专利名称：一种实现动力电池自动失效补偿的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种实现动力电池自动失效补偿的系统。
背景技术：
传统汽车是以石油为燃料作为动力来源，而新能源汽车大多是用电能作为主要或辅助动力来源，新能源汽车因其对环境的影响比传统汽车要小，前景被广泛看好。目前新能源汽车储存电能的部件主要是动力电池，在现有技术中，动力电池在结构上可以分为三个部分电池单体、电池模块以及电池模组，电池单体是最基本的工作单元；电池模块是由若干个电池单体串联构成单体串联序列，再由若干个单体串联序列并联的方式组成；电池模组是由若干个电池模块通过串联或并联的方式组成，电池模组构成整个动力电池。由于每个电池单体本身的材料及工艺原因，无法做到不同单体结构和性能完全一样，因此整个动力电池模组在实际使用过程中，各个电池单体性能的差异会逐渐表现出来，使某些电池模块的性能快速下降，出现早期失效，即与正常使用状态相比，过早出现内阻增大、容量降低、无法放电的现象。因为在现有技术中，电池模组是由若干个电池模块通过串联或并联方式组成，所以当电池模组中的某些电池模块或电池单体出现早期失效，使动力电池模组出现短板效应，会影响整个动力电池系统性能的发挥，进而影响车辆的运行与可靠性，同时，由于某些电池模块或电池单体出现早期失效后，需要对电池模组进行整体维修或更换，增加了用户的使用成本。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的是提供一种实现动力电池自动失效补偿的系统，解决现有技术中电池模组中的某些电池模块出现早期失效，导致动力电池系统性能下降，进而影响车辆运行与可靠性，并增加用户使用成本的问题。为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下一种实现动力电池自动失效补偿的系统，所述系统包括电池模组以及电池模块控制单元；所述电池模组包括串联或并联连接的多个电池单元，所述电池单元包括第一支路、第二支路以及开关控制模块，所述第一支路包括电池模块，所述开关控制模块的第一端作为所述电池单元的一端，所述开关控制模块的第二端和第三端分别与所述第一支路的一端和所述第二支路的一端相连，所述第一支路的另一端和所述第二支路的另一端相连的端点作为所述电池单元的另一端；所述开关控制模块，用于接通或断开所述第一支路，接通或断开所述第二支路；电池模块控制单元，用于标记所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元；检测所述工作电池单元的电池状态；根据所述工作电池单元的电池状态判断当前所述工作电池单元是否失效,如果是,标记当前所述工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个所述预留电池单元为工作电池单元；向所述工作电池单元中的所述开关控制模块发送第一控制指令，使所述工作电池单元中的所述第二支路断开，所述工作电池单元中的所述第一支路接通；向所述预留电池单元中的所述开关控制模块发送第二控制指令，使所述预留电池单元中的所述第一支路断开，所述预留电池单元中的所述第二支路接通；向所述失效电池单元中的所述开关控制模块发送第三控制指令，使所述失效电池单元中的所述第一支路断开，所述失效电池单元中的所述第二支路接通。相应的，所述开关控制模块包括第一功率开关以及第二功率开关；所述第一功率开关的一端与所述第二功率开关的一端相连的端点作为所述开关控制模块的第一端，所述第一功率开关的另一端作为所述开关控制模块的第二端，所述第二功率开关的另一端作为所述开关控制模块的第三端；所述第一功率开关，用于断开或接通所述第一支路； 所述第二功率开关，用于断开或接通所述第二支路。相应的，所述开关控制模块包括三通功率开关；所述三通功率开关的动端作为所述开关控制模块的第一端，所述三通功率开关的第一不动端和第二不动端分别作为所述开关控制模块的第二端和第三端；所述三通功率开关，用于断开所述第二支路并接通所述第一支路，或者，断开所述第一支路并接通所述第二支路。相应的，所述电池模块控制单元包括标记子单元,用于标记所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元；检测子单元，用于检测所述工作电池单元的电池状态；判断子单元，用于根据所述工作电池单元的电池状态判断当前所述工作电池单元是否失效，如果是，标记当前所述工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个所述预留电池单元为工作电池单元；第一发送子单元，用于向所述工作电池单元中的所述第一功率开关和所述第二功率开关发送第一控制指令，使所述工作电池单元中的所述第二功率开关断开，所述工作电池单元中的所述第一功率开关闭合；第二发送子单元，用于向所述预留电池单元中的所述第一功率开关和所述第二功率开关发送第二控制指令，使所述预留电池单元中的所述第一功率开关断开，所述预留电池单元中的所述第二功率开关闭合；第三发送子单元，用于向所述失效电池单元中的所述第一功率开关和所述第二功率开关发送第三控制指令，使所述失效电池单元中的所述第一功率开关断开，所述失效电池单元中的所述第二功率开关闭合。相应的，所述电池模块控制单元包括标记子单元,用于标记当前所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元；检测子单元，用于检测所述工作电池单元的电池状态；判断子单元，用于根据所述工作电池单元的电池状态判断当前所述工作电池单元是否失效，如果是，标记当前所述工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个所述预留电池单元为工作电池单元；第一发送子单元，用于向所述工作电池单元中的所述三通功率开关发送第一控制指令，使所述工作电池单元中的所述三通功率开关的动端与所述工作电池单元中的所述三通功率开关的第一不动端接通；[0028]第二发送子单元，用于向所述预留电池单元中的所述三通功率开关发送第二控制指令，使所述预留电池单元中的所述三通功率开关的动端与所述预留电池单元中的所述三通功率开关的第二不动端接通；[0029]第三发送子单元，用于向所述失效电池单元中的所述三通功率开关发送第三控制指令，使所述失效电池单元中的所述三通功率开关的动端与所述失效电池单元中的所述三通功率开关的第二不动端接通。[0030]相应的,所述标记子单元具体用于标记所述电池单元中的一个或多个为工作电池单元，使所述一个或多个工作电池单元的电池容量总和满足所需输出的电池容量值，标记其余的一个或多个所述电池单元为预留电池单元。[0031]相应的，所述检测子单元具体用于通过电压传感器实时检测所述工作电池单元中的所述电池模块两端的电压值，若所述电池模块两端的电压值小于或等于电压阈值，则所述工作电池单元的电池状态为断路状态或短路状态；或者，在达到设定的时间周期时，检测所述工作电池单元中的所述电池模块的实际容量，由所述电池模块的实际容量除以电池模块的实际容量初始值得到所述电池模块的劣化程度，当所述电池模块的劣化程度大于或等于劣化阈值时，则所述工作电池单元的电池状态为容量异常状态。[0032]相应的，当所述工作电池单元的电池状态为所述断路状态、所述短路状态或所述容量异常状态中的任一种时，判断所述工作电池单元失效。[0033]相应的，所述电池模块控制单元还包括[0034]报警子单元，用于当出现失效电池单元时，输出所述失效电池单元的电池状态，并发出警告；或者，当全部所述预留电池单元均标记为工作电池单元时，输出无预留单元替换信息，并发出警告。[0035]相应的，所述第一支路还包括保险器，所述保险器与所述电池模块串联连接，用于当所述第一支路中的电流值大于电流阈值时，切断所述第一支路。[0036]由此可见，本实用新型具有如下有益效果[0037]本实用新型将动力电池模组中的电池单元分为工作电池单元或预留电池单元，在电池模组工作过程中，对工作电池单元进行检测，及时发现其中的失效电池单元，对失效电池单元进行标记，并将预留电池单元标记为工作电池单元替换失效电池单元，通过电池模块控制单元控制开关控制模块将失效电池单元从电池模组中隔离，并将预留电池单元转换为工作电池单元连接到电池模组中，使用预留电池单元替换失效的工作电池单元，以满足系统正常工作的需要，保证了整个动力电池系统性能的发挥，避免了失效电池单元对车辆造成的安全隐患，提高了系统可靠性，同时，在这个过程中不再需要对整个电池模组进行更换和维修，仅由电池模组中的预留电池单元对失效电池单元进行自动替换，节约了用户使用成本，保证在恶劣条件下仍能使整车正常工作。
[0038]图Ia为本实用新型实现动力电池自动失效补偿系统的第一种结构示意图；[0039]图Ib为本实用新型实现动力电池自动失效补偿系统的第二种结构示意图；CN 202749904说明书4/10页[0040]图2为本实用新型实现动力电池自动失效补偿系统中电池单元的一种结构示意图；[0041]图3为本实用新型实现动力电池自动失效补偿系统中电池单元的第一种具体结构示意图；[0042]图4为本实用新型实现动力电池自动失效补偿系统中电池模块控制单元的一种结构示意图；[0043]图5为本实用新型实现动力电池自动失效补偿系统中电池单元的第二种具体结构示意图。
具体实施方式
[0044]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型实施例作进一步详细的说明。[0045]本实用新型提出一种实现动力电池自动失效补偿的系统，针对现有技术中电池模组中的某些电池模块出现早期失效，导致动力电池系统性能下降，进而影响车辆运行与可靠性，并增加用户使用成本的问题，将电池单元标记为工作电池单元或预留电池单元，当工作电池单元出现失效状态时，通过电池模块控制单元控制开关控制模块将失效电池单元从电池模组中隔离，并将预留电池单元作为工作电池单元连接到电池模组中，保持了电池模组的整体性能良好。[0046]基于上述思想，参见图Ia及图Ib所示，本实用新型实现动力电池自动失效补偿的系统包括电池模组I以及电池模块控制单元2 ；[0047]电池模组I包括串联或并联连接的多个电池单元10，电池单元10包括第一支路 11、第二支路12以及开关控制模块13，第一支路11包括电池模块11a，开关控制模块的第一端作为电池单元的一端，开关控制模块的第二端和第三端分别与第一支路的一端和第二支路的一端相连，第一支路的另一端和第二支路的另一端相连的端点作为电池单元的另一端；开关控制模块13，用于接通或断开第一支路，接通或断开 第二支路；[0048]电池模块控制单元2，用于标记电池单元为工作电池单元或预留电池单元；检测工作电池单元的电池状态；根据工作电池单元的电池状态判断当前工作电池单元是否失效，如果是，标记当前工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个预留电池单元为工作电池单元；向工作电池单元中的开关控制模块发送第一控制指令，使工作电池单元中的第二支路断开，工作电池单元中的第一支路接通；向预留电池单元中的开关控制模块发送第二控制指令，使预留电池单元中的第一支路断开，预留电池单元中的第二支路接通；向失效电池单元中的开关控制模块发送第三控制指令，使失效电池单元中的第一支路断开，失效电池单元中的第二支路接通。[0049]本系统的工作原理是[0050]电池模块控制单元标记电池模组中的电池单元为工作电池单元或预留电池单元； 向工作电池单元中的开关控制模块发送第一控制指令，使工作电池单元中的第二支路断开，工作电池单元中的第一支路接通；向预留电池单元中的开关控制模块发送第二控制指令，使预留电池单元中的第一支路断开，预留电池单元中的第二支路接通，这样实现了把工作电池单元接通作为电池模组使用，而预留电池单元只起导通作用，不参与电池模组进行8工作；[0051]检测工作电池单元的电池状态；根据工作电池单元的电池状态判断当前工作电池单元是否失效，如果是，标记当前工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个预留电池单元为工作电池单元；向失效电池单元中的开关控制模块发送第三控制指令，使失效电池单元中的第一支路断开，失效电池单元中的第二支路接通；向工作电池单元中的开关控制模块发送第一控制指令，使工作电池单元中的第二支路断开，工作电池单元中的第一支路接通，即把失效电池单元从电池模组电路中隔离，将任一个预留电池单元转换为工作电池单元替换失效电池单元，并将工作电池单元连接到电池模组中，保证系统的正常使用。[0052]这样，将动力电池模组中的电池单元标记为工作电池单元或预留电池单元，对作为动力电池使用的工作电池单元进行检测，能够及时发现其中的失效电池单元，当工作电池单元出现失效状态时，通过电池模块控制单元控制开关控制模块将失效电池单元从电池模组中隔离，并将预留电池单元转换为工作电池单元连接到电池模组中，保证了整个动力电池系统性能的发挥，避免了失效电池单元对车辆造成的安全隐患，提高了系统可靠性，同时,在这个过程中不再需要对整个电池模组进行更换和维修,仅由电池模组中的预留电池单元对失效电池单元进行替换，节约了用户使用成本。[0053]在上述实施例中，电池模块控制单元可以使用单片机，具体可以标记电池单元中的一个或多个为工作电池单元，使一个或多个工作电池单元的电池容量总和满足所需的电池容量值，电压值满足所需的电池电压；可以标记其余的一个或多个电池单元为预留电池单元。设电池正常工作时所需的电池模块数目为N，则可以标记N个电池单元为工作电池单元，电池模组中的其余L个电池单元为预留电池单元，当工作电池单元出现失效状态变为失效电池单元后，使用预留电池单元作为工作电池单元替换该失效电池单元，保证电池模组中依然有N个工作的电池单元，同时，对失效电池单元进行了标记，保证失效电池单元不再连接到电池模组中，考虑到电池成本及经济性，N L可以取5 : I至20 : 1，其中，N和 L为正整数。[0054]动力电池作为一种电力器件，存在着阻抗(包括欧姆阻抗和极化阻抗)且无法消除，这些阻抗不仅与电池物质本性和制造工艺有关，尤其与工作条件有关。特别是电池的内阻不是常数，在充放电使用过程中随时间逐渐变大。因此，内阻是表征电池性能的一个关键指标，但是大容量蓄电池的内阻一般都非常小，且内阻的在线测量还比较困难，精度也难以保证。由于内阻的存在，电池在充放电过程中有许多能量以热能的形式损失，这样就造成了电池可用的实际容量逐渐减小，在电池寿命末期，可用能量急剧减少。而且，由于工作环境的影响，电池的不可逆容量逐渐增加，最终使电池报废。对于质量较差的电池，在使用过程中可能提前达到失效状态，主要表现为可用容量的大量降低，因此，实际容量的变化与电池健康状态有相对稳定的关系，可以根据电池的实际容量来确定电池是否失效。[0055]另外，电池单元出现断路或短路时，电池单元中的电池模块将不能放出电量，也不能充入电量，电池模块两端的电压变为OV或接近0V，出现断路或短路状态也为失效状态。[0056]因此，当工作电池单元的电池状态出现断路状态、短路状态或容量异常状态中任一种时，可以判断该工作电池单元出现了失效状态，变为失效电池单元，同时，电池单元的失效状态并不仅局限于断路状态、短路状态或容量异常状态。[0057]可以通过电压传感器实时检测工作电池单元中的电池模块两端的电压值，若电池9模块两端的电压值小于或等于电压阈值，则初始电池模块的电池状态为断路状态或短路状态。电压阈值可以通过标定的方式确定，可以是OV或接近OV的数值。在电池模组正常工作时实时检测工作电池单元的电池状态是否有短路或断路状态出现，以及时发现失效情况。[0058]具体的，电池模块是由若干个电池单体串联构成单体串联序列，再由若干个单体串联序列并联的方式组成。可以通过采集的电池单体电压信号来判断电池状态，即电池模块两端的电压小于或等于电压阈值，电池模块内部的单体串联序列中均存在电压大于电压阈值的电池单体时，电池状态为断路状态；电池模块两端的电压小于或等于电压阈值，电池模块内部有电压小于或等于电压阈值的单体串联序列时，电池状态为短路状态。[0059]在达到设定的时间周期时，可以通过检测工作电池单元中的电池模块的实际容量，由电池模块的实际容量除以电池模块的实际容量参考值，获得电池模块的劣化程度，当电池模块的劣化程度大于或等于劣化阈值时，则初始电池模块的电池状态为容量异常状态。因为电池模块的实际容量是一个缓慢变化的过程，所以可以设定时间周期T，在达到所述时间周期时，检测工作电池单元是否处于容量异常状态，通过周期性循环检测以保证电池模组的安全性。时间周期T也可以通过标定的方式获得。[0060]具体的，对于有N个工作电池单元组成的电池模组，在相同的条件下对每个工作电池单元中的电池模块进行实际容量测试，并分别记为=Cp C2,，理想条件下，C1 = C2 二…Cn，如果各模块性能接近，则C1 乂 C2 ··Cn，对实际容量C1Xy求平均值，得到电Z1 JhC 4- 4- C池模块的实际容量参考值c'C 十匕2:,…十(、;定义某个工作电池单元中的电池模块Jvi的劣化程度为λ i，则為=#，其中，Ci为某个工作电池单元中的电池模块i的实际容量；设劣化程度的上限值为劣化阈值λ_，当λ_时，则该工作电池单元的电池状态为容量异常状态。劣化阈值λ_可以通过标定的方式获得，并在开始检测工作电池单元的电池状态前对劣化阈值λ _进行设定。[0061]当出现失效电池单元时，还可以输出所述失效电池单元的电池状态，并发出警告； 判断是否全部预留电池单元均标记为工作电池单元，如果是，即预留电池单元用尽时，可以输出无预留单元替换信息，并发出警告。因此，可以及时提示驾驶员动力电池出现异常状况，保证行车过程安全。[0062]另外，在电池模组开始工作前，还可以先对电池单元的电池状态进行检测，包括检测电池单元中的电池模块两端的电压值,检测电池单元中的电池模块的实际容量，由电池模块的实际容量除以电池模块的实际容量参考值，获得电池模块的劣化程度，当电池模块两端的电压值小于或等于电压阈值或者电池模块的劣化程度大于或等于劣化阈值时，将该电池单元标记为失效电池单元，再对其他正常电池单元进行标记，标记为工作电池单元或预留电池单元。这样，可以保证在初次标记工作电池单元或预留电池单元时，工作电池单元或预留电池单元均为非失效电池单元。[0063]在预留电池单元被标记为工作电池单元还可以对标记为工作电池单元的预留电池单元进行实际容量的检测，以保证替换失效电池单元的预留电池单元在下一个周期检测工作电池单元的实际容量前没有容量异常的情况发生。[0064]参见图2所示，是电池单元的一种结构示意图，第一支路还可以包括保险器11b，保险器与电池模块串联连接，用于当第一支路中的电流值大于电流阈值时，切断第一支路， 防止电池模组中出现异常增大的电流而造成的安全隐患，电流阈值可以通过标定的方式获得。[0065]参见图3所示，是电池单元的一种具体结构示意图，电池单元中的开关控制模块 13可以包括第一功率开关13a以及第二功率开关13b。[0066]其中，第一功率开关的一端与第二功率开关的一端相连的端点作为开关控制模块的第一端，第一功率开关的另一端作为开关控制模块的第二端，第二功率开关的另一端作为开关控制模块的第三端；第一功率开关，用于断开或接通第一支路；第二功率开关，用于断开或接通第二支路。[0067]第一功率开关以及第二功率开关可以采用接触器、继电器或IGBTdnsulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)等器件。[0068]基于图3所示的电池单元，参见图4所示，是电池模块控制单元的结构示意图，电池模块控制单元2可以包括标记子单元21、检测子单元22、判断子单元23、第一发送子单元24、第二发送子单元25以及第三发送子单元26。[0069]其中，标记子单元21，用于标记电池单元为工作电池单元或预留电池单元；[0070]检测子单元22，用于检测工作电池单元的电池状态；[0071]判断子单元23，用于根据工作电池单元的电池状态判断当前工作电池单元是否失效，如果是，标记当前工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个预留电池单元为工作电池单元；[0072]第一发送子单元24，用于向工作电池单元中的第一功率开关和第二功率开关发送第一控制指令，使工作电池单元中的第二功率开关断开，工作电池单元中的第一功率开关闭合；[0073]第二发送子单元25，用于向预留电池单元中的第一功率开关和第二功率开关发送第二控制指令，使预留电池单元中的第一功率开关断开，预留电池单元中的第二功率开关闭合；[0074]第三发送子单元26，用于向失效电池单元中的第一功率开关和第二功率开关发送第三控制指令，使失效电池单元中的第一功率开关断开，失效电池单元中的第二功率开关闭合。[0075]参见图5所示，是电池单元的另一种具体结构示意图，电池单元中的开关控制模块13也可以是三通功率开关13c ；[0076]三通功率开关的动端作为开关控制模块的第一端，三通功率开关的第一不动端和第二不动端分别作为开关控制模块的第二端和第三端；三通功率开关，用于断开第二支路并接通第一支路，或者，断开第一支路并接通第二支路。[0077]基于图5所示的电池单元，电池模块控制单元2可以包括标记子单元21、检测子单元22、判断子单元23、第一发送子单元24、第二发送子单元25以及第三发送子单元26。[0078]其中，标记子单元21，用于标记当前所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元;[0079]检测子单元22，用于检测工作电池单元的电池状态；[0080]判断子单元23，用于根据工作电池单元的电池状态判断当前工作电池单元是否失1效，如果是，标记当前工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个预留电池单元为工作电池单元；[0081]第一发送子单元24，用于向工作电池单元中的三通功率开关发送第一控制指令， 使工作电池单元中的三通功率开关的动端与工作电池单元中的三通功率开关的第一不动端接通；[0082]第二发送子单元25，用于向预留电池单元中的三通功率开关发送第二控制指令， 使预留电池单元中的三通功率开关的动端与预留电池单元中的三通功率开关的第二不动端接通；[0083]第三发送子单元26，用于向失效电池单元中的三通功率开关发送第三控制指令， 使失效电池单元中的三通功率开关的动端与失效电池单元中的三通功率开关的第二不动端接通。[0084]在上述实施例中，标记子单元可以具体用于标记电池单元中的一个或多个为工作电池单元，使一个或多个工作电池单元的电池容量总和满足所需输出的电池容量值，标记其余的一个或多个电池单元为预留电池单元。[0085]检测子单元可以具体用于通过电压传感器实时检测工作电池单元中的电池模块两端的电压值，若电池模块两端的电压值小于或等于电压阈值，则工作电池单元的电池状态为断路状态或短路状态；或者，在达到设定的时间周期时，检测工作电池单元中的电池模块的实际容量，由电池模块的实际容量除以电池模块的实际容量初始值得到电池模块的劣化程度，当电池模块的劣化程度大于或等于劣化阈值时，则工作电池单元的电池状态为容量异常状态。[0086]电池模块控制单元还可以包括报警子单元，用于当出现失效电池单元时，输出所述失效电池单元的电池状态，并发出警告；当全部所述预留电池单元均标记为工作电池单元时，输出无预留单元替换信息，并发出警告。[0087]基于上述实施例，开关控制模块包括第一功率开关以及第二功率开关或者开关控制模块包括三通功率开关时，本系统的工作原理是[0088]电池模块控制单元标记电池单元中的一个或多个为工作电池单元，使一个或多个工作电池单元的电池容量总和满足所需输出的电池容量值；标记其余的一个或多个电池单元为预留电池单元；[0089]检测工作电池单元的电池状态，具体通过电压传感器实时检测工作电池单元中的电池模块两端的电压值，若电池模块两端的电压值小于或等于电压阈值，则初始电池模块的电池状态为断路状态或短路状态；在达到设定的时间周期时，检测工作电池单元中的电池模块的实际容量，由电池模块的实际容量除以电池模块的实际容量参考值，获得电池模块的劣化程度，当电池模块的劣化程度大于或等于劣化阈值时，则初始电池模块的电池状态为容量异常状态；当工作电池单元的电池状态为断路状态、短路状态或容量异常状态中的任一种时，判断当前工作电池单元为失效电池单元；标记当前工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个预留电池单元为工作电池单元；[0090]向工作电池单元中的第一功率开关和第二功率开关发送第一控制指令，使初始电池单元中的第二功率开关断开，初始电池单元中的第一功率开关闭合，或者，向工作电池单元中的三通功率开关发送第一控制指令，使工作电池单元中的三通功率开关的动端与工作电池单元中的三通功率开关的第一不动端接通，即工作电池单元中的第一支路接通作为电池模组使用；[0091]向预留电池单元中的第一功率开关和第二功率开关发送第二控制指令，使预留电池单元中的第一功率开关断开，预留电池单元中的第二功率开关闭合，或者，向预留电池单元中的三通功率开关发送第二控制指令，使预留电池单元中的三通功率开关的动端与预留电池单元中的三通功率开关的第二不动端接通，即预留电池单元中的第二支路接通使电池丰吴组中电路保持连接；向失效电池单元中的第一功率开关和第二功率开关发送第三控制指令，使失效电池单元中的第一功率开关断开，失效电池单元中的第二功率开关闭合，或者，向失效电池单元中的三通功率开关发送第三控制指令，使失效电池单元中的三通功率开关的动端与失效电池单元中的三通功率开关的第二不动端接通，即失效电池单元中的第二支路接通，将失效电池单元从电池模组中隔离。[0093]这样，将动力电池模组中的电池单元标记为工作电池单元或预留电池单元，对作为动力电池使用的工作电池单元进行检测，能够及时发现其中的失效电池单元，当工作电池单元出现失效状态时，标记失效电池单元，并标记其中一个预留电池单元为工作电池单元以替换失效电池单元，通过电池模块控制单元控制第一功率开关及第二功率开关或者三通功率开关将失效电池单元从电池模组中隔离，并将预留电池单元连接到电池模组中，保证了整个动力电池系统性能的发挥，避免了失效电池单元对车辆造成的安全隐患，提高了系统可靠性，同时，在这个过程中不再需要对整个电池模组进行更换和维修，仅由电池模组中的预留电池单元对失效电池单元进行替换，节约了用户使用成本。[0094]目如,因为动力电池系统是一个闻电压闻功率系统，要考虑到大功率、闻电压承受: 能力、大电流、可靠性等因素，若果某个电子器件损坏，将可能造成严重的安全事故，所以开关控制模块采用第一功率开关以及第二功率开关相结合的方式是优选实施方式。同时，为了保证动力电池系统的安全，在初始状态下，动力电池系统中的全部功率开关应该保证断开的状态。[0095]需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。[0096]还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0097]结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。[0098]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种实现动力电池自动失效补偿的系统，其特征在于，所述系统包括电池模组以及电池模块控制单元； 所述电池模组包括串联或并联连接的多个电池单元，所述电池单元包括第一支路、第二支路以及开关控制模块，所述第一支路包括电池模块，所述开关控制模块的第一端作为所述电池单元的一端，所述开关控制模块的第二端和第三端分别与所述第一支路的一端和所述第二支路的一端相连，所述第一支路的另一端和所述第二支路的另一端相连的端点作为所述电池单元的另一端；所述开关控制模块，用于接通或断开所述第一支路，接通或断开所述第二支路； 电池模块控制单元，用于标记所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元；检测所述工作电池单元的电池状态；根据所述工作电池单元的电池状态判断当前所述工作电池单元是否失效，如果是，标记当前所述工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个所述预留电池单元为工作电池单元；向所述工作电池单元中的所述开关控制模块发送第一控制指令，使所述工作电池单元中的所述第二支路断开，所述工作电池单元中的所述第一支路接通；向所述预留电池单元中的所述开关控制模块发送第二控制指令，使所述预留电池单元中的所述第一支路断开，所述预留电池单元中的所述第二支路接通；向所述失效电池单元中的所述开关控制模块发送第三控制指令，使所述失效电池单元中的所述第一支路断开，所述失效电池单元中的所述第二支路接通。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述开关控制模块包括第一功率开关以及第二功率开关； 所述第一功率开关的一端与所述第二功率开关的一端相连的端点作为所述开关控制模块的第一端，所述第一功率开关的另一端作为所述开关控制模块的第二端，所述第二功率开关的另一端作为所述开关控制模块的第三端； 所述第一功率开关，用于断开或接通所述第一支路； 所述第二功率开关，用于断开或接通所述第二支路。
3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述开关控制模块包括三通功率开关； 所述三通功率开关的动端作为所述开关控制模块的第一端，所述三通功率开关的第一不动端和第二不动端分别作为所述开关控制模块的第二端和第三端； 所述三通功率开关，用于断开所述第二支路并接通所述第一支路，或者，断开所述第一支路并接通所述第二支路。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电池模块控制单元包括 标记子单元，用于标记所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元； 检测子单元，用于检测所述工作电池单元的电池状态； 判断子单元，用于根据所述工作电池单元的电池状态判断当前所述工作电池单元是否失效，如果是，标记当前所述工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个所述预留电池单元为工作电池单元； 第一发送子单元，用于向所述工作电池单元中的所述第一功率开关和所述第二功率开关发送第一控制指令，使所述工作电池单元中的所述第二功率开关断开，所述工作电池单元中的所述第一功率开关闭合； 第二发送子单元，用于向所述预留电池单元中的所述第一功率开关和所述第二功率开关发送第二控制指令，使所述预留电池单元中的所述第一功率开关断开，所述预留电池单元中的所述第二功率开关闭合； 第三发送子单元，用于向所述失效电池单元中的所述第一功率开关和所述第二功率开关发送第三控制指令，使所述失效电池单元中的所述第一功率开关断开，所述失效电池单元中的所述第二功率开关闭合。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电池模块控制单元包括 标记子单元，用于标记当前所述电池单元为工作电池单元或预留电池单元； 检测子单元，用于检测所述工作电池单元的电池状态； 判断子单元，用于根据所述工作电池单元的电池状态判断当前所述工作电池单元是否失效，如果是，标记当前所述工作电池单元为失效电池单元，并标记任一个所述预留电池单元为工作电池单元； 第一发送子单元，用于向所述工作电池单元中的所述三通功率开关发送第一控制指令，使所述工作电池单元中的所述三通功率开关的动端与所述工作电池单元中的所述三通功率开关的第一不动端接通； 第二发送子单元，用于向所述预留电池单元中的所述三通功率开关发送第二控制指令，使所述预留电池单元中的所述三通功率开关的动端与所述预留电池单元中的所述三通功率开关的第二不动端接通； 第三发送子单元，用于向所述失效电池单元中的所述三通功率开关发送第三控制指令，使所述失效电池单元中的所述三通功率开关的动端与所述失效电池单元中的所述三通功率开关的第二不动端接通。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述标记子单元具体用于 标记所述电池单元中的一个或多个为工作电池单元，使所述一个或多个工作电池单元的电池容量总和满足所需输出的电池容量值，标记其余的一个或多个所述电池单元为预留电池单元。
7.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述检测子单元具体用于 通过电压传感器实时检测所述工作电池单元中的所述电池模块两端的电压值，若所述电池模块两端的电压值小于或等于电压阈值，则所述工作电池单元的电池状态为断路状态或短路状态；或者， 在达到设定的时间周期时，检测所述工作电池单元中的所述电池模块的实际容量，由所述电池模块的实际容量除以电池模块的实际容量初始值得到所述电池模块的劣化程度，当所述电池模块的劣化程度大于或等于劣化阈值时，则所述工作电池单元的电池状态为容量异常状态。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当所述工作电池单元的电池状态为所述断路状态、所述短路状态或所述容量异常状态中的任一种时，判断所述工作电池单元失效。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电池模块控制单元还包括 报警子单元，用于当出现失效电池单元时，输出所述失效电池单元的电池状态，并发出警告；或者，当全部所述预留电池单元均标记为工作电池单元时，输出无预留单元替换信息，并发出警告。
10.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述第一支路还包括保险器，所述保险器与所述电池模块串联连接，用于当所述第一支路中的电流值大于电流阈值时，切断所述第一 支路。
专利摘要本实用新型公开了一种实现动力电池自动失效补偿的系统，用于动力电池失效单元自动补偿，该包括电池模组，包括串联或并联的多个包括第一支路、第二支路和开关控制模块的电池单元，第一支路含电池模块；电池模块控制单元，用于标记电池单元为工作或预留电池单元，检测工作电池单元的电池状态并判断当前工作电池单元是否失效，如果是，标记为失效电池单元，并标记任一个预留电池单元为工作电池单元；向工作电池单元发送控制指令，使其第二支路断开、第一支路接通；向预留电池单元发送控制指令，使其第一支路断开、第二支路接通；向失效电池单元发送控制指令，使其第一支路断开、第二支路接通。
文档编号H02J9/06GK202749904SQ20122043922
公开日2013年2月20日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者韩尔樑, 王宏宇, 张守中 申请人:潍柴动力股份有限公司