CN112757882A - 电池包及其管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包及其管理方法和系统。其中电池包包括：电池包外壳；设于所述电池包外壳内的主模组电池、副模组电池和电池管理系统，所述主模组电池和所述副模组电池分别单独工作，或，经串联或并联后共同工作。本发明的电池包在同一电池包外壳中设置了主模组电池、副模组电池和电池管理系统，使得电池包的设计更为灵活，合理利用电池包外壳的内部空间，同时满足对电池包的整体功能需求；另外，本发明的方法及系统根据车辆的当前行驶场景选择匹配的电池充放电策略，在电池和整车之间形成互动，自主调整电池包状态，提高了电池包整体的充放电能力和整车的动力性和经济性。

Description

电池包及其管理方法和系统

技术领域

本发明属于电池包管理领域，尤其涉及一种电池包及其管理方法和系统。

背景技术

电池包作为纯电动车或混合动力车上的重要部件，为车辆运行提供了动力。在现有车辆上，电池包通常采用标准化电池模组，标准化电池模组虽然设计成熟且具有通用性，降低了电池包的设计难度，但是很难与个性化的整车底盘空间和电气电压平台完全匹配，并且单一的标准化模组也会制约电池包整体的管理策略发挥，进而影响电池的充放电能力和整车的动力性和经济性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电池包采用单一的标准化电池模组，由此制约电池包整体的管理策略发挥，进而影响电池的充放电能力和整车的动力性和经济性的缺陷，提供一种电池包及其管理方法和系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种电池包，包括：

电池包外壳；

设于所述电池包外壳内的主模组电池、副模组电池和电池管理系统，所述主模组电池和所述副模组电池分别单独工作，或，经串联或并联后共同工作。

较佳地，所述主模组电池的类型根据整车对所述电池包的总要求选定，所述总要求包括总电量、总电压和总输出功率中的至少一种；

所述主模组电池的内部电芯连接电路根据车内电气电压平台的电压设计；

所述副模组电池的类型根据所述主模组电池与所述车内电气电压平台之间的压差选定；

所述副模组电池的布置位置根据所述电池包外壳与所述主模组电池之间的剩余空间设定。

较佳地，所述副模组电池的类型与所述主模组电池的类型不同，且所述副模组电池包括同种类型的电池或不同类型的电池组合。

较佳地，所述主模组电池为标准模组，所述副模组电池为非标准模组。

一种电池包管理方法，所述电池包管理方法针对权利要求1-4中任意一项所述的电池包进行管理，并运行于所述电池包的电池管理系统中，所述电池包管理方法包括：

识别车辆的当前行驶场景；

从预设的多个电池充放电策略中，查找与所述当前行驶场景相匹配的工作模式，所述电池充放电策略包括不同的工作模式及每个工作模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略；

执行被调取的电池充放电策略。

较佳地，所述电池包管理方法还包括在调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略之后且在执行被调取的电池充放电策略之前：

获取所述主模组电池和所述副模组电池的荷电状态；

判断所述荷电状态是否满足执行被调取的电池充放电策略，若是，则执行被调取的电池充放电策略，若否，则修正被调取的电池充放电策略。

较佳地，所述电池充放电策略还包括对所述工作模式细分的多个子模式及每个子模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

和/或，所述电池充放电策略还包括对所述主模组电池和所述副模组电池运行参数的设定。

一种电池包管理系统，所述电池包管理系统针对权利要求1-4中任意一项所述的电池包进行管理，并运行于所述电池包的电池管理系统中，所述电池包管理系统包括：

场景识别模块，用于识别车辆的当前行驶场景；

模式匹配模块，用于从预设的多个电池充放电策略中，查找与所述当前行驶场景相匹配的工作模式，所述电池充放电策略包括不同的工作模式及每个工作模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

策略调取模块，用于调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略；

策略执行模块，用于执行被调取的电池充放电策略。

较佳地，所述电池包管理系统还包括：

状态获取模块，用于在调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略之后且在执行被调取的电池充放电策略之前，获取所述主模组电池和所述副模组电池的荷电状态；

策略修正模块，用于判断所述荷电状态是否满足执行被调取的电池充放电策略，若是，则调用所述策略执行模块，若否，则修正被调取的电池充放电策略。

较佳地，所述电池充放电策略还包括对所述工作模式细分的多个子模式及每个子模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

和/或，所述电池充放电策略还包括对所述主模组电池和所述副模组电池运行参数的设定。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：本发明的电池包在同一电池包外壳中设置了主模组电池、副模组电池和电池管理系统，使得电池包的设计更为灵活，合理利用电池包外壳的内部空间，同时满足对电池包的整体功能需求；另外，本发明的方法及系统根据车辆的当前行驶场景选择匹配的电池充放电策略，进而控制主模组电池和副模组电池的充放电状态，在电池和整车之间形成互动，自主调整电池包状态，提高了电池包整体的充放电能力和整车的动力性和经济性。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种电池包的结构示意图；

图2为电池包在整车底盘空间的布置图；

图3为本发明实施例2的一种电池包管理方法的流程图；

图4为本发明实施例3的一种电池包管理方法的流程图；

图5为本发明实施例4的一种电池包管理系统的示意框图；

图6为本发明实施例5的一种电池包管理系统的示意框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

图1示出了一种电池包的结构，电池包包括主模组电池1、副模组电池2、电池管理系统3(BMS)和电池包外壳4。主模组电池1、副模组电池2和电池管理系统3设于电池包外壳4中。其中，主模组电池可以用作提供整车主要动力的能量源，副模组电池可以用作提供辅助动力的能量源，主模组电池和副模组电池均可以分别单独工作，或，经串联或并联后共同工作。主模组电池1可以为模块化、通用化、制成的标准模组，在布置时，优选占据电池包外壳4内的主体空间。副模组电池2可以为非标准模组，其比主模组电池1的体积更小，分散地布置于电池包外壳4与主模组电池1之间的剩余空间。电池包外壳4的整体形状适配于整车底盘空间5，图2示出了电池包在整车底盘空间的布置图。

本实施例中，在选型以及设计电池包时，优选基于以下要求：主模组电池1的类型根据整车对所述电池包的总要求选定，所述总要求包括总电量、总电压和总输出功率中的至少一种，其中的类型可以包括电池种类或规格，如锂电池；主模组电池1的内部电芯连接电路根据车内电气电压平台的电压设计，该连接电路可以包括主模组电池内部电芯的串并联电路，以电气电压平台为电机电压平台为例，该连接电路通过主模组电池1内部电芯之间的串并联使得主模组电池1的电压与电机电压相匹配；副模组电池2的类型根据主模组电池1与车内电气电压平台之间的压差选定，其中的类型可以包括电池种类或规格，如镍氢电池或铅酸电池等廉价电池；副模组电池2的布置位置根据电池包外壳4与主模组电池1之间的剩余空间设定。

其中，选定的副模组电池2的类型可以与选定的主模组电池的类型不同，且副模组电池2可以进一步包括同种类型的电池或不同类型的电池组合。

本实施例的电池包将电池包在同一电池包外壳中设置了主模组电池1、副模组电池2和电池管理系统3，使得电池包的设计更为灵活，合理利用电池包外壳的内部空间，同时满足对电池包的整体功能需求。

整体上来说，主模组电池1的选择相对简单，可以从国家规定的标准化模组中进行选择，如VDA355模组(355mm*152mm*108mm)，390模组(390mm*152mm*108mm)，590模组(590mm*225mm*108mm)，模组长宽高尺寸均有规定，这样便于通用化，降低开发成本。副模组电池2的选择更为灵活，其可以是非标准模组，根据主模组电池1在电池包外壳内的剩余空间和电池特性来设计。例如，主模组电池1是锂电池，但是锂电池电化学特性通常固定于一个区间，如充放电区间(三元锂电3并联4串联(3P4S)工作电压10V-17.2V，更优区间11.2V-12.8V，整个电池包再乘以模组的串联个数即可)和额定电压(三元锂电3并联4串联(3P4S)14.4-14.8V，常见14.6V，整个电池包再乘以模组的串联个数即可)，这样组成的电池电压平台难和车内其他电气件完美匹配。除了电压平台外，电池设计的尺寸外形也会使得主模组电池1在电池包外壳4内的布置会有较大的剩余空间。副模组电池2作为主模组电池的一种补充和修饰，布置在主模组电池1的剩余空间，提高主模组电池1和其他电气件的电压平台匹配度，此外还能选择成本更低的电池如镍氢电池或铅酸电池等，在不降低电池包质量的情况下还可以节约成本，提高电池包竞争力。

实施例2

图3示出了本实施例的一种电池包管理方法，其针对实施例1中的电池包进行管理，并运行于电池包的电池管理系统中。电池包管理方法包括：

步骤S1：识别车辆的当前行驶场景。

步骤S2：从预设的多个电池充放电策略中，查找与当前行驶场景相匹配的工作模式。电池充放电策略包括不同的工作模式及每个工作模式下对主模组电池和副模组电池充放电状态的设定。

步骤S3：调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略。

步骤S4：执行被调取的电池充放电策略。

本实施例中，车辆的行驶场景、电池包的工作模式以及具体的电池充放电策略都可以依据实际情况或需求而定。例如：车辆的行驶场景可以是对车辆运行状态的划分，包括但不限于不启动、起步、加速、急加速、匀速、怠速和制动能量回收等；也可以是对车辆行驶环境的划分，包括但不限于路面平整度、爬坡度和风阻等。工作模式可以是对电池充放电需求的划分，包括但不限于驱动模式、充电模式和能量回收模式等。

以按照车辆运行状态划分行驶场景为例，行驶场景与工作模式的匹配关系可以包括但不限于不启动与充电模式相匹配，起步、加速、急加速、匀速、怠速与驱动模式相匹配，制动能量回收与能量回收模式相匹配。充电模式下的电池充放电策略可以包括但不限于主模组电池和副模组电池中的一个充电而另一个放电或不工作，或两个均充电。驱动模式下的电池充放电策略可以包括但不限于主模组电池和副模组电池中的一个放电而另一个不工作，或两个串联或并联后共同放电。能量回收模式下的电池充放电策略可以包括但不限于主模组电池和副模组电池中的一个充电而另一个不工作，或两个均充电。

当然，在策略更完善、更细致的需求下，工作模式可以有更多层级的划分，例如，电池充放电策略还可以包括对工作模式细分的多个子模式及每个子模式下对主模组电池和副模组电池充放电状态的设定。下述表1示意性地给出了一组具体的电池充放电策略及在该策略下车辆驱动系统(包括DC-AC(直流-交流)逆变器、电机和减速机构)的可运行状态，其中，电池包、DC-AC逆变器、电机和减速机构依次串联：

表1

基于表1，方法可以根据子模式更具体地设定主模组电池和副模组电池的充放电状态，进而设定驱动系统的运行状态。

为了进一步细化电池充放电策略，实现对电池包的精准管理，电池充放电策略还可以进一步包括对主模组电池和副模组电池运行参数的具体限定，例如，在某种爬坡场景中，在串联驱动模式下主模组电池和副模组电池的电压、电流设定。

本实施例的电池包管理方法制定了多样化的电池充放电策略，以满足不同管理需求；方法还根据车辆的当前行驶场景选择匹配的电池充放电策略，进而控制主模组电池和副模组电池的充放电状态，在电池和整车之间形成互动，自主调整电池包状态，提高了电池包整体的充放电能力和整车的动力性和经济性。

实施例3

本实施例是在实施例2上的进一步改进。本实施例的电池包管理方法为了保证被调取的电池充放电策略符合电池包的实际运行状态，如图4所示，还包括在步骤S3之后且在步骤S4之前执行：

S31：获取主模组电池和副模组电池的荷电状态；

S32：判断荷电状态是否满足执行被调取的电池充放电策略，若是，则执行步骤S4，若否，则执行步骤S5。

步骤S5：修正被调取的电池充放电策略。

上述新增的步骤对电池充放电策略是否可执行起到了验证作用，通过电池的荷电状态保证了策略执行的有效性，避免了因主模组电池和副模组电池荷电状态与电池充放电策略不匹配而导致的策略执行失败。例如，主模组电池的荷电状态为80％，副模组电池的荷电状态为10％，然而要执行的电池充放电策略设定主模组电池和副模组均放电，那么，副模组电池的荷电状态无法满足放电需求，则需要优选修正为主模组电池单独放电。

实施例4

图5示出了本实施例的一种电池包管理系统。该系统其针对实施例1中的电池包进行管理，并运行于电池包的电池管理系统中。。所述电池包管理系统包括场景识别模块61、模式匹配模块62、策略调取模块63和策略执行模块64。其中，场景识别模块61用于识别车辆的当前行驶场景。模式匹配模块62用于从预设的多个电池充放电策略中，查找与当前行驶场景相匹配的工作模式。电池充放电策略包括不同的工作模式及每个工作模式下对主模组电池和副模组电池充放电状态的设定。策略调取模块63用于调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略。策略执行模块64用于执行被调取的电池充放电策略。

本实施例中，车辆的行驶场景、电池包的工作模式以及具体的电池充放电策略都可以依据实际情况或需求而定。例如：车辆的行驶场景可以是对车辆运行状态的划分，包括但不限于不启动、起步、加速、急加速、匀速、怠速和制动能量回收等；也可以是对车辆行驶环境的划分，包括但不限于路面平整度、爬坡度和风阻等。工作模式可以是对电池充放电需求的划分，包括但不限于驱动模式、充电模式和能量回收模式等。

以按照车辆运行状态划分行驶场景为例，行驶场景与工作模式的匹配关系可以包括但不限于不启动与充电模式相匹配，起步、加速、急加速、匀速、怠速与驱动模式相匹配，制动能量回收与能量回收模式相匹配。充电模式下的电池充放电策略可以包括但不限于主模组电池和副模组电池中的一个充电而另一个放电或不工作，或两个均充电。驱动模式下的电池充放电策略可以包括但不限于主模组电池和副模组电池中的一个放电而另一个不工作，或两个串联或并联后共同放电。能量回收模式下的电池充放电策略可以包括但不限于主模组电池和副模组电池中的一个充电而另一个不工作，或两个均充电。

当然，在策略更完善、更细致的需求下，工作模式可以有更多层级的划分，例如，电池充放电策略还可以包括对工作模式细分的多个子模式及每个子模式下对主模组电池和副模组电池充放电状态的设定。系统可以根据子模式更具体地设定主模组电池和副模组电池的充放电状态，进而设定驱动系统的运行状态。

为了进一步细化电池充放电策略，实现对电池包的精准管理，电池充放电策略还可以进一步包括对主模组电池和副模组电池运行参数的具体限定，例如，在某种爬坡场景中，在串联驱动模式下主模组电池和副模组电池的电压、电流设定。

本实施例中，电池包管理系统可以运行于电池包的电池管理系统中。

本实施例的电池包管理系统将电池包划分为主模组电池和副模组电池，每个模组电池均能单独控制充放电状态，使得整个电池包的充放电设定更为多样化，为电池包的有效管理提供了良好的基础；系统还制定了多样化的电池充放电策略，以满足不同管理需求；系统还根据车辆的当前行驶场景选择匹配的电池充放电策略，进而控制主模组电池和副模组电池的充放电状态，在电池和整车之间形成互动，自主调整电池包状态，提高了电池包整体的充放电能力和整车的动力性和经济性。

实施例5

本实施例是在实施例4上的进一步改进。本实施例的电池包管理系统为了保证被调取的电池充放电策略符合电池包的实际运行状态，如图6所示，还进一步包括了状态获取模块65和策略修正模块66。

状态获取模块65用于获取主模组电池和副模组电池的荷电状态。

策略修正模块66用于判断荷电状态是否满足执行被调取的电池充放电策略，若是，则调用策略执行模块64，若否，则修正被调取的电池充放电策略。

上述新增的模块65、66对电池充放电策略是否可执行起到了验证作用，通过电池的荷电状态保证了策略执行的有效性，避免了因主模组电池和副模组电池荷电状态与电池充放电策略不匹配而导致的策略执行失败。例如，主模组电池的荷电状态为80％，副模组电池的荷电状态为10％，然而要执行的电池充放电策略设定主模组电池和副模组均放电，那么，副模组电池的荷电状态无法满足放电需求，则需要优选修正为主模组电池单独放电。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

电池包外壳；

设于所述电池包外壳内的主模组电池、副模组电池和电池管理系统，所述主模组电池和所述副模组电池分别单独工作，或，经串联或并联后共同工作。

2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述主模组电池的类型根据整车对所述电池包的总要求选定，所述总要求包括总电量、总电压和总输出功率中的至少一种；

所述主模组电池的内部电芯连接电路根据车内电气电压平台的电压设计；

所述副模组电池的类型根据所述主模组电池与所述车内电气电压平台之间的压差选定；

所述副模组电池的布置位置根据所述电池包外壳与所述主模组电池之间的剩余空间设定。

3.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述副模组电池的类型与所述主模组电池的类型不同，且所述副模组电池包括同种类型的电池或不同类型的电池组合。

4.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述主模组电池为标准模组，所述副模组电池为非标准模组。

5.一种电池包管理方法，其特征在于，所述电池包管理方法针对权利要求1-4中任意一项所述的电池包进行管理，并运行于所述电池包的电池管理系统中，所述电池包管理方法包括：

识别车辆的当前行驶场景；

从预设的多个电池充放电策略中，查找与所述当前行驶场景相匹配的工作模式，所述电池充放电策略包括不同的工作模式及每个工作模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略；

执行被调取的电池充放电策略。

6.如权利要求5所述的电池包管理方法，其特征在于，所述电池包管理方法还包括在调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略之后且在执行被调取的电池充放电策略之前：

获取所述主模组电池和所述副模组电池的荷电状态；

判断所述荷电状态是否满足执行被调取的电池充放电策略，若是，则执行被调取的电池充放电策略，若否，则修正被调取的电池充放电策略。

7.如权利要求5所述的电池包管理方法，其特征在于，所述电池充放电策略还包括对所述工作模式细分的多个子模式及每个子模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

和/或，所述电池充放电策略还包括对所述主模组电池和所述副模组电池运行参数的设定。

8.一种电池包管理系统，其特征在于，所述电池包管理系统针对权利要求1-4中任意一项所述的电池包进行管理，并运行于所述电池包的电池管理系统中，所述电池包管理系统包括：

场景识别模块，用于识别车辆的当前行驶场景；

模式匹配模块，用于从预设的多个电池充放电策略中，查找与所述当前行驶场景相匹配的工作模式，所述电池充放电策略包括不同的工作模式及每个工作模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

策略调取模块，用于调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略；

策略执行模块，用于执行被调取的电池充放电策略。

9.如权利要求8所述的电池包管理系统，其特征在于，所述电池包管理系统还包括：

状态获取模块，用于在调取包括查找到的工作模式的电池充放电策略之后且在执行被调取的电池充放电策略之前，获取所述主模组电池和所述副模组电池的荷电状态；

策略修正模块，用于判断所述荷电状态是否满足执行被调取的电池充放电策略，若是，则调用所述策略执行模块，若否，则修正被调取的电池充放电策略。

10.如权利要求8所述的电池包管理系统，其特征在于，所述电池充放电策略还包括对所述工作模式细分的多个子模式及每个子模式下对所述主模组电池和所述副模组电池充放电状态的设定；

和/或，所述电池充放电策略还包括对所述主模组电池和所述副模组电池运行参数的设定。

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