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一种电池管理系统及新 能源 汽车

阅读：344发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种电池管理系统及新能源汽车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种电池管理系统及新能源汽车，包括主控制器、从控制器和载波模块，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，各从控制器均通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的高压线缆，主控制器通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的高压线缆。本发明利用以上电池管理系统实现了高压载波通信，即通过载波模块将各从控制器需要上传的信息经过高压线缆传输给主控制器，还通过载波模块将主控制器需要下发的信息经过高压传输至各从控制器，提升了数据传输速率，保证了数据传输实时性，降低了电池管理系统的通信故障率，提高整车的可靠性。，下面是一种电池管理系统及新能源汽车专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电池管理系统，包括主控制器和从控制器，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，其特征在于，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的高压线缆，该高压线缆为电池模块之间连接的线缆；各从控制器用于将对应电池模块的信息通过对应匹配的载波模块传输至高压线缆；
主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的高压线缆，用于通过对应匹配的载波模块接收高压线缆中的各从控制器上传对应电池模块的控制信息。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，主控制器用于将对应电池模块的检测与控制信息传输至高压线缆，各从控制器用于通过对应匹配的载波模块接收高压线缆中的主控制器下发对应电池模块的控制信息。
3.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其特征在于，各从控制器及对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接对应的电池模块。
4.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其特征在于，所述高压线缆通过直流电压变换器连接所述主控制器，所述主控制器分别连接有蓄电池和充电机。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块。
6.一种新能源汽车，包括电池管理系统，电池管理系统包括主控制器和从控制器，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，其特征在于，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的高压线缆，该高压线缆为电池模块之间连接的线缆；各从控制器用于将对应电池模块的信息通过对应匹配的载波模块传输至高压线缆；
主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的高压线缆，用于通过对应匹配的载波模块接收高压线缆中的各从控制器上传对应电池模块的控制信息。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车，其特征在于，主控制器用于将对应电池模块的检测与控制信息传输至高压线缆，各从控制器用于通过对应匹配的载波模块接收高压线缆中的主控制器下发对应电池模块的控制信息。
8.根据权利要求6或7所述的新能源汽车，其特征在于，各从控制器及对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接对应的电池模块。
9.根据权利要求6或7所述的新能源汽车，其特征在于，所述高压线缆通过直流电压变换器供电连接所述主控制器，所述主控制器分别连接有蓄电池和充电机。
10.根据权利要求6所述的新能源汽车，其特征在于，各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块。

说明书全文

一种电池管理系统及新 能源 汽车

技术领域

[0001] 本发明属于电池管理系统的通信技术领域，具体涉及一种电池管理系统及新能源汽车。

背景技术

[0002] 随着新能源技术的不断提升，电池管理系统的配置电量和电压平台要求越来越高，以电动客车为例，原有系统配置200kWh左右已提升到300kWh以上，电压平台由原来的DC500V提升到DC750V，未来将有进一步提升的可能性。随着电池管理系统的配置越来越高，单体电池数量以成倍增加，加之对电池状态的估算越来越精准、电池状态的数据采集量越来越大，导致电池管理系统的通信数据量越来越大，数据传输速率、实时性会受到影响。

[0003] 与传统汽车相比，新能源汽车(包括电动汽车和混合动力汽车)增加了较多的高、低压线束(即线缆)连接，随着电动汽车的智能化和环境适应性提升，电池系统需要配置高压线缆和低压线缆，高压线缆包括连接电池模块的动力回路的动力线缆、连接电池模块的加热回路的加热线缆，低压线缆包括通信线缆、灭火器线缆，且线缆的数量在不断增加，增加了经济成本。另一方面，尤其是对于客车来说，较多的线束(尤其是通信线缆)造成了电池管理系统通信故障事件的增加，对于终端客户来说，电池管理系统的可靠性和安全性受到一定影响。

[0004] 目前，新能源汽车的电池管理系统的通信主要采用CAN通信，CAN通信具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低、兼容性好、检错能力强等优势，但是，随着新能源汽车的电池管理系统的配置提升，电池管理系统通信数据量的增大，数据传输速率、数据传输实时性会受到影响。同时，随着电池监控、管理技术日渐成熟，配置各类传感器和辅助模块成为必要，导致低压线束增多，因此，暴露出来的线束通信故障问题越来越多，电池管理系统的可靠性和安全性受到影响。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种电池管理系统及新能源汽车，用于解决现有技术的电池管理系统中通信数据量太大、设置的通信线缆太多导致通信故障事件增加的问题。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提出一种电池管理系统，包括主控制器、从控制器和载波模块，每个从控制器用于检测与控制连接对应的电池模块，主控制器、从控制器分别设置有对应的载波模块，各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的高压线缆，该高压线缆为电池模块之间连接的线缆；各从控制器用于将对应电池模块的信息通过对应匹配的载波模块传输至高压线缆；

[0007] 主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至电池管理系统中的高压线缆，用于通过对应匹配的载波模块接收高压线缆中的各从控制器上传对应电池模块的控制信息。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明还提出一种新能源汽车，包括以上电池管理系统。

[0009] 本发明利用以上电池管理系统实现了高压载波通信，即通过载波模块将各从控制器需要上传的信息经过高压线缆传输给主控制器，提升了数据传输速率，保证了数据传输实时性，降低了电池管理系统的通信故障率，提高整车可靠性。另外，本发明由于代替现有技术的电池管理系统中电池模块之间使用的低压线束，减少了线束的连接，降低材料成本、缩短零部件供货周期、提升现场装配效率、节省了经济成本。

[0010] 为保证主控制器向各从控制器的控制信息的快速下发，主控制器用于将对应电池模块的检测与控制信息传输至高压线缆，各从控制器用于通过对应匹配的载波模块接收高压线缆中的主控制器下发对应电池模块的控制信息。

[0011] 为了进一步减少低压线束，节省经济成本，各从控制器及对应匹配的载波模块均采用独立供电的方式，即各从控制器及对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接对应的电池模块，利用对应的电池模块为各从控制器及对应匹配的载波模块供电。

[0012] 同时，高压线缆通过直流电压变换器连接主控制器，并且，主控制器分别连接有蓄电池和充电机，本发明的主控制器采用备电供电方式，即在行车过程中利用蓄电池为主控制器供电，在车辆充电过程中利用充电机为主控制器供电，其他时间利用高压线缆通过直流电压变换器为主控制供电。

[0013] 为解决各电池模块之间的荷电状态不一致的问题，各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块。附图说明

[0014] 图1是本发明的电池管理系统的连接示意图；

[0015] 图2是本发明的电池模块与从控制器、载波模块的连接示意图；

[0016] 图3是本发明的电池管理系统的通信流程图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

[0018] 如图1所示的电池管理系统，包括主控制器，多个从控制器和载波模块，载波模块的数量与主控制器、从控制器的数量相匹配，每个从控制器控制连接对应的电池模块，用于检测对应的电池模块，各从控制器均通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的高压线缆，即各从控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至高压线缆，高压线缆包括电池管理系统的动力回路中的动力线缆和加热回路中的加热线缆，动力线缆连接在电池模块之间，组成动力回路，加热线缆连接在电池模块之间，组成加热回路。各从控制器用于将对应电池模块的信息通过载波模块传输至高压线缆，以及通过载波模块接收高压线缆中的主控制器下发对应电池模块的控制信息。

[0019] 主控制器通过对应匹配的载波模块连接至电池管理系统中的高压线缆，即主控制器连接对应匹配的载波模块的信号接口，对应匹配的载波模块的电力线耦合接口连接至高压线缆，用于将对应电池模块的检测与控制信息传输至高压线缆，以及通过载波模块接收高压线缆中的各从控制器上传对应电池模块的控制信息。

[0020] 图1中的各电池模块通过高压线缆连接后经过高压接线盒分别连接电机控制器和电机，高压接线盒还连接充电机，整车控制器仍通过低压线束(如CAN总线)分别连接主控制器和电机控制器。

[0021] 如图1所示，每个载波模块包括依次连接的信号接口、微处理器、信号调制单元和电力线耦合接口，信号接口用于连接从控制器，电力线耦合接口用于连接至高压线缆。

[0022] 如图2所示，电池模块内集成设置有从控制器及对应匹配的载波模块，从控制器负责电池模块的温度、电压等信息的采集，主控制器负责对从控制器上传的信息进行处理，并负责与整车控制器和从控器之间的信息交互。图2中的加热正极、加热负极用于连接加热线缆，图2中的电池正极、电池负极用于连接动力线缆。

[0023] 从控制器向主控制器传输信息的通信过程如下：

[0024] 每个从控制器采集电池模块的数据后，进行信息处理，并按照通信协议将报文通过载波模块的信号接口发送给微处理器，经过信号调制模块进行信号调制，调制后的报文通过电力线耦合接口经由动力回路的动力线缆和加热回路的加热线缆发送给与主控制器匹配的载波模块，报文经过与主控制器匹配的载波模块中的电力线耦合接口、通信信号调制、微处理器处理和信号接口后发送给主控制器，完成各个电池模块的信息上传。

[0025] 主控制器向从控制器传输信息的通信过程如下：

[0026] 主控制器对每个电池模块上传的数据分析处理，将指令编译成报文通过与主控制器匹配的载波模块，然后经由动力回路的动力线缆和加热回路的加热线缆发送给与各从控制器匹配的载波模块，报文经过各从控制器匹配的载波模块进行信号调制后将指令下发给各从控器。

[0027] 本实施例中，从控制器及对应匹配的载波模块均采用独立供电的方式，各从控制器及对应匹配的载波模块均通过直流电压变换器连接对应的电池模块，由电池模块的电压经降压后实现对设置在电池模块内的从控制器和载波模块供电。

[0028] 同时，高压线缆通过直流电压变换器供电连接主控制器，主控制器分别供电连接有蓄电池和充电机，主控制器的供电采用备电模式，在行车时由24V的蓄电池供电，充电时由充电机供电，其他时间通过高压线缆取电并转换为主控制器所需的电压进行供电，以保证电池管理系统的正常运行，在一定程度上减少了低压线束、节约成本。

[0029] 上述各从控制器通过电量均衡模块连接对应匹配的电池模块，用于解决各电池模块之间的荷电状态不一致的问题。如图3所示，每个电池模块的从控制器具备电池状态监测和电池均衡控制功能，能够实时对电池的健康状态和从控制器的耗电情况进行监控，并将电池模块的状态通过载波通信方式上传主控制器，主控制器进行数据分析处理后，判断需要进行荷电状态调整的电池模块，主控制器向各电池模块发送需要调整的电量值，从控制器定期启动对应的电池模块的电量均衡模块，并对电池模块的荷电状态进行定期调整，保证整个电池管理系统的电池荷电状态的一致性，解决因单个电池模块的电池数量不同或单个从控制器的耗电不同造成电池管理系统中电池模块之间的荷电状态不一致问题。

[0030] 上述电量均衡模块的电量均衡过程为：当从控制器收到需要调整的电量值小于相应电池模块中的电量时，采用电量消耗元件(如电阻)消耗掉多余的电量，当需要调整的电量值大于相应电池模块中的电量时，为相应电池模块充电，补充缺失的电量。

[0031] 本发明利用以上电池管理系统实现了高压载波通信，即通过载波模块将各从控制器需要上传的信息经过高压线缆传输给主控制器，还通过载波模块将主控制器需要下发的信息经过高压传输至各从控制器，提升了数据传输速率，保证了数据传输实时性，降低了电池管理系统的通信故障率，提高整车可靠性。另外，由于取消了电池管理系统中电池模块之间使用的通信线缆(低压线束)，减少了线束的连接，降低材料成本、缩短零部件供货周期、提升现场装配效率、节省了经济成本。

[0032] 本发明还提出一种新能源汽车，包括本实施例中的电池管理系统，由于对上述电池管理系统的介绍已经足够清楚完整，故不再详细进行描述。

[0033] 以上采用动力回路中的动力线缆和加热回路中的加热线缆进行载波通信仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，例如只采用一种高压线缆(动力线缆或加热线缆)进行载波通信。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

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