CN104868513B - 一种动力电池预充电过程的控制方法 - Google Patents

一种动力电池预充电过程的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池预充电过程的控制方法。所述控制方法包括：步骤S1：检测负载电压是否在可用范围内，若是，转步骤S4；否则转步骤S2；步骤S2：检测负极继电器是否断开，如果是，转步骤S3，否则转步骤S4；步骤S3：闭合负极继电器，延时，转步骤S1；步骤S4：对负极继电器和预充继电器进行诊断，如有故障，报错，否则，转步骤S5；以及步骤S5：进行预充电，判定预充完成条件是否完成，如果为是，结束，否则，判定预充电时间是否超时。本发明的控制方法在预充起始阶段对负极继电器和预充继电器进行检测，从而确保在正式开始预充时，负极继电器和预充继电器处于闭合状态，而且设置了预充电时间超时的检测，从而，能够更好地实现预充过程快速准确完成。

Description

一种动力电池预充电过程的控制方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种动力电池预充电过程的控制方法。
背景技术
电动汽车在启动上电过程中，首先应进行预充电。整个预充电过程包括负极继电器和预充继电器的闭合和打开动作，以及预充完成和预充超时的判断方法。预充电过程的控制对继电器寿命、电池包和整车的安全性和可靠性有着重要影响。
当前与动力电池控制方法相关的专利和公开文献主要集中在热管理、均衡控制和荷电状态计算方面。现有技术中的预充电控制方法仅发出负极继电器和预充继电器闭合动作指令，即开始进行预充，直到负载电压达到要求。在开始预充时，没有考虑负极继电器和预充继电器闭合动作是否确实完成，也没有考虑负载电压，而且对于预充超时错误等考虑不够充分。
因此希望有一种动力电池预充电过程的控制方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池预充电过程的控制方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的一个或多个。
为实现上述目的，本发明提供一种动力电池预充电过程的控制方法，所述控制方法包括下述步骤：
步骤S1：检测负载电压是否在可用范围内，若负载电压在可用范围内，转至步骤S4；否则转至步骤S2；
步骤S2：检测负极继电器是否断开，如果为是，转至步骤S3，否则转至步骤S4；
步骤S3：闭合负极继电器，延时第一时长，转至步骤S1；
步骤S4：对负极继电器、预充继电器进行诊断，如有故障，报错，否则，转至步骤S5；
步骤S5：闭合预充继电器，开始进行预充电，判定预充完成条件是否完成，如果为是，结束预充电过程，否则，判定预充电时间是否超时，如果为是，输出超时错误提示信息，否则，继续进行预充电，
其中，在步骤S5中，判断预充完成条件是否完成是通过判断下述条件是否全部满足而进行的，
(U2小于等于U1*(1+p))且(U2大于等于U1*(1-p))；
负载电压增长梯度符合要求，负载电压增长梯度符合要求是指：实时计算负载电压前后两个时刻的差值，当每次差值大于规定值时，给初始为0的错误数总和加上一个固定值，在预充过程中如果错误数总和小于容许的数值，认为负载电压增长梯度符合要求，否则认为不符合要求；以及
(U1-UL)小于等于q，q为设定的电压值，
其中，
U1表示电池组正极的电压，
U2表示负载正极的电压，
p为标定值，是0-1之间的数值，
UL是指负载电压。
优选地，p为5％至20％范围内的数值。
优选地，q在U1的10％至20％的范围内。
优选地，步骤S4包括下述步骤：
步骤S41：断开负极继电器，
步骤S42：闭合预充继电器，
步骤S43：诊断负极继电器断开，如诊断未断开，输出负极继电器未断开错误，否则转至步骤S44，
步骤S44：诊断预充继电器闭合，如诊断未闭合，输出预充继电器未闭合错误，否则转至步骤S45，
步骤S45：断开预充继电器，延时第三时长，闭合负极继电器，转至步骤S46，
步骤S46：诊断预充继电器断开，如诊断未断开，输出预充继电器未断开错误，否则转至步骤S5。
优选地，在步骤S41的断开负极继电器之后延时第二时长，再转至步骤S42。
优选地，步骤S4进一步包括一个预处理步骤S40：判定是否UL大于U1*p或是否收到取消诊断指令,如果是，转步骤S5，否则转步骤S41，其中预处理步骤S40在步骤S41之前执行。
本发明的动力电池预充电过程的控制方法在预充起始阶段中对负极继电器和预充继电器的状态进行检测，从而确保在正式开始预充时，负极继电器和预充继电器处于闭合状态，而且设置了预充电时间超时的检测，从而，能够更好地实现预充过程快速准确完成。
附图说明
图1是动力电池电路的示意图。
图2是根据本发明第一实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图。
图3和图4是根据本发明第二实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图。
图5是根据本发明第三实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图。
图6是根据本发明第四实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，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。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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保护范围的限制。
根据本发明的动力电池预充电过程的控制方法包括下述步骤：
步骤S1：检测负载电压是否在可用范围内，若负载电压在可用范围内，转至步骤S4；否则转至步骤S2；
步骤S2：检测负极继电器是否断开，如果为是，转至步骤S3，否则转至步骤S4；
步骤S3：闭合负极继电器，延时第一时长，转至步骤S1；
步骤S4：对负极继电器、预充继电器进行诊断，如有故障，报错，否则，转至步骤S5；
步骤S5：闭合预充继电器，开始进行预充电，判定预充完成条件是否完成，如果为是，结束预充电过程，否则，判定预充电时间是否超时，如果为是，输出超时错误提示信息，否则，继续进行预充电。
本发明的动力电池预充电过程的控制方法在预充起始阶段中对负极继电器和预充继电器的状态进行检测，从而确保在正式开始预充时，负极继电器和预充继电器处于闭合状态，而且设置了预充电时间超时的检测，从而，能够更好地实现预充过程快速准确完成图1是动力电池电路的示意图。在图1所示的动力电池电路中，动力电池的正极通过并联的预充继电器、正极继电器与负载正极连接，动力电池的负极通过负极继电器与负载负极。其中，U1表示电池组正极的电压，U2表示负载正极的电压，U3表示负载负极的电压，
图2是根据本发明第一实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意图图示的控制方法包括下述步骤：
步骤S1：检测负载电压是否在可用范围内，若负载电压在可用范围内，转至步骤S4；否则转至步骤S2；
步骤S2：检测负极继电器是否断开，如果为是，转至步骤S3，否则转至步骤S4；
步骤S3：闭合负极继电器，延时第一时长，转至步骤S1；
步骤S4：对负极继电器、预充继电器进行诊断，如有故障，报错，否则，转至步骤S5；
步骤S5：闭合预充继电器，开始进行预充电，判定预充完成条件是否完成，如果为是，结束预充电过程，否则，判定预充电时间是否超时，如果为是，输出超时错误提示信息，否则，继续进行预充电。
在步骤S5中，判断预充完成条件是否完成是通过判断下述条件是否全部满足而进行的，
(U2小于等于U1*(1+p))且(U2大于等于U1*(1-p))；
负载电压增长梯度符合要求；以及
(U1-UL)小于等于q，q为设定的电压值。
其中，U1表示电池组正极的电压，U2表示负载正极的电压，p为标定值，是0-1之间的数值，UL是指负载电压。优选地，p为5％至20％范围内的数值。优选地，q在U1的10％至20％的范围内。
负载电压增长梯度符合要求是指：实时计算负载电压前后两个时刻的差值，当每次差值大于规定值时，给初始为0的错误数总和加上一个固定值，在预充过程中如果错误数总和小于容许的数值，认为负载电压增长梯度符合要求，否则认为不符合要求。
优选地，步骤S4可以包括下述步骤(未图示)。
步骤S41：断开负极继电器，
步骤S42：闭合预充继电器，
步骤S43：诊断负极继电器断开，如诊断未断开，输出负极继电器未断开错误，否则转至步骤S44，
步骤S44：诊断预充继电器闭合，如诊断未闭合，输出预充继电器未闭合错误，否则转至步骤S45，
步骤S45：断开预充继电器，延时第三时长，闭合负极继电器，转至步骤S46，
步骤S46：诊断预充继电器断开，如诊断未断开，输出预充继电器未断开错误，否则转至步骤S5。
有利的是，在步骤S41的断开负极继电器之后延时第二时长，再转至步骤S42。
还有利的是，步骤S4进一步包括一个预处理步骤S40：判定是否UL大于U1*p或是否收到取消诊断指令,如果是，转步骤S5，否则转步骤S41，其中预处理步骤S40在步骤S41之前执行。
图3和图4是根据本发明第二实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图，具体算法如下所示。
1)进行初始化。也就是说，在需要进行预充电过程时，先进行初始化。具体地，在收到预充电指令后，将控制方法或控制程序中的计数变量初始化，在图示实施例中，是进行下述设置：i1＝0，i2＝0，i3＝0，i4＝0。上述的计数变量主要用于计时。也可以采用软件或硬件计时器来代替。所述预充电指令通常根据点火钥匙和电池状态确定。
2)判断“负载电压不可用且负极继电器为断开状态”(条件1)是否成立，从而，以负载电压和负极继电器的状态作为开始预充电过程的重要条件。负载电压不可用是指三个继电器(负极继电器、预充继电器以及正极继电器)打开时，负载电路电压不能传输至控制电路。在负载电压不可用时不进行相关诊断动作。
3)如果条件1满足，判断负极继电器是否为闭合状态，如果未闭合，发出指令来闭合负极继电器，等待一定时间(第一时间段)，等待时间用计数变量i1累加至大于等于设定值ic1来实现表示、ic1为标定量，然后判断“负载电压不可用”这一条件是否满足，如果满足则返回2)。可以理解的是，在返回2)之前，可以设置i1＝0，并进行一次超时判断。这可以通过设置另一个计数变量并在初始时将其值设置为0，在返回2)之前将其值加1，并与设定值判断来实现此超时判断。如果超时，则输出超时错误，表示闭合负极继电器失败，或者负载电压始终不可用。
如果不满足“负载电压不可用”这一条件，进一步判断“负载电压可用”这一条件是否满足，如果“负载电压可用”这一条件满足，进入模块B(预充及预充完成判断模块)。可以理解的是，该步骤是为了进一步确认“负载电压可用”而进行的冗余操作，可以省略。
4)如果条件1不满足，判断“UL小于U1*p或人为取消诊断”(条件2)是否满足。U1和UL分别表示图1中U1和负载电压，p为标定值，例如为5％至20％范围内的数值。
如果条件2满足，进入预充及预充完成判断模块(即模块B)。
如果条件2不满足，判断负极继电器是否闭合，如果闭合，断开负极继电器并等待一定时间(用i2大于等于ic2表示、ic2为标定量)后闭合预充继电器，如果不满足直接闭合预充继电器，
随后进入模块A。
5)在模块A中，首先诊断负极继电器是否断开，如果未断开、输出负极未断开错误；如果断开，判断预充继电器是否闭合，如果未闭合、输出预充未闭合错误，如果已闭合，断开预充继电器；等待一定时间后(用i3大于等于ic3表示、ic3为标定量)闭合负极继电器，判断预充继电器是否已断开，如果未断开、输出预充继电器未断开错误，如果已断开、进入预充及预充完成判断模块(即模块B)。
6)在模块B中，首先闭合预充继电器，诊断负极继电器是否闭合，如果未闭合、输出负极继电器未闭合错误；如果已闭合，判断预充完成条件(条件3)是否满足，如果满足，整个预充过程完成，如果预充完成条件(条件3)不满足，判断是否超时(用i4大于等于ic4表示、ic4为标定量)，如果超时输出预充超时错误。
预充完成条件(条件3)可以根据需要设置。在一个实施例中，条件3设置为(U2小于等于U1*(1+p))且(U2大于等于U1*(1-p))且(负载电压增长梯度符合要求)且((U1-UL)小于等于q)。其中U2表示图1中U2电压，q为标定值，例如，为在U1的10％至20％的范围内。
负载电压增长梯度是否符合要求以下述方式判断：预充过程中可以实时计算负载电压前后两个时刻的差值，当每个时刻差值大于规定值时，给错误数总和(初始为0)加上一个固定值，在预充过程中如果错误数总和小于容许的数值、认为增长梯度符合要求，否则报错。可以理解的是，前后两个时刻之间时间间隔的设置，可以根据具体情况设置。
本发明提出了预充过程中负极和预充继电器的动作时序，并将预充继电器前后端电压、负载电压和负载电压增长梯度作为判断预充是否完成的条件，确保预充过程快速准确完成；并给出了负极继电器、预充继电器和超时错误的诊断时序，确保电池包和车辆的安全性。
图5是根据本发明第三实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图。第三实施例的控制方法与第二实施例的控制方法大体相同，区别主要在于，在等待第一时间段后，直接返回至2)来判断“负载电压不可用且负极继电器为断开状态”(条件1)是否成立。也就是说，在负载电压可用的情况下，也可能对负极继电器和预充继电器进行诊断，而不是在负载电压可用的情况下直接进行预充及预充完成判断。
图6是根据本发明第四实施例的动力电池预充电过程的控制方法的示意性流程图。图6的控制方法省略了第二实施例中的冗余判断：判断负载电压是否可用。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种动力电池预充电过程的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤S1：检测负载电压是否在可用范围内，若负载电压在可用范围内，转至步骤S4；否则转至步骤S2；
步骤S2：检测负极继电器是否断开，如果为是，转至步骤S3，否则转至步骤S4；
步骤S3：闭合负极继电器，延时第一时长，转至步骤S1；
步骤S4：对负极继电器、预充继电器进行诊断，如有故障，报错，否则，转至步骤S5；以及
步骤S5：闭合预充继电器，开始进行预充电，判定预充完成条件是否完成，如果为是，结束预充电过程，否则，判定预充电时间是否超时，如果为是，输出超时错误提示信息，否则，继续进行预充电，
其中，在步骤S5中，判断预充完成条件是否完成是通过判断下述条件是否全部满足而进行的，
U2小于等于U1*(1+p)且U2大于等于U1*(1-p)；
负载电压增长梯度符合要求，负载电压增长梯度符合要求是指：实时计算负载电压前后两个时刻的差值，当每次差值大于规定值时，给初始为0的错误数总和加上一个固定值，在预充过程中如果错误数总和小于容许的数值，认为负载电压增长梯度符合要求，否则认为不符合要求；以及
U1-UL小于等于q，q为设定的电压值，
其中，U1表示电池组正极的电压，U2表示负载正极的电压，p为标定值，是0-1之间的数值，UL是指负载电压。
2.如权利要求1所述的动力电池预充电过程的控制方法，其特征在于，p为5％至20％范围内的数值。
3.如权利要求1所述的动力电池预充电过程的控制方法，其特征在于，q在U1的10％至20％的范围内。
4.如权利要求1所述的动力电池预充电过程的控制方法，其特征在于，步骤S4包括下述步骤：
步骤S41：断开负极继电器，
步骤S42：闭合预充继电器，
步骤S43：诊断负极继电器断开，如诊断未断开，输出负极继电器未断开错误，否则转至步骤S44，
步骤S44：诊断预充继电器闭合，如诊断未闭合，输出预充继电器未闭合错误，否则转至步骤S45，
步骤S45：断开预充继电器，延时第三时长，闭合负极继电器，转至步骤S46，
步骤S46：诊断预充继电器断开，如诊断未断开，输出预充继电器未断开错误，否则转至步骤S5。
5.如权利要求4所述的动力电池预充电过程的控制方法，其特征在于，在步骤S41的断开负极继电器之后延时第二时长，再转至步骤S42：闭合预充继电器。
6.如权利要求4所述的动力电池预充电过程的控制方法，其特征在于，步骤S4进一步包括一个预处理步骤S40：判定是否UL大于U1*p或是否收到取消诊断指令,如果是，转步骤S5，否则转步骤S41，其中预处理步骤S40在步骤S41之前执行。
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