CN105416079B - 车辆和用于车载电池的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆和用于车载电池的控制电路。其中，该控制电路包括：预充电回路和加热回路，预充电回路和加热回路中共用加热膜装置，以分别实现预充电回路的预充电功能和加热回路的加热功能。本发明解决了现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的技术问题。

Description

车辆和用于车载电池的控制电路

技术领域

本发明涉及车载电池领域，具体而言，涉及一种车辆和用于车载电池的控制电路。

背景技术

在现有的电池系统的加热方法和电池系统的预充电方法中，其电路结构都较为复杂且成本较高，其中，电池系统的加热方法虽然能够解决电池系统低温加热问题，但存在电池系统电路结构复杂以及电池系统中的多个元器件功能重复的弊端；电池系统的预充电方法中预充电电阻较多，导致电池系统的成本提高，硬件所需空间增大，控制逻辑复杂，以及无法用于需要加热的电池系统等问题。

针对上述的现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种车辆和用于车载电池的控制电路，以至少解决现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于车载电池的控制电路，该控制电路包括：预充电回路和加热回路，预充电回路和加热回路中共用加热膜装置，以分别实现预充电回路的预充电功能和加热回路的加热功能。

进一步地，预充电回路包括：主正继电器，第一端与控制电路的第一接线端口连接；电池包，第一端与主正继电器的第二端连接；主负继电器，第一端与电池包的第二端连接，第二端与控制电路的第二接线端口连接；加热膜装置，第一端与主正继电器的第二端连接；预充继电器，第一端与加热膜装置的第二端连接，第二端与控制电路的第一接线端口连接。

进一步地，预充电回路包括：预充电控制器，用于在接收到充放电信号时，生成用于依次闭合主负继电器和预充继电器的第一触发信号，并在间隔第一预设时间段后生成用于闭合主正继电器的第二触发信号，以及在间隔第二预设时间段后生成用于断开预充继电器的第三触发信号。

进一步地，加热回路包括：主正继电器，第一端与控制电路的第一接线端口电连接；加热膜装置，第一端与主正继电器的第二端电连接；加热继电器，第一端与加热膜装置的第二端连接，第二端与控制电路的第二接线端口连接。

进一步地，加热回路包括：加热控制器，用于在接收到加热信号时，生成用于闭合主正继电器和加热继电器的触发信号。

进一步地，加热膜装置贴附在预充电回路中的电池包上。

进一步地，控制电路包括：电流传感器，设置在预充电回路和加热回路中。

进一步地，加热膜装置包括：多个串联和/或并联的加热膜。

进一步地，加热膜装置中包括继电器。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车辆，该车辆包括上述的各个用于车载电池的控制电路。

在本发明实施例中，加热膜装置可以既设置于预充电回路中，又设置于加热回路中，此时，由于预充电回路和加热回路中共用同一个加热膜装置，电路元件少，设计简单，减低了电路的成本，解决了现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种用于车载电池的控制电路的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的用于车载电池的控制电路的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的用于车载电池的控制电路的加热膜装置的示意图；以及

图4是根据本发明实施例的一种用于车载电池的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种用于车载电池的控制电路的实施例。图1是根据本发明实施例的一种用于车载电池的控制电路的示意图，如图1所示，该控制电路包括：预充电回路10和加热回路20。

其中，预充电回路和加热回路中共用加热膜装置，以分别实现预充电回路的预充电功能和加热回路的加热功能。

通过上述实施例，加热膜装置可以既设置于预充电回路中，又设置于加热回路中，此时，由于预充电回路和加热回路中共用同一个加热膜装置，电路元件少，设计简单，减低了电路的成本，解决了现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的问题。

上述实施例中的控制电路，在预充电回路充电时，将加热膜装置设置作为预充电回路的预充电阻；而在加热时，可以通过该同一加热膜装置为电池包加热。通过该方案可以将预充电阻与加热膜合二为一，即可利用同一加热膜装置来实现为车载电池的电池包预充电和加热的效果，并且，整个电池系统的控制电路(即上述的用于车载电池的控制电路)的结构简单，与现有的用于车载电池的控制电路相比，在实现相同功能前提下所需元器件少，从而控制电路的硬件所需的空间少，实现了降低成本的效果。加热膜装置既可以在电池包充放电前的预充电回路中作为预充电阻，以保护电池包充放电的主回路中的继电器不被充放电主回路上电时瞬间脉冲电流损坏，又可以在为电池包加热的加热回路中作为加热膜，将电能转换为热能为电池包加热，通过上述实施例，为电池包预充电和加热通过同一个加热膜装置来完成，电路设计简单，克服了现有的控制电路中，同时需要预充电阻和加热膜两种元件来实现对车载电池的电池包的预充电和加热的缺陷，本发明实施例简化了车载电池的控制电路的结构，降低了控制电路的成本，从而解决了现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的问题。可选地，上述实施例中的预充电回路包括：主正继电器，第一端与控制电路的第一接线端口连接；电池包，第一端与主正继电器的第二端连接；主负继电器，第一端与电池包的第二端连接，第二端与控制电路的第二接线端口连接；加热膜装置，第一端与主正继电器的第二端连接；预充继电器，第一端与加热膜装置的第二端连接，第二端与控制电路的第一接线端口连接。

上述实施例中的预充电回路可以包括：预充电控制器，用于在接收到充放电信号时，生成用于依次闭合主负继电器和预充继电器的第一触发信号，并在间隔第一预设时间段后生成用于闭合主正继电器的第二触发信号，以及在间隔第二预设时间段后生成用于断开预充继电器的第三触发信号。

通过上述实施例，可以在需要为电池包充放电时，即当预充电回路中的预充电控制器接收到充放电信号(即需要充放电回路上电的信号)时，生成相应的第一触发信号，预充电控制器在接收到该第一触发信号后，控制先闭合主负继电器，过一段较短的时间后再闭合预充继电器，此时加热膜装置充当预充电阻，降低预充电回路中的瞬时脉冲电流，在间隔第一预设时间段后生成用于闭合主正继电器的第二触发信号，然后在间隔第二预设时间段后生成用于断开预充继电器的第三触发信号，断开加热膜装置，避免了在电池包充放电时的回路上电瞬间，直接闭合主继电器导致电流过大继电器损坏的现象，实现了在利用加热膜装置保护主正继电器的情况下，自动高效地为电池包充电的效果。

具体地，上述实施例中的第一预设时间间隔和第二预设时间间隔都较短(一般为毫秒或微秒量级)，同时，依次闭合主负继电器和预充继电器的过程包括：先闭合主负继电器，间隔一段较短的时间后，再闭合预充继电器，该间隔的较短的时间一般也为毫秒或微秒量级，因此可忽略加热膜装置的短暂的放热过程，加热膜装置在上述实施例中相当于一个预充电阻。

可选地，加热回路包括：主正继电器，第一端与控制电路的第一接线端口电连接；加热膜装置，第一端与主正继电器的第二端电连接；加热继电器，第一端与加热膜装置的第二端连接，第二端与控制电路的第二接线端口连接。

上述实施例中的加热回路可以包括：加热控制器，用于在接收到加热信号时，生成用于闭合主正继电器和加热继电器的触发信号。

在上述实施例中，可以在需要为电池包加热的时候，即加热回路中的加热控制器在接收到加热信号时，加热控制器生成将主正继电器和加热继电器闭合的触发信号，使得加热膜装置直接连接于电源两端，此时，加热膜装置可以将电能转化为热能，为电池包加热，从而实现了利用加热膜装置自动高效地对电池包加热的效果。

可选地，上述实施例中的加热膜装置可以贴附在预充电回路中的电池包上。

通过上述实施例，可以实现加热膜装置有效快速的为电池包加热。

可选地，控制电路包括：电流传感器，设置在预充电回路和加热回路中。

上述实施例中的电源可以包括高压电源或低压电源。

通过上述实施例，将电流传感器设置于预充电回路和加热回路中，可以控制和显示预充电回路和加热回路这两个电路中的电流，并在电路中的电流或者电压过载时起到保护电路的作用。

如图2所示，上述实施例中的用于车载电池的控制电路可以包括：加热膜装置11、预充继电器12、主负继电器13、主正继电器21、加热继电器22、电流传感器30，用于车载电池的控制电路还包括电池包14，该控制电路还包括：电源/负载，电源/负载可以与该控制电路通过控制电路的第一接线端口和第二接线端口连接，其中，电源和负载未在图2中示出，仅示出控制电路的第一接线端口(如图2中的HV+)与第二接线端口(如图2中的HV-)。

其中，如图2中的虚线框所框出的预充电回路10可以包括：加热膜装置11、预充继电器12以及主正继电器21，电池包14以及主负继电器13，可选地，预充电回路10还可以包括电流传感器30，图2中未将电流传感器30划入预充电回路10对应的框图中。

如图2中的实线框所框出的加热回路20可以包括：加热膜装置11、主正继电器21以及加热继电器22，可选地，加热回路还可以包括电流传感器30，其中，图2中仅将加热膜装置11、主正继电器21以及加热继电器22划入加热回路20所对应的框图中，而未将电流传感器划入加热回路20对应的框图中。

具体地，预充继电器12的第一端与加热膜装置11的第二端电连接，预充继电器12第二端与该控制器的第一接线端口(如图2所示的HV+)电连接；加热膜装置11的第一端与电池包14的第一端电连接；主负继电器13的第一端与电池包14的第二端电连接，主负继电器13的第二端与该控制电路的第二接线端口连接；主正继电器21的第一端与该控制电路的第一接线端口(如图2所示的HV+)电连接，主正继电器21的第二端与加热膜装置11的第一端电连接；加热继电器22的第一端与加热膜装置11的第二端电连接，加热继电器22的第二端与该控制电路的第二接线端口(如图2所示的HV-)电连接。

下面列举两个可选的实施例对预充电回路的工作原理进行说明。

在一个可选的实施例中，当控制电路的接线端口连接电源时，通过该控制电路可以实现为电池包充电，在该控制电路上电之前，即为电池包充电之前，预充电回路中的预充电控制器在接收到充放电信号，生成第一触发信号，主负继电器和预充继电器在第一触发信号的触发下依次闭合，从而使得电池包与加热膜装置串联连接于电源的两端，加热膜装置相当于预充电阻，降低了整个为电池包充电的电路的电流，在间隔第一预设时间段(如5毫秒)后，生成第二触发信号，主正继电器在第二触发信号的触发下闭合，此时，电池包开始进行充电，主正继电器避开了控制电路上电时产生的瞬时大脉冲电流，在间隔第二预设时间段(如3毫秒)后，预充电控制器发出第三触发信号，在第三触发信号的触发下，预充继电器断开，从而通过预充电回路，实现了在保护主正继电器免于损坏的情况下为电池包充电的效果。上述实施例中的预充电控制器在图2中未示出。

在另一个可选的实施例中，当控制电路的接线端口连接负载(如电动汽车)时，通过该控制电路可以实现为电池包放电，即电池包为负载充电，在该控制电路上电之前，即为电池包放电之前，控制电路中的预充电控制器在接收到充放电信号，生成第一触发信号，主负继电器和预充继电器在第一触发信号的触发下依次闭合，从而使得电池包与加热膜装置串联连接于负载的两端，加热膜装置相当于预充电阻，降低了整个与放电回路的电流，在间隔第一预设时间段(如5毫秒)后，生成第二触发信号，主正继电器在第二触发信号的触发下闭合，此时，电池包开始进行放电，主正继电器避开了控制电路上电时产生的瞬时大脉冲电流，在间隔第二预设时间段(如3毫秒)后，预充电控制器发出第三触发信号，在第三触发信号的触发下，预充继电器断开，从而通过预充电回路，实现了在保护主正继电器免于损坏的情况下为电池包放电的效果。上述实施例中的预充电控制器在图2中未示出。

下面举例说明加热回路20的工作原理。

在一个可选的实施例中，加热回路中的加热控制器在收到加热信号时，生成用于闭合主正继电器和加热继电器的触发信号，主正继电器和加热继电器在接收到加热的触发信号后闭合，使得加热膜装置直接连接于电源两端，此时，加热膜装置可以将电能转化为热能，为电池包加热。

在上述实施例中，该控制电路可以包括一个或一个以上电池包及相应附件(如：电池管理系统、高压支路、低压支路、热管理设备以及机械总成)构成的为电动汽车整车提供电能的系统(即用于车载电池的控制电路)。

具体地，电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)，又称为电动汽车电池管理系统BMS，是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测，电池状态估计，在线诊断与预警，充、放电与预充控制，以及均衡管理和热管理等，电池管理系统也可以包括预充电控制器和加热控制器，预充电控制器可以用于在接收到充放电信号时，生成用于闭合预充继电器和主负继电器的触发信号，加热控制器用于在接收到加热信号时，生成用于闭合主正继电器和加热继电器的触发信号。

上述实施例中的电源可以包括高压电源或低压电源，高压电源对应于上述的高压支路，低压电源对应于上述的低压支路，负载可以包括电动汽车等电器，上述实施例中的控制电路中的HV+可以代表高压放电口正或者充电正；HV-可以代表高压放电口负或者充电负。

热管理设备可以为加热膜装置，机械总成可以包括各个继电器。

通过上述实施例中的控制电路，可以在需要为电池包充放电时，即当预充电回路中的预充电控制器接收到充放电信号(即需要充放电回路上电的信号)时，生成相应的第一触发信号，控制先闭合主负继电器，过一段较短的时间后再闭合预充继电器，此时加热膜装置充当预充电阻，降低预充电回路中的瞬时脉冲电流，在间隔第一预设时间段后生成用于闭合主正继电器的第二触发信号，然后在间隔第二预设时间段后生成用于断开预充继电器的第三触发信号，断开加热膜装置，避免了在电池包充放电时的回路上电瞬间，直接闭合主继电器导致电流过大继电器损坏的现象，实现了在保护主继电器的情况下为电池包充放电的目的，实现了利用加热膜装置保护主正继电器的情况下，自动高效地为电池包充电的效果；上述实施例中的控制电路也可以在需要为电池包加热的时候，即预充电回路中的预充电控制器在接收到加热信号时，预充电控制器生成将主正继电器和加热继电器闭合的触发信号，使得加热膜装置直接连接于电源两端，此时，加热膜装置可以将电能转化为热能，为电池包加热，从而实现了利用加热膜装置自动高效地对电池包加热的效果。

具体地，上述实施例中的用于车载电池的控制电路是通过利用加热膜装置的阻值来充当预充电阻，此时加热膜装置可以选用恒定阻值加热膜，在控制电路中应用的具体的控制方法可以为：预充电控制方法和加热控制方法。

其中，预充电控制方法(对应上述的预充电回路的控制方法)可以为：先闭合主负继电器13，再闭合预充继电器12，延迟相应时间后闭合主正继电器21，断开预充继电器12，完成预充过程。

加热控制方法(对应上述的加热回路的控制方法)可以为：闭合主正继电器21及加热继电器22，即可对电池系统(即上述的电池包)进行加热。

具体地，在上述实施例中，加热膜兼具预充电阻的功能；利用上述实施例中的控制方法的电路结构图中的控制电路来实现预充电阻及加热膜合二为一的功能，并且，通过上述实施例，可以实现对控制电路的控制逻辑简单、易实现的效果。

可选地，加热膜装置包括：多个串联和/或并联的加热膜。加热膜装置中可以包括继电器。

具体地，如图3所示，加热膜装置11可以包括：一个或多个加热膜110和并联连接的多个加热膜支路112，其中，一个或多个加热膜110中的第一个加热膜的第一端作为加热膜装置的第一端，一个或多个加热膜110依次串联连接；并联连接的多个加热膜支路112与一个或多个加热膜110串联连接。图3中示出了两个加热膜110和并联连接的三个加热膜支路112，每个加热膜支路112可以包括一个加热膜110和一个支路继电器114。

可选地，多个加热膜支路112的第一端连接于第一节点P，多个加热膜支路112的第二端连接于第二节点Q，一个或多个加热膜110中的最后一个加热膜的第二端与第一节点P连接，第二节点Q作为加热膜装置11的第二端，其中，图3中未示出加热膜装置的第一端和加热膜装置的第二端。

上述实施例中的加热膜支路可以包括：加热膜110，第一端作为加热膜支路的第一端；支路继电器114，第一端与加热膜的第二端连接，第二端作为加热膜支路的第二端。

如图3所示，可将图2中的加热膜装置用如图3中的电路结构替换，其中并联及串联的电阻(如图3所示的加热膜110和支路继电器114)可根据设计需求增加，具体电路图如图3所示，通过上述加热膜装置可以实现控制预充电时间的效果，亦可实现加热分相控制的效果。

通过上述实施例，可以实现在对电池包预充电时，加热膜装置的电阻值可控的效果，另外，该上述实施例中的控制电路便于实现，且应用广泛。

根据本发明实施例，如图4所示，还提供了一种用于车载电池的控制方法的实施例，该控制方法包括：通过预充电回路和加热回路共用的加热膜装置，以分别实现该控制电路的预充电和加热功能。

可选地，该控制方法包括如下步骤S402和步骤S404，其中：

步骤S402，通过设置有加热膜装置的预充电回路为电池包充电或者放电，其中，在预充电回路充电或放电时，通过将加热膜装置设置为预充电回路的预充电阻。

步骤S404，通过预充电回路中的加热膜装置为电池包加热。

通过上述步骤，加热膜装置既可以在电池包充放电前的预充电回路中作为预充电阻，以保护电池包充放电的主回路中的继电器不被充放电主回路上电时瞬间脉冲电流损坏，又可以在为电池包加热的加热回路中作为加热膜，将电能转换为热能为电池包加热，通过本发明上述实施例，为电池包预充电和加热通过同一个加热膜装置来完成，电路设计简单，克服了现有的控制电路中，同时需要预充电阻和加热膜两种元件来实现对车载电池的电池包的预充电和加热的缺陷，本发明实施例简化了车载电池的控制电路的结构，降低了控制电路的成本，从而解决了现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的问题。

根据本发明实施例，还提供了一种车辆的实施例，该车辆包括上述各个实施例中的用于车载电池的控制电路。

在上述实施例中，在包括用于车载电池的控制电路的车辆中，由于控制电路中的加热膜装置既可以在电池包充放电前的预充电回路中作为预充电阻，以保护电池包充放电的主回路中的继电器不被充放电主回路上电时瞬间脉冲电流损坏，又可以在为电池包加热的加热回路中作为加热膜，将电能转换为热能为电池包加热，通过本发明上述实施例，车辆为电池包预充电和加热通过同一个加热膜装置来完成，电路设计简单，克服了现有的控制电路中，同时需要预充电阻和加热膜两种元件来实现对车载电池的电池包的预充电和加热的缺陷，本发明实施例简化了车载电池的控制电路的结构，降低了控制电路的成本，从而解决了现有的电池系统的预充电方法和加热方法的电路成本较高的问题。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于车载电池的控制电路，其特征在于，包括：

预充电回路和加热回路，所述预充电回路和所述加热回路中共用加热膜装置，以分别实现所述预充电回路的预充电功能和所述加热回路的加热功能，

其中，所述控制电路还包括：电流传感器，设置在所述预充电回路和所述加热回路中，

所述加热膜装置还包括：并联连接的多个加热膜支路，每个加热膜支路包括一个加热膜和一个支路继电器。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述预充电回路包括：

主正继电器，第一端与所述控制电路的第一接线端口连接；

电池包，第一端与所述主正继电器的第二端连接；

主负继电器，第一端与所述电池包的第二端连接，第二端与所述控制电路的第二接线端口连接；

所述加热膜装置，第一端与所述主正继电器的第二端连接；

预充继电器，第一端与所述加热膜装置的第二端连接，第二端与所述控制电路的第一接线端口连接。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述预充电回路包括：

预充电控制器，用于在接收到充放电信号时，生成用于依次闭合所述主负继电器和所述预充继电器的第一触发信号，并在间隔第一预设时间段后生成用于闭合所述主正继电器的第二触发信号，以及在间隔第二预设时间段后生成用于断开所述预充继电器的第三触发信号。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述加热回路包括：

主正继电器，第一端与所述控制电路的第一接线端口电连接；

所述加热膜装置，第一端与所述主正继电器的第二端电连接；

加热继电器，第一端与所述加热膜装置的第二端连接，第二端与所述控制电路的第二接线端口连接。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述加热回路包括：

加热控制器，用于在接收到加热信号时，生成用于闭合所述主正继电器和所述加热继电器的触发信号。

6.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述加热膜装置贴附在所述预充电回路中的电池包上。

7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述加热膜装置包括：

多个串联和/或并联的加热膜。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至7中任意一项所述的用于车载电池的控制电路。