CN109624788B - 动力电池预充电状态判断***及判断方法 - Google Patents

动力电池预充电状态判断***及判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种动力电池预充电状态判断***及判断方法，本发明所述的动力电池预充电状态判断***包括连接于基础高压回路上的电流信号采集器和比较器，电流信号采集器串接于母线上，以对母线电流信息进行采样检测，并将检测的电流信号输送给主控单元；比较器与主控单元连接，用于将当前的母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与预置的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电状态。本发明所述的动力电池预充电状态判断***，通过对母线电流信息采样检测并进行比较，以判断预充电状态；相较于现有技术中通过采集电压信号的判定方法，可无需设置专用的高压采集芯片和隔离通讯芯片，从而可使得判断电路结构较简单，成本较低。

Description

动力电池预充电状态判断***及判断方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电管理技术领域，特别涉及一种动力电池预充电状态判断***，同时，本发明还涉及一种动力电池预充电状态判断方法。
背景技术
目前，通常通过判断负载电容上的电压是否在规定时间内达到要求，来作为判断负载电容是否预充电完成。该判断方法需采用高压采集电路实时采集电池包两端的电压，以及负载电容两端的电压，并进行A/D转换后，由MCU进行比较和判断负载电容两端的电压是否达到电池包电压的规定值。
基于上述判断过程，导致上述判断方法存在以下诸多问题：
1、实时性差：由于被测电压为高压，采样并进行A/D转换后，还需进行隔离通讯，从而导致采集数据的滞后，实时性较差，进而导致判断效果较差；
2、加大CPU负荷：在预充继电器吸合后，需CPU实时对电压进行监测和比较，占用CPU的运行处理时间，加大了CPU的负荷；
3、成本高：需增加专用高压采集芯片和隔离通讯芯片，增加电路复杂度，并提高了成本。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种动力电池预充电状态判断***，其判断电路较简单，且成本较低，并可具有较好的判断效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种动力电池预充电状态判断***，应用连接于基础高压回路上，所述基础高压回路包括高压电源，通过母线连接并联设置于所述高压电源正极端的高压正极继电器以及高压预充继电器，连接于所述高压电源负极端的高压负极继电器，以及并联于所述高压电源上的负载，该判断***包括：
电流信号采集器，串接于所述母线上，以对母线电流信息进行采样检测，并将检测的电流信号输送给主控单元；
比较器，与所述主控单元连接用于将当前的母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与预置的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电状态。
进一步的，所述母线电流信息的变化值，为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的差值；所述变化阈值为电流阈值。
进一步的，所述母线电流信息的变化值，为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的变化率；所述变化阈值为电流变化率阈值。
进一步的，所述电流信号采集器为分流器。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的动力电池预充电状态判断***，通过对母线电流信息采样检测，并将当前的电流信息与上一采样周期的电流信息的变化值与预置的变化预置进行比较，以判断动力电池的预充电状态；相较于现有技术中通过采集电压信号的判定方法，可无需设置专用的高压采集芯片和隔离通讯芯片，从而可使得本判断***的判断电路结构较简单，成本较低，同时也可具有较好的判断效果。
本发明的另一目的在于提出一种动力电池预充电状态判断方法，该方法包括以下步骤：
预充电启动步骤；
电流信号采集步骤，由电流信号采集器实时采集母线上的电流信号；
比较步骤，由主控单元控制比较器，对电流信号采集器采集的当前母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与预置的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电是否完成；
上电步骤，预充电完成时，高压正极继电器闭合后，断开高压预充继电器，对负载上电。
进一步的，比较步骤中，母线电流信息的变化值，为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的差值；所述变化阈值为电流阈值。
进一步的，比较步骤中，当Ip-Ip(laσt)≥σ时，则判断预充电完成，执行上电步骤，否则，执行电流信号采集步骤；其中，Ip为实时状态下当前的母线电流值，Ip(last)为上一采样周期的母线电流值，σ为预置的、无限趋近于0的电流阈值。
进一步的，比较步骤中，母线电流信息的变化值，为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的变化率；所述变化阈值为电流变化率阈值。
进一步的，比较步骤中，当(Ip-Ip(last))/Δt≥σ时，则判断预充电完成，执行上电步骤，否则，执行电流信号采集步骤；其中，Ip为实时状态下当前的母线电流值，Ip(last)为上一采样周期的母线电流值，Δt为采样周期，σ为预置的、无限趋近于0的负数的电流变化率阈值。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本动力电池预充电状态判断方法与上述的动力电池预充电状态判断***相对于现有技术具有的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例一所述的动力电池预充电状态判断***的结构示意图；
图2为本发明实施例一所述的动力电池工作过程中充电电容及母线电流的变化波形图；
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
本实施例涉及一种动力电池预充电状态判断***，其主要包括连接于基础高压回路上的电流信号采集器和比较器，其中，电流信号采集器串接于母线上，以对母线电流信息进行采样检测，并将检测的电流信号输送给主控单元；而比较器与主控单元连接，用于将当前的母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与预置的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电状态。其中，本实施例的基础高压回路与现有结构类似，其包括高压电源，通过母线连接并联设置于高压电源正极端的高压正极继电器以及高压预充继电器，连接于高压电源负极端的高压负极继电器，以及并联于高压电源上的负载。
基于以上判断思路，本实施例的动力电池预充电状态判断***的一种示例性结构如图1中所示，其包括作为高压电源的电池包，并联于电池包正极端的高压正极继电器S1和高压预充继电器S2，连接于电池包负极端的高压负极继电器S3，以及并联于电池包上的负载RC和充电电容C。另外，为了防止预充瞬间电流过大而损坏电器元件，于具有高压预充继电器S2的支路上串联有预充电阻Rpre。
因为高压电路的母线电流数值较大不便于测量的因素，本实施例中的电流信号采集器具体采用分流器。当然，除了采用分流器测量母线的电流信息，也可采用霍尔传感器采集母线的电流信息。另外，为了提高使用效果，尤其是提高对预充电状态的判断灵敏性，本实施例的主控单元和比较器集成于MCU上，其可接收分流器所采集的电流信息，并进行判断比较以获取动力电池的预充电状态，同时也可控制高压正极继电器S1、高压预充继电器S2和高压负极继电器S3的通断，而构成预充电路与上电电路间的切换。
基于图2中所示的动力电池工作过程中充电电容电压Uc及母线电流Ip的变化波形图可知，Uc及Ip的变化规律类似，且当预充电完成时，Uc及Ip同时达到极值，因此，可通过实时采集母线电流信息Ip，并进行判断比较而获取预充电状态。具体来讲，前述的母线电流信息的变化值具体为当前的母线电流值Ip相对于上一采样周期的母线电流值Ip(last)的差值，也即Ip-Ip(last)；而变化阈值具体为电流阈值。且当Ip-Ip(laσt)≥σ时，即表征充电完成，继而可闭合高压正极继电器S1后，断开高压预充继电器S2，对负载RC上电，而进行充电过程。其中，本实施例的电流阈值具体为无限趋近于0的负值，例如，σ可为-0.05，-0.01等。
另外，前述的母线电流信息的变化值也为当前的母线电流值Ip相对于上一采样周期的母线电流值Ip(last)的变化率，也即(Ip-Ip(last))/Δt，而变化阈值则为电流变化率阈值。且当(Ip-Ip(last))/Δt≥σ时，即表征充电完成。其中，基于图2中所示的母线电流Ip的变化波形图，本实施例的电流变化阈值也为无限趋近于0的负值，例如σ也可为-0.05，-0.01等。
基于以上整体描述，本实施例所述的动力电池预充电状态判断***，通过对母线电流信息采样检测，并将当前的电流信息与上一采样周期的电流信息的变化值与预置的变化预置进行比较，以判断动力电池的预充电状态；相较于现有技术中通过采集电压信号的判定方法，可无需设置专用的高压采集芯片和隔离通讯芯片，从而可使得本判断***的判断电路结构较简单，成本较低，同时也可具有较好的判断效果。
实施例二
本实施例涉及一种动力电池预充电状态判断方法，该方法具体包括以下步骤：
预充电启动步骤；
电流信号采集步骤，由分流器实时采集母线上的电流信号；
比较步骤，由MCU对电流信号采集器采集的当前母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与预置的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电是否完成；
上电步骤，预充电完成时，高压正极继电器S1闭合后，断开高压预充继电器S2，对负载RC上电。
其中，比较步骤中，当Ip-Ip(laσt)≥σ时，则判断预充电完成，执行上电步骤，否则，执行电流信号采集步骤；其中，Ip为实时状态下当前的母线电流值，Ip(last)为上一采样周期的母线电流值，而σ为预置的、无限趋近于0的电流阈值，例如，σ可为-0.01，-0.005等。
此外，比较步骤中，母线电流信息的变化值也可为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的变化率；而变化阈值为电流变化率阈值。此时，当(Ip-Ip(last))/Δt≥σ时，则判断预充电完成，执行上电步骤，否则，执行电流信号采集步骤；其中，Ip为实时状态下当前的母线电流值，Ip(last)为上一采样周期的母线电流值，Δt为采样周期，σ为预置的无限趋近于0的负数的电流变化率阈值，例如，σ可为-0.01，-0.005等，而Δt可为0.1s，0.5s等。
本实施例所述的动力电池预充电***判断方法，可对预充电状态具有较好的判断效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (4)

1.一种动力电池预充电状态判断***，应用连接于基础高压回路上，所述基础高压回路包括高压电源，通过母线连接并联设置于所述高压电源正极端的高压正极继电器以及高压预充继电器，连接于所述高压电源负极端的高压负极继电器，以及并联于所述高压电源上的负载，其特征在于：该判断***包括：
电流信号采集器，串接于所述母线上，以对母线电流信息进行采样检测，并将检测的电流信号输送给主控单元；
比较器，与所述主控单元连接用于将当前的母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与预置的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电状态；
其中，所述母线电流信息的变化值为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的差值；所述变化阈值为电流阈值；
或者，所述母线电流信息的变化值为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的变化率；所述变化阈值为电流变化率阈值；
所述电流信号采集器为分流器，所述主控单元和比较器集成于MCU上。
2.一种动力电池预充电状态判断方法，其特征在于：该方法基于权利要求1所述的动力电池预充电状态判断***，并包括如下步骤：
预充电启动步骤；
电流信号采集步骤，由电流信号采集器实时采集母线上的电流信号；
比较步骤，由主控单元控制比较器，对电流信号采集器采集的当前母线电流信息相对于上一采样周期的母线电流信息的变化值，与阈值的变化阈值进行比较，以判断动力电池预充电是否完成；
上电步骤，预充电完成时，高压正极继电器闭合后，断开高压预充继电器，对负载上电；
其中，比较步骤中，母线电流信息的变化值，为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的差值；所述变化阈值为电流阈值；
或者，比较步骤中，母线电流信息的变化值，为当前的母线电流值相对于上一采样周期的母线电流值的变化率；所述变化阈值为电流变化率阈值。
3.根据权利要求2所述动力电池预充电状态判断方法，其特征在于：比较步骤中，当Ip-Ip(last)≥σ时，则判断预充电完成，执行上电步骤，否则，执行电流信号采集步骤；其中，Ip为实时状态下当前的母线电流值，Ip(last)为上一采样周期的母线电流值，σ为预置的、无限趋近于0的电流阈值。
4.根据权利要求2所述动力电池预充电状态判断方法，其特征在于：比较步骤中，当(Ip-Ip(last))/Δt≥σ时，则判断预充电完成，执行上电步骤，否则，执行电流信号采集步骤；其中，Ip为实时状态下当前的母线电流值，Ip(last)为上一采样周期的母线电流值，Δt为采样周期，σ为预置的、无限趋近于0的负数的电流变化率阈值。
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