CN106100059A - 预充电电路的控制方法、电池管理***及车辆 - Google Patents

预充电电路的控制方法、电池管理***及车辆 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种预充电电路的控制方法、电池管理***及车辆。所述预充电电路的控制方法，包括：监测预充电电路中的电池的状态信息；根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长；依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。本发明可以根据预充电电路中的电池的状态，对预充电电路的充电时长进行适应地调整，解决了现有技术中的固定不变的充电时长所带来的问题，使得预充电电路的充电时长始终与预充电电路的实际状态相适应。

Description

预充电电路的控制方法、电池管理***及车辆
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种预充电电路的控制方法、电池管理***及车辆。
背景技术
目前，预充电电路被应用于诸多电池***中，以保护电路中的元器件，例如：电动汽车的电池***。
如图1所示，是现有技术中的一种预充电电路的电路图。该电路主要包括：电池10、电容器20、正极开关31、预设电阻40、负极开关33及预充电开关32，其中，上述正极开关31、预设电阻40、预充电开关32连接于电池10的正极和上述电容器20之间，上述负极开关33连接于电池10的负极和上述电容器20之间。当上述预充电开关32和上述负极开关33被闭合，而上述正极开关31被断开时，上述电容器20处于被充电状态，此后该电容器20两端的电压开始上升。在充电一段时间之后，上述正极开关31会被闭合，以结束对上述电容器20的充电过程，在上述正极开关31被闭合的瞬间，该预充电电路中的冲击电流(inrush current)其中，UB是电池两端的电压，UC是电容器两端的电压，RB是电池的内阻。通常，为确保在上述正极开关31被闭合瞬间的冲击电流I足够小，上述电容器两端的电压UC需要上升到一个足够大的数值，以使得电池两端的电压与电容器两端的电压的差值(UB-UC)足够小。
现有技术中，通常将上述预充电电路的充电时长设定为固定值T额定，然而，随着电池***的运行，可能会出现如下问题：上述预充电电路实际需要的充电时长T实际并不等于预先设定的T额定，从而无法确保预先设定的T额定始终与预充电电路的实际状态相适合。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种预充电电路的控制方法、电池管理***及车辆，以全部或部分地解决现有技术中存在的以上问题。
具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：
根据本发明的一个方面，提供的一种预充电电路的控制方法，包括：
监测预充电电路中的电池的状态信息；
根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长；
依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。
根据本发明的另一个方面，提供的一种电池管理***，包括：
监测单元，用于监测预充电电路中的电池的状态信息；
确定单元，用于根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长。
控制单元，用于依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。
本发明提供的一种车辆，包括上述电池管理***。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明通过监测预充电电路中的电池的状态信息，并依据监测到的所述状态信息，确定与该状态信息对应的所述预充电电路的充电时长，最终依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。可以看出，本发明可以根据预充电电路中的电池的状态，对预充电电路的充电时长进行适应地调整，解决了现有技术中的固定不变的充电时长所带来的问题，使得预充电电路的充电时长始终与预充电电路的实际状态相适应。
附图说明
图1为现有技术中的一种预充电电路的电路图；
图2为本发明一实施例提供的预充电电路的控制方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的电池管理***的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
图2为本发明一实施例提供的预充电电路的控制方法的流程，包括如下步骤：
S101：监测预充电电路中的电池的状态信息。
本发明实施例中，电池的状态信息可以包括但不限于：电池的荷电状态(State ofCharge，SOC)，电池的健康状态(Section Of Health，SOH)，以及电池温度中的一种或多种。其中，所述荷电状态SOC可以是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，所述健康状态SOH可以是电池满充容量相对额定容量的比值。
S102：根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长。
正如上述图1所示，预充电电路中的冲击电流(inrush current)其中，UB是电池两端的电压，UC是电容器两端的电压，RB是电池的内阻。一般地，为保护电路中的元器件，可以根据实际情况，为上述预充电电路预先设定一个冲击电流阈值Imax(或称最大允许冲击电流)，以使得在上述正极开关31被闭合的瞬间，该预充电电路中的冲击电流(inrush current)不会超出预先设定的冲击电流阈值Imax(如：50安)。
对于预充电电路而言，在电池内阻额定的情况下，则可以根据上述公式：计算得到在上述正极开关31被闭合的瞬间的电池两端和电容器两端的电压差：UB-UC，从而可以根据电池两端的当前电压UB，确定电容器的电压UC应该至少上升到多少，进而可以确定预充电电路应该为电容器充电多长时间。
然而，一般情况下，电池的内阻值并不是固定的，电池的内阻值可以随着多种因素变化，如电池的工作温度、荷电状态SOC及健康状态SOH等等。本申请实施例中，电池的内阻值可以通过预设的内阻计算公式来计算得到，该内阻计算公式的自变量可以包括：电池的工作温度、荷电状态SOC及健康状态SOH等。这样，对于给定的一个电池两端与电容器两端的电压差，当电池的内阻值变大(如：旧电池或冷电池)时，上述正极开关31被闭合的瞬间的冲击电流会更低；反之，当电池的内阻值变小时，上述正极开关31被闭合的瞬间的冲击电流会更高。可见，针对电池在不同状态下的内阻值的不同的特点，上述预充电电路所需对电容器进行充电的时长也可以作相应地调整，如果还是沿用固定不变的充电时长，则可能造成如下问题：当电池的内阻值变大时，预设的固定充电时长大于实际需要的充电时长，从而造成电池***需要等待不需要的时长，才能进入正常工作状态；另一方面，若电池的内阻值变小，则预设的固定充电时长可能小于实际需要的充电时长，从而造成预充电电路的充电时长不够，电池两端和电容器两端的电压差过大，达不到保护元器件的基本要求。
可见，本发明需针对电池的内阻值的变化特性，对预充电电路的充电时长进行动态调整。
作为本发明一种具体实施例，上述步骤S102中，可以根据预先确定的状态信息与充电时长的对应关系，来查找与监测到的所述状态信息对应的所述预充电电路的充电时长。如上所述，对于电池的不同状态信息，均可以计算得到与状态信息相对应的预充电电路的充电时长，从而形成电池的状态信息和预充电电路的充电时长的对应关系，上述对应关系可以以表的形式进行呈现，并被写入到电池管理***(Battery Management System，BMS)中。如：若监测到的电池的状态信息包括：荷电状态是0.8，电池的健康状态是96％，电池的温度是：35℃，则可以通过上述预先确定的对应关系，查找到与当前监测到的状态信息对应的充电时长是：2秒。
本发明一实施例中，电池的状态信息与充电时长的对应关系可以通过如下步骤来确定：
a)计算与状态信息对应的所述电池的内阻值。如上所述，可以根据预先确定的电池的内阻值计算公式来计算。
b)根据计算得到的所述内阻值和预设的冲击电流阈值Imax，计算电池两端和上述预充电电路中的电容器两端的最大电压差：UB-UC。
c)根据所述最大电压差：UB-UC及所述电池的荷电状态SOC，确定所述预充电电路的充电时长。
其中，电池两端的电压与电池的荷电状态SOC相关。也就是说，SOC的值越大，则电池两端的电压就越高，反之，电池两端的电压就越低。对于电池管理***BMS而言，可以根据上述最大电压差：UB-UC及电池两端的电压：UB，计算得到电容器两端应该上升到的电压：UC。最终，可以确定当前荷电状态SOC的电池需要多大的充电时长，才能通过充电过程使得上述电容器两端的电压上升到所需要的值。
d)将确定的上述充电时长与所述状态信息进行对应。
作为本发明另外一种实施例，上述步骤S102可以具体包括：
根据监测到的所述状态信息，计算与所述状态信息对应的所述电池的内阻值；根据所述电池的内阻值确定所述预充电电路的充电时长。具体来说，根据电池的内阻值和给定的冲击电流阈值Imax，可以计算电池两端和上述预充电电路中的电容器两端的最大电压差：UB-UC。进而，可以根据所述最大电压差：UB-UC及所述电池的荷电状态SOC，确定所述预充电电路的充电时长。
可见，电池管理***可以根据监测到的电池的状态信息，通过查找预先确定的状态信息和充电时长的对应关系，来查找得到与当前监测到的状态信息对应的充电时长。抑或，电池管理***也可以根据监测到的电池的状态信息，通过相应的计算公式，计算得到与当前监测到的状态信息对应的充电时长。需要说明的是，确定上述状态信息和充电时长的对应关系的具体过程并不限于上述实施例，例如：可根据经验来人为设定与不同状态信息对应的充电时长。
S103：依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。
电池管理***BMS根据确定的充电时长，可以分别控制预充电电路中的正极开关、负极开关及预充电开关在何时闭合以及在何时断开，从而实现对充电过程的控制。
本发明提供的预充电电路的控制方法，通过监测预充电电路中的电池的状态信息，并依据监测到的所述状态信息，确定与该状态信息对应的所述预充电电路的充电时长，最终依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。可以看出，本发明可以根据预充电电路中的电池的状态，对预充电电路的充电时长进行适应地调整，解决了现有技术中的固定不变的充电时长所带来的问题，使得预充电电路的充电时长始终与预充电电路的实际状态相适应。本发明可以在确保能够保护电路中的元器件的前提下，使得预充电电路的充电时长尽可能的短，从而尽可能缩短电池***进入正常工作前的等待时长，提升用户的使用体验。
图3为本发明一实施例提供的电池管理***的框图，由于与上述预充电电路的控制方法相对应，可以参照上述预充电电路的控制方法的实施例来理解或解释该电池管理***的内容。本实施例中，该电池管理***100包括：
监测单元101，用于监测预充电电路中的电池的状态信息；其中，所述状态信息包括但不限于：荷电状态SOC、健康状态SOH、温度中的一种或多种。
确定单元102，用于根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长。
控制单元103，用于依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。具体而言，该控制单元103用以控制预充电电路中的正极开关、负极开关及预充电开关的闭合和断开，从而实现对上述预充电电路的充电过程的控制。
本发明提供的电池管理***，通过监测预充电电路中的电池的状态信息，并依据监测到的所述状态信息，确定与该状态信息对应的所述预充电电路的充电时长，最终依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。可以看出，本发明可以根据预充电电路中的电池的状态，对预充电电路的充电时长进行适应地调整，解决了现有技术中的固定不变的充电时长所带来的问题，使得预充电电路的充电时长始终与预充电电路的实际状态相适应。本发明可以在确保能够保护电路中的元器件的前提下，使得预充电电路的充电时长尽可能的短，从而尽可能缩短电池***进入正常工作前的等待时长，提升用户的使用体验。
本发明一具体实施例中，所述确定单元102可以具体用于：
根据预先确定的状态信息与充电时长的对应关系，查找与监测到的所述状态信息对应的所述预充电电路的充电时长；或，
根据监测到的所述状态信息，计算与所述状态信息对应的所述电池的内阻值，并根据所述电池的内阻值确定所述预充电电路的充电时长。
本发明一具体实施例中，确定状态信息与充电时长的对应关系，具体包括：计算与状态信息对应的所述电池的内阻值；根据计算得到的所述内阻值和预设的冲击电流阈值，计算电池两端和上述预充电电路中的电容器两端的最大电压差；根据所述最大电压差及所述电池的荷电状态SOC，确定所述预充电电路的充电时长；将确定的上述充电时长与所述状态信息进行对应。
值得一提的是，本发明实施例提供的以上方法及电池管理***，可以应用于装载电池的各类车辆中，如：电动汽车，混合动力汽车等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种预充电电路的控制方法，其特征在于，包括：
监测预充电电路中的电池的状态信息；
根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长；
依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长，具体包括：
根据预先确定的状态信息与充电时长的对应关系，查找与监测到的所述状态信息对应的所述预充电电路的充电时长；或，
根据监测到的所述状态信息，计算与所述状态信息对应的所述电池的内阻值，并根据所述电池的内阻值确定所述预充电电路的充电时长。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定状态信息与充电时长的对应关系，具体包括：
计算与状态信息对应的所述电池的内阻值；
根据计算得到的所述内阻值和预设的冲击电流阈值，计算电池两端和上述预充电电路中的电容器两端的最大电压差；
根据所述最大电压差及所述电池的荷电状态SOC，确定所述预充电电路的充电时长；
将确定的上述充电时长与所述状态信息进行对应。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述状态信息包括：荷电状态SOC、健康状态SOH、温度中的一种或多种。
5.一种电池管理***，其特征在于，包括：
监测单元，用于监测预充电电路中的电池的状态信息；
确定单元，用于根据监测到的所述状态信息，确定所述预充电电路的充电时长；
控制单元，用于依据确定的所述充电时长对所述预充电电路中的电容器进行充电。
6.如权利要求5所述的电池管理***，其特征在于，所述确定单元具体用于：
根据预先确定的状态信息与充电时长的对应关系，查找与监测到的所述状态信息对应的所述预充电电路的充电时长；或，
根据监测到的所述状态信息，计算与所述状态信息对应的所述电池的内阻值，并根据所述电池的内阻值确定所述预充电电路的充电时长。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，确定状态信息与充电时长的对应关系，具体包括：
计算与状态信息对应的所述电池的内阻值；
根据计算得到的所述内阻值和预设的冲击电流阈值，计算电池两端和上述预充电电路中的电容器两端的最大电压差；
根据所述最大电压差及所述电池的荷电状态SOC，确定所述预充电电路的充电时长；
将确定的上述充电时长与所述状态信息进行对应。
8.如权利要求5～7中任意一项所述的电池管理***，其特征在于，所述状态信息包括：荷电状态SOC、健康状态SOH、温度中的一种或多种。
9.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求5～8中任意一项所述的电池管理***。
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