控制***建立与动力域控制器***的CAN通信,高压控制***获取运行状态监控***的相关信息,相关信息至少包括高压控制***软件自检完成、高压控制***建立与动力域控制器***的CAN通信数据交互正常、动力电池包无高压接触器初始化故障。
根据本发明的一个实施例,在进入预充电状态之前,动力域控制器***在进入高压待机状态后,从CAN通信上发送指令让高压控制***执行预充电流程,该预充电流程包括先闭合主、负正高压接触器、再闭合预充高压接触器,通过预充电阻以较小的电流给动力电池包的电机控制器端的X电容充电,待X电容两端的电压达到95%的动力电池包电压时,再闭合主正高压接触器使X电容两端的电压达到100%的电池包电压,最后再断开预充高压接触器。
根据本发明的一个实施例,预充电流程时长不超过500ms,且不小于50ms。
根据本发明的一个实施例,在紧急状态,若动力域控制器***判断当前是最高等级故障,则立即指令断开动力电池包的所有高压接触器,若非最高等级故障,则应该根据车辆设计需求延时断开所有高压接触器。
根据本发明的一个实施例,从睡眠状态切换到初始化状态的触发条件包括:
动力域控制器***收到整车CAN的固定帧报文;
或,动力域控制器***内部的定时唤醒电路周期性唤醒;
或,驾驶员启动车辆;
或,插慢充交流充电枪准备车辆慢充电;
或,插快充直流充电枪准备车辆快充电。
根据本发明的一个实施例,从高压待机状态切换到睡眠状态的触发条件包括:整车CAN通信关闭;若整车CAN通信关闭,动力域控制器***进入睡眠模式,动力域控制器***输出12V高电平使高压控制***进入睡眠模式,动力电池包进入睡眠状态。
根据本发明的一个实施例,从高压准备就绪状态切换到交流慢充电状态的触发条件包括:动力域控制器***收到交流充电指令,启动交流慢充电。
本发明提供的一种动力电池包的运行状态监控***,通过状态机配置使动力域控制器***和高压控制***协同完成对动力电池包的运行状态监控,能够有效避免动力电池包的充放电故障。
应当理解,本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的,并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图说明
包括附图是为提供对本发明进一步的解释,它们被收录并构成本申请的一部分,附图示出了本发明的实施例,并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中:
图1示出了本发明一个实施例的动力电池包的运行状态监控***的结构示意图。
图2示出了本发明一个实施例的动力电池包的运行状态监控***的逻辑控制时序图。
其中,附图中包含以下附图标记:
运行状态监控*** 100
动力域控制器*** 101
高压控制*** 102
状态机 103
唤醒状态 201
睡眠状态 202
初始化状态 203
高压待机状态 204
预充电状态 205
高压准备就绪状态 206
交流慢充电状态 207
直流快充电状态 208
紧急状态 209
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外,尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的,但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的,其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外,要求不仅仅通过所使用的实际术语,而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。
图1示出了本发明一个实施例的动力电池包的运行状态监控***的结构示意图。如图所示,本发明提供了一种动力电池包的运行状态监控***100。该运行状态监控***100包括动力域控制器***101和高压控制***102。动力域控制器***101为主动控制器,通常装在车辆的驾驶仓内,对运行状态监控***100而言,动力域控制器***101主要负责计算动力电池包的核心算法(SOX),以及故障诊断。高压控制***102为被动控制器,通常装在动力电池包内,对运行状态监控***100而言,高压控制***102主要负责采集动力电池包的电压、模组温度、电池包总压等原始数据,并通过CAN通信上传给动力域控制器***101,并响应动力域控制器***101指令对动力电池包上高压或者断高压。
动力域控制器***101包括状态机103。状态机103用于设定动力电池包的电池状态和电池状态切换方式,以使动力域控制器***101和高压控制***102协同完成对动力电池包的运行状态监控。其中,动力电池包的运行状态是指动力电池包在不同的电池状态中进行切换的过程。
图2示出了本发明一个实施例的动力电池包的运行状态监控***的逻辑时序图。如图所示,状态机103设定的电池状态包括:
唤醒状态201,动力域控制器***101和高压控制***102被唤醒;
睡眠状态202,动力域控制器***101和高压控制***102进入睡眠模式;
初始化状态203,动力域控制器***101和高压控制***102执行初始化工作;
高压待机状态204,所有动力电池包的高压接触器均处于断开状态;
预充电状态205,执行预充电流程;
高压准备就绪状态206,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器、快充正高压接触器为断开状态;
交流慢充电状态207,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器、快充正高压接触器为断开状态,慢充交流充电枪通过OBC接口对动力电池包进行充电;
直流快充电状态208,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器为断开状态,快充正高压接触器为闭合状态,快充直流充电枪对动力电池包进行直流充电;
紧急状态209,所有动力电池包的高压接触器均处于断开状态。
状态机103的电池状态切换方式包括17种,图中箭头指示方向为两种状态之间的切换方向,具体包括:从睡眠状态202切换到初始化状态203;从初始化状态203切换到睡眠状态202;从初始化状态203切换到高压待机状态204;从初始化状态203切换到紧急状态209;从高压待机状态204切换到睡眠状态202;从高压待机状态204切换到高压准备就绪状态206;从高压准备就绪状态206切换到直流快充电状态208;从直流快充电状态208切换到高压准备就绪状态206;从高压待机状态204切换到紧急状态209;从高压准备就绪状态206切换到高压待机状态204;从高压准备就绪状态206切换到交流慢充电状态207;从高压准备就绪状态206切换到紧急状态209;从交流慢充电状态207切换到高压准备就绪状态206;从交流慢充电状态207切换到紧急状态209;从直流快充电状态208切换到紧急状态209;从紧急状态209切换到睡眠状态202;从紧急状态209切换到高压待机状态204。
本发明提供的运行状态监控***100通过状态机103合理设定电池状态和以及电池状态切换方式,使得动力域控制器***101和高压控制***102之间交互配合来协同控制电池包状态的逻辑时序,基于动力域控制器能清晰地界定动力电池包工作过程中所处状态以及出现的问题,通过CAN通信实时上传动力电池包的状态给整车,从而有利于延长动力电池包的使用寿命和可靠性,便于整车出现高压问题时以所上报的对应电池状态进行故障排查和维修。
较佳地,在唤醒状态201,动力域控制器***101被唤醒,动力域控制器***101输出12V高电平唤醒高压控制***102。
较佳地,在进入睡眠状态202之前,高压控制***102存储监控状态数据和故障诊断数据,在进入睡眠状态202之后,高压控制***102停止存储,动力域控制器***101和高压控制***102停止相互之间CAN通信数据交互,高压控制***102将其功耗降到最小值以节省电量。
较佳地,在初始化状态203,执行初始化工作的内容包括高压控制***102完成软件自检,高压控制***102建立与动力域控制器***101的CAN通信,高压控制***102获取运行状态监控***100的相关信息,相关信息至少包括高压控制***102软件自检完成、高压控制***102建立与动力域控制器***101的CAN通信数据交互正常、动力电池包无高压接触器初始化故障。在初始化过程中,高压控制***102将初始化值发送给动力域控制器***101,若无法发送初始化值,则判断为初始化故障,并报告给动力域控制器***101。
较佳地,在进入预充电状态205之前,动力域控制器***101在进入高压待机状态204后,从CAN通信上发送指令让高压控制***102执行预充电流程。该预充电流程包括先闭合主、负正高压接触器、再闭合预充高压接触器,通过预充电阻以较小的电流给动力电池包的电机控制器端的X电容充电,待X电容两端的电压达到95%的动力电池包电压时,再闭合主正高压接触器使X电容两端的电压达到100%的电池包电压,最后再断开预充高压接触器。更佳地,为了不影响客户的钥匙一键启动体验,预充电流程时长不超过500ms;同时,考虑到整车的安全性,整个预充电流程时长不小于50ms。
较佳地,在紧急状态209,若动力域控制器***101判断当前是最高等级故障,则立即指令断开动力电池包的所有高压接触器,若非最高等级故障,则应该根据车辆设计需求延时断开所有高压接触器。
较佳地,从睡眠状态202切换到初始化状态203的触发条件包括:
动力域控制器***101收到整车CAN的固定帧报文,则动力域控制器***101被唤醒,然后动力域控制器***101输出12V高电平唤醒高压控制***102,实际上,睡眠状态202先切换到唤醒状态201后,再切换到初始化状态203;
或,动力域控制器***101内部的定时唤醒电路周期性唤醒,电池状态从睡眠状态202切换到唤醒状态201,再切换到初始化状态203;
或,驾驶员拧钥匙启动车辆,电池状态从睡眠状态202切换到唤醒状态201,再切换到初始化状态203;
或,驾驶员插慢充交流充电枪准备车辆慢充电,电池状态从睡眠状态202切换到唤醒状态201,再切换到初始化状态203;
或,驾驶员插快充直流充电枪准备车辆快充电,电池状态从睡眠状态202切换到唤醒状态201,再切换到初始化状态203。
较佳地,从初始化状态203切换到睡眠状态202的触发条件包括:不满足唤醒条件,高压控制***102进入睡眠模式,动力域控制器***101进入睡眠模式,电池状态切换为睡眠状态202。
较佳地,从初始化状态203切换到高压待机状态204的触发条件包括:完成初始化工作。在初始化工作完成以后,高压控制***102进入高压待机状态204。
较佳地,从初始化状态203切换到紧急状态209的触发条件包括:在执行初始化工作中出现软件故障或软件初始化自检不能成功地完成,例如出现持续复位等情况。当出现前述情况,高压控制***102应当向动力域控制器***101发送相关信息,并断开所有动力电池包的高压接触器。
较佳地,从高压待机状态204切换到睡眠状态202的触发条件包括:整车CAN通信关闭。当发生整车CAN通信关闭,则动力域控制器***101进入睡眠模式,并输出12V高电平使高压控制***102进入睡眠模式,动力电池包进入睡眠状态202。
较佳地,从高压待机状态204切换到高压准备就绪状态206的触发条件包括:完成预充电流程。
较佳地,从高压准备就绪状态206切换到直流快充电状态208的触发条件包括:动力域控制器***101收到直流充电桩发送的直流充电指令。当动力域控制器***101收到直流充电指令,动力域控制器***101指令高压控制***102启动直流充电过程,高压控制***102闭合快充正高压接触器。
较佳地,从直流快充电状态208切换到高压准备就绪状态206的触发条件包括:动力域控制器***101监测驾驶员拔直流充电枪动作且收到驾驶员拧钥匙的低压上电指令。当该触发条件被触发后,动力域控制器***101和直流充电桩交互信息停止直流充电,指令高压控制***102断开快充正高压接触器,切换到高压准备就绪状态206。
较佳地,从高压待机状态204切换到紧急状态209的触发条件包括:出现软件故障。当出现软件故障时,则动力域控制器***101进入紧急状态209,指令高压控制***102断开所有动力电池包的高压接触器。
较佳地,从高压准备就绪状态206切换到高压待机状态204的触发条件包括:动力域控制器***101收到驾驶员拧钥匙下整车低压电的指令。若收到该指令,动力域控制器***101通过CAN通信给高压控制***102发送下高压指令,高压控制***102应该先控制主负高压接触器断开,再控制主正高压接触器断开。
较佳地,从高压准备就绪状态206切换到交流慢充电状态207的触发条件包括:动力域控制器***101收到交流充电指令。在收到该指令后,动力域控制器***101指令高压控制***102启动交流慢充电,交流充电枪通过OBC接口对动力电池包进行交流慢充充电。
较佳地,从高压准备就绪状态206切换到紧急状态209的触发条件包括:出现软件故障,则动力域控制器***101进入紧急状态209,指令高压控制***102断开所有动力电池包的高压接触器。
较佳地,从交流慢充电状态207切换到高压准备就绪状态206的触发条件包括:动力域控制器***101监测驾驶员拔交流充电枪动作且收到驾驶员拧钥匙的低压上电指令。当该触发条件被触发后,动力域控制器***101和交流充电设备交互信息停止交流充电,切换到高压准备就绪状态206。
较佳地,从交流慢充电状态207切换到紧急状态209的触发条件包括:出现交流充电严重等级报警故障。当出现该报警故障,则动力域控制器***101进入紧急状态209,指令高压控制***102断开所有动力电池包的高压接触器。
较佳地,从直流快充电状态208切换到紧急状态209的触发条件包括:出现直流充电严重等级报警故障。当出现该报警故障,则动力域控制器***101进入紧急状态209,指令高压控制***102断开所有动力电池包的高压接触器。
较佳地,从紧急状态209切换到睡眠状态202的触发条件包括:整车CAN通信关闭。若整车CAN通信关闭,动力域控制器***101进入睡眠模式,动力域控制器***101输出12V高电平使高压控制***102进入睡眠模式,动力电池包进入睡眠状态202。
较佳地,从紧急状态209切换到高压待机状态204的触发条件包括:报警故障消除。若报警故障消除,动力域控制器***101收到了驾驶员拧钥匙上整车低压电的指令,则动力域控制器***101指令高压控制***102进入高压待机状态204。
本领域技术人员可显见,可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此,旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
Claims (10)
1.一种动力电池包的运行状态监控***,包括动力域控制器***和高压控制***,所述动力域控制器***包括状态机,所述状态机用于设定所述动力电池包的电池状态和电池状态切换方式,以使所述动力域控制器和高压控制***协同完成对所述动力电池包的运行状态监控;
所述电池状态包括:
唤醒状态,动力域控制器***和高压控制***被唤醒;
睡眠状态,动力域控制器***和高压控制***进入睡眠模式;
初始化状态,动力域控制器***和高压控制***执行初始化工作;
高压待机状态,所有动力电池包的高压接触器均处于断开状态;
预充电状态,执行预充电流程;
高压准备就绪状态,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器、快充正高压接触器为断开状态;
交流慢充电状态,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器、快充正高压接触器为断开状态,慢充交流充电枪通过OBC接口对所述动力电池包进行充电;
直流快充电状态,主正高压接触器、主负高压接触器为闭合状态,预充高压接触器为断开状态,快充正高压接触器为闭合状态,快充直流充电枪对所述动力电池包进行直流充电;
紧急状态,所有动力电池包的高压接触器均处于断开状态;
所述电池状态切换方式包括:从睡眠状态切换到初始化状态;从初始化状态切换到睡眠状态;从初始化状态切换到高压待机状态;从初始化状态切换到紧急状态;从高压待机状态切换到睡眠状态;从高压待机状态切换到高压准备就绪状态;从高压准备就绪状态切换到直流快充电状态;从直流快充电状态切换到高压准备就绪状态;从高压待机状态切换到紧急状态;从高压准备就绪状态切换到高压待机状态;从高压准备就绪状态切换到交流慢充电状态;从高压准备就绪状态切换到紧急状态;从交流慢充电状态切换到高压准备就绪状态;从交流慢充电状态切换到紧急状态;从直流快充电状态切换到紧急状态;从紧急状态切换到睡眠状态;从紧急状态切换到高压待机状态。
2.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,在唤醒状态,所述动力域控制器***被唤醒,所述动力域控制器***输出12V高电平唤醒所述高压控制***。
3.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,在进入睡眠状态之后,所述高压控制***停止存储监控状态数据和故障诊断数据,动力域控制器***和高压控制***停止相互之间CAN通信数据交互,高压控制***将其功耗降到最小值。
4.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,在初始化状态,所述初始化工作包括所述高压控制***完成软件自检,所述高压控制***建立与动力域控制器***的CAN通信,所述高压控制***获取所述运行状态监控***的相关信息,所述相关信息至少包括高压控制***软件自检完成、所述高压控制***建立与动力域控制器***的CAN通信数据交互正常、所述动力电池包无高压接触器初始化故障。
5.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,在进入预充电状态之前,所述动力域控制器***在进入高压待机状态后,从CAN通信上发送指令让所述高压控制***执行预充电流程,该预充电流程包括先闭合主、负正高压接触器、再闭合预充高压接触器,通过预充电阻以较小的电流给所述动力电池包的电机控制器端的X电容充电,待X电容两端的电压达到95%的动力电池包电压时,再闭合主正高压接触器使X电容两端的电压达到100%的电池包电压,最后再断开预充高压接触器。
6.如权利要求5所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,所述预充电流程时长不超过500ms,且不小于50ms。
7.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,在紧急状态,若所述动力域控制器***判断当前是最高等级故障,则立即指令断开所述动力电池包的所有高压接触器,若非最高等级故障,则应该根据车辆设计需求延时断开所有高压接触器。
8.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,从睡眠状态切换到初始化状态的触发条件包括:
所述动力域控制器***收到整车CAN的固定帧报文;
或,所述动力域控制器***内部的定时唤醒电路周期性唤醒;
或,驾驶员启动车辆;
或,插慢充交流充电枪准备车辆慢充电;
或,插快充直流充电枪准备车辆快充电。
9.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,从高压待机状态切换到睡眠状态的触发条件包括:整车CAN通信关闭;若整车CAN通信关闭,所述动力域控制器***进入睡眠模式,所述动力域控制器***输出12V高电平使所述高压控制***进入睡眠模式,所述动力电池包进入睡眠状态。
10.如权利要求1所述的动力电池包的运行状态监控***,其特征在于,从高压准备就绪状态切换到交流慢充电状态的触发条件包括:所述动力域控制器***收到交流充电指令,启动交流慢充电。
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