[发明专利]电池包故障通讯与处理系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车的电池管理，特别涉及到电池包中电池的通讯故障及处理。 

背景技术

多种原因表明使用充电电池的电动车比使用内燃机的电动车更有优势。电动车本身就更有效率，这也意味着跟传统内燃机车相比，电动车的能源更多的是用在电动车的运动上，而不是在散热中丢失。电动车也不会排放任何副产物。但是，电动车的使用还存在技术上的挑战。例如，必须要监控和管理电动车上的电池。装有模块化电池的电动车尤其具有挑战性，因为需要监控和管理多个电池或电池包。监测电池包括测量和报告单个电池的剩余电量、放电率、充电率、温度和运行状态。管理电池包括断开电池、连接电池等类似行为。 

当前电动车的电池监控系统一般是复杂的计算机系统。目前的解决方案是采用微处理器执行一个操作系统。这种系统本身就很复杂而且需要专门的软件，这种软件必须足够强大因为电池监控系统的故障可能会使电动车停止运行。因此，必须把大量的时间和努力放在软件和运行电池监控系统的发展上面。产品 周期时间和成本也会因此大大增加。 

发明内容

本发明介绍了一种心跳信号，所述心跳信号通过一条故障总线从电池管理系统(BMS)传输到电池模块，最后传回电池管理系统。电池模块为高压电路提供电压，该高压电路例如是一辆电动车的高压电路。如果电池模块出现一紧急情况，如出现电池过度充电、过度放电、隔离故障、短路、过流、温度过高、功率过高等问题，那么所述电池模块就会终止心跳信号，从而阻止电池管理系统接受该信号。作为没有接受心跳信号的回应，电池管理系统会自动关闭高压电路，无需使用任何软件或复杂操作系统。 

本发明一方面提供了一种电池包的故障通讯和处理系统。所述系统包括电池模块、故障总线和通过故障总线耦合至电池模块的电池管理系统。其中电池模块包括至少一个电池，所述电池为高压电路提供电压。电池管理系统通过故障总线向电池模块传输心跳信号，并通过故障总线从电池模块接受心跳信号。而且，电池管理系统还以切断从电池模块到高压电路的电压供给并以此作为电池模块阻止电池管理系统接受心跳信号的回应。在本发明的一些实施例中，高压电路被嵌入到车辆中。 

在本发明的一些实施例中，电池模块、故障总线和电池管理系统形成一个回路。电池管理系统和电池模块都通过这个回路传递心跳信号。电池模块阻止心跳信号传回电池管理系统并以此作为检测到紧急状况的回应。在一些实施例 中，紧急状况包括电池过度充电、过度放电、隔离故障、短路、过流、温度过高以及功率过大这些情况之一。在、一些实施例中，电池模块使用集电极开路、开漏晶体管、二极管或继电器来阻止心跳信号传回电池管理系统。 

在本发明的一些实施例中，该系统还包括一条不同于故障总线的通信总线。电池管理系统通过通讯总线耦合到电池模块。电池模块通过通讯总线发送电池数据到电池管理系统，并且电池管理系统通过通信总线发送一个或多个命令到电池模块。 

在本发明的一些实施例中，通讯总线是控制器局域网络(CAN)总线。在一些实施例中，电池数据包括至少一个电池的剩余电量、放电率、充电率、温度、最高电池电压、最低电池电压、当前电池荷电状态或当前运转状态等相关信息。在一些实施例中，电池管理系统发送的命令包括发送给电池模块使其打开或关闭至少一个电池接触器的命令。在一些实施例中，电池管理系统通过心跳信号向电池模块发送因特网包探索器(ping)命令。在一些实施例中，电池模块包括多个电池组，多个电池监控单元(BNUs)和一个高压前端(HVFE)单元。每个电池组包括多个向高压电路提高电压的电池。每个BMU都对应耦合到不同的电池组，并且每个BMU都监控相应电池组中的多个电池的相关数据。高压前端单元耦合到多个BMUs，而接收和处理整个电池组的相关数据。 

本发明另一方面提供了又一种电池包的通讯和处理系统。该系统包括多个电池组、多个电池监控单元BMUs、通讯总线、不同于通讯总线的故障总线， 及电池管理系统电池管理系统。每个电池组包含多个用来为高压电路提供电压的电池。每个BMU都对应耦合到多个电池组中不同的电池组，并且每个BMU都监控相应电池组中的多个电池的相关数据。电池管理系统通过通讯总线和故障总线耦合到多个BMUs。电池管理系统通过通信总线从多个BMUs中接收电池数据并向多个BMUs发送一个或多个命令。电池管理系统还通过故障总线向多个BMUs发送心跳信号并接收从BMUs传回的心跳信号。电池管理系统还切断从电池模块到高压电路的电压供给，以此作为一个BMU阻止电池管理系统接受心跳信号的回应。