CN201293829Y

CN201293829Y - 一种电池监测***

Info

Publication number: CN201293829Y
Application number: CNU2008202123580U
Authority: CN
Inventors: 邓林旺; 邬学建; 张建华
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2008-09-27
Filing date: 2008-09-27
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2018-09-27

Abstract

本实用新型提供一种电池监测***，包括：电池管理器以及电池均衡器，所述电池管理器以及电池均衡器包含有独立的第一、第二控制单元，所述电池管理器以及电池均衡器分别包含有用于相互之间进行通信的第一、第二CAN通讯模块，所述电池管理器与电池均衡器之间通过CAN总线连接，且使用统一的CAN协议。本实用新型由于电池均衡器增加了扩展口，并且电池管理器、电池均衡器以及内阻测试仪之间通过CAN总线连接，因此各个仪器或设备之间能够保持良好的通讯，并能保持良好的协调关系，从而保证了***的可靠性。

Description

一种电池监测***

技术领域

本实用新型涉及一种电池监测***，尤其涉及一种基于电池管理器的电池监测***。

背景技术

目前，电动汽车技术以及混合动力汽车技术发展迅速，其动力源采用将多个电池串联在一起从而为汽车供电，由此，存在的电池数目较多，因而对于其电池的状态以及性能的监测也较复杂。

现有技术中，对于电池性能的监测分别使用电池管理器和电池内阻测试仪来完成，但对电池的监测工作均是单独进行的，对于电池电压、电流、温度、湿度的监测均通过电池管理器来实现，对于电池内阻的监测则是通过内阻测试仪来实现，相互之间相互独立，没有协调功能，由此而产生的电池监测***功能单一，可靠性不高，可扩展性差。另外，由于电动汽车和混合动力汽车上的电池数目较多，为了克服电池容量一致性不高，目前一般采用给电池容量较低的电池进行均衡充电的方法来提高电池的容量，从而提高整车电池的容量，因此，在现有的电池监测***中增加了电池均衡器。然而所有的这些监测仪器和设备之间均是单独工作，单独测试与控制的，以致当各仪器同时工作时，相互之间的协调性能很差，相互之间的干扰很大，往往会造成测试数据不准确，从而产生不良影响的后果。例如，当电池均衡器给某一节容量较低的电池充电时，如果此时电池管理器同时对这节电池进行电压采样，由于电池管理器与电池均衡器之间不具有相互协调的功能，因此得到的数据则是一个错误的结果，电池管理器得到这个错误的数据后，就可能会发出错误的工作指令，产生错误的动作，从而造成致命的危险。

除此之外，当各个仪器之间独立工作时，由于监测***中各设备之间缺乏协调性可能还会存在以下缺点：

(1)当监测***中某个核心部件出现故障时，若无备份***，则该核心部件所检测的数据则会处于无法监控的状态。

(2)各仪器自行采集数据，无法进行数据共享，导致数据的冗余量大。

(3)各仪器中功能相同的器件，由于模块无法复用，提高了购置器件的成本。

(4)当某个仪器出现故障时，其他仪器不可能对其进行监测并对其控制，使其与整个监测***脱离。

(5)各仪器单独供电，导致电源线数量增加，使整车的走线更加复杂。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的一个目的在于提供一种具有高可靠性、高扩展性，以及可协调性的电池监测***。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种电池监测***，包括：电池管理器以及电池均衡器，所述电池管理器以及电池均衡器包含有独立的第一、第二控制单元，所述电池管理器以及电池均衡器分别包含有用于相互之间进行通信的第一、第二CAN通讯模块，所述电池管理器与电池均衡器之间通过CAN总线连接，且使用统一的CAN协议。

由上述的技术方案可见，本实用新型提供的一种电池监测***，由于电池均衡器增加了扩展口，使得各个仪器采用的线束相对较少，降低了整车线束的复杂性，同时通过电池均衡器的扩展口能够方便的实现***功能的扩展，增加了***的可扩展性。并且电池管理器、电池均衡器以及内阻测试仪之间通过CAN总线连接，且采用统一的CAN协议进行通讯，***因此具有较强的兼容性，进而各个仪器或设备之间能够保持良好的协调关系，从而保证了***的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型电池监测***的结构示意图；

图2为本实用新型电池监测***一种实施例的结构示意图；

图3为本实用新型电池监测***工作流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种电池监测***，以电池管理器1为核心部件，通过电池均衡器2的转接功能实现电池管理器1、内阻测试仪3等其他设备与整车电池包的连接，实现以电池管理器1、电池均衡器2、电池内阻测试仪3为一体的多功能电池监控***，并且，***通过CAN总线通讯，当电池均衡器2或内阻测试仪3出现故障时，其故障信号可以通过CAN发送到电池管理器1，从而电池管理器1可以通过CAN总线发送控制命令控制其出现故障的电池均衡器2或内阻测试仪3重新启动或停止工作，从而避免由于设备出错而产生的不良后果的出现。

本实用新型提供的电池监测***包括：电池管理器1，电池均衡器2，以及通过扩展口扩展的内阻测试仪3，所述电池管理器1，电池均衡器2，以及内阻测试仪3包含有独立的第一、第二以及第三控制单元(11、21、31)，其中，所述电池管理器1、电池均衡器2以及内阻测试仪3分别包含有用于相互之间进行通信的第一、第二以及第三CAN通讯模块(12、22、32)，所述电池管理器1、电池均衡器2以及内阻测试仪3之间通过CAN总线连接，且使用统一的CAN协议，通过CAN总线实现所述电池管理器1、电池均衡器2以及内阻测试仪3之间的通讯，使各仪器之间能够协调工作。

本实用新型进一步的技术方案是：

所述电池均衡器2包括有多个扩展口，所述电池管理器1以及所述内阻测试仪3均分别通过所述扩展口转接至待测电池包。

并且，所述扩展口除了扩展电池管理器1以及内阻测试仪3之外，还用于扩展用于监测电池包状态的其他仪器设备，例如可以用来监测电池包漏电情况的漏电监测设备等等。

所述电池均衡器2还包括第二单元电路23，所述第二单元电路23包括：DC模块、连接在电池包和所述DC模块之间的单节电池选通模块，以及第二CAN通讯模块22，其中，所述DC模块在所述电池管理器的控制下用于同时向电池包中的一个或多个电池充电；所述单节电池选通模块在所述电池管理器1的控制下使所述电池包中电压较低的电池与所述DC模块相连，实现所述DC模块对所述电池的充电；所述第二CAN通讯模块22与分别设置在所述电池管理器1以及内阻测试仪3中的第一和第三CAN通讯模块(12、32)相连，用于实现与所述电池管理器1和所述内阻测试仪3之间的双工通讯。

所述电池管理器1还包含有第一单元电路13，所述第一单元电路13包括：电压采样电路、电流采样电路，湿度采样电路、温度采样电路、第一CAN通讯电路，以及电源电路；所述内阻测试仪3还包括有第三单元电路33，所述第三单元电路33包括：正弦波产生模块、功率因数计算模块，以及信号放大模块。

其中，所述电池管理器中包含的第一控制单元11用于控制电池管理器1实现各采样电路对电池包的采样，并且处理通过CAN总线发送和收到的信息。电压采样电路、电流采样电路、湿度采样电路以及温度采样电路通过连接至所述电池均衡器的扩展口，从而实现对电池包电压、电流、温度以及整包湿度的采样和监控，所述第一CAN通讯电路与分别设置在所述电池均衡器2以及内阻测试仪中3的第二和第三CAN通讯模块(22、32)相连，用于实现与所述电池均衡器2和所述内阻测试仪3之间的双工通讯。

所述内阻测试仪包含的第三控制单元31，用于检测电池包电池的内阻情况，并判别其是否劣化，同时将所述判别信息反馈给电池管理器1。所述第三通讯模块32与分别设置在所述电池管理器1以及电池均衡器2中的第一和第二CAN通讯模块(12、22)相连，用于实现与所述电池均衡器2和所述电池管理器1之间的双工通讯。所述正弦波产生模块、功率因数计算模块，以及信号放大模块用于采集电池包电池的内阻信息，此技术为本领域普通技术人员所了解，为公知技术，这里不再一一赘述。

在整个电池监测***中，电池管理器1为整个***的核心，电池管理器1主要实现对电池包单节电池电压、电流、温度以及整包湿度的监控，并负责与整车***进行通讯。电池均衡器2主要用于对容量相对较低的电池进行均衡充电，提供强大的扩展功能，利于其他仪器的扩展，从而提高***的功能。内阻测试仪3主要用来测量电池包单节电池的内阻，因为内阻是反映电池劣化程度的一个极其重要的参数。

现在就对本电池监测***的工作过程作一个简单的概括：

电池管理器1通过电池均衡器2提供的扩展口与电池包的采样线连接，进行对电池包电池的电压、温度、电流和湿度采样，对于电压、温度、电流和湿度的采样通过集成于电池管理器内部的第一单元电路13进行，在进行这个步骤的时候，此时电池均衡器2和内阻测试仪3不需要对电池包电池进行采样工作，因为电池包中的电池的容量和内阻不会发生突变，不过，优选情况下，内阻测试仪3可以采取实时监测电池包的电池状态，当内阻测试仪3监测到电池包中电池出现异常情况时，可向电池管理器1发送内阻报警信号，以防备意外的发生。

电池管理器1分别通过对电池包中的电池的电压进行连续不间断的采样，当采样到某一节电池电压低于一个特定值时(特定值可预先设置，其预先设置的电压的大小可视具体情况而定，这里不再赘述)，电池管理器1便通过CAN总线通知电池均衡器2对这节电池进行充电。当电池均衡器2接收到电池管理器1所发充电信号时，电池均衡器2首先进行对自身的硬件检测，当硬件检测通过后就可以启动DC模块通过单节电池选通模块对电池的充电。并且，通过对电池均衡器2的改良，加之采用特殊的软件算法可以实现对10节或更多电池同时进行充电，而且不需要通过电池均衡器2对电池包的电池电压进行扫描采样，只需通过接收电池管理器1发送来的CAN指令就能知道哪几节电池需要进行均衡充电，从而控制DC模块实现对电池的充电，减少了额外的工作量，由此避免了现有技术中由于电池管理器1以及电池均衡器2由于工作独立，无法协调通信以致出现采样数据冗余的问题。

内阻测试仪3通过CAN总线接收电池管理器1的启动或停止指令进行工作，当检测到电池包中某一节电池严重劣化时，可以通过CAN总线将检测结果反馈给电池管理器1，电池管理器1将所得到的数据打包之后通过CAN总线以帧的形式发送到整车的CAN网络，整车通过故障诊断仪就能很方便的显示出哪一节电池需要更换。

如图3，本实用新型还提供一种电池监测***的管理方法，旨在提高本电池监测***的协调功能及实用性。本实用新型提供的一种电池监测***的管理方法，包括如下几项步骤：

电池管理器1和内阻测试仪3检测电池包状态，如果电池包中电池状态正常，则电池管理器1判断是否需要对电池包中电池进行充电，若是，则电池管理器1控制电池均衡器对所述电池进行充电；如果电池状态不正常，则电池管理器1向整车发出报警信号。

在电池管理器1控制电池均衡器2对电池包中电池进行充电或控制向整车发出报警信号之前，电池管理器1还要判断内阻测试仪3是否向电池管理器1发出了内阻报警信号，当内阻测试仪3向电池管理器1发出了内阻报警信号时，电池管理器1通过CAN通信总线向整车发出报警信号；当内阻测试仪3没有向电池管理器1发出内阻报警信号时，电池管理器1执行电池状态正常时控制电池均衡器2对电池包中电池进行充电，或电池状态不正常时，电池管理器1控制向整车发出报警信号。

当电池管理器1监测到电池包电池状态正常，电池管理器1判断需要对电池包中电池进行充电时，电池管理器1向电池均衡器2发出充电信号，电池均衡器2接受到所述充电信号时，电池均衡器2首先须对自身硬件进行检测，检测无误后，则执行充电操作，否则，不执行充电操作。

为了更进一步地达到上述目的，本实用新型进一步的技术方案是：

所述电池管理器的工作过程包括如下几个步骤：

1)电池管理器1检测电池包的状态；

2)当电池管理器1接收到内阻报警信号时，所述电池管理器1向整车发出报警信号，并终止所述电池管理器1对电池包的状态的检测；

3)当电池管理器1没有接收到内阻报警信号时，所述电池管理器1根据采集到的电池包的状态数据判断电池包的状态，正常时执行充电操作，所述电池管理器1向电池均衡器2发出充电信号，不正常时通过所述电池管理器1向整车发出报警信号，并终止所述电池管理器1对电池包的状态的检测；

所述电池均衡器2的工作过程包括如下几个步骤：

1)当接收到电池管理器1发送的启动充电指令时，启动充电操作，否则，电池均衡器2处于待机状态；

2)当接收到电池管理器1发送的停止充电指令时，停止充电操作，否则，电池均衡器2继续对电池进行充电。

所述内阻测试仪3的工作过程包括如下几个步骤：

1)内阻测试仪3对电池包进行实时监测，当检测到有电阻处于不正常状态时，向电池管理器1发送内阻报警信号，否则，内阻测试仪3继续监测电池包的状态。

由上述的技术方案可见，本实用新型提供的一种电池监测***，由于电池均衡器2增加了扩展口，使得各个仪器采用的线束相对较少，降低了整车线束的复杂性，同时通过电池均衡器2的扩展口能够方便的实现***功能的扩展，增加了***的可扩展性。并且电池管理器1、电池均衡器2以及内阻测试仪3之间通过CAN总线连接，且采用统一的CAN协议进行通讯，***因此具有较强的兼容性，进而各个仪器或设备之间能够保持良好的协调关系，从而保证了***的可靠性。

以上举较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内，本实用新型所主张的权利范围应以实用新型申请范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims

1、一种电池监测***，包括：电池管理器以及电池均衡器，所述电池管理器以及电池均衡器包含有独立的第一、第二控制单元，其特征在于，所述电池管理器以及电池均衡器分别包含有用于相互之间进行通信的第一、第二CAN通讯模块，所述电池管理器与电池均衡器之间通过CAN总线连接，且使用统一的CAN协议。

2、根据权利要求1所述的电池监测***，其特征在于，所述电池监测***还包括内阻测试仪，所述内阻测试仪与所述电池均衡器连接。

3、根据权利要求1或2所述的电池监测***，其特征在于，所述电池均衡器包括有多个扩展口，所述电池管理器以及所述内阻测试仪均分别通过所述扩展口转接至待测电池包。

4、根据权利要求3所述的电池监测***，其特征在于，所述扩展口还用于扩展用于监测电池包状态的漏电监测设备。

5、根据权利要求1所述的电池监测***，其特征在于，所述电池均衡器还包含有第二单元电路，所述第二单元电路包括：DC模块、连接在电池包和所述DC模块之间的单节电池选通模块，其中，

所述DC模块在所述电池管理器的控制下用于同时向电池包中的一个或多个电池充电；

所述单节电池选通模块在所述电池管理器的控制下使所述电池包中电压较低的电池与所述DC模块相连，实现所述DC模块对所述电池的充电；

6、根据权利要求1或2所述的电池监测***，其特征在于，所述电池管理器还包含有第一单元电路，所述第一单元电路包括：电压采样电路、电流采样电路，湿度采样电路、温度采样电路，以及电源电路；所述内阻测试仪包含有第三控制单元、第三CAN通讯模块，以及第三单元电路，所述第三单元电路包括：正弦波产生模块、功率因数计算模块，以及信号放大模块。