CN116455037B - 一种混合电池的管理控制装置、车载电源管理***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合电池的管理控制装置、车载电源管理***及方法，包括由一个以上电池单元并联组成的电池组；所述电池组的电芯是铅酸电芯和锂电芯的混合电芯；当检测到电池组更新电池单元时，新更换的电池单元向微控制器发送所述电池单元的规格信息；微控制器解析所述规格信息，基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估，根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制并更新对应电池单元的规格信息。上述方案应用于铅酸电池和锂电池的混合控制领域，利用不同电池的特性，并考虑电池的使用损耗，极大的提升了车载电池的管理效率，大大提升了电池的使用寿命。

Description

一种混合电池的管理控制装置、车载电源管理***及方法
技术领域
本发明涉及车载电源领域，具体涉及车载电源的管理控制装置。
背景技术
目前车载电源的电池的类型有很多种类，主要应用的是铅酸电池，而随着技术的发展，锂电池和铅酸电池的混合应用技术也开始应用于汽车电池中，如专利201810969324.4，其就将锂电池和铅酸电池同步应用于新能源车辆中，根据锂电池和铅酸电池的不同特性，控制两种电池的充放电。然而，电池的容量会随着各种因素变化而变化，因素包括电池的使用温度、充放电次数、使用功率等等，当一个或多个电池老化时，它们的容量下降到低于期望的性能水平。而如果还是以出厂的规格进行电池的控制使用，并不能有效的利用该电池，并且使用不当会严重缩短该电池的寿命乃至造成事故。
目前，针对电池监控状态的定期检查方案大量被应用于不可间断电源(UPS)中，如专利201910592817.5，而车载电源的管理领域并未出现上述更新电池状态的技术。
发明内容
本发明主要提供一种混合电池的管理控制装置、车载电源管理***及方法，以解决上述背景技术中的问题。
本申请一方面提供一种混合电池的管理控制装置，包括微控制器、充电控制单元、放电控制单元、加热单元、冷却单元、电池组，所述电池组由一个以上电池单元并联组成；所述电池单元由电芯、电池管理单元、存储器、多个传感器单元组成，所述存储器用于保存所述电池单元的规格信息；所述电池组中至少一个电池单元的电芯是铅酸电芯；所述电池组中至少一个电池单元的电芯是锂电芯；当检测到电池组更新电池单元时，新更换的电池单元向微控制器发送所述电池单元的规格信息；微控制器解析所述规格信息，基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估，根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制并更新对应电池单元的规格信息，将所述规格信息回写至对应电池单元的存储器；其中，充电控制单元用于对电池组的充电流程进行控制，放电控制单元用于对电池组的放电流程进行控制。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述规格信息包括温度信息、时间信息、放电深度、速率、充放电次数；所述多个传感器单元包括温度传感器、电压传感器、电流传感器。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估包括：微控制器单元根据解析结果控制加热单元和/或冷却单元工作；新更换的电池单元的传感器单元检测电芯的传感器数据；新更换的电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器；微控制器根据所述传感器数据、解析结果评估电池的健康状况。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制包括：所述电池组中的各个电池单元的传感单元检测对应电芯的传感器数据；所述电池组中各个电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器；所述微控制器根据所述传感器数据、各个电池单元的健康状况对电池组中的充电流程和放电流程进行控制。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括环境温度传感器，用于检测环境温度；所述根据所述传感器数据、各个电池单元的健康状况对电池组中的充电流程和放电流程进行控制包括：当微控制器检测到环境温度低于0摄氏度时，根据各个电池单元的健康状况、各个电池单元对应的传感器数据控制电池组中铅酸电芯对应的电池单元优先执行充放电。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括定时器，当定时器超出阈值时，所述微控制器对电池组中的每个电池单元的健康状况进行评估，并根据评估结果更新对应电池单元的规格信息，将所述规格信息回写至对应电池单元的存储器。
本申请另一方面还提供一种车载电源管理***，其包括上述的管理控制装置。
本申请另一方面还提供一种车载电源管理方法，包括：S1：当检测到电池组更新电池单元时，获取新电池单元的规格信息，所述电池组由一个以上电池单元并联组成，所述电池组中至少一个电池单元的电芯是铅酸电芯，所述电池组中至少一个电池单元的电芯是锂电芯；S2：微控制器解析所述规格信息，基于解析结果对所述电池单元的健康状况进行评估；S3：微控制器根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制并更新对应电池单元的规格信息。
所述基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估包括：S21：微控制器根据解析结果控制加热单元和/或冷却单元工作；S22：新电池单元的传感器单元检测电芯的传感器数据；新电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器；S23：根据所述传感器数据、解析结果评估电池的健康状况。
根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制包括：S31：电池组中的各个电池单元的传感单元检测对应电芯的传感器数据；S32：电池组中各个电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至微控制器；S33：所述微控制器根据所述传感器数据、各个电池单元的健康状况对电池组中的充电流程和放电流程进行控制。
相比于现有技术，本发明及时更新电池的规格参数，在充分利用铅酸电池和锂电池不同特性的同时，还考虑到电池历史的使用状态，大大提升了电池的使用效率和使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例中混合电池的管理控制装置的模块分布图；图2是本发明实施例中电池单元202的模块分布图；图3是本发明实施例中混合电池的管理控制方法的流程图；图4是本发明实施例中基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估方法的流程图；图5是本发明实施例中根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种混合电池的管理控制装置，如图1所示，该装置包括微控制器MCU101、电池组102、加热单元103、冷却单元104、充电控制单元105、放电控制单元106、环境温度传感器107，其中，MCU连接充电控制单元105和放电控制单元106，用于控制电池组102的充放电流程；同时，MCU101还连接加热单元103和冷却单元104，控制加热单元103和冷却单元104执行对电池组进行加热或冷却操作。
电池组102由多个电池单元202组成，电池单元202如图2所示，包括电芯2021，传感器单元2022，集线器2023，存储器2024，其中，该电芯可以是锂电芯或铅酸电芯，但是整个电池组中包括锂电芯和铅酸电芯的电池单元的组合；传感器单元2022可以有多个，传感器单元2022的种类包括温度传感器、电压传感器、电流传感器等用于检测电芯状态的传感器，集线器2023用于整合传感器单元的传感器数据，将其发送至MCU101；存储器2024可以是EPROM、EEPROM等非易失性存储器，用于存储电池单元的规格信息，规格信息包括温度信息、时间信息、放电深度、速率、充放电次数。
所述管理控制装置的工作流程如图3所示，S1：当检测到电池组102更新电池单元202时，获取新电池单元的规格信息；S2：微控制器101解析所述规格信息，基于解析结果对所述电池单元的健康状况进行评估；S3：微控制器根据评估结果对所述电池组102的充电和放电流程进行控制并更新对应电池单元的规格信息。其中，更新规格信息包括微控制器101将更新后的规格信息写回至新电池单元的存储器2024。
其中，所述基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估包括：S21：微控制器101根据解析结果控制加热单元103和\或冷却单元104工作；在一些实施例中，可以根据电池规格信息中的温度信息，控制加热单元103\或冷却单元104对电池组102进行升温/降温，使得该对应电池单元202工作在多个目标工作温度下，以便于对该电池单元202的检测；S22：在对应的目标温度下，新电池单元202的传感器单元2022检测电芯的传感器数据；新电池单元的集线器2023收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器101；该收集的传感器数据均为在对应目标温度下的电压、电流等信息。
S23：微控制器101根据所述传感器数据、解析结果评估电池的健康状况。其中，微控制器101根据所接收的多个目标温度下对应的电压、电流等信息、结合电池的规格信息对所述新电池的当前健康状况进行评估。
根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制包括：S31：在规格信息更新后，电池组中的各个电池单元202的传感器单元2022检测对应电芯2021的传感器数据；S32：电池组中各个电池单元的集线器2023收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至微控制器101；其中微控制器101与电池组各个电池单元中的集线器2023采用SMSBUS总线连接；S33：所述微控制器101根据所述传感器数据、各个电池单元202的健康状况对电池组102中的充电流程和放电流程进行控制。其中，微控制器接收各个电池单元的温度、电压、电流等信息，根据各个电池单元的健康评估结果、环境温度信息、电池的类型信息以及上述的传感器信息对电池组的充电流程和放电流程进行控制，可以包括对电池组中单一电池单元的充放电进行控制，也可以对整个电池组中全部的电池单元的充放电统一控制；环境温度信息由环境温度传感器获取。
此外，在一些实施例中，还设置有定时器108，当定时器108超出阈值时，所述微控制器101对电池组102中的每个电池单元202的健康状况进行评估，并根据评估结果更新对应电池单元202的规格信息，将所述规格信息回写至对应电池单元的存储器2024，如果检测到电池组的电池单元不符合安全标准，则发出报警信息，提醒用户进行电池更换。上述可以车辆长期放置后，进行电池信息的更新和安全提醒。
此外，常规的锂电池工作温度:-20℃~60℃,不过一般低0℃后锂电池性能就会大幅下降,放电能力就会相应降低,所以锂电池性能完全的工作温度,常见是0~40℃，因此，在微控制器101通过环境温度传感器检测到温度低于0度时，根据各个电池单元的健康状况、各个电池单元对应的传感器数据控制电池组中铅酸电芯对应的电池单元优先执行充放电。
上述管理控制装置应用于车载电源管理***。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种混合电池的管理控制装置，其特征在于：包括微控制器、充电控制单元、放电控制单元、加热单元、冷却单元、电池组，所述电池组由一个以上电池单元并联组成；
所述电池单元由电芯、电池管理单元、存储器、多个传感器单元组成，所述存储器用于保存所述电池单元的规格信息；所述电池组中至少一个电池单元的电芯是铅酸电芯；所述电池组中至少一个电池单元的电芯是锂电芯；
当检测到电池组更新电池单元时，新更换的电池单元向微控制器发送所述电池单元的规格信息；微控制器解析所述规格信息，基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估，根据评估结果对充电控制单元和放电控制单元进行控制并更新对应电池单元的规格信息，将所述规格信息回写至对应电池单元的存储器；
其中，充电控制单元用于对电池组的充电流程进行控制，放电控制单元用于对电池组的放电流程进行控制；
所述规格信息包括温度信息、时间信息、放电深度、速率、充放电次数；所述多个传感器单元包括温度传感器、电压传感器、电流传感器。
2.根据权利要求1所述的管理控制装置，其特征在于：所述基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估包括：
微控制器单元根据解析结果控制加热单元和/或冷却单元工作；
新更换的电池单元的传感器单元检测电芯的传感器数据；
新更换的电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器；
微控制器根据所述传感器数据、解析结果评估电池的健康状况。
3.根据权利要求1所述的管理控制装置，其特征在于：根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制包括：
所述电池组中的各个电池单元的传感单元检测对应电芯的传感器数据；
所述电池组中各个电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器；
所述微控制器根据所述传感器数据、各个电池单元的健康状况对电池组中的充电流程和放电流程进行控制。
4.根据权利要求3所述的管理控制装置，其特征在于：
还包括环境温度传感器，用于检测环境温度；
所述根据所述传感器数据、各个电池单元的健康状况对电池组中的充电流程和放电流程进行控制包括：
当微控制器检测到环境温度低于0度时，根据各个电池单元的健康状况、各个电池单元对应的传感器数据控制电池组中铅酸电芯对应的电池单元优先充电。
5.根据权利要求1所述的管理控制装置，其特征在于：
还包括定时器，当定时器超出阈值时，所述微控制器对电池组中的每个电池单元的健康状况进行评估，并根据评估结果更新对应电池单元的规格信息，将所述规格信息回写至对应电池单元的存储器。
6.一种车载电源管理***，其包括根据权利要求1-5任一项所述的管理控制装置。
7.一种车载电源管理方法，其特征在于：
S1：当检测到电池组更新电池单元时，获取新电池单元的规格信息，所述电池组由一个以上电池单元并联组成，所述电池组中至少一个电池单元的电芯是铅酸电芯，所述电池组中至少一个电池单元的电芯是锂电芯；
S2：微控制器解析所述规格信息，基于解析结果对所述电池单元的健康状况进行评估；
S3：微控制器根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制并更新对应电池单元的规格信息；
所述规格信息包括温度信息、时间信息、放电深度、速率、充放电次数。
8.根据权利要求7所述的车载电源管理方法，所述基于解析结果对该电池单元的健康状况进行评估包括：
S21：微控制器根据解析结果控制加热单元和/或冷却单元工作；
S22：新电池单元的传感器单元检测电芯的传感器数据；新电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至所述微控制器；
S23：根据所述传感器数据、解析结果评估电池的健康状况。
9.根据权利要求8所述的车载电源管理方法，根据评估结果对所述电池组的充电和放电流程进行控制包括：
S31：电池组中的各个电池单元的传感单元检测对应电芯的传感器数据；
S32：电池组中各个电池单元的电池管理单元收集所述传感器数据，并将所述传感器数据发送至微控制器；
S33：所述微控制器根据所述传感器数据、各个电池单元的健康状况对电池组中的充电流程和放电流程进行控制。
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