CN104836266A - 电动汽车的充电控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电动汽车的充电控制系统及其控制方法，其中系统包括：电池组；DCDC转换器，用于将电池组提供的高压直流电转换为低压直流电，DCDC转换器与电池组相连；采集装置，用于采集充电动力电池的动力电池的温度；数据交互总线；温度调整装置；控制器，控制器通过所述数据交互总线分别与DCDC转换器、采集装置、温度调整装置和电池组相连，用于根据动力电池的温度开启DCDC转换器，以驱动温度调整装置调整动力电池的温度之后进行充电。根据本发明实施例的充电控制系统，通过数据交互总线将控制器与DCDC转换器进行数据交互，因此减少了系统的复杂度，降低成本便于充电系统的设计，另外通过动力电池的温度对充电过程进行控制，提高充电效率，减少能耗。

Description

电动汽车的充电控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的充电控制系统及其控制方法

背景技术

现有的充电控制策略是电池管理系统(简称BMS)通过一条额外的控制线与DCDC转换器相连。在接收到充电请求时候，BMS通过该控制线激活DCDC转换器以进行充电。由于在现有数据通信网络中增加了一条单独的控制线，因此增加了设计难度和设计成本，降低了系统的稳定性效率较低。

另外，充电电池根据其材料会收到温度等环境因素的影像。例如，磷酸铁锂动力电池低温性能差，锰酸锂动力电池高温性能差。然而，现有的控制其效率，浪费能源。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明一方面提供一种电动汽车的充电控制系统。所述系统可以解决系统设计复杂、成本高等问题。

本发明另一方面提供一种电动汽车充电系统的充电控制方法。

有鉴于此，本发明一方面的实施例提出一种电动汽车的充电控制系统，包括：电池组；DCDC转换器，用于将所述电池组提供的高压直流电转换为低压直流电，所述DCDC转换器与所述电池组相连；采集装置，用于采集动力电池的温度；数据交互总线；温度调整装置，所述温度调整装置通过所述数据交互总线与控制器相连；以及控制器，所述控制器通过所述数据交互总线分别与所述DCDC转换器和所述采集装置相连，用于根据所述动力电池的温度开启所述DCDC转换器，以驱动所述温度调整装置调整所述动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

根据本发明实施例的充电控制系统，通过数据交互总线将控制器与DCDC转换器进行数据交互，因此减少了系统的复杂度，降低了成本便于充电系统的设计，另外通过动力电池的温度对充电过程进行控制，提高了充电效率，减少能耗。

本发明的方案中，所述温度调整装置可以为加热器，在所述采集装置的采集温度小于第一预设温度时，所述控制器开启所述DCDC转换器以驱动所述加热器将所述动力电池的温度加热至第二预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。通过对DCDC转换器的工作时间进行控制可以节省能源，同时精确调整充电温度有效地提高充电效率。

本发明的方案中，所述温度调整装置可以为冷却装置，在所述采集装置的采集温度大于第三预设温度时，所述控制器开启所述DCDC转换器以驱动所述冷却装置将所述动力电池的温度冷却至第四预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。通过对DCDC转换器的工作时间进行精确控制可以节省能源，同时精确调整充电温度有效地提高充电效率。

本发明的方案中，所述控制器还可以用于对所述DCDC转换器进行故障检测，当检测到故障时可以对相应的故障进行处理或发出提示信息。由此，提高了实用性防止故障对充电过程的不良影响。

本发明的方案中，所述控制器可以为电池管理系统的控制器。通过兼用电池管理系统的控制器，降低了成本同时还有利于电路设计。

本发明的方案中，所述冷却装置可以为冷却风扇。

本发明另一方面的实施例提出一种电动汽车充电系统的充电控制方法，所述电动汽车充电系统包括DCDC转换器，包括以下步骤：自检步骤，对动力汽车充电系统进行自检；交互步骤，动力电池管理系统与所述DCDC转换器进行数据交互，并检测动力电池的温度；控制步骤，根据所述动力电池的温度启动所述DCDC转换器调整所述动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对电池组进行充电。

根据本发明实施例的充电控制系统，通过数据交互总线将控制器与DCDC转换器进行数据交互，因此减少了系统的复杂度，降低了成本便于充电系统的设计，另外通过动力电池的温度对充电过程进行控制，提高了充电效率，减少能耗。

本发明的方案中，所述控制步骤包括：在所述采集装置的采集温度小于第一预设温度时，开启所述DCDC转换器将所述动力电池的温度加热至第二预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电；在所述采集装置的采集温度大于第三预设温度时，开启所述DCDC转换器将所述动力电池的温度冷却至第四预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

本发明的方案中，在所述控制步骤之前还可以包括：故障检测步骤，对所述充电系统进行故障检测。由此，提高了实用性防止故障对充电过程的不良影响。

本发明的方案中，在所述故障检测步骤中还可以对所述DCDC转换器进行故障检测。

本发明的方案中，还可以包括：处理提示步骤，在对所述故障检测步骤检测出故障时，排出故障或将所述故障保存并提示。因此，提高了充电系统的综合性能

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的电动汽车的充电控制系统的结构框图；

图2为根据本发明一个实施例的电动汽车充电系统的充电控制方法的流程图；

图3为根据本发明另一个实施例的电动汽车充电系统的充电控制方法的流程图；

图4为根据本发明实施例的充电控制系统的自检流程图；

图5为根据本发明实施例的电池管理系统与充电机的握手的流程图；

图6为根据本发明一个实施例的检测动力电池温度的流程图；

图7为根据本发明一个实施例的DCDC转换器自检的流程图；以及

图8为根据本发明一个实施例的BMS与DCDC转换器连接的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为根据本发明一个实施例的电动汽车的充电控制系统的结构框图。如图1所示，根据本发明一个实施例的电动汽车的充电控制系统包括：电池组100、DCDC转换器200、继电器300、真空泵400、真空助力器500和真空传感器600。

具体地，DCDC转换器200用于将电池组100提供的高压直流电转换为低压直流电，DCDC转换器200与电池组100相连。采集装置500，用于采集动力电池的温度。控制器400通过数据交互总线分别与DCDC转换器200和采集装置500相连，用于根据动力电池的温度开启DCDC转换器，以驱动温度调整装置300调整动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

根据本发明实施例的充电控制系统，通过数据交互总线将控制器与DCDC转换器进行数据交互，因此减少了系统的复杂度，降低了成本便于充电系统的设计，另外通过动力电池的温度对充电过程进行控制，提高了充电效率，减少能耗。

在本发明的一个实施例中，温度调整装置300通过数据交互总线与控制器400相连相连，温度调整装置300可以为加热器，在采集装置500的采集温度小于第一预设温度(例如0度)时，控制器400开启DCDC转换器200以驱动加热器将动力电池的温度加热至第二预设温度(例如2度)时断开DCDC转换器200之后通过充电机利用外部电源对电池组100进行充电。

在本发明的一个实施例中，温度调整装置300可以为冷却装置(例如冷却风扇)，在采集装置500的采集温度大于第三预设温度(例如40度)时，控制器400开启DCDC转换器200以驱动冷却装置将动力电池的温度冷却至第四预设温度(例如30度)时断开DCDC转换器200之后通过充电机利用外部电源对电池组100进行充电。

在本发明的一个实施例中，控制器400还可以对DCDC转换器200进行故障检测，当检测到故障时对相应的故障进行处理或发出提示信息。该控制器400为电池管理系统的控制器。控制器400还对充电机、电池组100等进行是否发生故障或异常的检测。例如电池组100的温度是否过高、充电机是否发生故障能否正常工作等。当检测到故障时，如果控制器400可以处理则进行相应的处理例如调节电池组100的温度等。当无法处理时将对应的故障进行保存并发出提示信息。通过对DCDC转换器的工作时间进行控制可以节省能源，同时精确调整充电温度有效地提高充电效率。

根据本发明实施例的充电控制系统，通过数据交互总线将控制器与DCDC转换器进行数据交互，因此减少了系统的复杂度，降低了成本便于充电系统的设计，另外通过环境温度对充电过程进行控制，提高了充电效率，减少能耗。

图2为根据本发明一个实施例的电动汽车充电系统的充电控制方法的流程图。如图2所示，根据本发明一个实施例的电动汽车充电系统的充电控制方法包括以下步骤：对动力汽车充电系统进行自检(步骤101)。动力电池管理系统与DCDC转换器进行数据交互，并检测动力电池的温度(步骤103)。根据动力电池的温度启动DCDC转换器调整动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对电池组进行充电(步骤105)。

在本发明的一个实施例中，在采集装置的采集温度小于第一预设温度时，开启DCDC转换器将动力电池的温度加热至第二预设温度时断开DCDC转换器，再通过充电机利用外部电源对电池组进行充电；在采集装置的采集温度大于第三预设温度时，开启DCDC转换器将动力电池的温度冷却至第四预设温度时断开DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对电池组进行充电。

根据本发明实施例的充电控制方法，通过环境温度对充电过程进行控制，提高了充电效率，减少能耗。

图3为根据本发明另一个实施例的电动汽车充电系统的充电控制方法的流程图。如图3所示，根据本发明一个实施例的电动汽车充电系统的充电控制方法包括以下步骤：对动力汽车充电系统进行自检(步骤201)。动力电池管理系统与DCDC转换器进行数据交互，并检测动力电池的温度(步骤203)。根据动力电池的温度启动DCDC转换器调整动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对电池组进行充电(步骤205)。对充电系统进行故障检测(步骤207)。

根据本发明实施例的充电控制方法，通过对充电系统进行检测提高了整个控制方法的鲁棒性。

在本发明的一个实施例中，还对DCDC转换器进行故障检测，在检测出故障时，排出故障或将故障保存并提示。

在本发明的示例中，电动汽车的充电控制可进一步划分为：S1，对充电控制系统的自检；S2，电池管理系统与充电机的握手；S3，系统上电，检测动力电池的温度以对充电状态进行控制；和S4，充电结束系统下电等四个步骤。

图4为根据本发明实施例的充电控制系统的自检流程图。如图4所示，充电控制系统的自检包括如下步骤：步骤S1，检测充电机是否存在故障，若有，则保存充电机故障，如果在故障为可容忍故障时(可容忍故障是指对自检不会产生很大影响的故障)转到步骤S2。步骤S2，充电机发送充电状态信息，再判断BMS是否激活。如果激活则转到步骤S3，否则判断激活BMS的等待时间是否大于阈值(即超时)时，保存故障再转到故障处理步骤。步骤S3，对BMS进行故障自检。如果存在故障则保存，如果故障为可容忍故障时转到步骤S4，否则将不可容忍(即危机故障)的保存转到故障处理步骤。步骤S4，BMS检测慢充充电线，检测出故障时保存故障，如果故障为可容忍故障时转到下一流程，否则将不可容忍(即危机故障)的保存转到故障处理步骤。由此，提高了实用性防止故障对充电过程的不良影响。

图5为根据本发明实施例的电池管理系统与充电机的握手的流程图。如图5所示，电池管理系统与充电机的握手包括如下步骤：步骤S1，结束故障自检后BMS向充电机发送充电需求信息。根据充电机接收到充电需求信息所等待的时间进行故障分析，例如超过预设时间则为故障。步骤S2，BMS判断是否可以开启充电机，如果是则转到步骤S3，否则保存故障再进行故障处理。步骤S3，BMS向充电机发送充电使能，充电机接收到充电使能后进入下一个阶段，若未接收到充电使能则BMS再向充电机发送充电使能。

图6为根据本发明一个实施例的检测动力电池温度的流程图。如图6所示，步骤S1，检测充电系统当前是否存在故障，若有，则进入故障处理流程，若没有则转到步骤S2。步骤SS2，充电机检查系统是否处于充电中，若是没有则报故障。步骤S3，充电机开始充电且发送充电参数。步骤S4，电池管理系统(简称BMS)检查系统是否处于充电中，若是没有则报故障。步骤S5，BMS检查动力电池环境温度，根据电池温度进行相应处理。即如果电池温度不正常，则进入动力电池温度控制流程，如果电池温度正常则转到步骤S6。步骤S6，判断是否充电完成，若完成则终止充电。

下面对动力电池的温度控制过程进行进一步说明。

动力电池的温度控制包括以下步骤：S1，对DCDC转换器的自检；S2，BMS与DCDC建立连接进行数据交互；S3，对动力电池的温度和充电过程进行控制。

图7为根据本发明一个实施例的DCDC转换器自检的流程图。如图7所示，BMS向DCDC发送DCDC的激活指令。当DCDC被激活时，则对DCDC进行故障自检，否则判断等待时间，当等待时间大于预设时间时则为故障，此时进行故障处理过程。对DCDC转换器进行自检，若故障为可容忍故障(即不影响正常使用)，则转到BMS与DCDC建立连接进行数据交互，否则进行故障处理过程。

图8为根据本发明一个实施例的BMS与DCDC转换器连接的流程图。如图8所示，第一步，检测系统是否存在故障，若是则进入故障处理。第二步，BMS发送低压需求信息。第三步，直流斩波器(简称DCDC转换器或DCDC)接受低压需求信息。第四步，BMS判断是否允许开启DCDC。第五步，BMS发动工作使能。第六步，DCDC转换器接受工作使能，开启DCDC转换器。

在本发明的示例中，检测动力电池的温度，根据动力电池的温度判断是否需要调整动力电池的温度。例如采集温度小于第一预设温度时开启DCDC转换器以驱动加热器(例如PTC加热器等)将动力电池的温度上升至第二预设温度时断开DCDC转换器停止加热器的工作。当采集温度大于第三预设温度时开启DCDC转换器以驱动冷却风扇等冷却装置将动力电池的温度降低至第四预设温度时断开DCDC转换器停止冷却装置。在进行温度检测及控制之前进行故障检测及复位。通过对DCDC转换器的工作时间进行控制可以节省能源，同时精确调整充电温度有效地提高充电效率。需要说明的是，上述阈值根据动力电池的材料有所差异。

根据本发明实施例的充电控制方法，通过数据交互总线将控制器与DCDC转换器进行数据交互，因此减少了系统的复杂度，降低了成本便于充电系统的设计，另外通过环境温度对充电过程进行控制，提高了充电效率，减少能耗。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种电动汽车的充电控制系统，其特征在于，包括：

电池组；

DCDC转换器，用于将所述电池组提供的高压直流电转换为低压直流电，所述DCDC转换器与所述电池组相连；

采集装置，用于采集动力电池的温度；

数据交互总线；

温度调整装置，所述温度调整装置通过所述数据交互总线与控制器相连；以及

控制器，所述控制器通过所述数据交互总线分别与所述DCDC转换器和所述采集装置相连，用于根据所述动力电池的温度开启所述DCDC转换器，以驱动所述温度调整装置调整所述动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

2.如权利要求1所述的电动汽车的充电控制系统，其特征在于，所述温度调整装置为加热器，在所述采集装置的采集温度小于第一预设温度时，所述控制器开启所述DCDC转换器以驱动所述加热器将所述动力电池的温度加热至第二预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

3.如权利要求1所述的电动汽车的充电控制系统，其特征在于，所述温度调整装置为冷却装置，在所述采集装置的采集温度大于第三预设温度时，所述控制器开启所述DCDC转换器以驱动所述冷却装置将所述动力电池的温度冷却至第四预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

4.如权利要求1所述的电动汽车的充电控制系统，其特征在于，所述控制器还用于对所述DCDC转换器进行故障检测，当检测到故障时对相应的故障进行处理或发出提示信息。

5.如权利要求1-4中任一项所述的电动汽车的充电控制系统，其特征在于，所述控制器为电池管理系统的控制器。

6.如权利要求3所述的充电控制系统，其特征在于，所述冷却装置为冷却风扇。

7.一种电动汽车充电系统的充电控制方法，所述电动汽车充电系统包括DCDC转换器，其特征在于，包括以下步骤：

自检步骤，对动力汽车充电系统进行自检；

交互步骤，动力电池管理系统与所述DCDC转换器进行数据交互，并检测动力电池的温度；

控制步骤，根据所述动力电池的温度启动所述DCDC转换器调整所述动力电池的温度之后通过充电机利用外部电源对电池组进行充电。

8.如权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，所述控制步骤包括：

在采集装置的采集温度小于第一预设温度时，开启所述DCDC转换器将动力电池的温度加热至第二预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电；

在采集装置的采集温度大于第三预设温度时，开启所述DCDC转换器将所述动力电池的温度冷却至第四预设温度时断开所述DCDC转换器之后通过充电机利用外部电源对所述电池组进行充电。

9.如权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，在所述控制步骤之前还包括：

故障检测步骤，对所述充电系统进行故障检测。

10.如权利要求9所述的充电控制方法，其特征在于，在所述故障检测步骤中还对所述DCDC转换器进行故障检测。

11.如权利要求9或10所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：

处理提示步骤，在对所述故障检测步骤检测出故障时，排出故障或将所述故障保存并提示。