CN113162147A - 一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***及方法，其***包括电驱控制模块BMS、整车控制模块VCU、第一继电器、第二继电器、电池包、充电桩；所述充电桩为电池包充电提供电源；所述第一继电器、第二继电器实现充电电路的通断；所述电驱控制模块BMS与整车控制模块VCU分别连接于第一继电器的两端，整车控制模块VCU与第一继电器之间设置有第二继电器；当电池包发生过充故障时，若第一继电器处于正常状态，则通过电驱控制模块BMS或整车控制模块VCU切断第一继电器，以停止充电，若第一继电器处于故障状态，则通过整车控制模块VCU切断第二继电器，以停止充电。本发明提升了新能源汽车充电过程中继电器的安全性能，且更改成本低。
Description
技术领域
本发明属于电池充电技术领域，具体涉及一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***及方法。
背景技术
由于世界石油资源的日益匮乏，以及汽车尾气的排放而造成的环境污染，新能源汽车成为各汽车厂家研究的重点。特别是随着动力电池的发展，电动汽车成为比较普遍的发展方向。而纯电动汽车具有运行成本低、零排放、噪音低、能充分利用波谷电等优点，可以满足用户上班代步、外出办事、休闲娱乐等出行基本需求，深受广大购车用户的青睐。
当前新能源汽车电池普遍采用的高压架构是电池包内布置有继电器，同时由电池包控制器BMS来控制和驱动继电器的工作。在进行充电时，有一种风险，即当BMS软硬件出现故障，BMS宕机，BMS可能出现如下故障：1）无法与充电桩通讯，2）无法采集单体和整包充电状态，3）面对过充情况，BMS无法正常实施故障措施，4）BMS无法切断继电器，一旦电池过充故障持续发生时，电池包会出现燃爆事故，即市面上多家车辆出现充电燃爆事故的潜在原因。
如申请号为CN202010908144.2的中国专利，公开了一种电动汽车BMS和直流充电桩双向测试方法。本发明采用同一种电路，通过控制开关开合和***参数分别对电动汽车BMS和直流充电桩进行模拟测试，解决了电动汽车BMS测试设备和直流充电桩测试设备独立配置的缺点，简化了测试***及操作方式，增加了充电桩与BMS充电过程中监控功能，分析充电桩与BMS互联互通和协议一致性，实现了模拟BMS和充电桩的测试功能以及充电过程监控分析功能。可见该专利仍只是对充电过程中BMS的模拟测试，因此当BMS出现了故障后，充电过程中的安全性能仍然无法保障。
另外，现有的方案中仅通过BMS控制一个继电器进行切断充电电路，因此当该继电器不受控的情况下，即使BMS未出现故障，仍然无法切断充电电路，因此也会引起电池包的燃爆事故。
因此亟需一种能够提升新能源汽车中电池包充电时安全性能的***。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种提升继电器驱动回路的功能安全，增加冗余的安全设计，由传统的单边驱动模式，变成双边驱动模式，且增加了切断充电电路的备用继电器。
本发明采用以下技术方案：一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***，包括电驱控制模块BMS、整车控制模块VCU、第一继电器、第二继电器、电池包、充电桩；
所述充电桩为电池包充电提供电源；
所述第一继电器、第二继电器实现充电电路的通断；
所述电驱控制模块BMS与整车控制模块VCU分别连接于第一继电器的两端，整车控制模块VCU与第一继电器之间设置有第二继电器；
当电池包发生过充故障时，若第一继电器处于正常状态，则通过电驱控制模块BMS或整车控制模块VCU切断第一继电器，以停止充电，若第一继电器处于故障状态，则通过整车控制模块VCU切断第二继电器，以停止充电。
作为优选方案，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的高边驱动回路，整车控制模块VCU设置于第一继电器的低边驱动回路。
作为优选方案，整车控制模块VCU设置于第一继电器的高边驱动回路，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的低边驱动回路。
作为优选方案，所述电驱控制模块BMS包括电压值采集单元、第一判断单元，所述电压值采集单元用于采集主回路电压值，所述第二判断单元用于判断采集得到的主回路电压值是否大于电池包最大充电上限电压，若大于，则判断为发生过充故障；
若第一继电器、电驱控制模块BMS均处于正常状态，第一判断单元判断是否发生过充故障，若发生，电驱控制模块BMS切断第一继电器，以停止充电。
作为优选方案，所述整车控制模块VCU包括实时采集单元，所述实时采集单元用于通过CAN网络同步采集电驱控制模块BMS、电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU上报的主回路电压值。
作为优选方案，所述整车控制模块VCU还包括第二判断单元，第二判断单元判断实时采集单元所有采集得到的主回路电压值中是否存在任一主回路电压值大于电池包最大充电上限电压，若存在，则判断为发生过充故障；
***还包括故障上报模块，用于上报电驱控制模块BMS的故障信息至整车控制模块VCU，实时采集单元还用于采集故障上报模块上报的故障信息；
若第一继电器处于正常状态，且当电驱控制模块BMS发生故障时，第二判断单元判断是否发生过充故障，若发生，整车控制模块VCU切断第一继电器，以停止充电；
若第一继电器处于故障状态，第二判断单元判断是否发生过充故障，若发生，整车控制模块VCU切断第二继电器，以停止充电。
本发明还提供一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法，基于上述双边驱动的电池充电继电器安全控制***，包括步骤：
S1、判断第一继电器是否处于正常状态，若是则进行步骤S2，若否则进行步骤S6；
S2、判断电驱控制模块BMS是否出现故障，若出现故障执行步骤S3，若没有出现故障则执行步骤S4；
S3、故障上报模块将故障信息传输至整车控制模块VCU，并执行步骤S5；
S4、第一判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，电驱控制模块BMS切断第一继电器以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1；
S5、第二判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，整车控制模块VCU切断第一继电器以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1；
S6、第二判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，整车控制模块VCU切断第二继电器以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1。
作为优选方案，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的高边驱动回路，整车控制模块VCU设置于第一继电器的低边驱动回路。
作为优选方案，整车控制模块VCU设置于第一继电器的高边驱动回路，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的低边驱动回路。
作为优选方案，步骤S5、S6中，第二判断单元判断电池包是否发生过充故障具体包括以下步骤：
A、实时采集单元通过CAN网络同步采集电驱控制模块BMS、电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU上报的主回路电压值；
B、第二判断单元判断实时采集单元所有采集得到的主回路电压值中是否存在任一主回路电压值大于电池包最大充电上限电压，若存在，则判断为发生过充故障。
本发明的有益效果是：
（1）：当电驱控制模块BMS出现故障时，可通过整车控制模块VCU切断继电器以停止充电，且增加了一备用的第二继电器，当第一继电器发生故障时整车控制模块VCU可切断第二继电器以停止充电。大大提升了新能源汽车充电过程中继电器的安全性能，减少了电池包过充燃爆的风险。
（2）：在提升继电器安全性能的同时，本发明的方案对于电池包线束的更改较少，仅增加了一条线束一个继电器，并仅占用VCU一个驱动通道，更改成本低。
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，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***的结构示意图；
图2是电驱控制模块BMS实现单边驱动的第一种连接方式的结构示意图；
图3是电驱控制模块BMS实现单边驱动的第二种连接方式的结构示意图；
图4是电驱控制模块BMS、整车控制模块VCU实现双边驱动的第一种连接方式的结构示意图；
图5是电驱控制模块BMS、整车控制模块VCU实现双边驱动的第二种连接方式的结构示意图；
图6是电池包过充逻辑示意图；
图7是一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法的流程图。
图中：1、第一继电器；2、第二继电器。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
参照图1，本实施例提供了一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***，
包括电驱控制模块BMS、整车控制模块VCU、第一继电器1、第二继电器2、电池包、充电桩；
所述充电桩为电池包充电提供电源；
所述第一继电器1、第二继电器2实现充电电路的通断；
所述电驱控制模块BMS与整车控制模块VCU分别连接于第一继电器1的两端，整车控制模块VCU与第一继电器1之间设置有第二继电器2；
当电池包发生过充故障时，若第一继电器1处于正常状态，则通过电驱控制模块BMS或整车控制模块VCU切断第一继电器1，以停止充电，若第一继电器1处于故障状态，则通过整车控制模块VCU切断第二继电器2，以停止充电。
具体的：
参照图2、3，传统继电器的驱动模式中，BMS只能控制继电器驱动的高边或低边回路，当BMS出现故障时便无法停止充电，且当第一继电器1出现故障时，即使BMS没有故障，也可能无法停止充电。
参照图4、5，本实施例中采用的方案为由传统的单边驱动模式，变成双边驱动模式，所述电驱控制模块BMS与整车控制模块VCU分别连接于第一继电器1的两端，整车控制模块VCU与第一继电器1之间设置有第二继电器2。更新后的继电器的驱动模式中，电驱控制模块BMS设置于第一继电器1的高边驱动回路，整车控制模块VCU设置于第一继电器1的低边驱动回路，或者整车控制模块VCU设置于第一继电器1的高边驱动回路，电驱控制模块BMS设置于第一继电器1的低边驱动回路。即当BMS出现故障无法停止充电时，VCU监控回路可以关停对应的低边或高边回路。且当第一继电器1发生故障时，VCU也能通过控制第二继电器2以关停对应的低边或高边回路，从而达到冗余设计。
可见，提升了新能源汽车充电过程中继电器的安全性能，大大减少了电池包过充燃爆的风险。且在提升继电器安全性能的同时，本发明的方案对于电池包线束的更改较少，仅增加了一条线束一个继电器，并仅占用VCU一个驱动通道，更改成本低。
参照图1、6，所述电驱控制模块BMS包括电压值采集单元、第一判断单元，所述电压值采集单元用于采集主回路电压值，所述第二判断单元用于判断采集得到的主回路电压值是否大于电池包最大充电上限电压，若大于，则判断为发生过充故障；
若第一继电器1、电驱控制模块BMS均处于正常状态，第一判断单元判断是否发生过充故障，若发生，电驱控制模块BMS切断第一继电器1，以停止充电。
所述整车控制模块VCU包括实时采集单元，所述实时采集单元用于通过CAN网络同步采集电驱控制模块BMS、电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU上报的主回路电压值。需要说明的是电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU也包括相应的电压值采集单元，以采集主回路电压值（图中未示出）。
所述整车控制模块VCU还包括第二判断单元，第二判断单元判断实时采集单元所有采集得到的主回路电压值中是否存在任一主回路电压值大于电池包最大充电上限电压，若存在，则判断为发生过充故障；
***还包括故障上报模块，用于上报电驱控制模块BMS的故障信息至整车控制模块VCU，实时采集单元还用于采集故障上报模块上报的故障信息；
若第一继电器1处于正常状态，且当电驱控制模块BMS发生故障时，第二判断单元判断是否发生过充故障，若发生，整车控制模块VCU切断第一继电器1，以停止充电；
若第一继电器1处于故障状态，第二判断单元判断是否发生过充故障，若发生，整车控制模块VCU切断第二继电器2，以停止充电。
即仅当第一继电器1或电驱控制模块BMS存在故障时，整车控制模块VCU才进行是否发生过充故障的判断，以及切断相应继电器的操作。从而提升了整个***的工作效率，避免了资源浪费。
上述第一继电器1，可为快充继电器，也可为慢充继电器，即该***可应用于电池包快充模式也可应用于电池包慢充模式中。且第一继电器1、第二继电器2均为常闭继电器。
实施例二：
参照图7，本实施例提供了一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法，基于实施例一所述的双边驱动的电池充电继电器安全控制***，包括步骤：
S1、判断第一继电器1是否处于正常状态，若是则进行步骤S2，若否则进行步骤S6；
S2、判断电驱控制模块BMS是否出现故障，若出现故障执行步骤S3，若没有出现故障则执行步骤S4；
S3、故障上报模块将故障信息传输至整车控制模块VCU，并执行步骤S5；
S4、第一判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，电驱控制模块BMS切断第一继电器1以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1；
S5、第二判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，整车控制模块VCU切断第一继电器1以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1；
S6、第二判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，整车控制模块VCU切断第二继电器2以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1。
具体的：
步骤S5、S6中，第二判断单元判断电池包是否发生过充故障具体包括以下步骤：
A、实时采集单元通过CAN网络同步采集电驱控制模块BMS、电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU上报的主回路电压值；
B、第二判断单元判断实时采集单元所有采集得到的主回路电压值中是否存在任一主回路电压值大于电池包最大充电上限电压，若存在，则判断为发生过充故障。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***，其特征在于，包括电驱控制模块BMS、整车控制模块VCU、第一继电器、第二继电器、电池包、充电桩；
所述充电桩为电池包充电提供电源；
所述第一继电器、第二继电器实现充电电路的通断；
所述电驱控制模块BMS与整车控制模块VCU分别连接于第一继电器的两端，整车控制模块VCU与第一继电器之间设置有第二继电器；
当电池包发生过充故障时，若第一继电器处于正常状态，则通过电驱控制模块BMS或整车控制模块VCU切断第一继电器，以停止充电，若第一继电器处于故障状态，则通过整车控制模块VCU切断第二继电器，以停止充电。
2.根据权利要求1所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***， 其特征在于，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的高边驱动回路，整车控制模块VCU设置于第一继电器的低边驱动回路。
3.根据权利要求1所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***， 其特征在于，整车控制模块VCU设置于第一继电器的高边驱动回路，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的低边驱动回路。
4.根据权利要求1所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***， 其特征在于，所述电驱控制模块BMS包括电压值采集单元、第一判断单元，所述电压值采集单元用于采集主回路电压值，所述第二判断单元用于判断采集得到的主回路电压值是否大于电池包最大充电上限电压，若大于，则判断为发生过充故障；
若第一继电器、电驱控制模块BMS均处于正常状态，第一判断单元判断是否发生过充故障，若发生，电驱控制模块BMS切断第一继电器，以停止充电。
5.根据权利要求4所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***， 其特征在于，所述整车控制模块VCU包括实时采集单元，所述实时采集单元用于通过CAN网络同步采集电驱控制模块BMS、电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU上报的主回路电压值。
6.根据权利要求5所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制***， 其特征在于，所述整车控制模块VCU还包括第二判断单元，第二判断单元判断实时采集单元所有采集得到的主回路电压值中是否存在任一主回路电压值大于电池包最大充电上限电压，若存在，则判断为发生过充故障；
***还包括故障上报模块，用于上报电驱控制模块BMS的故障信息至整车控制模块VCU，实时采集单元还用于采集故障上报模块上报的故障信息；
若第一继电器处于正常状态，且当电驱控制模块BMS发生故障时，第二判断单元判断是否发生过充故障，若发生，整车控制模块VCU切断第一继电器，以停止充电；
若第一继电器处于故障状态，第二判断单元判断是否发生过充故障，若发生，整车控制模块VCU切断第二继电器，以停止充电。
7.一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法，基于权利要求1-6任一项所述的双边驱动的电池充电继电器安全控制***，其特征在于，包括步骤：
S1、判断第一继电器是否处于正常状态，若是则进行步骤S2，若否则进行步骤S6；
S2、判断电驱控制模块BMS是否出现故障，若出现故障执行步骤S3，若没有出现故障则执行步骤S4；
S3、故障上报模块将故障信息传输至整车控制模块VCU，并执行步骤S5；
S4、第一判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，电驱控制模块BMS切断第一继电器以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1；
S5、第二判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，整车控制模块VCU切断第一继电器以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1；
S6、第二判断单元判断电池包是否发生过充故障，若出现，整车控制模块VCU切断第二继电器以停止充电并结束，若否，则回到步骤S1。
8.根据权利要求7所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法，其特征在于，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的高边驱动回路，整车控制模块VCU设置于第一继电器的低边驱动回路。
9.根据权利要求7所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法，其特征在于，整车控制模块VCU设置于第一继电器的高边驱动回路，电驱控制模块BMS设置于第一继电器的低边驱动回路。
10.根据权利要求7所述的一种双边驱动的电池充电继电器安全控制方法， 其特征在于，步骤S5、S6中，第二判断单元判断电池包是否发生过充故障具体包括以下步骤：
A、实时采集单元通过CAN网络同步采集电驱控制模块BMS、电驱控制模块OBC、电驱控制模块MCU上报的主回路电压值；
B、第二判断单元判断实时采集单元所有采集得到的主回路电压值中是否存在任一主回路电压值大于电池包最大充电上限电压，若存在，则判断为发生过充故障。
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