一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障處理系統(tǒng)與處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的處理系統(tǒng)與處理方法，應(yīng)用于電池管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，鋰離子動(dòng)力電池已批量用于新能源汽車。受鋰離子動(dòng)力電池單體數(shù)量多、可用容量使用范圍寬、充電和放電電流大及使用環(huán)境復(fù)雜等因素影響，設(shè)計(jì)合理的電池故障處理方法對(duì)提高動(dòng)力電池安全性、可靠性具有重要意義。
[0003]鋰離子動(dòng)力電池在實(shí)際應(yīng)用中可能發(fā)生單體故障、溫度故障、通信故障、電池管理系統(tǒng)(BMS)硬件故障、電流超限值和高壓繼電器故障等故障情況，雖然已設(shè)計(jì)加入熔斷器等防護(hù)措施，但從使用角度來講，熔斷器只是一種被動(dòng)方式，而利用電池管理系統(tǒng)進(jìn)行控制則是一種更有效的主動(dòng)防護(hù)方式。
[0004]目前，各動(dòng)力電池生產(chǎn)廠家在電池發(fā)生故障時(shí)，雖普遍采用電池管理系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池功率進(jìn)行限制，但只是從充電和放電兩方面進(jìn)行控制，這種限制功率的方法在有些情況下限制了車輛的一些不該限制的功能。如附圖1所示，如果只對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電和放電整體控制，當(dāng)DC/DC繼電器發(fā)生故障時(shí)，雖無法利用充電機(jī)進(jìn)行充電，但可以利用車輛制動(dòng)能量回收進(jìn)行充電，導(dǎo)致車輛功能出現(xiàn)不該有的缺失。
[0005]由此，在動(dòng)力電池發(fā)生故障時(shí)，如果能從功率控制角度對(duì)動(dòng)力電池充電和放電功率進(jìn)行有效控制是非常有必要的，這是一種新的嘗試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)不足的情況下，提供一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障處理系統(tǒng)與處理方法，提高了新能源汽車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及可靠性。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合【附圖說明】如下:
[0008]一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障處理系統(tǒng)，主要由動(dòng)力電池101、電機(jī)102、充電機(jī)和DC/DC總成103、1號(hào)熔斷器104、電池總成、2號(hào)熔斷器112和電池管理系統(tǒng)113組成；
[0009]所述充電機(jī)和DC/DC總成103由與電機(jī)102連接的三個(gè)主回路高壓繼電器和與充電機(jī)、DC/DC連接的兩個(gè)充電和DC/DC回路高壓繼電器組成；
[0010]所述三個(gè)主回路高壓繼電器由預(yù)充電繼電器107、主正繼電器108和主負(fù)繼電器109組成;
[0011]所述兩個(gè)充電和DC/DC回路高壓繼電器由充電機(jī)和DC/DC繼電器正110和充電機(jī)和0(:/1)(:繼電器負(fù)111組成；
[0012]所述I號(hào)熔斷器104用于防止主高壓電路電流過大；
[0013]所述2號(hào)熔斷器112用于防止充電高壓電路電流過大。
[0014]所述電池總成由一個(gè)以上的電池模塊106組成。
[0015]還包括電池維修開關(guān)105，用于維修時(shí)切斷動(dòng)力電池輸出、防止觸電。
[0016]一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障處理方法，包括以下步驟:
[0017]a、按照動(dòng)力電池故障對(duì)動(dòng)力電池101和車輛的危害程度，將動(dòng)力電池故障劃分為8個(gè)等級(jí)，其中，等級(jí)I為動(dòng)力電池101內(nèi)部警告;等級(jí)2為對(duì)整車控制單元的警告，限制充電或放電功率;等級(jí)3為不允許對(duì)動(dòng)力電池101充電，包括單體電壓高報(bào)警;等級(jí)4為不允許動(dòng)力電池101放電，包括單體電壓低報(bào)警;等級(jí)5為充電機(jī)和DC/DC繼電器故障，包括充電正繼電器粘連故障；等級(jí)6為主回路繼電器故障；等級(jí)7和等級(jí)8為電池嚴(yán)重故障，不允許對(duì)動(dòng)力電池101進(jìn)行充電和放電，包括單體電壓過高、單體電壓過低及溫度過高；
[0018]b、利用BMS檢測(cè)動(dòng)力電池故障是否發(fā)生，并判斷故障類型；
[0019]C、根據(jù)故障類型得出等級(jí)，按照所屬故障等級(jí)進(jìn)行故障處理，再?gòu)睦密囕v能量回收對(duì)動(dòng)力電池101進(jìn)行充電、利用充電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池101進(jìn)行充電、利用動(dòng)力電池101給電機(jī)供電、利用動(dòng)力電池1I給DC/DC供電四個(gè)方面對(duì)動(dòng)力電池1I充電、放電功率值進(jìn)行有效控制，進(jìn)行故障處理。
[0020]步驟c進(jìn)行故障處理的具體步驟為:
[0021]Cl、當(dāng)BMS檢測(cè)到動(dòng)力電池內(nèi)部警告(例如動(dòng)力電池溫度低、動(dòng)力電池電量高、動(dòng)力電池電量低等)相關(guān)故障時(shí)，基于故障嚴(yán)重程度確定其故障等級(jí)，基于故障等級(jí)與功率控制間的關(guān)系，控制充電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池充電功率等于動(dòng)力電池充電許用功率、車輛能量回收系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池充電功率等于動(dòng)力電池充電許用功率、動(dòng)力電池對(duì)電機(jī)放電功率等于動(dòng)力電池放電許用功率、動(dòng)力電池對(duì)DC/DC放電功率等于動(dòng)力電池放電許用功率；
[0022]c2、當(dāng)BMS檢測(cè)到動(dòng)力電池外部警告相關(guān)故障時(shí)，動(dòng)力電池外部警告用于提示車輛其動(dòng)力電池處于非正常工作狀態(tài)，基于故障嚴(yán)重程度確定其故障等級(jí)，基于故障等級(jí)與功率控制間的關(guān)系，控制充電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池充電功率等于動(dòng)力電池充電許用功率的3 O %?100%范圍、車輛能量回收系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池充電功率等于動(dòng)力電池充電許用功率的30%?100 %范圍、動(dòng)力電池對(duì)電機(jī)放電功率等于動(dòng)力電池放電許用功率餓30 %?100%范圍、動(dòng)力電池對(duì)DC/DC放電功率等于動(dòng)力電池放電許用功率的30 %?100 %范圍，功率限制比例值與故障項(xiàng)目一一對(duì)應(yīng)；
[0023]c3、當(dāng)BMS檢測(cè)到充電機(jī)和DC/DC繼電器故障時(shí)，基于其嚴(yán)重程度確定故障等級(jí)，基于故障等級(jí)與功率控制間的關(guān)系，控制充電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池充電功率為0、車輛能量回收系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池充電功率等于動(dòng)力電池充電許用功率、動(dòng)力電池對(duì)電機(jī)放電功率等于動(dòng)力電池放電許用功率、動(dòng)力電池對(duì)DC/DC放電功率為O;
[0024]c4、當(dāng)BMS檢測(cè)到主正繼電器或主負(fù)繼電器或預(yù)充電繼電器故障時(shí)，基于其嚴(yán)重程度確定故障等級(jí)，基于故障等級(jí)與功率控制間的關(guān)系，控制充電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池充電功率等于動(dòng)力電池充電許用功率、車輛能量回收系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力電池充電功率為0、動(dòng)力電池對(duì)電機(jī)放電功率為O、動(dòng)力電池對(duì)DC/DC放電功率等于動(dòng)力電池放電許用功率。
[0025]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明打破了現(xiàn)有技術(shù)中將電池故障分為正常、報(bào)警和故障級(jí)別的限定，將故障級(jí)別分為8個(gè)等級(jí);相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中只是從充電功率和放電功率兩個(gè)方面進(jìn)行控制的粗糙處理，本發(fā)明將功率分為四個(gè)方面:包括充電機(jī)對(duì)動(dòng)力電池的充電功率、車輛能量回收的對(duì)動(dòng)力電池的充電功率、動(dòng)力電池對(duì)電機(jī)的放電功率和動(dòng)力電池對(duì)DC/DC的放電功率;采用本發(fā)明的故障處理措施，能夠提高車輛的能量管理效率，降低油耗，同時(shí)提高車輛在故障狀態(tài)下使用的可能性。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明動(dòng)力電池相關(guān)的高壓原理圖；
[0027]圖2為本發(fā)明故障處理方法的軟件流程圖。
[0028]圖中，101.動(dòng)力電池102.電機(jī)103.充電機(jī)和DC/DC總成104.1號(hào)熔斷器105.電池維修開關(guān)106.電池模塊107.預(yù)充電繼電器108.主正繼電器109.主負(fù)繼電器110.充電機(jī)和DC/DC繼電器正111.充電機(jī)和0(:/1^繼電器負(fù)112.2號(hào)熔斷器113.電池管理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于此:
[0030]如圖1所示，為插電混合動(dòng)力汽車的高壓設(shè)計(jì)原理圖。本款插電混合動(dòng)力汽車具有充電模式和行駛模式。其中，行駛模式又分為制動(dòng)能量回收模式和電驅(qū)動(dòng)模式。
[0031]一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障處理系統(tǒng)，主要由動(dòng)力電池101、電機(jī)102、充電機(jī)和DC/DC總成103、1號(hào)熔斷器104、電池總成106、2號(hào)熔斷器112和電池管理系統(tǒng)113組成；
[0032]所述充電機(jī)和DC/DC總成103由與電機(jī)102連接的三個(gè)主回路高壓繼電器和與充電機(jī)、DC/DC連接的兩個(gè)充電和DC/DC回路高壓繼電器組成；
[0033]所述三個(gè)主回路高壓繼電器由預(yù)充電繼電器107、主正繼電器108和主負(fù)繼電器109組成;
[0034]所述兩個(gè)充電和DC/DC回路高壓繼電器由充電機(jī)和DC/DC繼電器正110和充電機(jī)和0(:/1)(:繼電器負(fù)111組成；
[0035]所述I號(hào)熔斷器104用于防止主高壓電路電流過大；
[0036]所述2號(hào)熔斷器112用于防止充電高壓電路電流過大。
[0037]所述電池總成由一個(gè)以上的電池模塊組成。
[0038]還包括電池維修開關(guān)105，用于維修時(shí)切斷動(dòng)力電池輸出、防止觸電。
[0039]在充電模式下，利用充電機(jī)通過充電機(jī)和DC/DC繼電器正110和充電機(jī)和DC/DC繼電器負(fù)111給動(dòng)力電池101充電；
[0040]在制動(dòng)能量回收模式下，利用電機(jī)102通過主正繼電器108和主負(fù)繼電器109給動(dòng)力電池101充電；
[0041]在電驅(qū)動(dòng)模式下，利用動(dòng)力電池101驅(qū)動(dòng)電機(jī)102給車輛提供動(dòng)力；
[0042]另外，在以上三種中的任何一種模式下，動(dòng)力電池101都需要通過DC/DC繼電器正110和充電機(jī)和DC/DC繼電器負(fù)111給DC/DC供電，以滿足車輛12V低壓供電需求。
[0043]動(dòng)力電池故障包括:單體電壓過高和過低故障、模塊電壓過高和過低故障、單體不一致性故障、模塊溫度過高故障、電池容量過高和過低故障、電流過大故障、傳感器故障、通信故障、高壓繼電器故障和BMS存儲(chǔ)器(包括只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和電可擦只讀存儲(chǔ)器)故障等。
[0044]一種鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障處理方法，包括以下步驟:
[0045]a、按照其對(duì)動(dòng)力電池101和車輛的危害程度，將動(dòng)力電池故障劃分為8個(gè)等級(jí)，其中，故障等級(jí)I為動(dòng)力電池內(nèi)部警告級(jí)別，不對(duì)動(dòng)力電池功率進(jìn)行限制;故障等級(jí)