CN104890668A - 一种混合动力汽车电池系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车控制技术领域，提供了一种混合动力汽车电池系统预充控制方法，包括初始化发电模块和电池管理系统，断开主回路；控制发动机的转速为怠速转速；采集电池包端电压和负载端电压；控制发电模块发电；采集电池包端电压与负载端电压；判断电池包端电压与负载端电压差值的绝对值是否小于预设值；若电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值，控制所述主回路接通；预充结束。本发明直接根据电池包端电压与负载端电压的信息，控制发电模块对负载端电压升压，并控制主回路的接通和断开，该方法省去预充回路的控制，操作简单，易于控制，提高了生产效率。

Description

一种混合动力汽车电池系统控制方法

技术领域

本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种混合动力汽车电池系统控制方法。

背景技术

为了解决普通汽车的费油和排放问题，汽车厂家开始研制混合动力汽车，混合动力汽车的电池包的正、负极通常设置接触器，通过电信号控制接触器的断开或者闭合，以方便对电池上电和断电进行控制。

现有的电池系统通常如图1所示，包括串联形成主回路的电池包110、主接触器108和负载，负载包括快速启动电机103和发动机104，主回路通常还串联有电流传感器109，以对充电回路的电流进行检测；还包括与主接触器108并联的预充电路，预充电路包括预充开关106与预充电阻107，与电池包110和负载形成预充回路；第一电压传感器111的一端连接于电池包110的正极，另一端连接于电池包110的负极，用于测量电池包110的端电压，第二电压传感器105的一端连接于电池包110的负极，一端经过主接触器108连接到电池包110的正极，用于测量电池包外部的负载端电压，通常负载的两端还并联有12V电池101和电压转换器102，以启动时为负载供电。该系统工作时，首先闭合预充开关106，预充回路接通，电池包110以小电流提升负载两端的端电压，此时发动机104与12V电池101不工作，比较第一电压传感器111的第一电压值与第二电压传感器105的第二电压值，直到二者的差值小于预设值，断开预充开关106，预充回路断开，同时闭合主接触器108，主充电回路接通，完成预充，电池包110对负载开始供电。

现有技术的电池系统需要在预充之前接通预充回路，使负载两端的电压升高，当电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值时，断开预充回路，接通主回路以完成预充。该预充过程增加了预充回路的接通和断开，操作繁琐，该控制复杂化；且这种方法需在电路中设计预充开关和预充电阻，这样会增加硬件成本；其次，预充电阻的选择需要依托于回路中的负载来选取，而负载的电容无法精确计算，必须通过搭建原型车来测量，程序复杂，且增加工作强度，降低生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力汽车电池系统控制方法，直接根据电池包端电压与负载端电压的信息，控制发电模块对负载端电压升压，并控制主回路的接通和断开，该方法省去预充回路的控制，操作简单，易于控制，提高了生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种混合动力汽车电池系统预充控制方法，包括

步骤S1：初始化发电模块和电池管理系统，断开主回路；

步骤S2：控制发动机的转速为怠速转速；

步骤S3：采集电池包端电压和负载端电压；

步骤S4：控制所述发电模块发电；

步骤S5：采集所述电池包端电压与所述负载端电压；

步骤S6：判断所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值是否小于预设值；

步骤S7：若所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值小于所述预设值，控制所述主回路接通，执行步骤S8；

步骤S8；预充结束。

进一步，所述步骤S7还包括

若所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值不小于所述预设值，返回步骤S4。

进一步，所述步骤S7与所述步骤S8之间还包括

步骤S71：控制所述发电模块关闭。

进一步，所述电池包端电压通过第一电压传感器采集，所述负载端电压通过第二电压传感器采集。

进一步，所述发电模块发电通过整车控制器控制。

进一步，所述步骤S41包括

步骤S41：发送所述电池包端电压与所述负载端电压给所述整车控制器；

步骤S42：所述整车控制器控制所述发电模块发电。

进一步，所述步骤S42包括

步骤S421：所述整车控制器发送发电信号给所述发动机控制器；

步骤S422：所述发动机控制器收到所述发电信号后，控制所述发电模块发电。

进一步，所述步骤S422包括

步骤S4221：所述发动机控制器收到搜书发电信号后，控制所述发动机的转速大于所述怠速转速；

步骤S4222：所述快速启动电机处于发电状态，向所述主回路的负载充电。

进一步，所述主回路通过继电器断开或者接通。

本发明的有益效果在于：

本发明首先断开主回路，并控制发动机转速为怠速转速，通过发电模块提升负载两端的电压，使电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值，然后直接接通主回路，完成预充过程。该方法省去了预充之前接通预充回路，预充结束断开预充回路的步骤，直接控制主回路的通断，省去了预充电阻，操作简单，便于控制；且该种控制方法省去了预充开关和预充电阻，无需专门设计预充电阻，减少硬件成本，简化程序，提高生产效率；且由于发电模块对于输出电压无限制，通过发电模块升压，即使电池包为高电压电池包也能够完成预充，通用性强，提高资源的利用率，节省生产成本。

附图说明

图1是现有技术混合动力汽车电池系统的示意图；

图2是本发明所提供的混合动力汽车电池系统控制方法一种具体实施方式的流程图；

图3是本发明所提供的混合动力汽车电池系统一种具体实施方式的系统图；

图4是本发明所提供的混合动力汽车电池系统一种具体实施方式的装置图。

附图标记：

在图1中：

101、12V电池，102、电压转换器，103、快速启动电机，104、发动机，105、第二电压传感器，106、预充开关，107、预充电阻，108、主接触器，109、电流传感器，110、电池包，111、第一电压传感器；

在图2-图4中：

201、控制模块，202、发电模块，203、采集模块，204、主回路，205、常规电池，206、电压转换器，207、快速启动电机，208、发动机，209、第二电压传感器，210、继电器，211、电流传感器，212、电池包，213、第一电压传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图2-图4，在一种具体实施方式中，本发明所提供的混合动力汽车电池系统控制方法，包括

步骤S1：初始化发电模块202和电池管理系统，断开主回路；

步骤S2：控制发动机的转速为怠速转速；

步骤S3：采集电池包端电压和负载端电压；

步骤S4：控制发电模块202发电；

步骤S5：采集电池包端电压与负载端电压；

步骤S6：判断电池包端电压与负载端电压差值的绝对值是否小于预设值；

步骤S7：若电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值，控制主回路接通，执行步骤S8；

步骤S8；预充结束。

上述实施例首先断开主回路，并控制发动机208的转速为怠速转速，通过发电模块202提升负载两端的电压，使电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值，然后直接接通主回路204，完成预充过程。该方法省去了预充之前接通预充回路，预充结束断开预充回路的步骤，直接控制主回路的通断，省去了预充电阻，操作简单，便于控制；且该种控制方法省去了预充开关和预充电阻，无需专门设计预充电阻，减少硬件成本，简化程序，提高生产效率；且由于发电模块202对于输出电压无限制，通过发电模块202升压，即使电池包212为高电压电池包也能够完成预充，通用性强，提高资源的利用率，节省生产成本。

怠速转速根据发动机208的水温和车速决定，通常通过试验得到，制成可查的表格，使用时直接查表即可。发动机208的转速控制通过发动机控制器执行。

步骤S7还包括

若电池包端电压与负载端电压差值的绝对值不小于预设值，返回步骤S4。

该步骤能够进一步保证电池包端电压与负载端电压的差值的绝对值小于预设值，从而保证整个充电回路的安全性。

步骤S7与步骤S8之间还包括

步骤S71：控制发电模块202关闭。

由于发电模块202开启，发电过程需要消耗燃油，增加该过程能够减少燃油浪费，节约能源。

电池包端电压通过第一电压传感器213采集，所述负载端电压通过第二电压传感器209采集。通过第一电压传感器213与第二电压传感器209分别采集电池包端电压与负载端电压，连接方便，且电压传感器的成本低，能够降低生产成本。

发电模块202发电通过整车控制器控制。通过整车控制器控制发电模块202能够使整车的控制系统更合理，控制更优化。

步骤S41包括

步骤S41：发送电池包端电压与负载端电压给整车控制器；

步骤S42：整车控制器控制发电模块202发电。

电源管理系统发送电池包端电压与负载端电压给整车控制器，整车控制器根据电源管理系统的信息控制发电模块202发电或者关闭。通过整车控制器与电源管理系统共同协调控制发电模块的打开或者关闭，各自就近控制附近的模块或者采集附近的信号，能够减少线束连接，简化控制程序，提高整个系统的运行能力。

步骤S42包括

步骤S421：整车控制器发送发电信号给发动机控制器；

步骤S422：发动机控制器收到发电信号后，控制发电模块202发电。

通过发动机控制器对发电模块202进行控制，就近控制附近的设备或者模块，能够进一步减少线束连接，简化控制程序，提高整个系统的运行能力。

步骤S422包括

步骤S4221：发动机控制器收到发电信号后，控制发动机208的转速大于怠速转速；

步骤S4222：快速启动电机207处于发电状态，向主回路204的负载充电。

该步骤通过提高发动机208的转速使快速启动电机207处于发电状态，进而提升负载端电压，充分利用汽车的现有资源，能够节省费用，降低成本。

主回路204通过继电器210断开或者接通。继电器210为单点接触，回路结构简单，且能够通过电信号直接对其控制，方便连接和控制程序的设计。

主回路204也可以通过接触器断开或者接通，但接触器线路复杂；也可以通过普通手动控制。

主回路204包括电池包212、继电器210和负载，电池包212、继电器210和负载串联连接。该回路结构简单，方便布置。

主回路中还还串联有电流传感器211，用于检测主回路的电流，以保证整个主回路的用电安全。

电池包212可以为高压电池包也可以为低压电池包。节省资源通用性好。

本发明还提供一种混合动力汽车电池系统，包括

发电模块202，用于混合动力汽车的负载端电压的升压；

采集模块203，用于采集电池包212的电池包端电压和负载端电压；

控制模块201，用于控制发电模块202发电或者关闭；

主回路204，用于负载供电的电路；

发电模块202、采集模块203与主回路204分别与控制模块201信号连接，发电模块202与主回路204的负载并联；控制模块201根据采集模块的203信息控制发电模块202发电或者关闭，并控制主回路204接通或者断开。

上述实施例相对于现有技术减少预充回路，预充之前首先断开主回路204，通过发电模块202提升负载两端的电压，使电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值，然后直接接通主回路204，完成预充过程。该系统省去了预充回路，直接对主回路204进行控制，也省去了预充电阻，无需专门设计预充电阻，减少硬件连接和硬件成本，操作简单，简化程序，便于控制，能够提高整车生产效率。

发电模块202包括快速启动电机207和发动机208，发动机208通过皮带与快速启动电机207连接，发电模块202通过快速启动电机207与负载并联。该方案充分利用汽车自身的资源实现负载端电压的提升，能够节省资源，提高现有资源的利用率。当然发电模块202也可以为外界的其它发电装置，例如普通发电机。

混合动力汽车电池系统还包括常规电池205或者启停电池，和电压转换器206，常规电池205或者启停电池与电压转换器206信号连接，电压转换器206与负载、发电模块202并联。该方案当发动机的转速太高时，能够将多余的能量储存于常规电池205或者启停电池。

通常，常规电池为12V蓄电池，电压转换器206为DCDC(Direct Currentto Direct Current，直流变直流)电压转换器，且为双向电压转换器，即可以将12V蓄电池电压转换为负载需要的电压值，也可以将发电模块202的电压或者电池包的电压转换为12V，能够适应汽车电源系统。

12V蓄电池与DCDC电压转换器的一端电连接，DCDC电压转换器的另一端与负载并联，负载包括快速启动电机207和连接于快速启动电机207的发动机208，优选快速启动电机207与发动机208通过皮带连接。第一电压传感器213直接并联于电池包212，其一端与电池包212的正极连接，另一端与电池包212的负极连接；第二电压传感器209并联于负载，其一端与快速启动电机207的一端连接，另一端与快速启动电机207的另一端连接。

控制模块201包括电池管理系统、整车控制器和发动机控制器，电池管理系统和发动机控制器分别信号连接于整车控制器；采集模块203和主回路204分别信号连接于电池管理系统，发电模块202信号连接于发动机控制器。通过整车控制器、发动机控制器与电源管理系统共同协调控制发电模块202发电或者关闭，各自就近控制附近的模块或者采集附近的信号，能够减少线束连接，简化控制程序，提高整个系统的运行能力。

主回路204包括主开关，电池包212、主开关和负载串联于主回路中，且电池包212通过主开关的闭合与负载接通；通过主开关的断开与负载断开。该回路结构简单，方便布置。

优选地，主开关为继电器210，继电器的一端与电池包212的正极连接，另一端与负载连接。继电器210为单点接触，回路结构简单，且能够通过电信号直接对其控制，方便连接和控制程序的设计。

主回路204也可以通过接触器断开或者接通，但接触器线路复杂；也可以通过普通手动控制。

主回路204还串联有电流表。用于整个回路的电流检测，提高回路的安全性。

采集模块203包括采集电池包端电压的第一电压传感器213和采集负载端电压的第二电压传感器209；第一电压传感器213与电池包212并联，第二电压传感器209与负载并联。通过第一电压传感器213与第二电压传感器209分别采集电池包端电压与负载端电压，连接方便，且电压传感器的成本低，能够降低生产成本。

上述所述的预设值依据混合动力系统的不同而不同，通常通过进行标定获得。

具体地，上述实施例通过发电模块202进行升压，采集模块203采集电池包端电压和负载端电压，即第一电压传感器213采集电池包端电压，第二电压传感器209采集负载端电压，采集模块203采集的信息发送给电源管理系统，电源管理系统将其上述电压值发送给整车管理器，整车管理器判断电池包端电压与负载端电压差值的绝对值是否小于预设值，如果不小于预设值，整车控制器控制发送发电信号给发动机控制器，发动机控制器控制发动机208的转速大于怠速转速，使快速启停电机207发电，从而升高负载端电压，直到电池包端电压与负载端电压差值的绝对值小于预设值，结束发电，闭合主开关，对负载进行供电。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车电池系统预充控制方法，其特征在于，包括

步骤S1：初始化发电模块和电池管理系统，断开主回路；

步骤S2：控制发动机的转速为怠速转速；

步骤S3：采集电池包端电压和负载端电压；

步骤S4：控制所述发电模块发电；

步骤S5：采集所述电池包端电压与所述负载端电压；

步骤S6：判断所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值是否小于预设值；

步骤S7：若所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值小于所述预设值，控制所述主回路接通，执行步骤S8；

步骤S8；预充结束。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述步骤S7还包括

若所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值不小于所述预设值，返回步骤S4。

3.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述步骤S7与所述步骤S8之间还包括

步骤S71：控制所述发电模块关闭。

4.根据权利要求1-3任一项所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述电池包端电压通过第一电压传感器采集，所述负载端电压通过第二电压传感器采集。

5.根据权利要求1-3任何一项所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述发电模块发电通过整车控制器控制。

6.根据权利要求5所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述步骤S41包括

步骤S41：发送所述电池包端电压与所述负载端电压给所述整车控制器；

步骤S42：所述整车控制器控制所述发电模块发电。

7.根据权利要求6所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述步骤S42包括

步骤S421：所述整车控制器发送发电信号给所述发动机控制器；

步骤S422：所述发动机控制器收到所述发电信号后，控制所述发电模块发电。

8.根据权利要求7所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述步骤S422包括

步骤S4221：所述发动机控制器收到搜书发电信号后，控制所述发动机的转速大于所述怠速转速；

步骤S4222：所述快速启动电机处于发电状态，向所述主回路的负载充电。

9.根据权利要求1所述的混合动力汽车电池系统控制方法，其特征在于，所述主回路通过继电器断开或者接通。