CN111204222A - 冗余电池管理系统、冗余管理方法、上下电管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有冗余功能的电池管理系统，包括与整车微机系统通信连接的电池管理系统，所述电池管理系统包括冗余设置电池管理系统A和电池管理系统B，电池管理系统A的主控模块A和电池管理系统B的主控模块B分别通过至少一路CAN总线连接电池系统子模块，形成双支路冗余电池管理系统。本发明还提供了该电池管理系统的冗余管理方法、上下电管理方法。本发明能在一支路电池系统或BMS出现故障无法使用时，另一支路BMS及电池系统正常工作，为整车持续提供能源，提高整车安全性及可靠性。

Description

冗余电池管理系统、冗余管理方法、上下电管理方法

技术领域

本发明属于电动车技术领域，具体涉及一种具有冗余功能的电池管理系统，以及该电池管理系统的冗余管理方法、上下电管理方法。

背景技术

近年来，新能源领域高速发展，动力电池系统性能得到极大提高。目前新能源汽车蓬勃发展，混合动力机车也成为公认的绿色环保机车研发方向。考虑新能源汽车和混合动力机车的使用性，当动力电池或BMS发生故障无法使用时，会严重影响道路的通行及人员安全。因此，为保证动力电池系统安全可靠，针对双支路电池系统开展电池管理系统的双支路冗余设计则很有必要。

发明内容

本发明解决的技术问题为，提出一种能够提高这车安全性及可靠性的电池管理系统双支路冗余设计方案。

本发明采用的技术方案：

冗余电池管理系统，包括与整车微机系统通信连接的电池管理系统，所述电池管理系统包括冗余设置的电池管理系统A和电池管理系统B，冗余设置的电池管理系统A和电池管理系统B包括冗余设置的主控模块和电池系统子模块，电池管理系统A的主控模块A通过至少一路CAN总线连接一套电池系统子模块；电池管理系统B的主控模块B通过至少一路CAN总线连接另一套电池系统子模块，形成双支路冗余电池管理系统。

所述主控模块A和主控模块B分别通过一路CAN总线连接绝缘检测仪。

所述主控模块A和主控模块B通信连接。

电池管理系统的冗余管理方法，包括：

双支路冗余的电池管理系统A和电池管理系统B正常工作情况下，主控模块A和主控模块B均与整车微机系统进行信息交互，且其中一个电池管理系统的主控模块作为主控制板进行整车电池管理；

主控模块A和主控模块B实时或者定时获取对方的生命信号，当其中一个支路的主控模块出现故障，另一个支路的主控模块接收到该支路的主控模块的异常生命信号，判定故障支路的主控模块未正常工作，则另一支路的电池管理系统的主控模块作为主控制板进行整车电池管理。

主控模块A和主控模块B实时或者定时获取对方的生命信号时，当其中一个支路的主控模块出现故障后，故障支路的故障处理包括以下至少一种：

(1)在整车微机系统中进行文字或者声光报警；

(2)需要限功处理时，电池管理系统降功输出；

(3)断开故障支路与电池管理子系统之间连接的继电器。

电池管理系统的上下电控制方法，其特征在于，包括：

整车有高压上电需求时：

低压供电上电后，双支路冗余电池管理系统进行自检，自检完成且无故障后，电池管理系统控制吸合连接在动力电池负极的主负接触器，当双支路冗余电池管理系统接收到整车微机系统发送的允许吸合主正接触器的指令后，使连接在动力电池正极的主正接触器吸合，高压上电完成；

整车有下电需求时：

(1)整车断开主回路接触器后，整车微机系统给双支路冗余电池管理系统发送下电指令，电池管理系统A的主控模块A和电池管理系统B的主控模块B通过发出指令先断开主正接触器，再断开主负接触器；

(2)当其中一个电池管理系统发生故障，该电池管理系统先向整车微机系统发送断开主正接触器的请求，经过整车微机系统允许后才能断开主正接触器，若整车微机系统不允许或无响应，则在设定时间故障支路的电池管理系统自行发送指令断开主正接触器，再断开主负接触器。

当双支路冗余电池管理系统的任一支路的主控模块出现驱动异常故障，无法正常断开主正接触器或者主负接触器时，该支路的电池管理系统发送手动切断主负继电器请求至整车微机系统，由整车微机系统在仪表中进行显示，使驾驶员手动断开高压回路。

当检测到低压下电需求时，整车微机系统判断系统状态，是否允许低压下电；若允许低压下电，则发送低压下电请求给双支路冗余电池管理系统，双支路冗余电池管理系统保存当前的数据，然后发送低压下电准备状态至整车微机系统进行低压下电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能在一支路电池系统或BMS出现故障无法使用时，另一支路BMS及电池系统正常工作，为整车持续提供能源，提高整车安全性及可靠性。

附图说明

图1为本发明的冗余系统结构示意图。

图2为本发明的高低压上电流程图。

图3为本发明的高压下电流程图。

具体实施方式

本发明提供一种冗余电池管理系统，如图1所示，是一种双支路系统，每个支路均设置一个电池管理系统，当其中一支路的电池系统或电池管理系统(即BMS)出现故障时，另一支路电池系统和BMS仍可正常使用。

电池管理系统包括管理单个电池包的电池管理子系统和与电池管理子系统连接的主控模块，所有电池包的电池管理子系统和主控模块连接形成一套电池管理系统(BMS)，本发明为每个电池包设置冗余的两个电池管理子模块，且设置冗余的两个主控模块，最终形成两个支路的电池管理系统。

即如图1所示，本发明包括与整车微机系统通信连接的电池管理系统，电池管理系统包括冗余设置电池管理系统A和电池管理系统B，电池管理系统A的主控模块A和电池管理系统B的主控模块B分别通过至少一路CAN总线连接冗余设置的电池系统子模块，即每个冗余设置的电池管理系统支路均包括一套电池系统子模块和一个主控模块，两个主控模块和两套电池系统子模块形成双条支路，构成冗余设置的电池管理系统。

电池管理子模块于采集各个单电池箱信息上传给主控模块，主控模块计算、显示整套系统的总信息。电池管理子模块为现有技术，又可叫做电池管理系统从控或者电池管理系统子板。

每个支路的BMS采用CAN网络通讯，由于电池系统串数较多且通讯线束较长，因此使用2路CAN用于主从内部通讯，每路CAN连接一部分电池系统子模块，两路CAN连接全部电池的电池系统子模块，且使用1路CAN连接绝缘检测仪，绝缘检测仪进行总压和绝缘信息的检测后，将信息传给主控模块。而外部使用1路CAN用于主控模块A、主控模块B与整车微机间相互通讯。

上述的主控模块A和主控模块B之间通信连接，用于获取对方的状态，判定对方是否正常工作，非正常工作的话，通过BMS发出切换新号进行冗余切换。

本发明还提供一种上述电池管理系统的冗余管理方法，如下所述：

双支路冗余的电池管理系统A和电池管理系统B均正常工作情况下，电池管理系统A和电池管理系统B均与整车微机系统交互本套电池系统信息，且其中一个电池管理系统的主控模块作为主控制板进行整车电池管理；例如设置主控模块A作为主控制板，与微机交互BMS信息，如BMS当前电流、当前最大允许放电电流等。

主控模块A和主控模块B之间通过生命信号与正常的生命新号的数值相比是否处于正常范围之外，来判断是否正常工作，具体来说，主控模块A和主控模块B实时或者定时获取对方的生命信号，当其中一个支路的主控模块出现故障，另一个支路的主控模块接收到该支路的主控模块的异常生命信号，判定故障支路的主控模块未正常工作，则另一支路的电池管理系统的主控模块作为主控制板进行整车电池管理，即此时该正常工作的主控模块除正常与整车微机系统交互本套电池系统信息外，还负责作为主控模块与整机微机系统交互电池管理系统的信息，达到该套电池管理系统可正常使用目的。

当BMS某支路出现从控硬件故障，内部CAN通讯故障或电池系统故障，导致某支路电池系统无法正常使用时，则该支路的主控模块独立控制本支路BMS的故障处理，一般为报警、限功或切断继电器等处理方式，若出现限功处理，则总系统都降功输出，若切断继电器断开某支路，则另一支路可正常输出使用，达到冗余设计目的。

即上述故障支路的故障处理包括以下至少一种：

(1)在整车微机系统中进行文字或者声光报警；具体表现为整车微机系统接收到故障信息后，在仪表中进行显示及报警。

(2)BMS故障诊断后判断需要限功处理时，控制系统降功输出；

(3)断开故障支路与电池管理子系统之间连接的继电器，继电器设置在高压盒中，由BMS驱动通断，每个冗余支路都设置相应的继电器，是为了保障高压安全而设置。

本发明提供一种上述的电池管理系统的上下电控制方法。

整车有高低压上电需求时，如图2所示，为高低压上电流程图，低压供电上电后，双支路冗余电池管理系统进行自检，自检完成且无故障后，电池管理系统控制吸合连接在动力电池负极的主负接触器，当双支路冗余电池管理系统接收到整车微机系统发送的允许吸合主正接触器的指令后，使连接在动力电池正极的主正接触器吸合，高压上电完成。

整车有下电需求时：

整车微机系统发出信号断开主回路接触器后，整车微机系统给双支路冗余电池管理系统发送下电指令，电池管理系统A的主控模块A和电池管理系统B的主控模块B通过发出指令先断开主正接触器，再断开主负接触器；

主控模块A和主控模块B实时或者定时获取对方的生命信号，若任一支路的主控模块接收到另一个主控模块的异常生命信号，则其中一个电池管理系统发生故障，该故障支路的电池管理系统先向整车微机系统发送断开主正接触器的请求，经过整车微机系统允许后才能断开主正接触器，若整车微机系统不允许或无响应，则在设定时间故障支路的电池管理系统自行发送指令断开主正接触器，再断开主负接触器。

当双支路冗余电池管理系统的任一支路的主控模块出现驱动异常故障，无法正常断开主正接触器或者主负接触器时，该支路的电池管理系统发送手动切断主负继电器请求至整车微机系统，由整车微机系统在仪表中进行显示，使驾驶员手动断开高压回路。

当检测到低压下电需求时，整车微机系统判断系统状态，是否允许低压下电，是否允许低压下电由微机系统根据系统目前状况判断，主要判断当前系统是否具备低压断电的条件，如如果在做存储重要参数行为，则不允许断电；若允许低压下电，则发送低压下电请求给双支路冗余电池管理系统，双支路冗余电池管理系统保存当前的数据及状态记录，保存好后发送低压下电准备状态至整车微机系统进行低压下电。

Claims (10)

1.冗余电池管理系统，其特征在于：包括与整车微机系统通信连接的电池管理系统，所述电池管理系统包括冗余设置的电池管理系统A和电池管理系统B，冗余设置的电池管理系统A和电池管理系统B包括冗余设置的主控模块和电池系统子模块，电池管理系统A的主控模块A通过至少一路CAN总线连接一套电池系统子模块；电池管理系统B的主控模块B通过至少一路CAN总线连接另一套电池系统子模块，形成双支路冗余电池管理系统。

2.根据权利要求1所述冗余电池管理系统，其特征在于：所述主控模块A和主控模块B分别通过一路CAN总线连接绝缘检测仪。

3.根据权利要求1所述的冗余电池管理系统，其特征在于：

所述主控模块A和主控模块B通信连接。

4.根据权利要求1所述的冗余电池管理系统，其特征在于：

电池管理子模块为现有技术，又可叫做电池管理系统从控或者电池管理系统子板。

5.根据权利要求1所述的冗余电池管理系统，其特征在于：

主控模块A和主控模块B为常规技术。

6.应用于权利要求1-3任一项所述的电池管理系统的冗余管理方法，其特征在于，包括：

双支路冗余的电池管理系统A和电池管理系统B正常工作情况下，主控模块A和主控模块B均与整车微机系统进行信息交互，且其中一个电池管理系统的主控模块作为主控制板进行整车电池管理；

主控模块A和主控模块B实时或者定时获取对方的生命信号，当其中一个支路的主控模块出现故障，另一个支路的主控模块接收到该支路的主控模块的异常生命信号，判定故障支路的主控模块未正常工作，则另一支路的电池管理系统的主控模块作为主控制板进行整车电池管理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

主控模块A和主控模块B实时或者定时获取对方的生命信号时，当其中一个支路的主控模块出现故障后，故障支路的故障处理包括以下至少一种：

(1)在整车微机系统中进行文字或者声光报警；

(2)需要限功处理时，电池管理系统降功输出；

(3)断开故障支路与电池管理子系统之间连接的继电器。

8.应用于权利要求1-3任一项所述的电池管理系统的上下电控制方法，其特征在于，包括：整车有高压上电需求时：

低压供电上电后，双支路冗余电池管理系统进行自检，自检完成且无故障后，电池管理系统控制吸合连接在动力电池负极的主负接触器，当双支路冗余电池管理系统接收到整车微机系统发送的允许吸合主正接触器的指令后，使连接在动力电池正极的主正接触器吸合，高压上电完成；

整车有下电需求时：

(1)整车断开主回路接触器后，整车微机系统给双支路冗余电池管理系统发送下电指令，电池管理系统A的主控模块A和电池管理系统B的主控模块B通过发出指令先断开主正接触器，再断开主负接触器；

(2)当其中一个电池管理系统发生故障，该电池管理系统先向整车微机系统发送断开主正接触器的请求，经过整车微机系统允许后才能断开主正接触器，若整车微机系统不允许或无响应，则在设定时间故障支路的电池管理系统自行发送指令断开主正接触器，再断开主负接触器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

当双支路冗余电池管理系统的任一支路的主控模块出现驱动异常故障，无法正常断开主正接触器或者主负接触器时，该支路的电池管理系统发送手动切断主负继电器请求至整车微机系统，由整车微机系统在仪表中进行显示，使驾驶员手动断开高压回路。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

当检测到低压下电需求时，整车微机系统判断系统状态，是否允许低压下电；若允许低压下电，则发送低压下电请求给双支路冗余电池管理系统，双支路冗余电池管理系统保存当前的数据，然后发送低压下电准备状态至整车微机系统进行低压下电。

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