[發明專利]動力蓄電池的保護方法及裝置

有效

• 申請號: 201410119641.9
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN104835989B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 馬東輝
• 申請（專利權）人: 北京車和家信息技術有限責任公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;B60L11/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種動力蓄電池的保護方法及裝置。

背景技術

電動汽車所用的動力蓄電池是由多個單體電池串并聯組成的，單體電池由于受電化學原理限制，其允許的工作電壓必須在一個范圍內，如果在使用中工作電壓超出了該電壓范圍的上限（即過壓）或低于該電壓范圍的下限（即欠壓），都將可能造成單體電池的不可逆損壞，從而降低動力蓄電池的使用壽命。

例如，動力蓄電池在使用過程中如果出現嚴重的過壓、欠壓即使用電壓范圍超出允許的工作范圍，電池內部將會發生副反應，從而造成內部短路、發熱等不良現象，輕則出現電池容量嚴重損失，重則發生起火等事故。由于電池系統是個被動輸出的電源系統，不能主動降低或增加輸入輸出的電流，只能通過被動的方法請求用電部件(如驅動電機)或供電部件(如充電機)，降低輸入或輸出的功率。電池管理系統BMS(Battery Management System)通常采用多種措施來限制電池的過壓和欠壓，相關技術中的做法是設定電壓閾值，當超出設定電壓閾值時，切斷接觸器或請求用電部件降低輸出或輸入功率。其中，請求用電部件降低輸出或輸入功率的方法為（以動力蓄電池過壓保護為例）：根據單體電池的最高電壓或最低電壓單次采樣值將動力蓄電池的最大允許輸入輸出功率進行降額，根據降額后的功率控制充電系統對動力蓄電池的充電功率。

但是，相關技術中的處理方法存在以下缺點：（1）對于純電動模式的電動汽車來講，直接切斷接觸器以斷開高壓回路連接，意味著斷開動力系統的能源供應，電動汽車將會失去動力，將引發電動汽車失控造成危險。另外，在制動回饋過程中斷開動力蓄電池能很好地防止電池過充，但是由于驅動電機仍然在高速旋轉，在其負載動力電池已經斷開的情況下，空載電壓將會升高，可能超出高壓電器元件的耐壓范圍。（2）由于路面狀況的千變萬化，電動汽車在行駛過程中，電流變化比較劇烈，單體電池的最高或最低電壓變化也比較劇烈，那么，電池管理系統發送給VMS或充電機的最大可用功率變化劇烈，在對車輛控制上表現出來的就是容易造成抖動，影響車輛的舒適性。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的第一個目的在于提出一種動力蓄電池的保護方法。該方法在當電池發生過壓時，通過比例積分與微分PID控制算法可以控制電池的電壓迅速回落到預設過壓閾值以下，且電流變化平穩，減小了過壓對電池造成的損害，提高了電池的使用壽命。

本發明的第二個目的在于提出一種動力蓄電池的保護裝置。

本發明的第三個目的在于提出另一種動力蓄電池的保護方法。

本發明的第四個目的在于提出另一種動力蓄電池的保護裝置。

為了實現上述目的，本發明第一方面實施例的動力蓄電池的保護方法，包括以下步驟：獲取所述動力蓄電池所允許的輸入功率的最大值并獲取當前所述動力蓄電池中單體電池的電壓的最大值；判斷所述電壓的最大值與預設過壓閾值的差值是否大于0；如果大于0，根據比例積分與微分PID控制算法對所述差值進行處理以獲取處理結果；根據所述輸入功率的最大值和所述處理結果獲取第一功率，并根據所述第一功率控制電機扭矩，以控制所述動力蓄電池的輸入功率。

根據本發明實施例的動力蓄電池的保護方法，當動力蓄電池中單體電池的電壓超過預設過壓閾值時，通過PID控制算法可以控制單體電池的電壓迅速回落到預設過壓閾值以下，并且動力蓄電池以較小的功率進行輸入或輸出，電流的變化較為平穩，可以充分地利用電池的充電接受能力，提高了電池的使用壽命。同時，該方法可以由車輛的微控制單元MCU直接控制電機扭矩的輸出，避免了動力蓄電池只能被動地等待電機系統或制動回饋系統調整功率，從而能夠直接限制輸入或輸出動力蓄電池的能量。

為了實現上述目的，本發明第二方面實施例的動力蓄電池的保護裝置，包括：獲取模塊，用于獲取所述動力蓄電池所允許的輸入功率的最大值并獲取當前所述動力蓄電池中單體電池的電壓的最大值；判斷模塊，用于判斷所述電壓的最大值與預設過壓閾值的差值是否大于0；處理模塊，用于如果大于0，根據比例積分與微分PID控制算法對所述差值進行處理以獲取處理結果；控制模塊，用于根據所述輸入功率的最大值和所述處理結果獲取第一功率，并根據所述第一功率控制電機扭矩，以控制所述動力蓄電池的輸入功率。