CN104085312A - 一种电动汽车电池管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车电池管理***，属于电动汽车电池技术领域。该电动汽车电池管理***，包括动力电池组、整车控制器、总正继电器、总负继电器、电机控制模块；动力电池组的正、负极分别通过总正继电器的触点、总负继电器的触点与电机控制模块相连；电机控制模块包括：电机控制器和高压直流变换器，高压直流变换器将动力电池组输出的高电压变换为低电压后为电机控制器提供控制电压；整车控制器分别与总正继电器和总负继电器的线圈相连，通过控制总正继电器和总负继电器吸合或者断开，使电动汽车电池管理***处于不同的工作模式。该电动汽车电池管理***，结构简单，造价低，有利于整车机械部件及高低压线束的布置。

Description

一种电动汽车电池管理***
技术领域
本发明涉及电动汽车电池技术领域，特别涉及一种电动汽车电池管理***。
背景技术
近年来，随着社会逐渐对环境恶化问题的重视，人们逐渐重视对新能源汽车的研制，电动汽车作为新能源汽车的典型代表成为现阶段的主流研制产品。
与传统汽车的使用工况相似，电动汽车面临车载充电、快充电、放电行驶等工况，无论充电过程还是放电过程，整车动力部件都面临高电压、大电流运行环境，要对动力电池的工作状态及转换进行管理，需借助高压继电器的通断吸合来进行控制。
现有技术中，电动汽车电池管理***的电机控制器(PCU)和高压直流变换器(DC-DC)通常为分体结构，分别采用不同的继电器进行控制，使得所采用的继电器数量较多，相应需要配备不同的冷却设备，导致整车造价较高，电路结构较为复杂，不利于整车机械部件及高低压线束的布置。
发明内容
本发明实施例提供了一种电动汽车电池管理***，结构简单、造价低，有利于整车机械部件及高低压线束的布置。
本发明实施例提供的技术方案如下：
一种电动汽车电池管理***，包括：动力电池组、整车控制器、总正继电器、总负继电器和电机控制模块；所述动力电池组的正、负极分别通过所述总正继电器的触点、所述总负继电器的触点与所述电机控制模块相连；所述电机控制模块包括：电机控制器和高压直流变换器，所述高压直流变换器将所述动力电池组输出的高电压变换为低电压后为所述电机控制器提供控制电压；所述整车控制器分别与所述总正继电器和所述总负继电器的线圈相连，通过控制所述总正继电器和所述总负继电器吸合或者断开，使所述电动汽车电池管理***处于不同的工作模式。
优选地，所述工作模式包括：上电模式、下电模式、车载充电模式和快速充电模式。
优选地，还包括：预充电继电器和预充电电阻；所述预充电继电器的线圈与所述整车控制器相连，所述预充电继电器触点的一端与所述动力电池组相连，另一端通过所述预充电电阻与所述电机控制模块相连。
优选地，还包括：线圈一端与所述整车控制器相连的车载充电继电器，所述车载充电继电器触点的第一端与所述动力电池组相连，所述车载充电继电器触点的第二端与车载充电器相连。
优选地，还包括：线圈一端与所述整车控制器相连的快充继电器，所述快充继电器触点的一端还与所述车载充电继电器触点的第二端相连，另一端与快速充电器相连。
优选地，还包括：与所述高压直流变换器的输出端相连的铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池上设置有检测电量信息的铅酸蓄电池传感器；当所述铅酸蓄电池传感器所检测的电量信息显示所述铅酸蓄电池达到馈电状态临界值，则控制所述工作模式进入上电模式，通过所述高压直流变换器的输出端为所述铅酸蓄电池充电；所述上电模式的工作过程包括：所述整车控制器先控制所述总负继电器闭合，再控制所述预充电继电器闭合，然后控制所述总正继电器闭合，最后控制所述预充电继电器断开。
优选地，所述车载充电模式的工作过程包括：所述整车控制器检测到所述车载充电器发送的唤醒信号后，控制所述总负继电器闭合，然后控制所述车载充电继电器闭合，通过所述车载充电器对所述动力电池组充电。
优选地，所述快速充电模式的工作过程包括：所述整车控制器检测到所述快速充电器发送的唤醒信号后，控制所述总负继电器闭合，然后控制所述车载充电继电器闭合，再控制所述快充继电器闭合，通过所述快速充电器为所述动力电池组充电。
优选地，所述下电模式的工作过程包括：所述整车控制器检测到所述车载充电器或所述快速充电器发送的下电请求后，向所述电机控制器发送卸载请求，所述电机控制器切断高压输出，再通过所述整车控制器控制所述总正继电器断开，然后控制所述总负继电器断开。
优选地，所述工作模式处于车载充电模式或快速充电模式时，所述电机控制器控制电机停止输出驱动扭矩，从而控制电动汽车无法行驶。
本发明实施例提供的电动汽车电池管理***，通过将电机控制器和高压直流变换器集成在一个电机控制模块中，可以共用控制继电器及冷却设备，从而能够节约继电器及冷却设备的数量，降低整车造价，简化电路结构，还有利于整车机械部件及高低压线束的布置。
附图说明
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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种电动汽车电池管理***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种电机控制模块的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种车载充电器的连接示意图；
图4是本发明实施例提供的一种快速充电器的连接示意图。
附图标记：
1-整车控制器； 2-动力电池组； 3-总正继电器； 4-预充电继电器；
5-预充电电阻； 6-高压输出端口； 7-车载充电器正极接口；
8-车载充电继电器； 9-快充继电器接口； 10-快充继电器；
11-总负继电器； 12-总负继电器接口； 13-车身地； 14-电机控制模块；
15-车载充电器； 16快速充电器； 17-电机控制器；
18-高压直流变换器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种电动汽车电池管理***，可以包括：动力电池组2、整车控制器1、总正继电器3、总负继电器11和电机控制模块14；其中，动力电池组2的正、负极可以分别通过总正继电器3的触点、总负继电器11的触点与电机控制模块14相连；该电机控制模块14可以包括：电机控制器17和高压直流变换器18，高压直流变换器18能够将动力电池组2输出的高电压变换为低电压后为电机控制器17提供控制电压；整车控制器1可以分别与总正继电器3和总负继电器11的线圈相连，通过控制总正继电器3和总负继电器11吸合或者断开，使电动汽车电池管理***处于不同的工作模式。其中，图1中的附图标记6(B+接口)可以为高压输出端口，附图标记7(SC接口)可以车载充电器正极接口，附图标记9(QC接口)可以快充继电器接口，13可以为车身地。该电动汽车电池管理***，通过将电机控制器17和高压直流变换器18集成在一个电机控制模块14中，可以共用控制继电器及冷却设备，从而能够节约继电器及冷却设备的数量，降低整车造价，简化电路结构，还有利于整车机械部件及高低压线束的布置。
其中，上述电机控制模块14的结构可以如图2所示，电机控制器17和高压直流变换器18的动力母线可以为并联连接，一端可以与动力电池组2的高压输出端口6相连，另一端可以与总负继电器接口12相连，并且高压直流变换器18将动力电池组2的高电压变换为低电压后可以与电机控制器17的控制端相连，为其提供控制电压。优选地，动力电池组2的输出电压为380V，经高压直流变换器18变换后的电压为13V。
上述工作模式具体可以包括：上电模式、下电模式、车载充电模式和快速充电模式。
为了防止充电过程中电流快速增加，对电机控制器17产生冲击，可以在电路中设置预充电继电器4和预充电电阻5，具体地，可以使预充电继电器4的线圈与整车控制器1相连，预充电继电器4触点的一端可以与动力电池组2相连，另一端可以通过预充电电阻5与电机控制模块14相连。通过预充电继电器4和预充电电阻5，可以使充电初始时刻的电流缓慢增加，从而能够有效保护电机控制器17的安全。
上述电动汽车电池管理***还可以包括：控制车载充电器15工作与否的车载充电继电器8。其中，车载充电继电器的连接示意图可以如图3所示，具体地，车载充电继电器8的线圈一端可以与整车控制器1相连，车载充电继电器8触点的第一端可以与动力电池组2相连，车载充电继电器8触点的第二端可以与车载充电器15相连，更具体地，与车载充电器正极接口7(SC接口)相连；车载充电器15的负极接口可以与总负继电器11相连，更具体地，与总负继电器接口12(B-接口)相连。通过车载充电继电器8的断开或者闭合，可以对车载充电器15工作与否进行控制，从而能够对充电模式进行控制，有效控制是否进行车载充电。
上述电动汽车电池管理***进一步还可以包括：控制快速充电器16工作与否的快充继电器10。其中，快充继电器的连接示意图可以如图4所示，具体地，快充继电器10的线圈一端可以与整车控制器1相连，快充继电器10触点的一端还可以与车载充电继电器8触点的第二端相连，另一端可以与快速充电器16的快速充电器接口9(QC接口)相连；快速充电器16的另一端可以通过总负继电器接口12(B-接口)与总负继电器11相连。通过快充继电器10的断开或者闭合，可以对快速充电器16工作与否进行控制，从而能够对充电模式进行控制，有效控制是否进行快速充电。
上述电动汽车电池管理***进一步还可以包括：为电动汽车电池管理***提供控制电压的控制电压源，该控制电压源优选能够提供13V电压的铅酸蓄电池。该铅酸蓄电池可以与高压直流变换器18的输出端相连，当工作模式进入上电模式后，高压直流变换器18将动力电池组2输出的高电压变换为低电压后，可以为该铅酸蓄电池充电。
具体地，上述铅酸蓄电池上可以设置有检测电量信息的铅酸蓄电池传感器；当铅酸蓄电池传感器所检测的电量信息显示铅酸蓄电池达到馈电状态临界值时，控制工作模式可以进入上电模式，通过高压直流变换器18的输出端为铅酸蓄电池充电。
其中，电量信息可以包括：铅酸蓄电池桩头两侧的电压，充放电电流，电池温度，荷电状态SOC，功能状态SOF及健康状态SOH等，通过这些信息可以综合判断铅酸蓄电池的性能状态。当电量信息显示铅酸蓄电池达到馈电状态临界值时，可以控制工作模式进入上电模式。通过自动检测电量信息，在铅酸蓄电池馈电之前及时为其充电，从而可以有效防止整车馈电无法启动的情况发生。
上述上电模式的工作过程具体可以包括：整车控制器1先控制总负继电器11闭合，再控制预充电继电器4闭合，然后控制总正继电器3闭合，最后控制预充电继电器4断开。
上述车载充电模式的工作过程具体可以包括：整车控制器1检测到车载充电器15发送的唤醒信号后，控制总负继电器11闭合，然后控制车载充电继电器8闭合，通过车载充电器15对动力电池组2充电。其中，车载充电器15可以为设置在车内的可移动设备。
上述快速充电模式的工作过程具体可以包括：整车控制器1检测到快速充电器16发送的唤醒信号后，控制总负继电器11闭合，然后控制车载充电继电器8闭合，再控制快充继电器10闭合，通过快速充电器16为动力电池组2充电。其中，快速充电器16通常为设置在路边、充电站等场所的充电桩。在快速充电模式中，如果出现快充继电器10被粘合的情况，可由车载充电继电器8自行切断高压回路，从而保证充电过程的安全性，防止充电过量引发危险。
为了保证充电过程的安全性，当检测到工作模式处于车载充电模式或快速充电模式时，整车控制器1可以不向电机控制器17发送请求输出驱动扭矩的指令，或者向电机控制器17发送请求停止输出驱动扭矩的指令，电机控制器17接收到相应指令后，可以控制电机停止输出驱动扭矩，从而保证电动汽车不能行驶，以免带电行驶或突然切断电源造成安全事故。具体地，在充电过程中，无论驾驶员通过换挡手柄、加速踏板等人机接口向整车控制器1发出驱动请求，整车控制器1都不会向电机控制器17发送扭矩输出指令，从而使电机不输出驱动扭矩。当检测到车载充电结束或者充电枪被拔出后，可以认为充电结束。当进一步检测到驾驶员对点火锁的上高压动作后，整车控制器1根据点火锁的上高压请求操作，向电机控制器17发出扭矩输出指令，控制电机输出相应驱动扭矩，从而能够响应驾驶员的正常行车需求。
上述下电模式的工作过程具体可以包括：整车控制器1检测到车载充电器15或快速充电器16发送的下电请求后，向电机控制器17发送卸载请求，由电机控制器17切断高压输出，再通过整车控制器1控制总正继电器3断开，然后控制总负继电器11断开。
本发明实施例提供的电动汽车电池管理***，通过将电机控制器和高压直流变换器集成在一个电机控制模块中，可以共用控制继电器及冷却设备，从而能够节约继电器及冷却设备的数量，降低整车造价，简化电路结构，还有利于整车机械部件及高低压线束的布置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车电池管理***，其特征在于，包括：动力电池组、整车控制器、总正继电器、总负继电器和电机控制模块；所述动力电池组的正、负极分别通过所述总正继电器的触点、所述总负继电器的触点与所述电机控制模块相连；所述电机控制模块包括：电机控制器和高压直流变换器，所述高压直流变换器将所述动力电池组输出的高电压变换为低电压后为所述电机控制器提供控制电压；所述整车控制器分别与所述总正继电器和所述总负继电器的线圈相连，通过控制所述总正继电器和所述总负继电器吸合或者断开，使所述电动汽车电池管理***处于不同的工作模式。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，所述工作模式包括：上电模式、下电模式、车载充电模式和快速充电模式。
3.根据权利要求2所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，还包括：预充电继电器和预充电电阻；所述预充电继电器的线圈与所述整车控制器相连，所述预充电继电器触点的一端与所述动力电池组相连，另一端通过所述预充电电阻与所述电机控制模块相连。
4.根据权利要求3所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，还包括：线圈一端与所述整车控制器相连的车载充电继电器，所述车载充电继电器触点的第一端与所述动力电池组相连，所述车载充电继电器触点的第二端与车载充电器相连。
5.根据权利要求4所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，还包括：线圈一端与所述整车控制器相连的快充继电器，所述快充继电器触点的一端还与所述车载充电继电器触点的第二端相连，另一端与快速充电器相连。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，还包括：与所述高压直流变换器的输出端相连的铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池上设置有检测电量信息的铅酸蓄电池传感器；当所述铅酸蓄电池传感器所检测的电量信息显示所述铅酸蓄电池达到馈电状态临界值，则控制所述工作模式进入上电模式，通过所述高压直流变换器的输出端为所述铅酸蓄电池充电；所述上电模式的工作过程包括：所述整车控制器先控制所述总负继电器闭合，再控制所述预充电继电器闭合，然后控制所述总正继电器闭合，最后控制所述预充电继电器断开。
7.根据权利要求6所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，所述车载充电模式的工作过程包括：所述整车控制器检测到所述车载充电器发送的唤醒信号后，控制所述总负继电器闭合，然后控制所述车载充电继电器闭合，通过所述车载充电器对所述动力电池组充电。
8.根据权利要求7所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，所述快速充电模式的工作过程包括：所述整车控制器检测到所述快速充电器发送的唤醒信号后，控制所述总负继电器闭合，然后控制所述车载充电继电器闭合，再控制所述快充继电器闭合，通过所述快速充电器为所述动力电池组充电。
9.根据权利要求8所述的电动汽车电池管理***，其特征在于，所述下电模式的工作过程包括：所述整车控制器检测到所述车载充电器或所述快速充电器发送的下电请求后，向所述电机控制器发送卸载请求，所述电机控制器切断高压输出，再通过所述整车控制器控制所述总正继电器断开，然后控制所述总负继电器断开。
10.根据权利要求9所述的电动汽车电池管理***，其特征在于：所述工作模式处于车载充电模式或快速充电模式时，所述电机控制器控制电机停止输出驱动扭矩，从而控制电动汽车无法行驶。
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