CN104917231B - 一种低压混合动力汽车电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车电气控制技术领域，提供了一种低压混合动力汽车电池系统，包括升压模块，用于混合动力汽车的负载端电压的升压；采集模块，用于采集所述电池包的电池包端电压和所述负载端电压；控制模块，用于控制升压模块的打开或者关闭；主回路，用于所述负载供电的电路；述升压模块、所述采集模块与所述主回路分别与所述控制模块信号连接；所述控制模块根据所述采集模块的信息控制所述升压模块的打开或者关闭，并控制所述主回路接通或者断开。本发明增加升压模块，直接控制升压模块提升负载端电压，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。

Description

一种低压混合动力汽车电池系统

技术领域

本发明属于汽车电气控制技术领域，具体涉及一种低压混合动力汽车电池系统。

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，通过电池包110以小电流给负载两端升压，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。该系统需要增加预充开关106和预充电阻107，增加硬件成本；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低压混合动力汽车电池系统，该系统增加升压模块，省去了预充回路，直接控制升压模块提升负载端电压，然后对主回路进行控制；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。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低压混合动力汽车电池系统，包括

升压模块，用于混合动力汽车的负载端电压的升压；

采集模块，用于采集电池包的电池包端电压和所述负载端电压；

控制模块，用于控制所述升压模块的打开或者关闭；

主回路，用于负载供电的电路；

所述升压模块、所述采集模块与所述主回路分别与所述控制模块信号连接；所述控制模块用于断块主回路，并根据所述采集模块的信息打开所述升压模块，以通过所述升压模块提升所述负载端电压，使所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值小于预设值，接通主回路、关闭所述升压模块。

优选地，所述升压模块包括常规电池或者启停电池，和电压转换器，所述常规电池或者启停电池与所述电压转换器信号连接。

优选地，所述控制模块包括电池管理系统和整车控制器，所述电池管理系统信号连接于所述整车控制器，所述采集模块和所述主回路分别信号连接于所述电池管理系统，所述升压模块信号连接于所述整车控制器。

优选地，所述主回路包括电池包、主开关和负载，所述电池包、所述主开关和所述负载串联。

优选地，所述主开关为继电器。

优选地，所述采集模块包括采集所述电池包端电压的第一电压传感器和采集所述负载端电压的第二电压传感器。

优选地，所述电池包的额定电压为24V或者48V。

本发明的有益效果在于：

上述实施例相对于现有技术减少预充回路，增加升压模块，预充之前首先断开主回路，通过升压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。该系统省去了预充回路，直接对主回路进行控制，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。

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是本发明所提供的低压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是本发明所提供的低压混合动力汽车电池系统一种具体实施方式的系统图；

图4是本发明所提供的低压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、升压模块，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，本发明所提供的低压混合动力汽车电池系统，包括

升压模块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的负载端电压；

控制模块201，用于控制升压模块202的打开或者关闭；

主回路204，用于负载供电的电路；

所述升压模块、所述采集模块与所述主回路分别与所述控制模块信号连接；所述控制模块根据所述采集模块的信息控制所述升压模块的打开或者关闭，并控制所述主回路接通或者断开。

上述实施例相对于现有技术减少预充回路，增加升压模块202，预充之前首先断开主回路，通过升压模块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，完成预充过程。该系统省去了预充回路，直接对主回路进行控制，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。

升压模块202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。单独通过常规电池205或者启停电池提供能量，电压转换器206利用自身的升压特性进行升压，能够充分利用现有的资源节省能源，实现预充。

电压转换器206为双向电压转换器，既可以将外界的电压降为常规电池205或者启停电池所需的电压，也可以将常规电池205与启停电池的电压提升到外界所需的电压。

控制模块201包括电池管理系统和整车控制器，电池管理系统信号连接于整车控制器，采集模块203和主回路分别信号连接于电池管理系统，升压模块信号连接于整车控制器。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升压模块打开或者关闭。通过整车控制器与电源管理系统共同协调控制升压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。

主回路204通过主开关实现接通或者断开。通过开关方式接通或者断开方便控制。

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开关控制。

主回路204包括电池包212、主开关和负载，电池212包、主开关和负载串联。该回路结构简单，方便布置。

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208。通过第一电压传感器213与第二电压传感器208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。

本发明还提供一种低压混合动力汽车电池系统控制方法，包括

步骤S1：初始化升压模块202和电池管理系统，断开主回路204；

步骤S2：采集电池包端电压与负载端电压；

步骤S3：控制升压模块202进入升压模式；

步骤S4：采集电池包端电压与负载端电压；

步骤S5：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S6：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204接通，执行步骤S7；

步骤S7：预充结束。

上述实施例首先断开主回路204，通过升压模块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204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。

步骤S6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所述预设值，返回步骤S3。

该步骤能够进一步保证电池包端电压与负载端电压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。

升压模块202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。单独通过常规电池205或者启停电池提供能量，电压转换器206利用自身的升压特性进行升压，能够充分利用现有的资源节省能源，实现预充。当然升压模块202也可以为外界的其它升压装置，例如外界电源和变压器的组合。

通常，常规电池为12V蓄电池，电压转换器206为DCDC(Direct Current to DirectCurrent，直流变直流)电压转换器，以适应汽车电源系统。

电池包端电压通过第一电压传感器213采集，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。

升压模块202的打开(即进入升压模式)或者关闭通过整车控制器控制。通过整车控制器控制升压模块能够使整车的控制系统更合理，控制更优化。

步骤S3包括

步骤S31：发送电池包端电压与负载端电压给整车控制器；

步骤S32：整车控制器控制升压模块202进入升压模式。

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升压模块202打开或者关闭。通过整车控制器与电源管理系统共同协调控制升压模块202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。

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开关控制。

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。该回路连接简单，方便布置。

通常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。

主回路204中还串联有电流传感器211，用于检测主回路204的电流，以保证整个主回路204的用电安全。

电池包212的额定电压为24V或者48V。以满足整个低压混合动力汽车的需求。电池包212的电压为低压电池包。

上述所述的预设值依据低压混合动力系统的不同而不同，通常通过进行标定获得。一般电池包的额定电压为48V，选用预设值为8V。

具体地，上述实施例通过升压模块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，整车控制器控制升压模块202工作，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，结束升压，闭合主开关，以对负载进行供电。

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 (7)

1.一种低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，包括

升压模块，用于混合动力汽车的负载端电压的升压；

采集模块，用于采集电池包的电池包端电压和所述负载端电压；

控制模块，用于控制所述升压模块的打开或者关闭；

主回路，用于负载供电的电路；

所述升压模块、所述采集模块与所述主回路分别与所述控制模块信号连接；所述控制模块用于断开主回路，并根据所述采集模块的信息打开所述升压模块，以通过所述升压模块提升所述负载端电压，使所述电池包端电压与所述负载端电压差值的绝对值小于预设值，接通主回路、关闭所述升压模块。

2.根据权利要求1所述的低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，所述升压模块包括常规电池或者启停电池，和电压转换器，所述常规电池或者启停电池与所述电压转换器信号连接。

3.根据权利要求1所述的低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，所述控制模块包括电池管理系统和整车控制器，所述电池管理系统信号连接于所述整车控制器，所述采集模块和所述主回路分别信号连接于所述电池管理系统，所述升压模块信号连接于所述整车控制器。

4.根据权利要求1所述的低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，所述主回路包括电池包、主开关和负载，所述电池包、所述主开关和所述负载串联。

5.根据权利要求4所述的低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，所述主开关为继电器。

6.根据权利要求1所述的低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，所述采集模块包括采集所述电池包端电压的第一电压传感器和采集所述负载端电压的第二电压传感器。

7.根据权利要求1所述的低压混合动力汽车电池系统，其特征在于，所述电池包的额定电压为24V或者48V。