CN203902309U - 用于车辆电池组管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆电池组管理系统。所述系统包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；所述系统还包括：第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池的温度；以及在车辆发生事故时断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

Description

用于车辆电池组管理系统

技术领域

本实用新型大体涉及车辆电气领域，更具体地涉及一种车辆电池组管理系统。

背景技术

在车辆中，高压(HV)系统，包括电池、逆变器、马达等，具有严格的安全性要求。特别是在紧急情况下，如发生事故时，快速并可靠地将高压电源，例如电池组，从高压系统的其他部分，例如车辆负载断开，是至关重要的。此外重要的一点是尽可能快地将高压系统的其他部分放电，以防止电荷失控地消散。例如，防止系统组件，如电缆，被损坏时产生电弧事件。此外，在车辆负载，如电动马达或供电逆变器单元向高压系统的其他部分继续供电的情况下，如由于事故后或失去对转换器的控制后导致车轮自由旋转的情况下，尽管高压母线、高压电池已经完全断开，但剩余能量的释放系统将失效，并导致高压系统其他部分在长时间内在电力方面是不安全的。在这种情况下，当车辆碰撞发生时，需要提供更快、更可靠的解决方案来断开电池组与车辆负载或使车辆负载放电。

另一方面，车辆中使用的电池，在一定的温度范围内，例如锂电池，其内部电阻随着温度的变化而显著变化。当温度升高时锂电池内部电阻降低，锂电池的效率随之提高，电池能够在更高的功率水平工作。而当温度非常低时，锂电池根本不能工作。因此，当锂电池的温度过低时，需要将锂电池加热，才能在寒冷环境中使用。通常，利用车辆的风冷系统，通过使用驾驶室中的空气作为加热或冷却的来源，来对锂电池加热。然而当温度非常低时，湿热的驾驶室空气可导致水蒸气在冷的电池组部件上凝结。如果需要去除凝结，仍需要从内部对电池组进行加热，需要提供额外的加热部件以及为加热部件提供电能的电源，使电池电路的结构更加复杂，增加了成本。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供一种车辆电池组管理系统,以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

依据本实用新型的第一方面，提供了一种车辆电池组管理系统，所述系统包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；所述系统还包括：第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池的温度；以及在车辆发生事故时断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池管理单元与车辆控制单元或安全气囊控制单元通信连接；且所述电池管理单元还用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元(ECU)或安全气囊控制单元(ACU)发出的事故信号；以及响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：闭合所述正极开关和所述负极开关；测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，且每个所述电池单元与所述第一电阻之间的距离相等。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热，且所述第一电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述第一电阻是若干个串联地电连接的第一电阻，且所述若干个第一电阻平均分布在所述电池组周围。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池组由所述车辆的液冷系统散热，且所述若干个第一电阻紧靠所述电池组。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，所述的系统还包括：若干个第二开关，所述若干个第二开关的每一个分别与所述若干个第一电阻中的每一个并联地电连接；并且所述电池管理单元还用于：闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关；分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以分别控制所述多个电池单元中的每一个的温度。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

根据本实用新型的一实施方式，所述系统还包括设置在所述第一电阻外的金属壳。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述第一电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述第一电阻设置为并联的多个片状电阻。

根据本实用新型的一实施方式，所述系统还包括预充电电阻与预充电开关，所述预充电电阻与所述预充电开关串联地电连接，并且所述串联的预充电电阻和所述预充电开关设置为与所述正极开关并联地电连接；且在闭合所述正极开关和所述负极开关之前，所述电池管理单元还用于：断开所述第一开关和所述正极开关；闭合所述预充电开关和所述负极开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；以及在预充电完成后断开所述预充电开关。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种车辆电池组管理系统，包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；且当检测到所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。

根据本实用新型的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：闭合所述正极开关和所述负极开关；测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。

总之，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够控制车辆电池组的温度，还能将电池从车辆负载断开，并有效地将车辆负载中的剩余电荷放电；即使电池组与车辆负载无法断开，也能通过电阻将车辆负载放电，这种方案有效且可靠；能够分别控制电池组各区域周围的热量，对每个电池单元分别调整温度，同时能够根据需要控制电池组升温的速度，使热量平均分布，以使所有的电池单元加热具有相同的温度；能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本；能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命；此外，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统既适用于使用风冷系统的车辆，也适用于使用液冷系统的车辆。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本实用新型一实施方式中用于控制电池组的温度的装置的示意图；

图2是根据本实用新型一实施方式中电池组中多个电池单元与若干个第一电阻的示意图；

图3是根据本实用新型一实施方式的系统100中各开关闭合或断开时车辆负载的电压以及电池组的温度变化的曲线图；

图4是根据本实用新型一实施方式的车辆电池组管理方法200的流程图；以及

图5是根据本实用新型一实施方式的车辆电池组管理方法300的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应当理解，本领域技术人员能够设想出尽管没有在本说明书中明确描述或者记载、但是实现了本实用新型并且包含在本实用新型精神、原理与范围内的各种结构。本说明书中引述的所有例子与条件性语言都是出于说明和教导的目的，以帮助读者理解发明人对现有技术做出贡献的原理与概念，并且应该被理解为不限于这些具体引述的例子与条件。此外，为了更清楚地说明，省略了对于已知装置、电路和方法的详细描述，以不混淆本实用新型的描述。应理解，除非特别说明，此处描述的各实施方式中的特征可以互相组合。

本领域技术人员应理解，本实用新型的示例性的实施方式中所列举的各部件的数量仅是为了说明的目的，而不应当理解为对本实用新型的限制。本实用新型中各部件可以具有其他的数量，而不偏离本实用新型的范围。

在本说明书中，每个单元的功能可以通过使用专用硬件、或者能够与适当的软件相结合来执行处理的硬件来实现。这样的硬件或专用硬件可以包括专用集成电路(ASIC)、各种其它电路、各种处理器等。当由处理器实现时，该功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或者多个独立的处理器(其中某些可能被共享)来提供。另外，处理器不应该被理解为专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括、而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、用来存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失存储设备。

实施例一

根据本实用新型的第一方面，提供了一种车辆电池组管理系统，所述系统包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；所述系统还包括：第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；以及在车辆发生事故时断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

根据本实用新型的实施方式，电池组，如锂电池组，是对车辆的高压系统的其他部分，如逆变器或马达，供电的电源。

图1示出了本实用新型的一非限制性且示例性的实施方式。应当理解，图1中所表示的每个单元的连接关系仅为示例，本领域技术人员完全可以采用其它的连接关系，只要在这样的连接关系下每个单元也能够实现本实用新型的功能即可。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施方式的车辆电池组管理系统100包括正极开关120和负极开关130。正极开关120设置在所述电池组110的正极和所述车辆负载101之间，所述正极开关120与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。负极开关130设置在所述电池组110的负极和所述车辆负载101之间，所述负极开关130与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。系统100还包括第一电阻140和第一开关150，所述第一电阻140和所述第一开关150串联地电连接，并且串联的所述第一电阻140和所述第一开关150与所述车辆负载101并联地电连接。系统100还包括电池管理单元160，用于闭合所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110对车辆负载101供电；电池管理单元160用于闭合或断开所述第一开关150使第一电阻140通电或断电。当闭合第一开关150时，第一电阻140通电产生热量从而加热电池组110；当断开第一开关150时，第一电阻140中没有电流，不再产生热量，从而维持电池组的温度或使电池组的温度经散热逐渐降低。在车辆发生事故时，电池管理单元160用于断开所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110与车辆负载101之间断电，并闭合所述第一开关150，此时第一电阻140与车辆负载101串联连接，通过第一电阻140将所述车辆负载101放电。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述电池管理单元160还用于：闭合所述正极开关和所述负极开关；测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。如图1所示，电池管理单元160闭合正极开关120和负极开关130以使电池组110处于供电状态；测量电池组110的温度T；将所述电池组的温度T与预先确定的温度阈值T₀相比较，可选地，预先确定的温度阈值T₀可以是电池组工作效率最高时的温度。可选地，所述检测到的电池组的温度T可以是由一个温度传感器直接测得的温度，也可以是一组温度传感器检测到的温度的平均值或按照其他算法得出的电池组温度。当所测量的温度T小于温度阈值T₀，电池管理单元160闭合第一开关150，则第一开关150将第一电阻140与电池组110并联地电连接，第一电阻140通电后产生热量，从而加热电池组110。当所测量的温度T等于或大于温度阈值T₀，电池管理单元160断开闭合的第一开关150，则第一电阻140中没有电流，不再产生热量，从而将电池组110的温度T维持在温度阈值T₀或使电池组的温度T经散热逐渐降低到温度阈值T₀。这种方式使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，且每个所述电池单元与所述第一电阻之间的距离相等。可选地，电池组可包括多个电池单元，这些电池单元可以以各种组合串联和/或并联连接，以提供需要的电压和能量。例如，电池组可包括多个串联连接的电池单元，每个电池单元还可包括多个串联和/或并联连接的电池。为了包装、安装、安全管理和控制等目的，这些电池单元可以设置为独立的模块。例如，对于一个具有96个串联连接的电池的电池组，可将电池组设置为12个串联连接的电池模块，每个模块包括8个串联连接的电池单元。本领域技术人员应理解，本实用新型的示例性的实施方式中所列举的各部件的数量仅是为了说明的目的，而不应当理解为对本实用新型的限制。本实用新型中各部件可以具有其他的数量，而不偏离本实用新型的范围。可选地，可将多个电池单元均匀分布在以第一电阻140为圆心的圆周上。可选地，可将多个电池单元均匀分布在以第一电阻140为球心的球面上。这种方式使得第一电阻对电池组中的各电池单元均匀地加热。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述电池组110由所述车辆的风冷系统散热，且所述第一电阻140设置在所述风冷系统的空气入口处。车辆的风冷系统使用驾驶室中的空气作为加热或冷却的来源，来对电池组110加热或散热。通过将第一电阻140设置在所述风冷系统的空气入口处，使得驾驶室中的空气在经过空气入口处时，被设置在所述风冷系统的空气入口的第一电阻140加热，加热后的空气快速到达并包围电池组110，对电池组110加热。这种方式，能够将热量更快、更均匀地传递到电池组，并增加了电池组参与热传递的接触面积，从而使电池组更快地升温。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第一电阻是若干个串联地电连接的第一电阻，且所述若干个第一电阻平均分布在所述电池组周围以能够更均匀地控制电池组的温度。在一更优选的实施方式中，所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，所述第一电阻是若干个串联地电连接的第一电阻，且所述若干个第一电阻平均分布在多个所述电池单元周围。可选地，电池单元的数量可以等于第一电阻的数量，也可以不等于第一电阻的数量。可选地，如图2所示，电池组110可包括多个，如9个串联地电连接的电池单元111-119，第一电阻140是若干个，如四个串联地电连接的第一电阻141-144，这四个第一电阻141-144可被配置为平均分布在电池组，即电池单元111-119周围。可选地，该电池组可具有其他数量的电池单元。可选地，第一电阻也可以是其他数量的第一电阻。图2示出了根据本实用新型的示例性实施例中电池组中多个电池单元与若干个第一电阻的示意图。如图2所示，当电池组中的电池单元111-119沿一直线依次等距地排列时，第一电阻141可设置在电池单元112处，第一电阻142设置在电池单元114处，第一电阻143设置在电池单元116处，第一电阻144设置在电池单元118处，以使电池组的各部分均匀加热。可选地，可将四个第一电阻141-144设置为一个模块，将9个电池单元111-119均匀分布在以该模块为圆心的圆周上。可选地，可将四个第一电阻141-144设置为一个模块，将9个电池单元111-119均匀分布在以该模块为球心的球面上。可选地，可将9个电池单元111-119设置为一个模块，将四个第一电阻141-144均匀分布在以该模块为圆心的圆周上。可选地，第一电阻可紧靠电池组设置，也可设置为距离电池组一段距离。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述电池组由所述车辆的液冷系统散热，且所述若干个第一电阻紧靠所述电池组。在一更优选的实施方式中，所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，所述多个电池单元由所述车辆的液冷系统散热，且所述若干个第一电阻紧靠所述多个电池单元，以使热量可从第一电阻直接传递到电池组，从而将电池组的各部分均匀加热。如图2所示，系统100的电池组包括9个电池单元111-119，且4个第一电阻141-144平均分布在电池单元111-119周围。当电池组由所述车辆的液冷系统散热时，第一电阻141设置为紧靠电池单元112，第一电阻142设置在电池单元114，第一电阻143设置为紧靠电池单元116，第一电阻144设置为紧靠电池单元118，以使热量可从第一电阻直接传递到电池组，从而将电池组的各部分均匀加热。可选地，可将四个第一电阻141-144设置为一个模块，将9个电池单元111-119紧靠该模块均匀分布。可选地，可将9个电池单元111-119设置为一个模块，将四个第一电阻141-144紧靠该模块均匀分布。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，系统100还包括：若干个第二开关，所述若干个第二开关的每一个分别与所述若干个第一电阻中的每一个并联地电连接；并且所述电池管理单元还用于：闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关；分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以分别控制所述多个电池单元中的每一个的温度。

如图2所示，所述电池组110包括串联的一组电池单元，例如包括串联的9个电池单元111-119的一组电池单元，以及串联的若干个第一电阻，例如4个第一电阻141-144。系统100还包括若干个第二开关，例如4个第二开关161-164，每个第二开关分别与一个第一电阻并联地电连接，例如第二开关161与第一电阻141并联地电连接，第二开关162与第一电阻142并联地电连接，第二开关163与第一电阻143并联地电连接，且第二开关164与第一电阻144并联地电连接。电池管理单元160还用于：闭合正极开关120和负极开关130，以使电池组对车辆负载供电，并闭合第一开关150，以使与其串联的第一电阻141-144通电；分别闭合或断开若干个所述第二开关161-164中的每一个，分别使与其并联的第一电阻141-144短路或正常工作，以分别控制所述多个电池单元中的每一个的温度。例如，闭合正极开关120和负极开关130，并闭合第一开关150后，电池管理单元160可闭合第二开关162，使与其并联的第一电阻142短路而不产生热量；同时断开第二开关161、163和164，使与其并联的第一电阻141、143和144正常工作而产生热量，从而加热设置在第一电阻141、143和144附近的多个电池单元。可选地，电池管理单元160可以同时闭合多个第二开关，断开其他第二开关。可选地，电池管理单元160可以在多个时间间隔内依次闭合多个第二开关，每个时间间隔内只闭合一个第二开关，断开其他第二开关。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述电池管理单元160与车辆控制单元或安全气囊控制单元通信连接；且所述电池管理单元160还用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元发出的事故信号；以及响应于所述事故信号，断开所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110与车辆负载101之间断电，并闭合所述第一开关150，此时第一电阻140与车辆负载101串联连接，通过第一电阻140将所述车辆负载101放电。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中所述电池管理单元160还用于：当所述正极开关120和所述负极开关130无法断开时，闭合所述第一开关150，由所述第一电阻140消耗所述电池组的能量。当正极开关120和负极开关130失效、无法断开时，电池管理单元160闭合所述第一开关150，使第一电阻140与电池组110和车辆负载101电连接，通过第一电阻140消耗电池组110的能量。检测正极开关120和负极开关130是否无法断开可以使用现有技术中的任何方式，例如通过检测电池组温度或者检测电路电流等来实现。

根据本实用新型的示例性实施方式，系统100还包括设置在所述第一电阻140外的金属壳，以更快速、有效地放热。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第一电阻140设置为棱柱状、圆柱状或片状。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述第一电阻140设置为并联的多个片状电阻，以产生更好地放热效果。在一更优选的实施方式中，所述并联的多个片状电阻分别与一个开关串联，从而分别控制各个片状电阻的电连接，从而实现不同程度的放热效果。

根据本实用新型的示例性实施方式，系统100还包括：预充电电阻与预充电开关，所述预充电电阻与所述预充电开关串联地电连接，并且所述串联的预充电电阻和所述预充电开关设置为与所述正极开关并联地电连接；且在闭合所述正极开关和所述负极开关之前，所述电池管理单元还用于：断开所述第一开关和所述正极开关；闭合所述预充电开关和所述负极开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；以及在预充电完成后断开所述预充电开关。如图1所示，系统100还包括预充电电阻170与预充电开关180，所述预充电电阻170与所述预充电开关180串联地电连接，并且所述串联的预充电电阻170和所述预充电开关180设置为与所述正极开关120并联地电连接。如果正极开关120、负极开关130和第一开关150均断开，整个电池电路中没有电流。若欲将电池组恢复到对车辆负载的正常供电状态，如果同时闭合正极开关120和负极开关130，会在电路中产生一个瞬间电流尖峰，严重影响电池电路中各元件的使用寿命。因此，在闭合正极开关120和负极开关130之前，电池管理单元160先断开所述第一开关150和所述正极开关120，此时电路处于断电状态；然后，电池管理单元160闭合预充电开关180和负极开关130，此时，预充电电阻170与电池组110和负载101串联连接，由预充电电阻170充当一部分负载，从而避免瞬间电流尖峰，延长电池电路中各元件的使用寿命。

图3示出了根据本实用新型的实施方式的系统100中各开关闭合或断开时车辆负载的电压以及电池组的温度变化的曲线图。

如图3所示，在时间间隔t₁中，电池管理单元160断开正极开关120、负极开关130、第一开关150和预充电开关180。此时，电池组110并没有向车辆负载供电，第一电阻140中没有电流、并未加热电池组，车辆负载的电压为0，电池组的温度T等于环境温度并低于温度阈值T₀。

在时间间隔t₂中，为了避免同时闭合正极开关120和负极开关130而导致在电路中产生瞬间电流尖峰，电池管理单元160使第一开关150和正极开关120仍保持断开，此时电路处于断电状态；然后，电池管理单元160闭合预充电开关180和负极开关130，此时，预充电电阻170与电池组110和车辆负载101串联连接，预充电电阻170充当一部分负载，由电池组110向车辆负载101供电，车辆负载的电压V缓慢上升，从而避免瞬间电流尖峰。当车辆负载的电压V达到正常工作电压V₀时，闭合正极开关120，随后断开预充电开关180，此时预充电电阻170中无电流，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态。在时间间隔t₂中，第一开关150一直保持断开，第一电阻140中没有电流、并未加热电池组，电池组的温度T仍等于环境温度并低于温度阈值T₀。

在时间间隔t₃中，电池管理单元160使正极开关120和负极开关130保持闭合，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态；预充电开关180保持断开，此时预充电电阻170中无电流；车辆负载的电压V保持在正常工作电压V₀。在时间间隔t₃中，第一开关150一直保持断开，第一电阻140中没有电流、并未加热电池组，电池组的温度T仍等于环境温度并低于温度阈值T₀。

在时间间隔t₄中，电池管理单元160使正极开关120和负极开关130保持闭合，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态；预充电开关180保持断开，此时预充电电阻170中无电流；车辆负载的电压V保持在正常工作电压V₀。当电池管理单元160检测到电池组的温度T小于温度阈值T₀，闭合第一开关150，第一电阻140中有电流且产生热量，并加热电池组110，电池组的温度T增加至温度阈值T₀。

在时间间隔t₅中，电池管理单元160使正极开关120和负极开关130保持闭合，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态；预充电开关180保持断开，此时预充电电阻170中无电流；车辆负载的电压V保持在正常工作电压V₀。当电池管理单元160检测到电池组的温度T等于或大于温度阈值T₀，断开第一开关150，第一电阻140中没有电流且不再产生热量，电池组的温度T保持在温度阈值T₀或经散热逐渐降低至温度阈值T₀。

在时间间隔t₆中，例如车辆发生事故时，电池管理单元160断开所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110与车辆负载101之间断电，并闭合所述第一开关150，此时第一电阻140与车辆负载101串联连接，通过第一电阻140将所述车辆负载101放电，使车辆负载101的电压快速降低为0。此时，第一电阻140有电流且产生热量，并短暂加热电池组110，因放电时间很短，故电池组的温度T上升并不明显。

放电完全后，在时间间隔t₇中，电池管理单元160断开正极开关120、负极开关130、第一开关150和预充电开关180。此时，电池组110没有向车辆负载供电，第一电阻140中没有电流、并未加热电池组，车辆负载的电压为0，电池组的温度T逐渐下降至环境温度。

总之，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够控制车辆电池组的温度，还能将电池从车辆负载断开，并有效地将车辆负载中的剩余电荷放电；即使电池组与车辆负载无法断开，也能通过电阻将车辆负载放电，这种方案有效且可靠；能够分别控制电池组各区域周围的热量，对每个电池单元分别调整温度，同时能够根据需要控制电池组升温的速度，使热量平均分布，以使所有的电池单元加热具有相同的温度；能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本；能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命；此外，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统既适用于使用风冷系统的车辆，也适用于使用液冷系统的车辆。

实施例二

根据本实用新型的第二方面，提供了一种车辆电池组管理系统，包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；所述系统还包括：第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；且当检测到所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

根据本实用新型的实施方式，电池组，如锂电池组，是对车辆的高压系统的其他部分，如逆变器或马达，供电的电源。

如图1所示，根据本实用新型的示例性实施方式的车辆电池组管理系统100包括正极开关120和负极开关130。正极开关120设置在所述电池组110的正极和所述车辆负载101之间，所述正极开关120与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。负极开关130设置在所述电池组110的负极和所述车辆负载101之间，所述负极开关130与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。系统100还包括第一电阻140和第一开关150，所述第一电阻140和所述第一开关150串联地电连接，并且串联的所述第一电阻140和所述第一开关150与所述车辆负载101并联地电连接。系统100还包括电池管理单元160，用于闭合所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110对车辆负载101供电；电池管理单元160用于闭合或断开所述第一开关150使第一电阻140通电或断电。当闭合第一开关150时，第一电阻140通电产生热量从而加热电池组110；当断开第一开关150时，第一电阻140中没有电流，不再产生热量，从而维持电池组的温度或使电池组的温度经散热逐渐降低。在车辆发生事故时，所述电池管理单元160还用于：在车辆发生事故时检测所述正极开关120和所述负极开关130是否断开；当检测到正极开关120和负极开关130失效、无法断开时，电池管理单元160闭合所述第一开关150，使第一电阻140与电池组110和车辆负载101电连接，通过第一电阻140消耗电池组110的能量。

根据本实用新型的实施方式，所述电池管理单元160还用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，检测所述正极开关120和所述负极开关130是否无法断开。可选地，电池管理单元160与车辆控制单元或安全气囊控制单元通信连接。

根据本实用新型的实施方式，所述电池管理单元还用于：闭合所述正极开关和所述负极开关；测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。如图1所示，电池管理单元160闭合正极开关120和负极开关130以使电池组110处于供电状态；测量电池组110的温度T；将所述电池组的温度T与预先确定的温度阈值T₀相比较，可选地，预先确定的温度阈值T₀可以是电池组工作效率最高时的温度。当所测量的温度T小于温度阈值T₀，电池管理单元160闭合第一开关150，则第一开关150将第一电阻140与电池组110并联地电连接，第一电阻140通电后产生热量，从而加热电池组110。当所测量的温度T等于或大于温度阈值T₀，电池管理单元160断开闭合的第一开关150，则第一电阻140中没有电流，不再产生热量，从而将电池组110的温度T维持在温度阈值T₀或使电池组的温度T经散热逐渐降低到温度阈值T₀。这种方式使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。

对实施例一中的车辆电池组管理系统的上述描述也可应用于根据本实用新型的实施例二中的车辆电池组管理系统，为了简要的目的，在此不再赘述。

总之，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够控制车辆电池组的温度，还能将电池从车辆负载断开，并有效地将车辆负载中的剩余电荷放电；即使电池组与车辆负载无法断开，也能通过电阻将车辆负载放电，这种方案有效且可靠；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。

实施例三

根据本实用新型的第三方面，相应于如实施例一所述的根据本实用新型的车辆电池组管理系统，提供了一种车辆电池组管理方法200。

图4示出了根据本实用新型示例性实施方式的车辆电池组管理方法200的流程图。

如图4所示，方法200包括：步骤S210：在所述电池组的正极和车辆负载之间串联地设置正极开关；步骤S220：在所述电池组的负极和所述车辆负载之间串联地设置负极开关；步骤S230：设置一串联的第一电阻和第一开关，并将所述串联的第一电阻和第一开关设置为与所述车辆负载并联地电连接；步骤S240：闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；且在车辆发生事故时，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中步骤S240中在辆发生事故时，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电可包括：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；以及响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中步骤S240中闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池的温度可包括：闭合所述正极开关和所述负极开关；测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，所述方法200还包括：将所述第一电阻设置为与每个所述电池单元之间的距离相等。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热；并且所述方法200还包括：将所述第一电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中所述第一电阻是若干个串联地电连接的第一电阻，所述方法200还包括：将所述若干个第一电阻平均分布在所述电池组周围。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中所述电池组由所述车辆的液冷系统散热；并且所述方法200还包括：将所述若干个第一电阻紧靠所述电池组。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中，所述电池组包括多个串联的电池单元，所述方法200还包括：将所述若干个第一电阻中的每一个分别与一第二开关并联地电连接；并且其中闭合所述正极开关和所述负极开关并闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度的步骤S240包括：闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关；分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以分别控制所述多个电池单元中的每一个的温度。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述方法200还包括：当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述方法200还包括：在所述第一电阻外设置金属壳。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述方法200还包括：将所述第一电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述方法200还包括：将所述第一电阻设置为并联的多个片状电阻。

根据本实用新型的示例性实施方式，所述方法200还包括：将预充电电阻与预充电开关串联地电连接，并将所述串联的预充电电阻和所述预充电开关设置为与所述正极开关并联地电连接；且步骤240中闭合所述正极开关和所述负极开关之前，所述方法200还包括：断开所述第一开关和所述正极开关；闭合所述预充电开关和所述负极开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；以及在预充电完成后断开所述预充电开关。

对实施例一中车辆电池组管理系统100的上述描述也可应用于根据本实用新型的车辆电池组管理的方法200，为了简要的目的，在此不再赘述。

总之，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理方法，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够控制车辆电池组的温度，还能将电池从车辆负载断开，并有效地将车辆负载中的剩余电荷放电；即使电池组与车辆负载无法断开，也能通过电阻将车辆负载放电，这种方案有效且可靠；能够分别控制电池组各区域周围的热量，对每个电池单元分别调整温度，同时能够根据需要控制电池组升温的速度，使热量平均分布，以使所有的电池单元加热具有相同的温度；能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本；能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命；此外，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统和方法既适用于使用风冷系统的车辆，也适用于使用液冷系统的车辆。

实施例四

根据本实用新型的第四方面，相应于如实施例二所述的根据本实用新型的车辆电池组管理系统，提供了一种车辆电池组管理方法300。

图5示出了根据本实用新型示例性实施方式的车辆电池组管理方法300的流程图。

如图5所示，方法300包括：步骤S310：在所述电池组的正极和车辆负载之间串联地设置正极开关；步骤S320：在所述电池组的负极和所述车辆负载之间串联地设置负极开关；步骤S330：设置一串联的第一电阻和第一开关，并将所述串联的第一电阻和第一开关设置为与所述车辆负载并联地电连接；步骤S340：闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；且在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；当检测到所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中步骤S340中在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开包括：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；根据所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。

根据本实用新型的示例性实施方式，其中步骤S340中闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度包括：闭合所述正极开关和所述负极开关；测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。

对实施例二中车辆电池组管理系统100的上述描述也可应用于根据本实用新型的车辆电池组管理的方法300，为了简要的目的，在此不再赘述。

总之，本实用新型的实施方式提供的车辆电池组管理系统300，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够控制车辆电池组的温度，还能将电池从车辆负载断开，并有效地将车辆负载中的剩余电荷放电；即使电池组与车辆负载无法断开，也能通过电阻将车辆负载放电，这种方案有效且可靠；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。

在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本实用新型的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。

本领域技术人员可以理解，可以对各实施方式中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施方式不同的一个或多个装置中。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

应当注意，上述实施方式对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。

Claims (16)

1.一种车辆电池组管理系统，其特征在于，所述系统包括：

正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；

负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；

第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；

电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；以及在车辆发生事故时断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述电池管理单元与车辆控制单元或安全气囊控制单元通信连接；且所述电池管理单元还用于：

在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元发出的事故信号；以及

响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以将所述车辆负载放电。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述电池管理单元还用于：

闭合所述正极开关和所述负极开关；

测量所述电池组的温度；

将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；

当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，且每个所述电池单元与所述第一电阻之间的距离相等。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热，且所述第一电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述第一电阻是若干个串联地电连接的第一电阻，且所述若干个第一电阻平均分布在所述电池组周围。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述电池组由所述车辆的液冷系统散热，且所述若干个第一电阻紧靠所述电池组。

8.如权利要求6或7所述的系统，其中，所述电池组包括多个串联地电连接的电池单元，所述系统还包括：

若干个第二开关，所述若干个第二开关的每一个分别与所述若干个第一电阻中的每一个并联地电连接；并且

所述电池管理单元还用于：

闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关；

分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以分别控制所述多个电池单元中的每一个的温度。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述电池管理单元还用于：

当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

10.如权利要求1所述的系统，还包括设置在所述第一电阻外的金属壳。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述第一电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述第一电阻设置为并联的多个片状电阻。

13.如权利要求1所述的系统，还包括：

预充电电阻与预充电开关，所述预充电电阻与所述预充电开关串联地电连接，并且所述串联的预充电电阻和所述预充电开关设置为与所述正极开关并联地电连接；且

在闭合所述正极开关和所述负极开关之前，所述电池管理单元还用于：

断开所述第一开关和所述正极开关；

闭合所述预充电开关和所述负极开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；以及

在预充电完成后断开所述预充电开关。

14.一种车辆电池组管理系统，包括：

正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池和所述车辆负载串联地电连接；

负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；

其特征在于，所述系统还包括：

第一电阻和第一开关，所述第一电阻和所述第一开关串联地电连接，并且串联的所述第一电阻和所述第一开关与所述车辆负载并联地电连接；

电池管理单元，用于闭合所述正极开关和所述负极开关，并闭合或断开所述第一开关以控制所述电池组的温度；在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；且当检测到所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述第一电阻消耗所述电池组的能量。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述电池管理单元还用于：

在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；

响应于所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。

16.如权利要求14所述的系统，其中所述电池管理单元还用于：

闭合所述正极开关和所述负极开关；

测量所述电池组的温度；

将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；

当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；

当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关。