電池包充電保護方法、對應的電池包和電池包充電設備與流程

本發明屬于電池包安全充電領域，更具體地說，本發明涉及一種電池包充電保護方法、對應的電池包和電池包充電設備。

背景技術：

電動汽車不僅可以改善環境問題，而且對國民經濟的貢獻也越來越顯著，因此受到了越來越廣泛的關注。然而，隨著電動汽車逐步進入市場，安全事故也頻頻發生，其中很大一部分安全事故是發生在電池包的充電階段。

電動車電池包一般使用鋰離子電池做為儲能設備，具有容量大、能量密度高等優點，但是鋰離子電池的使用也有著嚴格的邊界條件，例如，單從充電來說，低溫或高溫下充電、超過電芯允許電壓充電等，都會給電池帶來巨大的傷害甚至引發火災事故。因此，如何在監測到電池包處于非安全充電狀態時，可靠地停止充電行為就成為了保證電動車充電安全的關鍵。

目前，常規的電池包充電保護方法是：利用電池包的bms(batterymanagementsystem，即電池管理系統)對電池包的狀態進行實時監測，當監測到電池包中的電池處于非安全充電狀態時，就通過總線通信線路向充電機發送停止充電報文，使充電機停止對電池包的充電。然而，上述保護方法對電池包的充電保護效果很差，至少存在以下不足：1)當通信總線受到干擾或因其他原因發生通信故障時，充電機將無法接受停止充電報文而繼續會對電池包充電；2)若充電機內部軟件發生故障，也可能無法響應bms的停止充電信號；3)部分充電機具有手動充電模式或調試模式，在使用這些模式充電時，充電機是不接受bms的通信報文的，將完全按照手動設定的電流或時間進行充電，因此，也 無法響應bms的停止充電報文。

技術實現要素：

本發明的目的在于：提供一種安全可靠的電池包充電保護方法以及使用此保護方法的電池包和電池包充電設備，以充分保證電池包在充電過程中的安全性。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種電池包充電保護方法，其包括以下步驟：

1)電池包充電設備對電池包進行正常充電時，bms對電池包中各電池的狀態參數進行實時監測；

2)bms根據監測結果判斷電池包是否處于危險充電狀態：如否，返回上一步繼續進行實時監測；如是，則進入下一步，啟動第一步保護動作；

3)bms通過總線通信線路向電池包充電設備的充電管理模塊發送停止充電報文，充電管理模塊將充電執行模塊的輸出功率調整為零，從而停止電池包充電設備對電池包的充電輸出；

4)等待預定時間后，bms對電池包的充電狀態進行監測，判斷電池包是否仍舊處于充電狀態：如否，充電結束；如是，則進入下一步，啟動第二步保護動作；

5)bms通過硬件控制線路向電池包充電設備的保護裝置發送停止充電信號，保護裝置無條件停止電池包充電設備對電池包的充電輸出，使充電結束。

優選地，所述步驟1)所監測的電池狀態參數包括電壓、溫度和電流。

優選地，所述步驟4)中，bms通過電流傳感器采集輸入電池包的充電電流，并根據充電電流判斷電池包是否仍舊處于充電狀態：若充電電流為零，則說明電池包充電設備已停止了對電池包的充電輸出；若充電電流不為零，則說明電池包充電設備沒有停止對電池包的充電輸出，電池包仍舊處于充電狀態，第一步保護動作失效，需要啟動第二步保護動作。

為了實現上述發明目的，本發明還提供了一種電池包，其包括bms和多個電池，多個電池按照預訂規則串/并連接在一起，并引出一根正極接線和一根負極接線；bms與各電池分別連接，以對電池的狀態參數進行監測，并根據監測結果判斷電池包是否處于危險充電狀態；bms引出用于向電池包充電設備發送停止充電報文的總線通信線路；所述bms還引出用于向電池包充電設備發送停止充電信號的硬件控制線路。

優選地，所述正極接線或負極接線上設有電流傳感器；bms與電流傳感器連接，實現對電池包充電狀態的監測。

優選地，所述正極接線、負極接線、總線通信線路和硬件控制線路均設有對外接頭，這些對外接頭中的任意兩個或兩個以上可以集成在一起。

為了實現上述發明目的，本發明還提供了一種電池包充電設備，其包括充電執行模塊、充電管理模塊和保護裝置；充電執行模塊引出用于對電池包進行充電輸出的正極輸出接線和負極輸出接線；充電管理模塊引出用于接收bms所發送的停止充電報文的總線通信線路，并根據接收到的停止充電報文將充電執行模塊的輸出功率調整為零；保護裝置引出用于接收bms所發送的停止充電信號的硬件控制線路，并根據接收到的停止充電信號無條件停止電池包充電設備對電池包的充電輸出。

優選地，還包括充電接口；所述正極輸出接線、負極輸出接線、總線通信線路和硬件控制線路均連接至充電接口。

優選地，所述保護裝置使用急停控制技術或通過切斷電池包充電設備的電源的方式，達到停止對電池包充電輸出的目的。

優選地，所述充電管理模塊內部設有軟件，其利用內部軟件對停止充電報文進行解析，并根據解析出的停止充電命令將充電執行模塊的輸出功率調整為零。

與現有技術相比，本發明電池包和電池包充電設備之間設有兩條可用于傳 遞保護命令的線路，一條為總線通信線路，一條為硬件控制線路；電池包充電保護方法為雙重保護方法，在發現電池包充電過程出現異常時，通過先后兩步保護動作，可靠地停止電池包充電設備對電池包的充電輸出，有效杜絕電池包在充電階段安全事故發生的可能。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明電池包充電保護方法、電池包、電池包充電設備及其有益技術效果進行詳細說明。

圖1為本發明電池包和電池包充電設備的連接結構示意圖。

圖2為本發明電池包充電保護方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發明，并不是為了限定本發明。

請參閱圖1，本發明電池包10包括多個電池12和一個bms14。多個電池12按照預訂規則串/并連接在一起，并引出一根正極接線120和一根負極接線122。正極接線120上設有開關124和電流傳感器126。bms14與電流傳感器126連接，以對電池包10的充電狀態進行監測，判斷電池包10是否正在充電；bms14還與各電池12分別連接，以對電池12的狀態參數進行監測，并根據監測結果判斷電池包10是否處于危險充電狀態，狀態參數包括但不限于電壓、溫度和電流。bms14引出用于與電池包充電設備20連接的總線通信線路140和硬件控制線路142，當電池包10處于危險充電狀態時，bms14通過總線通信線路140向電池包充電設備20發送停止充電報文，或通過硬件控制線路142向電池包充電設備20發送停止充電信號。為了便于與電池包充電設備20連接，正極接線120、負極接線122、總線通信線路140和硬件控制線路142均設有對外接頭，易于理 解的是，這些對外接頭中的任意兩個或兩個以上可以集成在一起，優選為四個集成為同一個對外接頭。

本發明電池包充電設備20包括充電執行模塊22、充電管理模塊24、保護裝置26和充電接口28。充電執行模塊22引出連接至充電接口28的正極輸出接線220和負極輸出接線222，以實現對電池包10進行充電輸出。充電管理模塊24內部設有軟件，其引出連接至充電接口28的總線通信線路240，通過總線通信線路240接收電池包10所發送的停止充電報文，并利用內部軟件對停止充電報文進行解析，根據解析出的停止充電命令將充電執行模塊22的輸出功率調整為零。保護裝置26可以使用成熟的急停控制技術，或者通過切斷電池包充電設備20的輸入電源和輔助電源的方式，達到停止對電池包10充電輸出的目的。保護裝置26引出連接至充電接口28的硬件控制線路142，通過硬件控制線路142接收電池包10的停止充電信號，并根據接收到的停止充電信號無條件停止電池包充電設備20對電池包10的充電輸出；停止充電信號可以是但不限于是高電平或低電平等簡單的控制信號。充電接口28為電池包充電設備20的對外充電連接接口，具有易于連接的特性。

使用電池包充電設備20為電池包10進行充電時，只需將電池包10的對外接頭與電池包充電設備20的充電接口28連接，使其正極接線120、負極接線122、總線通信線路140和硬件控制線路142分別與電池包充電設備20的正極輸出接線220、負極輸出接線222、總線通信線路240和硬件控制線路260對應連接，并打開充電設備的充電開關(圖未示)即可。總線通信線路140、240可以為can網絡、lin網絡、以太網絡中的任意一種。

請參閱圖2，本發明電池包充電保護方法包括以下步驟：

1)電池包充電設備20對電池包10進行正常充電時，bms14對電池包10中各電池12的狀態參數進行實時監測；此步驟所監測的電池狀態參數包括但不限于電壓、溫度和電流；

2)bms14根據監測結果判斷電池包10是否處于危險充電狀態：如否，返回步驟1)；如是，則進入步驟3)，啟動第一步保護動作；

3)bms14通過總線通信線路140、240向電池包充電設備20的充電管理模塊24發送停止充電報文，充電管理模塊24將充電執行模塊22的輸出功率調整為零，從而停止電池包充電設備20對電池包10的充電輸出；

4)等待預定時間后，bms14對電池包10的充電狀態進行監測，判斷電池包10是否仍舊處于充電狀態：如否，充電結束；如是，則進入步驟5)，啟動第二步保護動作；具體來說，此步驟中，bms14通過電流傳感器126采集輸入電池包10的充電電流，并根據充電電流判斷電池包10是否仍舊處于充電狀態：若充電電流為零，則說明電池包充電設備20已正確響應bms14的停止充電報文，停止了對電池包10的充電輸出；若充電電流不為零，則說明電池包充電設備20未能響應bms14的停止充電報文，沒有停止對電池包10的充電輸出，電池包10仍舊處于充電狀態，第一步保護動作失效，需要啟動第二步保護動作；

5)bms14通過硬件控制線路142、260向電池包充電設備20的保護裝置26發送停止充電信號，保護裝置26無條件停止電池包充電設備20對電池包10的充電輸出，使充電結束。

與現有技術相比，本發明電池包10的bms14可以通過總線通信線路140向電池包充電設備20發送停止充電報文，還可以通過硬件控制線路142向電池包充電設備20發送停止充電信號；電池包充電設備20除了設有能夠接收并響應電池包10的停止充電報文的充電管理模塊24外，還設有能通過硬件控制線路響應電池包10的停止充電信號的保護裝置26；電池包充電保護方法則為雙重保護方法，在發現電池包充電過程出現異常時，如過充等非安全充電行為，通過先后兩步保護動作，可靠地停止電池包充電設備20對電池包10的充電輸出，有效杜絕電池包10在充電階段安全事故發生的可能。

根據上述原理，本發明還可以對上述實施方式進行適當的變更和修改。因 此，本發明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本發明的一些修改和變更也應當落入本發明的權利要求的保護范圍內。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，并不對本發明構成任何限制。