CN106494254B - 一种动力电池充电保护控制系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池充电保护控制系统、方法及装置，其中系统包括：连接在动力电池的负极与充放电负极端之间的负极继电器；与动力电池连接的、监测动力电池电压的控制器，控制器由外部的充电机提供工作电源；连接负极继电器的高边驱动电路的常闭继电器，常闭继电器与控制器连接；其中，在动力电池的电压小于或者等于预设阈值时，常闭继电器、负极继电器处于闭合状态；在动力电池的电压大于预设阈值时，控制器向常闭继电器发送断电指令，常闭继电器、负极继电器处于断开状态。本发明在充电设备和电池管理系统失效的情况下，监控到动力电池的电压超过充电阈值时，通过控制电路切断主回路继电器，保护动力电池不被过充，防止过充危险的发生。

Description

一种动力电池充电保护控制系统、方法及装置

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池充电保护控制系统、方法及装置。

背景技术

动力电池系统的充放电回路由以下元器件组成(见图1所示)，包括正极继电器104，负极继电器105，预充电继电器102，预充电阻103，动力电池101，电池管理系统107以及整车控制器106，其中电池管理系统107控制正极继电器104和预充电继电器102，负极继电器105由整车控制器106来控制。该充放电回路在电池管理系统和充电设备都失效的情况下，无法断开主回路的继电器，也无法起到过充防护的作用。

针对上述问题现有技术提供了一种方案，通过增加4个开关管和4路控制电路，实时监控动力电池的电压，对正负极的充电回路进行开关控制，达到保护动力电池的目的。但是该方案成本较高，控制方案复杂，且没有增加开关管的诊断机制，影响充放电回路的过充防护作用。

发明内容

本发明实施例提供一种动力电池充电保护控制系统、方法及装置，以解决现有技术中充放电回路在电池管理系统和充电设备失效的情况下，无法起到过充防护作用以及现有的过充防护方案成本高、控制复杂的问题。

本发明实施例提供一种动力电池充电保护控制系统，包括：

连接在动力电池的负极与充放电负极端之间的负极继电器；

与所述动力电池连接的、监测所述动力电池电压的控制器，所述控制器由外部的充电机提供工作电源；

连接所述负极继电器的高边驱动电路的常闭继电器，所述常闭继电器与所述控制器连接；

其中，在所述动力电池的电压小于或者等于预设阈值时，所述常闭继电器、所述负极继电器处于闭合状态；在所述动力电池的电压大于预设阈值时，所述控制器向所述常闭继电器发送断电指令，所述常闭继电器、所述负极继电器处于断开状态。

其中，所述动力电池充电保护控制系统还包括：

连接于所述动力电池的正极与充放电正极端之间的并联电路；所述并联电路包括第一支路和与所述第一支路并联的第二支路；所述第一支路包括有预充电继电器和与所述预充电继电器串联的预充电阻，所述第二支路包括有正极继电器。

其中，所述动力电池充电保护控制系统还包括：分别与所述预充电继电器和所述正极继电器连接的电池管理系统，所述电池管理系统与所述控制器连接，用于监测所述控制器的工作状态。

其中，所述控制器与所述动力电池通过高压采样电路连接。

其中，所述动力电池充电保护控制系统还包括：

与所述负极继电器连接的低边驱动电路的整车控制器。

本发明实施例还提供一种动力电池充电保护控制方法，应用于控制器，所述方法包括：

监测与所述控制器连接的动力电池的电压，将所述动力电池的电压与预设阈值进行比较；

当所述动力电池的电压大于预设阈值时，向与所述控制器连接的常闭继电器发送断电指令，使得所述常闭继电器、连接在所述动力电池的负极与充放电负极端之间的且与所述常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态。

其中，在监测与所述控制器连接的动力电池的电压之前，所述方法还包括：

向与所述控制器连接的电池管理系统发送工作状态，使得所述电池管理系统根据所述控制器的工作状态调节连接于所述动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器的状态。

其中，所述监测与所述控制器连接的动力电池的电压的步骤包括：

根据连接于所述控制器与所述动力电池之间的高压采样电路获取所述动力电池的电压。

本发明实施例还提供一种动力电池充电保护控制装置，应用于控制器，所述装置包括：

监测比较模块，用于监测与所述控制器连接的动力电池的电压，将所述动力电池的电压与预设阈值进行比较；

处理模块，用于当所述动力电池的电压大于预设阈值时，向与所述控制器连接的常闭继电器发送断电指令，使得所述常闭继电器、连接在所述动力电池的负极与充放电负极端之间的且与所述常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态。

其中，所述装置还包括：

发送模块，用于所述监测比较模块在监测与所述控制器连接的动力电池的电压之前，向与所述控制器连接的电池管理系统发送工作状态，使得所述电池管理系统根据所述控制器的工作状态调节连接于所述动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器的状态。

其中，所述监测比较模块进一步用于：

根据连接于所述控制器与所述动力电池之间的高压采样电路获取所述动力电池的电压。

本发明实施例技术方案的有益效果至少包括：

本发明技术方案，通过增加与动力电池连接的、监测动力电池状态的控制器和与负极继电器的高边驱动电路以及控制器连接的常闭继电器，在控制器监测到动力电池的电压大于电压阈值时，控制器触发与控制器连接的常闭继电器、与常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态，停止对动力电池的充电；本发明在低成本的前提下，断开主回路继电器，从而保护动力电池不被过充，可有效防止在电池管理系统和充电设备都失效的情况下发生过充危险的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示现有技术动力电池的充放电回路示意图；

图2表示本发明实施例提供的动力电池充电保护控制系统示意图；

图3表示本发明实施例提供的动力电池充电保护控制方法示意图；

图4表示本发明实施例提供的动力电池充电保护控制装置示意图一；

图5表示本发明实施例提供的动力电池充电保护控制装置示意图二。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

实施例一

如图2所示，本发明实施例一提供一种动力电池充电保护控制系统，包括：

连接在动力电池201的负极与充放电负极端之间的负极继电器202；与动力电池201连接的、监测动力电池201电压的控制器203，控制器203由外部的充电机提供工作电源；连接负极继电器202的高边驱动电路的常闭继电器204，常闭继电器204与控制器203连接；

其中，在动力电池201的电压小于或者等于预设阈值时，常闭继电器204、负极继电器202处于闭合状态；在动力电池201的电压大于预设阈值时，控制器203向常闭继电器204发送断电指令，常闭继电器204、负极继电器202处于断开状态。

具体的，动力电池充电保护控制系统包括动力电池201，其中动力电池201在充放电过程，正极与充放电正极端连接，负极与充放电负极端连接，在充放电正极端与充放电负极端设置有充放电设备。

动力电池充电保护控制系统还包括：连接在动力电池201的负极与充放电负极端之间的负极继电器202，与负极继电器202连接的、用于控制负极继电器202闭合或断开的整车控制器209。在动力电池201充放电过程中，负极继电器202处于闭合状态，保证充放电过程的进行。与动力电池201连接的、监测动力电池201电压的控制器203，以及连接在控制器203和负极继电器202之间的常闭继电器204。控制器203与外部的充电机连接，根据充电机提供的电量正常工作，或者控制器203由12V车载电池进行供电。控制器203在工作时，监测动力电池201的电压。

常闭继电器204与控制器203连接、同时常闭继电器204与负极继电器202连接，常闭继电器204在未接收到断电指令时始终处于闭合状态，负极继电器202在动力电池201充电过程中根据整车控制器209的控制始终处于闭合状态。

其中，控制器203的正极与动力电池201的正极连接，控制器203的负极与动力电池201的负极连接，且控制器203与动力电池201之间采用高压采样电路实现连接。控制器203同时与外部充电机或者12V车载电池连接，根据充电机或者12V车载电池提供的电量进行工作。

在正常充电状态下，控制器203监测到动力电池201的电压值之后，将监测到的电压值与预设阈值进行比较，当监测到的电压值大于预设阈值时，控制器203触发常闭继电器204，使得常闭继电器204处于断开状态，此时与常闭继电器204连接的负极继电器202处于断开状态，动力电池201负极与充放电负极端形成断路，动力电池201停止充电。

其中，动力电池充电保护控制系统还包括：

连接于动力电池201的正极与充放电正极端之间的并联电路；并联电路包括第一支路和与第一支路并联的第二支路；第一支路包括有预充电继电器205和与预充电继电器205串联的预充电阻206，第二支路包括有正极继电器207；以及分别与预充电继电器205和正极继电器207连接的电池管理系统208，电池管理系统208与控制器203连接，用于监测控制器203的工作状态。

具体的，预充电继电器205与预充电阻206串联，预充电继电器205、预充电阻206串联之后与正极继电器207并联。在正常充电状态下，设置于动力电池201的正极与充放电正极端之间的正极继电器207在电池管理系统208的控制下处于闭合状态，连接在动力电池201的负极与充放电负极端之间的负极继电器202处于闭合状态，此时动力电池201进行正常的充电。其中，电池管理系统208与控制器203连接，可以监测控制器203的工作状态，在控制器203处于非工作状态时，电池管理系统208上报故障，使得充电停止。

控制器203监测到动力电池201的电压值之后，将监测到的电压值与预设阈值进行比较，当监测到的电压值大于预设阈值时，控制器203向常闭继电器204发送断电指令，常闭继电器204处于断开状态，与常闭继电器204连接的负极继电器202同时处于断开状态。此时动力电池201的负极与充放电负极端之间形成断路，动力电池201充电结束，可以保证动力电池201不被过充，防止过充危险的发生。

需要说明的是，在动力电池201进行预充电时，设置于动力电池201的正极与充放电正极端之间的预充电继电器205在电池管理系统208的控制下处于闭合状态，连接在动力电池201的负极与充放电负极端之间的负极继电器202处于闭合状态，此时动力电池201进行预充电过程。

需要说明的是，本发明实施例提供的动力电池充电保护控制系统，可以将增加的常闭继电器204设置在动力电池201的负极端，也可以将常闭继电器204设置在动力电池201的正极端。当将常闭继电器204设置在动力电池201的正极端时，控制器203与常闭继电器204连接，常闭继电器204与正极继电器207连接，通过控制动力电池201的正极与充放电正极端之间的断路来保证动力电池201不被过充，防止过充危险的发生。

也可以在动力电池201的正极和负极端同时设置常闭继电器204，控制器203与第一常闭继电器、负极继电器202形成一通路，同时控制器203与第二常闭继电器、正极继电器207形成一通路，在监测到的动力电池201的电压值大于预设阈值时，控制器203向第一常闭继电器、第二常闭继电器发送断电指令，第一常闭继电器、第二常闭继电器处于断开状态，与第一常闭继电器连接的负极继电器202处于断开状态、与第二常闭继电器连接的正极继电器207处于断开状态。此时动力电池201的负极与充放电负极端之间形成断路，动力电池201的正极与充放电正极端之间形成断路，可以保证动力电池201不被过充，防止过充危险的发生。

本发明实施例一，通过增加与动力电池连接的、监测动力电池状态的控制器和与负极继电器的高边驱动电路以及控制器连接的常闭继电器，在控制器监测到动力电池的电压大于电压阈值时，控制器触发与控制器连接的常闭继电器、与常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态，停止对动力电池的充电；本发明在低成本的前提下，断开主回路继电器，从而保护动力电池不被过充，可有效防止在电池管理系统和充电设备都失效的情况下发生过充危险的问题。

实施例二

如图3所示，本发明实施例二提供一种动力电池充电保护控制方法，应用于控制器，包括：

步骤301、监测与控制器连接的动力电池的电压，将动力电池的电压与预设阈值进行比较。

控制器与动力电池连接，实时监控动力电池的电压，将获取的动力电池的电压与预先存储的预设阈值进行比较。其中，控制器与动力电池之间通过高压采样电路连接，控制器的正极与动力电池的正极连接，控制器的负极与动力电池的负极连接。控制器在监测动力电池的电压时，根据连接于控制器与动力电池之间的高压采样电路获取动力电池的电压。控制器与外部的充电机连接，通过充电机供电正常工作。

在动力电池的电压小于或者等于预设阈值时，常闭继电器始终处于闭合状态，此时负极继电器的高边驱动一直处于导通状态，负极继电器根据与之连接的整车控制器发出的闭合指令始终处于闭合状态。动力电池的负极与充放电负极端形成通路，在动力电池的正极与充放电正极端同时形成通路时，动力电池保持充电状态。需要说明的是，整车控制器与负极继电器连接，控制负极继电器的断开、闭合。

其中，在监测与控制器连接的动力电池的电压之前，该方法还包括：

向电池管理系统发送工作状态，使得电池管理系统根据控制器的工作状态调节连接于动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器的状态。

电池管理系统与控制器连接，在充电时电池管理系统需要获取控制器的工作状态，当控制器处于非工作状态时，电池管理系统需要上报控制器故障，此时充电停止。在控制器处于工作状态、且动力电池在正常充电状态时，电池管理系统控制连接于动力电池的正极与充放电正极端之间的正极继电器处于闭合状态。同时整车控制器需要控制负极继电器处于闭合状态，而常闭继电器始终处于闭合状态，此时动力电池可以进行正常充电过程。

需要说明的是，在控制器处于工作状态且动力电池处于预充电状态时，电池管理系统控制连接于动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器处于闭合状态。同时整车控制器需要控制负极继电器处于闭合状态，常闭继电器在未接收到断电指令时始终处于闭合状态，此时动力电池可以进行预充电过程。

需要说明的是，电池管理系统分别与正极继电器和预充电继电器连接，控制两者的闭合、断开。在预充电过程中，电池管理系统控制正极继电器处于断开状态，控制预充电继电器处于闭合状态，此时动力电池的正极通过预充电继电器和预充电阻形成的第一支路与充放电正极端连通。同时整车控制器控制负极继电器处于闭合状态，动力电池的负极与充放电负极端连通，动力电池进行预充电。

在正常充电过程中，电池管理系统控制正极继电器处于闭合状态，控制预充电继电器处于断开状态，此时动力电池的正极通过正极继电器形成的第二支路与充放电正极端连通。同时整车控制器控制负极继电器处于闭合状态，动力电池的负极与充放电负极端连通，动力电池进行正常充电过程。

步骤302、当动力电池的电压大于预设阈值时，向与控制器连接的常闭继电器发送断电指令，使得常闭继电器、连接在动力电池的负极与充放电负极端之间的且与常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态。

在动力电池的电压大于预设阈值时，控制器向常闭继电器发送断电指令，此时常闭继电器、负极继电器处于断开状态，动力电池的负极与充放电负极端之间形成断路，可以保证动力电池不被过充，防止过充危险的发生。

需要说明的是，可以将常闭继电器设置在动力电池的负极端，也可以将常闭继电器设置在动力电池的正极端。当将常闭继电器设置在动力电池的正极端时，控制器与常闭继电器连接，常闭继电器与正极继电器连接，通过控制动力电池的正极与充放电正极端之间的断路来保证动力电池不被过充，防止过充危险的发生。

也可以在动力电池的正极和负极端同时设置常闭继电器，控制器与第一常闭继电器、负极继电器形成一通路，同时控制器与第二常闭继电器、正极继电器形成一通路，在监测到的动力电池的电压值大于预设阈值时，控制器向第一常闭继电器、第二常闭继电器发送断电指令，第一常闭继电器、第二常闭继电器处于断开状态，与第一常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态、与第二常闭继电器连接的正极继电器处于断开状态。此时动力电池的负极与充放电负极端之间形成断路，动力电池的正极与充放电正极端之间形成断路，可以保证动力电池不被过充，防止过充危险的发生。

本发明实施例二，通过增加与动力电池连接的、监测动力电池状态的控制器和与负极继电器的高边驱动电路以及控制器连接的常闭继电器，在控制器监测到动力电池的电压大于电压阈值时，控制器触发与控制器连接的常闭继电器、与常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态，停止对动力电池的充电；本发明在低成本的前提下，断开主回路继电器，从而保护动力电池不被过充，可有效防止在电池管理系统和充电设备都失效的情况下发生过充危险的问题。

实施例三

本发明实施例三提供一种动力电池充电保护控制装置，应用于控制器，如图4所示，包括：

监测比较模块10，用于监测与控制器连接的动力电池的电压，将动力电池的电压与预设阈值进行比较；

处理模块20，用于当动力电池的电压大于预设阈值时，向与控制器连接的常闭继电器发送断电指令，使得常闭继电器、连接在动力电池的负极与充放电负极端之间的且与常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态。

其中，如图5所示，该装置还包括：

发送模块30，用于监测比较模块10在监测与控制器连接的动力电池的电压之前，向电池管理系统发送工作状态，使得电池管理系统根据控制器的工作状态调节连接于动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器的状态。

其中，监测比较模块10进一步用于：

根据连接于控制器与动力电池之间的高压采样电路获取动力电池的电压。

本发明实施例三，上述模块通过增加的与动力电池连接的、监测动力电池状态的控制器和与负极继电器的高边驱动电路以及控制器连接的常闭继电器，在控制器监测到动力电池的电压大于电压阈值时，控制器触发与控制器连接的常闭继电器、与常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态，停止对动力电池的充电；本发明在低成本的前提下，断开主回路继电器，从而保护动力电池不被过充，可有效防止在电池管理系统和充电设备都失效的情况下发生过充危险的问题。

本发明实施例还提供一种汽车，包括上述实施例一所述的动力电池充电保护控制系统以及上述实施例三所述的动力电池充电保护控制装置，本发明实施例所提供的汽车可以在低成本的前提下，断开主回路继电器，从而保护动力电池不被过充，可有效防止在电池管理系统和充电设备都失效的情况下发生过充危险的问题。

以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种动力电池充电保护控制系统，其特征在于，包括：

连接在动力电池的负极与充放电负极端之间的负极继电器；

与所述动力电池连接的、监测所述动力电池电压的控制器，所述控制器由外部的充电机提供工作电源；

连接所述负极继电器的高边驱动电路的常闭继电器，所述常闭继电器与所述控制器连接；

与所述负极继电器连接的、用于控制负极继电器闭合或断开的整车控制器；

电池管理系统，所述电池管理系统与所述控制器连接，用于监测所述控制器的工作状态，且所述电池管理系统与连接于所述动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器连接；

其中，在所述动力电池的电压小于或者等于预设阈值时，所述常闭继电器、所述负极继电器处于闭合状态；在所述动力电池的电压大于预设阈值时，所述控制器向所述常闭继电器发送断电指令，所述常闭继电器、所述负极继电器处于断开状态。

2.根据权利要求1所述的动力电池充电保护控制系统，其特征在于，所述动力电池充电保护控制系统还包括：

连接于所述动力电池的正极与充放电正极端之间的并联电路；所述并联电路包括第一支路和与所述第一支路并联的第二支路；所述第一支路包括有所述预充电继电器和与所述预充电继电器串联的预充电阻，所述第二支路包括有所述正极继电器。

3.根据权利要求1所述的动力电池充电保护控制系统，其特征在于，所述控制器与所述动力电池通过高压采样电路连接。

4.一种动力电池充电保护控制方法，应用于控制器，其特征在于，所述方法包括：

向与所述控制器连接的电池管理系统发送工作状态，使得所述电池管理系统根据所述控制器的工作状态调节连接于动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器的状态；

监测与所述控制器连接的动力电池的电压，将所述动力电池的电压与预设阈值进行比较；

当所述动力电池的电压大于预设阈值时，向与所述控制器连接的常闭继电器发送断电指令，使得所述常闭继电器、连接在所述动力电池的负极与充放电负极端之间的且与所述常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述监测与所述控制器连接的动力电池的电压的步骤包括：

根据连接于所述控制器与所述动力电池之间的高压采样电路获取所述动力电池的电压。

6.一种动力电池充电保护控制装置，应用于控制器，其特征在于，所述装置包括：

发送模块，用于向与所述控制器连接的电池管理系统发送工作状态，使得所述电池管理系统根据所述控制器的工作状态调节连接于动力电池的正极与充放电正极端之间的预充电继电器和正极继电器的状态；

监测比较模块，用于监测与所述控制器连接的动力电池的电压，将所述动力电池的电压与预设阈值进行比较；

处理模块，用于当所述动力电池的电压大于预设阈值时，向与所述控制器连接的常闭继电器发送断电指令，使得所述常闭继电器、连接在所述动力电池的负极与充放电负极端之间的且与所述常闭继电器连接的负极继电器处于断开状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述监测比较模块进一步用于：

根据连接于所述控制器与所述动力电池之间的高压采样电路获取所述动力电池的电压。