一种电池全时检测装置、系统及汽车的制作方法

1.本发明涉及电动车电池安全技术领域，特别是涉及一种电池全时检测装置。


背景技术：

2.目前对于电池故障或热失控的检测主要通过两种方式:
3.一、是不增加传感器，在现有的电池系统的电压采集、电流传感器以及电池系统软件的基础上，通过bms(battery management system，电池管理系统)监控电池系统电压、温度、的信号，并根据电压、温度的变化情况与初始设定的阈值进行比较来判断是否发生故障或热失控。在电池系统上电工作的情况下可以起到一定的监控热失控的作用，但正常情况整车下电后，电池管理系统(bms)也会下电休眠，bms休眠之后无法实现对电池故障或热失控的监测，此时若发生故障或热失控则无法发生监控和预警，功能会发生失效，不满足要求；则要求电池系统在整车下电休眠之后持续工作，但bms持续工作会造成两个问题：首先bms持续工作对于低压蓄电池的电耗很大，很大概率会导致整车蓄电池馈电问题；其次bms长时间的工作也会缩短bms的使用寿命。
4.二、根据热失控的特征，热失控发生时，电池系统除电压、电流、温度和soc发生变化之外，系统内气体压力、氧含量、气体组分、盐雾也会发生明显的变化。通过增加传感器，如气体压力传感器、氧传感器、气体传感器、烟雾传感器等，来直接监测热失控；若发生热失控通过监测和唤醒单元，唤醒bms进行确认并发出预警信号。在当前电池系统的软硬件基础之上增加一个或者多个传感器(压力、氧、气体组分)，当车辆工作状态下通过一个或者多个传感器(压力、氧、气体组分)监测到热失控，将会唤醒休眠状态的bms，再结合bms对于电池系统电压、温度和soc的变化，综合判断是否真实发生热失控。但是，在一般情况下只有在发生热失控时才会有烟雾压力等特征量的变化，它的唤醒与检测主要针对热失控事件，对于电芯异常等故障无法检测，其次传感器(压力、氧、气体组分)单件的成本比较贵。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，提出一种电池全时检测装置，解决对热失控的直接监测成本高，实时监测电池故障或热失控造成整车低压电池馈电的技术问题。
6.一方面，提供一种电池全时检测装置，包括：相互连接的bms从板、bms主板；所述bms从板的输入端连接车载动力电池，所述bms从板的输出端连接所述bms主板的输入端；
7.其中，所述bms从板用于整车进入休眠状态时，通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，获得比较结果；当比较结果为某一电池模组的温度值或电压值异常时，唤醒所述bms主板并输出异常信息；
8.所述bms主板用于根据异常信息确定是否检测所述车载动力电池的状态，并根据检测结果上传车载动力电池检测数据或输出报警信息。
9.优选地，所述bms从板内设置afe芯片，所述afe芯片的输入端连接车载动力电池中
各电池模组，用于采集电池模组的温度值和电压值；所述afe芯片通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，当温度值或电压值未处于预设的正常阈值范围时，生成唤醒信号。
10.优选地，所述afe芯片的输出端连接所述bms主板，用于向所述bms主板输出唤醒信号、各电池模组的温度值、电压值。
11.优选地，所述bms主板的输入端连接所述bms从板的输出端，用于接收唤醒信号，当确定异常信息满足预设的唤醒条件时，检测所述车载动力电池的状态。
12.另一方面，还提供一种电池全时检测系统，包括vcu、tel、icm、后台终端以及用于检测车载动力电池的电池全时检测装置；
13.所述电池全时检测装置包括相互连接的bms从板、bms主板；所述bms从板的输入端连接车载动力电池，所述bms从板的输出端连接所述bms主板的输入端；所述bms主板的输出端分别连接所述vcu、所述tel、所述icm；所述tel输出端连接所述后台终端；
14.其中，所述bms从板用于整车进入休眠状态时，通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，获得比较结果；当比较结果为某一电池模组的温度值或电压值异常时，唤醒所述bms主板并输出异常信息；
15.所述bms主板用于根据异常信息确定是否检测所述车载动力电池的状态，并根据检测结果确定向所述vcu/所述tel/所述icm上传车载动力电池检测数据；
16.所述tel用于向所述后台终端上传车载动力电池检测数据。
17.优选地，所述bms从板内设置afe芯片，所述afe芯片的输入端连接车载动力电池中各电池模组，用于采集电池模组的温度值和电压值；所述afe芯片通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，当温度值或电压值未处于预设的正常阈值范围时，生成唤醒信号；所述afe芯片的输出端连接所述bms主板，用于向所述bms主板输出唤醒信号、各电池模组的温度值、电压值。
18.优选地，所述bms主板的输入端连接所述bms从板的输出端，用于接收唤醒信号，当确定异常信息满足预设的唤醒条件时，检测所述车载动力电池的状态。
19.优选地，所述bms主板的输出端分别连接所述vcu的输入端、所述tel输入端、所述icm输入端；
20.所述bms主板检测所述车载动力电池为故障时，向所述vcu输出电池故障状态信号和网络管理唤醒信号；
21.所述bms主板检测所述车载动力电池热失控时，向所述tel、所述icm输出热失控故障提示信号和网络管理唤醒信号；
22.所述bms主板确定上传车载动力电池检测数据时，通过所述tel向所述后台终端上传车载动力电池检测数据。
23.优选地，所述后台终端的输入端连接所述tel的输出端，用于接收车载动力电池检测数据；所述后台终端的输出端连接移动终端，用于输出数据分析结果和报警信号。
24.另一方面，还提供一种汽车，包括所述的电池全时检测系统。
25.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
26.本发明提供的电池全时检测装置、系统及汽车，在现有的电池系统结构下，以低成本方案(主要针对现有芯片唤醒功能的全时检测策略改进)解决了对热失控的直接监测；休眠时仅在bms从板通过电压比较法搜索到电池满足唤醒条件时才唤醒bms主板，进行检测确认，降低了由于实时监测电池故障或热失控造成整车低压电池馈电的风险；有效确定电池部分故障如电芯自放电过大等。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
28.图1为本发明实施例中一种电池全时检测装置的示意图。
29.图2为本发明实施例中一种电池全时检测系统的示意图。
30.图3为本发明实施例中一种电池全时检测逻辑的示意图。
具体实施方式
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
32.如图1所示，为本发明提供的一种电池全时检测装置的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述装置包括：相互连接的bms(battery management system，电池管理系统)从板、bms(battery management system，电池管理系统)主板；所述bms从板1的输入端连接车载动力电池3，所述bms从板1的输出端连接所述bms主板2的输入端；
33.所述bms从板1用于整车进入休眠状态时，通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，获得比较结果；当比较结果为某一电池模组的温度值或电压值异常时，唤醒所述bms主板2并输出异常信息；可以理解的是，bms从板1在休眠时持续监控判断，当温度与电压有异常值时可唤醒bms主板2；具体为采集电池包中各电池模组的单体电压、温度，同时通过电压比较器(afe芯片)与预设的正常阈值比较，判断信号有效性，电池的均衡功能等。
34.具体实施例中，所述bms从板1内设置afe(active front end，电池前端采集)芯片，所述afe芯片的输入端连接车载动力电池3中各电池模组，用于采集电池模组的温度值和电压值；所述afe芯片通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，当温度值或电压值未处于预设的正常阈值范围时，生成唤醒信号。所述afe芯片的输出端连接所述bms主板2，用于向所述bms主板2输出唤醒信号、各电池模组的温度值、电压值。可以理解的是，bms从板1利用afe芯片全时的对车载动力电池3的各电池模组进行检测，当检测到存在异常(电池的电压或温度超出正常值范围)时，唤醒bms主板2。不仅能够监测行车状态下的是否发生故障或热失控，而且能够在停车休眠状态下实时的监测电池包是否发生故障或热失控，降低了监测功耗，降低了整车低压蓄电池馈电的风险。
35.具体地，如图3所示，所述afe芯片预先设置唤醒bms主板2的条件，可通过刷写一级
唤醒子条件(电压小于或等于某个值/电压大于或等于某个值/温度大于或等于某个值/温度采样故障(某定值))，当某一时刻(t0)afe芯片检测到某个通道满足一级唤醒子条件，则触发唤醒bms主板2(t1)，向bms主板2输出唤醒信号。
36.所述bms主板2用于根据异常信息确定是否检测所述车载动力电池3的状态，并根据检测结果上传车载动力电池3检测数据或输出报警信息；可以理解的是，bms主板2检测高压动力蓄电池内部各组件的状态，包括电池单体电压、模组的电压、电池总电压，电流、温度，电池绝缘等参数；同时也控制和协调高压动力蓄电池内部组件的各项工作，当确定满足上传数据条件时，上传电池的状态数据和检查数据。
37.具体实施例中，所述bms主板2的输入端连接所述bms从板1的输出端，用于接收唤醒信号，当确定异常信息满足预设的唤醒条件时，检测所述车载动力电池3的状态。可以理解的是，当bms主板2被唤醒后检测动力电池的状态，确定满足数据上传条件时，上传故障期间电池数据；当检测到热失控时上传数据，发出报警信息提醒用户，同时通知售后人员。
38.具体地，如图3所示，当bms主板2接收到唤醒信号后，首先确认唤醒条件是否有效，也就是是否满足预设的唤醒条件，确认满足唤醒条件后(t2)，此时开始上传数据(车载动力电池3各电池模组的状态数据)并进行电池检测(检测是否存在故障)，且在确认唤醒条件后的某个时刻进行二级子条件动态刷写唤醒通道的芯片(t3)，检测至t4未满足热失控总条件(预先设置好)，且不满足二级唤醒子条件(如后续所述)，则进行休眠状态，也就是开始检测后发现没有热失效和故障情况，继续切换进入休眠；经过一段时间在某个时刻(t5)满足二级唤醒子条件(发生故障)，此时继续唤醒bms主板2(t6)，bms主板2确认唤醒条件后(t7)，进行检测至t8，此过程上传数据，在此段时间内t9时刻满足热失控总条件(存在热失控故障)，则进行上传数据(热失控数据)至t10。
39.再具体的，二级唤醒子条件为电压小于或等于v/电压大于或等于v/温度大于或等于℃。其中，一级唤醒子条件是对应的，当一级唤醒子条件确定一种情况后，需要出现对应的二级唤醒子条件才能开始上传数据，若未出现对应的二级唤醒子条件则只检测不上传数据。
40.具体地一级唤醒子条件与二级唤醒子条件对应关系如下：
41.a:电压小于或等于xv(一级唤醒条件)，与之对应的是a’：电压小于或等于xv(二级唤醒条件)；
42.b：电压大于或等于xv(一级唤醒条件)，与之对应的是b’:电压大于或等于xv(二级唤醒条件)；
43.c：温度大于或等于x℃(一级唤醒条件)，与之对应的是c’:温度大于或等于x℃(二级唤醒条件)；
44.d：温度采样故障(x℃)(一级唤醒条件)。
45.如图2所示，为本发明提供的一种电池全时检测系统的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述系统包括：包括vcu6(vehicle control unit，整车控制器)、tel4(tel4ematics system，远程通讯模块)、icm5(instrument cluster module，组合仪表)、后台终端7以及用于检测车载动力电池3的电池全时检测装置；
46.所述电池全时检测装置包括相互连接的bms从板1、bms主板2；所述bms从板1的输入端连接车载动力电池3，所述bms从板1的输出端连接所述bms主板2的输入端；所述bms主
板2的输出端分别连接所述vcu6、所述tel4、所述icm5；所述tel4输出端连接所述后台终端7；
47.其中，所述bms从板1用于整车进入休眠状态时，通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，获得比较结果；当比较结果为某一电池模组的温度值或电压值异常时，唤醒所述bms主板2并输出异常信息；可以理解的是，bms从板1在休眠时持续监控判断，当温度与电压有异常值时可唤醒bms主板2；具体为采集电池中各电池模组的单体电压、温度，同时通过电压比较器(afe芯片)与预设的正常阈值比较，判断信号有效性，电池的均衡功能等。
48.具体实施例中，所述bms从板1内设置afe(active front end，电池前端采集)芯片，所述afe芯片的输入端连接车载动力电池3中各电池模组，用于采集电池模组的温度值和电压值；所述afe芯片通过电压比较器将各电池模组的温度值与预设的正常温度阈值比较，或将各电池模组的电压值与预设的正常电压阈值比较，当温度值或电压值未处于预设的正常阈值范围时，生成唤醒信号。所述afe芯片的输出端连接所述bms主板2，用于向所述bms主板2输出唤醒信号、各电池模组的温度值、电压值。可以理解的是，bms从板1利用afe芯片全时的对车载动力电池3的各电池模组进行检测，当检测到存在异常(电池的电压或温度超出正常值范围)时，唤醒bms主板2。不仅能够监测行车状态下的是否发生故障或热失控，而且能够在停车休眠状态下实时的监测电池包是否发生故障或热失控，降低了监测功耗，降低了整车低压蓄电池馈电的风险。
49.具体地，如图3所示，所述afe芯片预先设置唤醒bms主板2的条件，可通过刷写一级唤醒子条件(电压小于或等于某个值/电压大于或等于某个值/温度大于或等于某个值/温度采样故障(某定值))，当某一时刻(t0)afe芯片检测到某个通道满足一级唤醒子条件，则触发唤醒bms主板2(t1)，向bms主板2输出唤醒信号。
50.所述bms主板2用于根据异常信息确定是否检测所述车载动力电池3的状态，并根据检测结果确定向所述vcu6/所述tel4/所述icm5上传车载动力电池3检测数据；可以理解的是，bms主板2检测高压动力蓄电池内部各组件的状态，包括电池单体电压、模组的电压、电池总电压，电流、温度，电池绝缘等参数；同时也控制和协调高压动力蓄电池内部组件的各项工作，当确定满足上传数据条件时，上传电池的状态数据和检查数据。
51.具体实施例中，所述bms主板2的输入端连接所述bms从板1的输出端，用于接收唤醒信号，当确定异常信息满足预设的唤醒条件时，检测所述车载动力电池3的状态。可以理解的是，当bms主板2被唤醒后检测动力电池的状态，确定满足数据上传条件时，上传故障期间电池数据；当检测到热失控时上传数据，发出报警信息提醒用户，同时通知售后人员。
52.具体地，如图3所示，当bms主板2接收到唤醒信号后，首先确认唤醒条件是否有效，也就是是否满足预设的唤醒条件，确认满足唤醒条件后(t2)，此时开始上传数据(车载动力电池3各电池模组的状态数据)并进行电池检测(检测是否存在故障)，且在确认唤醒条件后的某个时刻进行二级子条件动态刷写唤醒通道的芯片(t3)，检测至t4未满足热失控总条件(预先设置好)，且不满足二级唤醒子条件(如后续所述)，则进行休眠状态，也就是开始检测后发现没有热失效和故障情况，继续切换进入休眠；经过一段时间在某个时刻(t5)满足二级唤醒子条件(发生故障)，此时继续唤醒bms主板2(t6)，bms主板2确认唤醒条件后(t7)，进行检测至t8，此过程上传数据，在此段时间内t9时刻满足热失控总条件(存在热失控故障)，
则进行上传数据(热失控数据)至t10。
53.再具体的，二级唤醒子条件为电压小于或等于v/电压大于或等于v/温度大于或等于℃。其中，一级唤醒子条件是对应的，当一级唤醒子条件确定一种情况后，需要出现对应的二级唤醒子条件才能开始上传数据，若未出现对应的二级唤醒子条件则只检测不上传数据。具体地一级唤醒子条件与二级唤醒子条件对应关系如下：
54.a:电压小于或等于xv(一级唤醒条件)，与之对应的是a’：电压小于或等于xv(二级唤醒条件)；
55.b：电压大于或等于xv(一级唤醒条件)，与之对应的是b’:电压大于或等于xv(二级唤醒条件)；
56.c：温度大于或等于x℃(一级唤醒条件)，与之对应的是c’:温度大于或等于x℃(二级唤醒条件)；
57.d：温度采样故障(x℃)(一级唤醒条件)。
58.再具体地，所述bms主板2的输出端分别连接所述vcu6的输入端、所述tel4输入端、所述icm5输入端，用于将检测到的故障上报；所述bms主板2检测到所述车载动力电池3为故障时，向所述vcu6输出电池故障状态信号和网络管理唤醒信号，用于对多个功能进行逻辑判断，向整车众多部件发出指令，对其进行控制。例如：整车上高压电、下高压电、紧急下高压电、充电、行驶等功能的决策和控制。所述bms主板2检测到所述车载动力电池3热失控时，向所述tel4、所述icm5输出热失控故障提示信号和网络管理唤醒信号，用于向司机显示车辆状态以及车辆故障报警和提示，以及将数据上传后台终端7用于数据检测和分析。所述bms主板2检测到上传车载动力电池3检测数据时，通过所述tel4向所述后台终端7上传车载动力电池3检测数据，将数据上传后台终端7用于数据检测和分析。
59.所述tel4用于向所述后台终端7上传车载动力电池3检测数据。可以理解的是，所述后台终端7的输入端连接所述tel4的输出端，用于接收车载动力电池3检测数据；所述后台终端7的输出端连接移动终端，用于输出数据分析结果和报警信号；后台终端7一般布置在车企的数据监控中心；接收远程通讯模块上传的数据和同客户手机app做交互；可用于数据分析、储存、和同客户收集app收发指令；同时还可联系车辆救援小组和应急事故小组，处理车辆故障等事宜。
60.本发明还提供的一种汽车，包括所述的电池全时检测系统。
61.综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：
62.本发明提供的电池全时检测装置、系统及汽车，在现有的电池系统结构下，以低成本方案(主要针对现有芯片唤醒功能的全时检测策略改进)解决了对热失控的直接监测；休眠时仅在bms从板通过电压比较法搜索到电池满足唤醒条件时才唤醒bms主板，进行检测确认，降低了由于实时监测电池故障或热失控造成整车低压电池馈电的风险；有效确定电池部分故障如电芯自放电过大等。
63.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。