车辆电池管理系统及方法与流程

1.本发明涉及一种车辆电池管理系统及方法，更详细地，涉及一种在车辆的电池为无载荷状态时计算用于判断电池的状态的参数并将计算出的参数与多个参考值进行比较，从而能够根据电池状态的严重性进行不同的警告的车辆电池管理系统及方法。


背景技术：

2.通常，使用电能驱动的环保车辆是通过使用存储在电池中的电能来驱动作为电动旋转机构的马达以产生动力的车辆。这种环保车辆的动态性能与电池的性能密切相关，因此，需要有效监视和管理电池。
3.通常，环保车辆的电池由统称为电池管理系统(bms：battery management system)的控制器管理。电池管理系统从电池收集用于管理电池的各种信息(电池电压、电池电流、电池温度等)并将所收集的信息应用于各种预存储的算法来计算用于管理电池的各种参数。
4.现有的车辆的电池管理技术主要在向电池管理系统供应电源的状态，即在电源接通(ig on)状态下执行。即，在连接到电池的主继电器实现车辆的其他部件(例如，转换电池的电力并提供给马达的功率模块或生成用于电池充电的电力的充电器等)与电池之间的电连接的状态下判断的电池状态。
5.如上所述，在现有的车辆电池管理技术中，由于在实现电池和其他部件的电连接的状态下收集用于管理电池的信息，因此在接通主继电器后因浸水导致绝缘破坏等车辆内控制器的电源被断开的状态(ig off状态)下无法适当地确认电池状态。
6.另外，在现有的车辆电池管理技术中，即使电池的状态被判断为异常，也仅简单执行阻断内部电流流动的控制，因此无法预防电池起火等严重问题。
7.上述背景技术说明的内容仅用以加强对本发明背景的理解，不应被解释为承认属于本发明所属领域的普通技术人员已知的现有技术。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.(专利文献0001)kr 10-2013-0061964a
11.(专利文献0002)kr 10-2016-0153874a


技术实现要素：

12.(一)要解决的技术问题
13.对此，本发明要解决的技术问题为提供一种可以在连接到车辆的电池的继电器被断开且车辆控制器被断开的无载荷状态下有效地判断电池的异常状态并进行警告的车辆电池管理系统及方法。
14.(二)技术方案
15.作为用于解决上述技术问题的方案，本发明提供一种车辆的电池管理系统，包括：
电池；以及主继电器，连接到电池并将电池的电力传递或阻断电池的电力传递到车载部件，并且所述车辆的电池管理系统包括：控制部，当接收断开车辆电源的输入时，使所述车载部件处于电源断开(if off)状态，在断开所述主继电器后，计算用于判断所述电池的状态的参数，并将计算的所述参数与预设的多个参考值进行比较以判断所述电池是否发生异常。
16.在本发明的一个实施方式中，所述多个参考值可以包括：预设的第一参考值；以及预设的第二参考值，与所述第一参考值相比，能够判断所述电池中发生的异常状态更严重。
17.在本发明的一个实施方式中，所述控制部被配置为当通过比较所述参数与所述第一参考值的结果而判断为所述电池中发生异常状态时，可以比较所述参数与第二参考值以判断所述电池是否发生异常。
18.在本发明的一个实施方式中，所述控制部被配置为可以将所述第一参考值和所述第二参考值分别同时与所述参数进行比较以判断所述电池是否发生异常。
19.在本发明的一个实施方式中，所述控制部被配置为当通过比较所述参数与所述第一参考值的结果而判断为所述电池中发生异常状态时，可以存储错误代码，并且在车辆电源接通时，将与错误代码相对应的警告显示在车辆仪表板上。
20.在本发明的一个实施方式中，所述控制部被配置为当通过比较所述参数与所述第二参考值的结果而判断为所述电池中发生异常状态时，可以唤醒车载音频视频导航(audio video navigation，avn)系统，并将电池发生异常的信息通过所述avn系统发送到外部服务器，当产生用于接通车辆电源的输入时，进行控制以使车辆无法启动。
21.在本发明的一个实施方式中，所述控制部被配置为计算所述电池的绝缘电阻并作为所述参数，所述第二参考值可以是小于所述第一参考值的值。
22.在本发明的一个实施方式中，所述控制部被配置为当所述电池的劣化程度或所述车辆的累计行驶里程小于预设的阈值时，计算所述电池内电池单元之间的电压偏差并作为所述参数，所述第二参考值可以是大于所述第一参考值的值。
23.作为用于解决上述技术问题的另一技术方案，本发明提供一种车辆的电池管理方法，该车辆包括：电池；以及主继电器，连接到电池并将电池的电力传递或阻断电池的电力传递到车载部件，所述车辆的电池管理方法包括以下步骤：当接收接通车辆电源的输入时，控制部使所述车载部件处于电源断开状态，并断开所述主继电器；以及所述控制部计算用于判断所述电池的状态的参数，并将计算的所述参数与预设的多个参考值进行比较以判断所述电池是否发生异常。
24.在本发明的一个实施方式中，所述多个参考值可以包括：预设的第一参考值；以及预设的第二参考值，与所述第一参考值相比，判断所述电池中发生的异常状态更严重。
25.在本发明的一个实施方式中，在所述判断步骤中，当所述控制部通过比较所述参数和所述第一参考值的结果而判断为所述电池中发生异常状态时，可以比较所述参数和第二参考值以判断所述电池是否发生异常。
26.在本发明的一个实施方式中，可以进一步包括：在所述判断步骤中，可以将所述第一参考值和所述第二参考值分别同时与所述参数进行比较以判断所述电池是否发生异常。
27.在本发明的一个实施方式中，可以进一步包括以下步骤：在所述判断步骤中，当所述控制部通过比较所述参数与所述第一参考值的结果而判断为所述电池中发生异常状态时，可以存储错误代码，在车辆电源接通时，将与错误代码相对应的警告显示在车辆仪表板
上。
28.在本发明的一个实施方式中，在所述判断步骤中，当所述控制部通过比较所述参数与所述第二参考值的结果而判断为所述电池中发生异常状态时，唤醒车载avn系统，并将电池发生异常的信息通过所述avn系统传送到外部服务器，当产生用于接通车辆电源的输入时，进行控制以使车辆无法启动。
29.在本发明的一个实施方式中，在所述判断步骤中，所述控制部计算所述电池的绝缘电阻并作为所述参数，所述第二参考值可以是小于所述第一参考值的值。
30.在本发明的一个实施方式中，在所述判断步骤中，所述控制部在所述电池的劣化程度或所述车辆的累计行驶里程小于所述预设的阈值时，计算所述电池内电池单元之间的电压偏差并作为所述参数，所述第二参考值可以是大于所述第一参考值的值。
31.(三)有益效果
32.根据所述车辆电池管理系统及方法，即使在连接到车辆的电池的主继电器被断开且车辆内控制器被断开的电源断开状态(ig off)下，也可以适当地判断电池的异常状态，从而预防电池起火等在电池中可能发生的问题。
33.尤其，根据所述车辆的电池管理系统及方法，将用于判断电池状态的参数与多个参考值进行比较，并且根据其严重性适当地发出针对电池中发生的问题的警告，从而使驾驶员可以根据其严重性采取适当对策。
34.在本发明中可获得的效果不限于上述效果，并且本发明所属技术领域的普通技术人员根据以下描述能够清楚地理解未提及或其他的效果。
附图说明
35.图1是根据本发明的一个实施方式的车辆电池管理系统的结构框图。
36.图2至图5是示出根据本发明的一个实施方式的车辆电池管理方法的流程图。
37.附图标记说明
38.10：控制部
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11：第一控制器
39.12：第二控制器
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20：仪表板
40.30：电池
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40：音频视频导航系统
41.mr：主继电器
具体实施方式
42.以下，参照附图对根据各种实施方式的本发明的一个实施方式的车辆电池管理系统及方法进行详细说明。
43.图1是根据本发明的一个实施方式的车辆电池管理系统的结构框图。
44.参照图1，根据本发明的一个实施方式的车辆电池管理系统控制可以包括控制部10，该控制部10包括：第一控制器11，控制车辆内多个控制器的电源接通(ig on)和电源断开(ig off)状态，并且控制车辆仪表板20；以及第二控制器12，控制连接到车辆的电池30的主继电器(mr)的状态，计算用于判断电池20状态的参数，并将计算出的参数与参考值进行比较以判断电池状态，并且将其结果提供给第一控制器11和/或车辆的音频视频导航(audio video navigation，avn)系统40。
45.另外，电池30可以是向生成车辆的动力的驱动马达供应能量或接收驱动马达的再生能量来充电的车辆的主电池(或高电压电池)。
46.在一般的车辆控制系统中，通过控制仪表板20和控制器电源继电器(ig继电器)来控制控制器的电源的接通/断开的第一控制器11可以是集成中央控制单元(integrated central control unit，icu)或车辆控制单元(vehicle control unit，vcu)。
47.另外，在一般的车辆控制系统中，计算用于判断电池30的状态的参数并控制连接到电池30的主继电器mr的接通/断开的第二控制器12可以是电池管理系统(battery management system，bms)。
48.在本发明的各种实施方式的说明中，第一控制器11和第二控制器12可以被统称为控制车辆内各种部件或系统的控制器10。
49.控制器10内的第一控制器11可以接收外部键输入(基于驾驶员的启动按钮的输入)来控制车辆内控制器的电源接通和电源断开状态。例如，当驾驶员在完成驾驶车辆并停车之后，按下启动按钮来产生与车辆电源断开相对应的输入时，第一控制器11可以接收该输入并断开控制器的电源继电器(ig继电器)，以使控制器处于电源断开状态。
50.当由第一控制器11执行电源断开控制时，第二控制器12使用电力锁存功能保持电源，并且断开主继电器mr，从而使电池30处于无载荷状态。
51.其中，电力锁存功能是即使在产生第一控制器11的电源断开(if off)控制时，第二控制器12也会根据需要使用直接连接到电源的电源线而在规定时间内保持电源供应状态的功能。
52.在现有技术中，在断开主继电器mr之后，第二控制器12变为关闭状态，即电源断开状态，从而未对无载荷状态的电池30的状态执行判断，但是在本发明的各个实施方式中，即使在断开主继电器mr之后，第二控制器12也可以计算可表示电池30的状态的参数，以判断电池30的异常状态。为了在电池30处于无载荷状态之后控制电池30的状态，第二控制器12可以在电源电力允许的期间持续保持电源接通状态或者以预设周期间歇性地变为电源接通状态以节省电源电力，从而可以判断电池30的异常状态。
53.在本发明的一个实施方式中，在断开主继电器mr之后，第二控制器12可以计算表示电池30的状态的参数，然后将所计算的一个参数分别与多个参考值进行比较，以对每个结果做出适当的应对。
54.例如，第二控制器12可以测量电池30的绝缘电阻并将所测量的绝缘电阻与多个参考值进行比较。第二控制器12可以优先将所测量的绝缘电阻与第一参考值进行比较，当所测量的绝缘电阻小于第一参考值时，将其与小于第一参考值的第二参考值进行比较。
55.第一参考值和第二参考值是用于判断绝缘电阻异常的预设值，与第一参考值相比，第二参考值是能够判断绝缘电阻的异常状态更严重的情况的参考值。
56.当所测量的电池30的绝缘电阻小于第一参考值时，第二控制器12存储故障代码，并且在处于电源接通状态时将故障代码传递到第一控制器11，第一控制器11可以点亮服务灯，以在车辆的仪表板20上显示电池30的绝缘电阻异常或与电池异常相对应的故障代码，从而可以引导驾驶员进行电池检查。
57.同时，当所测量的电池的绝缘电阻小于第二参考值时，表示电池30的异常更严重，因此第二控制器12可以执行操作以立即警告电池30异常。例如，第二控制器12可以将电池
异常通知给第一控制器11，并且第一控制器11执行控制以使车辆处于电源接通状态，从而唤醒车辆的avn系统40。随后，第二控制器12可以将电池异常状态传递到avn系统40，以使avn系统40将电池异常传送到外部的服务器。此后，服务器将电池异常通知给紧急调度中心或车主的终端，以便可以立即检查电池。另外，从第二控制器12接收电池异常的通知的第一控制器11可以确定车辆无法重新启动或充电。当然，可以以与第一参考值进行比较时相同的方式，将错误代码存储在第二控制器12中并使其在仪表板20上点亮。
58.其中，avn系统40是向车辆搭乘人员提供用于驾驶车辆和车内娱乐的各种信息的系统，例如，播放和显示车载音频和视频内容并提供导航信息等，所述avn系统40可以包括与外部服务器进行无线通信的模块。
59.在上述示例中，在将绝缘电阻与第一参考值进行比较后，当基于第一参考值的绝缘电阻发生异常时，与第二参考值进行比较，然而，实际上还可以将第一参考值和第二参考值同时与绝缘电阻进行比较，并且实施相应的警告方式。
60.作为另一示例，第二控制器12可以测量构成电池30的多个电池单元之间的电压偏差，并将所测量的绝缘偏差与多个参考值进行比较。第二控制器12优先将所测量的电池单元之间的电压偏差与第一参考值进行比较，当所测量的电池单元之间的电压偏差大于第一参考值时，可以将其与大于第一参考值的第二参考值进行比较。
61.第一参考值和第二参考值是用于判断电池单元之间的电压偏差的预设值，与第一参考值相比，第二参考值是能够判断电池单元之间的电压偏差的异常状态更严重的情况的参考值。
62.尤其，在使用电池单元之间的电压偏差来判断电池的异常状态的过程中，第二控制器12可以判断电池30的劣化程度或车辆的累积行驶里程(里程表(odometer)值)是否小于预设的参考值。当电池的劣化程度高或车辆的行驶里程长时，由于电池已使用了很长时间，因此可能产生预定水平以上的电池单元之间的电压偏差，然而，当电池劣化程度低或车辆的行驶里程短时，测量的电池单元之间的电压偏差应该非常小。因此，在电池劣化程度低或车辆的行驶里程短的情况下电池单元之间的电压偏差仍较大时，可以判断为电池发生异常。
63.当所测量的电池30的电池单元之间的电压偏差大于第一参考值时，第二控制器12存储故障代码，然后在处于电源接通状态时将故障代码传递到第一控制器11，第一控制器11可以点亮服务灯，以在车辆的仪表板20上显示与电池30的电池单元之间的电压偏差异常或与电池异常相对应的故障代码，从而可以引导驾驶员进行电池检查。
64.另一方面，当所测量的电池的电池单元之间的电压偏差大于第二参考值时，表示电池30的异常更严重，因此第二控制器12可以执行操作以立即警告电池30异常。例如，第二控制器12可以将电池异常通知给第一控制器11，并且第一控制器11进行控制以使车辆处于电源接通状态，从而唤醒车辆的avn系统40。随后，第二控制器12可以将电池异常状态传递到avn系统40，以使avn系统40将电池异常传送到外部的服务器。此后，服务器可以将电池异常通知给紧急调度中心或车主的终端，以便可以立即检查电池。另外，从第二控制器12接收电池异常的通知的第一控制器11可以确定无法重新启动车辆或充电。当然，可以以与第一参考值进行比较时相同的方式，将错误代码存储在第二控制器12中并使其在仪表板20上点亮。
65.在上述说明中，与bms相对应的第二控制器12可以使用通过设置在电池上的多个传感器等收集的电池信息(电压、电流、温度、电池单元电压等)并通过预设的计算算法来计算作为用于判断电池30的状态的参数或比较参数的电池绝缘电阻、电池单元之间的电压偏差、电池劣化程度等。计算这些参数的算法在本领域中是众所周知的，并且第二控制器12可以采用各种已知计算算法中的一部分来计算以上参数。尤其，电池单元之间的电压偏差可以被定义为电池30内多个电池单元的电压中的最大值与最小值之差。
66.图2至图5是示出根据本发明的一个实施方式的车辆电池管理方法的流程图。
67.如图2和图3所示，在根据本发明的一个实施方式的车辆管理方法中，第一控制器11接收断开车辆电源的输入并且断开车辆控制器和部件的电源继电器，使其处于电源断开状态(s11)，当第一控制器11执行电源断开控制时，第二控制器12使用电力锁存功能保持电源，并且断开主继电器mr以使电池30可以处于无载荷状态(s12)。
68.接着，如图2所示，第二控制器12可以执行以下步骤，即，计算可以判断电池状态的参数，并将其与第一参考值进行比较(s13)，当通过与第一参考值的比较判断电池发生异常时(s14)，可以将参数与能够判断电池的异常状态更严重的第二参考值进行比较，以判断电池的异常状态(s15)。
69.作为另一示例，如图3所示，在电池30处于无载荷状态之后，还可以同时执行计算参数并与第一参考值进行比较的步骤(s13’)和计算参数并与第二参考值进行比较的步骤(s15’)。
70.图4是更具体地示出将所计算的参数与第一参考值进行比较的步骤(s13、s13’)(以下称为第一判断步骤)的流程图，图5是更具体地示出将所计算的参数与第二参考值进行比较的步骤(s15、s15’)(以下称为第二判断步骤)的图。
71.如图4所示，在第一判断步骤中，第二控制器12可以执行以下步骤：测量电池30的绝缘电阻r
iso
并将其与第一参考值a0进行比较(s131)；和/或当记录在车辆的里程表中的累计行驶里程小于阈值c或计算的电池劣化程度小于预设的阈值d时，计算电池30内电池单元的电压偏差并将电压偏差与第一参考值b0进行比较(s132)。对于步骤s131和步骤s132，可以选择性地应用两个步骤中的一个步骤，或者两个步骤均被应用。
72.当电池30的绝缘电阻r
iso
小于第一参考值a0，或者电池单元之间的电压偏差大于第一参考值b0时，第二控制器12可以存储故障代码并关闭(s134)。
73.随后，当第一控制器11通过驾驶员的接通车辆电源的输入而控制电源接通时(s135)，第二控制器12可以被唤醒并通过点亮仪表板20来显示与所存储的故障代码相对应的警告。
74.另外，如图5所示，在第二判断步骤中，第二控制器12可以执行以下步骤：测量电池30的绝缘电阻r
iso
，并将其与第二参考值a1进行比较(s151)；和/或当记录在车辆的里程表中的累积行驶里程小于阈值c或计算的电池劣化程度小于预设的阈值d时，计算电池30内电池单元的电压偏差并将电压偏差与第二参考值b1进行比较(s152)。对于步骤s151和步骤s152，可以选择性地应用两个步骤中的一个步骤，或者两个步骤均被应用。
75.与电池绝缘电阻进行比较的第二参考值a1可以是小于在第一判断步骤中应用于与电池绝缘电阻进行比较的第一参考值a1的值。即，可以将具有比第一参考值a0更小的值的第二参考值a1应用于第二判断步骤，以能够判断为绝缘电阻进一步降低而电池的异常状
态更严重。
76.与电池单元之间的电压偏差进行比较的第二参考值b1可以是大于在第一判断步骤中应用于与电池单元之间的电压偏差进行比较的第一参考值b0的值。即，可以将具有比第一参考值b0更大的值的第二参考值b1应用于第二判断步骤，以能够判断为电池单元之间的电压偏差进一步增加而电池的异常状态更严重。
77.当电池30的绝缘电阻r
iso
小于第二参考值a1，或者电池单元之间的电压偏差大于第二参考值b1时，第二控制器12不仅存储故障代码，而且通知第一控制器11电池异常，以使第一控制器11接通车辆的控制器或设备的电源(s153)，因此，可以通过被唤醒的avn系统40将电池发生异常的信息利用无线通信提供给外部的服务器(s154)。当服务器接收电池发生异常的信息时，可以通过联系紧急调度公司或将其通知给驾驶员的终端，从而立即对电池采取措施。
78.之后，第二控制器12也通过第一控制器11的电源断开控制而被再次关闭(s155)，当第一控制器11通过驾驶员的接通车辆电源的输入而进行控制以使电源接通时(s156)，第二控制器12被唤醒并且通过点亮仪表板20显示与所存储的故障代码相对应的警告，并且可以通过使主继电器mr无法接通而使车辆无法运行或充电，从而禁止车辆重新启动(s157)。
79.如上所述，在根据本发明的各个实施方式的车辆电池管理系统及方法中，即使在断开连接到车辆的电池的主继电器且车辆内控制器的电源被断开的电源断开状态下，也可以适当地判断电池的状态，由此预防电池起火等电池中可能发生的问题。尤其，根据本发明的各个实施方式的车辆的电池管理系统及方法，通过将用于判断电池状态的参数与多个参考值进行比较，可以根据电池中发生的问题的严重性适当地发出警告，从而使驾驶员可以根据其严重性采取适当的措施。
80.尽管上文已经示出并描述了关于本发明的特定实施方式，但是对于本技术领域的普通技术人员而言，可以在权利要求书的范围内对本发明进行各种修改和改变是显而易见的。