CN106627191A - 电池控制系统和用于检测继电器熔接的方法 - Google Patents

电池控制系统和用于检测继电器熔接的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池控制系统，其包括：主电池和辅助电池；直流DC‑DC转换器，其用于将从主电池输出的高电压转换成主电池和辅助电池之间的低电压，并且向辅助电池或电子负载提供经转换的低电压；继电器，其用于中断辅助电池的电压；以及电池管理系统，其用于在DC‑DC转换器处于持续接通状态下被操作的状态下控制继电器以使其被关闭，比较DC‑DC转换器的输出电压和辅助电池的单电池电压的总和，并且根据比较结果检测继电器的熔接状态。

Description

电池控制系统和用于检测继电器熔接的方法
技术领域
本公开涉及用于车辆的电池控制系统和用于检测继电器熔接的方法。
背景技术
环境友好的汽车，诸如电动汽车或混合动力车辆安装有用于供给电动机的驱动功率的电池和监控电池状态的电池管理系统(BMS)，该电动机是车辆的驱动源。
环境友好的汽车包括主电池和辅助电池，其中主电池向车辆的驱动单元诸如电动机提供驱动电压，辅助电池在车辆的行驶期间被充电，并且在起动车辆时向车辆的电子部件提供电压，或者提供操作主电池的主继电器所需的电压。
在辅助电池中电流被继电器中断。在当辅助电池充电时过电流根据车辆的道路而在继电器中流动的情况下，可能发生继电器被熔接的现象。同样地，当继电器被熔接时辅助电池可能过放电。在这种情况下辅助电池进入过放电状态，因此导致辅助电池被损坏或不再可用。
发明内容
本公开已解决现有技术中出现的上述问题同时完整地保持了现有技术所获得的优点。
本公开的方面提供用于检测继电器熔接的设备和方法，其能够通过比较在起动或起动关闭车辆时直流DC-DC转换器的输出电压和12V锂电池的单电池电压的总和，从而检测继电器的熔接。
根据本公开的示例性实施例，电池控制系统包括：主电池和辅助电池；直流DC-DC转换器，其用于将从主电池输出的高电压转换成主电池和辅助电池之间的低电压，并且向辅助电池或电子负载提供经转换的低电压；用于中断辅助电池的电压的继电器；以及电池管理系统，其用于在DC-DC转换器处于持续接通状态被操作的状态下控制继电器以使其被关闭，比较DC-DC转换器的输出电压和辅助电池的单电池电压的总和，并且根据比较结果检测继电器的熔接状态。
根据本公开的另一示例性实施例，用于检测继电器的熔接的方法包括；在向辅助电池或电子负载提供电压的直流DC-DC转换器处于持续接通状态被操作的状态下，控制中断辅助电池的电压的继电器以关闭继电器；比较DC-DC转换器的输出电压和辅助电池的单电池电压的总和；以及根据比较结果检测继电器的熔接状态。
附图说明
本公开的上述和其它目的、特征和优点从下面的结合附图的详细说明中将变得更加显而易见。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于检测继电器熔接的设备的配置的视图。
图2和图3是示出根据本公开的示例性实施例的用于检测继电器熔接的设备的检测继电器熔接的操作的视图。
图4至图7是示出根据本公开的示例性实施例的用于检测继电器熔接的方法的操作流程图。
具体实施方式
应该注意本说明书中使用的技术术语用于描述特定实施例并且不限制本公开。另外，除非在本公开中以其他方式指出，否则应该理解在本公开中所使用的所有技术术语被解释成意为由本领域的技术人员通常所理解的意义，并且不被解释为过于全面的意义和过于限制的意义。另外，当本公开中使用的术语为没有准确指示本公开的技术精神的技术术语时，应该理解该术语由本领域的技术人员所理解的技术术语所代替。进一步地，用于本公开的通常术语必须根据由传统字典或周围上下文所定义的意义来理解，并且不应该形成过于限制的意义。
在下文中，将参考附图更加详细地描述本公开的示例性实施例。相同的标号将用于描述相同或类似的部件，将省略相同部件的单独标号和重复描述。
进一步地，当确定与本公开相关的已知技术的详细描述可能混淆本公开的概念时，将省略已知技术的详细描述。另外，应该注意被提供的附图仅为了使本公开的精神易于理解，并且不被解释为限制本公开的精神。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的电池控制系统的配置的视图。
因此，参考图1，根据本公开的电池控制系统可以包括主电池10、直流(DC)-DC转换器20、辅助电池30、继电器40和电池管理系统(BMS)50。另外，电池控制系统可进一步包括检测施加到继电器40的电流的电流传感器60。
主电池10可以是向车辆的驱动单元诸如电动机提供驱动电压的高电压电池。主电池10可以通过再生能和/或车辆的发动机操作来充电。
主电池10可以被连接到DC-DC转换器20并且输出高电压到DC-DC转换器20。主继电器可进一步设置在主电池10和DC-DC转换器20之间，但在图1中未示出。
DC-DC转换器20可以将从主电池10输出的DC电压整流以使其被转换成低电压，例如12V电压。在这里，DC-DC转换器20提供经转换的低电压作为辅助电池30的充电电压，或者向电子负载1提供经转换的低电压。这里，DC-DC转换器20可以在主电池10和辅助电池30之间串联连接。
辅助电池30可以是包括多个电池的12V锂电池。这里，在辅助电池30的充电电压变为预定电压或更小的情况下，辅助电池30可以被提供有从DC-DC转换器20输出的低电压并且对多个单电池电压进行充电。这里，辅助电池30可以在起动车辆时向车辆的电子部件提供充电DC电压。另外，辅助电池30也可以提供操作主电池10的主继电器所需的电压。
用于防止辅助电池30的过放电的继电器40可以被设置在辅助电池30和DC-DC转换器20之间。
在从DC-DC转换器20输出的充电电压被提供给辅助电池30的情况下，或者在从辅助电池30输出的电压被提供给电子负载1的情况下，继电器40可以变为接通状态。然而在其他情况下继电器可以变为切断状态。
继电器40可以被电池管理系统(BMS)50控制。该电池管理系统(BMS)50可以检测电池的温度、电压、电流、充电状态等，以管理或监控电池的状态。另外，电池管理系统(BMS)50可以根据电池的状态来控制继电器40的接通/切断。
在过电流施加到继电器40的情况下，在继电器40中可能发生熔接现象。在这种情况下，虽然电池管理系统(BMS)50对继电器40执行切断控制但继电器40保持接通状态，因此导致辅助电池30的充电电压被放电。在继电器40被熔接的情况下的示例性实施例将参考图2和图3进行描述。
如图2所示，在继电器40正常运行的情况下，当继电器40被控制关闭时，DC-DC转换器20的输出端和辅助电池30的输入端被电气性分离。结果，产生了DC-DC转换器20的输出电压Vldc和辅助电池30的相应的单电池电压的总和Vsum之间的差。
同时，如图3所示在继电器40被熔接的情况下，虽然继电器被控制关闭，但DC-DC转换器20的输出端和辅助电池30的输入端被电气性连接。结果，DC-DC转换器20的输出电压Vldc和辅助电池30的相应的单电池电压的总和Vsum具有相同的电压。
使用这点，电池管理系统(BMS)50可以执行检测处于接通或切断状态的继电器40的熔接的过程。这里，电池管理系统(BMS)50可以通过检测辅助电池30的单电池电压，并比较相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc，从而确定继电器40是否被熔接。
作为例子，在电池管理系统(BMS)50在车辆正在行驶的状态下执行检测继电器40的熔接的过程的情况下，电池管理系统(BMS)50可以通过控制器区网络(CAN)通信传送控制信号到DC-DC转换器20，并且从DC-DC转换器20接收控制信号。这里，电池管理系统(BMS)50可以在检测继电器40的熔接的过程期间，将协同控制请求传送到DC-DC转换器20以防止DC-DC转换器20进入突发模式中。这里，DC-DC转换器20的输出电压Vldc可以被提供给电子负载1。
当DC-DC转换器20在持续接通的状态下被操作时，电池管理系统(BMS)50可以控制继电器40以使其被关闭。在继电器40被关闭的状态下，电池管理系统(BMS)50可以比较辅助电池30的相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc。
这里，如果相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc彼此相等，则电池管理系统(BMS)50可以确定在继电器40中已经发生熔接。
同时，如果相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc彼此不相等，则电池管理系统(BMS)50可以控制DC-DC转换器20的输出电压Vldc控制为二次输出电压Vldc2或将其与二次输出电压Vldc2进行比较，并且接着再次将辅助电池30的相应的单电池电压的总和Vsum2和DC-DC转换器20的二次输出电压Vldc2进行比较。这里，电池管理系统(BMS)50可以执行控制，以使得DC-DC转换器20的二次输出电压Vldc2具有大于DC-DC转换器20的初始输出电压Vldc的电压。
如果二次比较结果显示相应的单电池电压的总和Vsum2和DC-DC转换器20的二次输出电压Vldc2彼此不相等，则电池管理系统(BMS)50可以确定继电器40运行正常。另一方面，如果二次比较结果显示相应的单电池电压的总和Vsum2和DC-DC转换器20的二次输出电压Vldc2彼此相等，则电池管理系统(BMS)50可以确定在继电器40中已经发生熔接。
如果当检测继电器40的熔接的过程结束时确认继电器40运行正常，则电池管理系统(BMS)50可以控制继电器40以使其接通，并且通过CAN通信将控制信号传送到DC-DC转换器20以解除协同控制。
如果当检测继电器40的熔接的过程结束时确认在继电器40中已经发生熔接，则电池管理系统(BMS)50可以控制DC-DC转换器20的输出电压Vldc，以使得辅助电池30的SOC在车辆的行驶期间变为高状态。另外，当车辆完成行驶并且进入起动或起动关闭状态时，电池管理系统(BMS)50可以使用包括在车辆中的输出装置输出警告消息，以允许驾驶员意识到继电器40的熔接状态，并且可以控制继电器40以使其被接通。
作为另一个例子，在电池管理系统(BMS)50在车辆进入起动或关闭状态的操作中执行检测继电器40熔接的过程的情况下，电池管理系统(BMS)50可以通过控制器域网络(CAN)通信将控制信号传送到DC-DC转换器20并且从DC-DC转换器20接收控制信号。这里，电池管理系统(BMS)50可以将协同控制请求传送到DC-DC转换器20，以防止DC-DC转换器20在检测继电器40的熔接的过程期间进入突发模式中。这里，电池管理系统(BMS)50可以允许连接到主电池10的主继电器(在下文中，称为“第一继电器”)也保持接通状态直到对应的过程结束。这里，DC-DC转换器20的输出电压Vldc可以被提供给电子负载1。
当第一继电器和DC-DC转换器20在持续接通状态下被操作时，电池管理系统(BMS)50可以控制继电器(在下文中，称为“第二继电器)40以使其被关闭。在第二继电器40被关闭的状态下，电池管理系统(BMS)50可以将辅助电池30的相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc进行比较。
这里，如果相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc彼此相等，则电池管理系统(BMS)50可以确定在第二继电器40中已经发生熔接。同时，如果相应的单电池电压的总和Vsum和DC-DC转换器20的输出电压Vldc彼此不相等，则电池管理系统(BMS)50可以确定第二继电器40运行正常。
如果当检测继电器40的熔接的过程结束时确认第二继电器40运行正常，则电池管理系统(BMS)50可以控制第二继电器40以使其被接通。进一步地，电池管理系统(BMS)50可以通过CAN通信将控制信号传送到DC-DC转换器20，以解除协同控制并且控制第一继电器以使其也被关闭。
如果当检测继电器40的熔接的过程结束时确认在第二继电器40中已经发生熔接，则电池管理系统(BMS)50可以控制DC-DC转换器20的输出电压Vldc，以使得辅助电池30的SOC在车辆的行驶期间变为高状态。进一步地，电池管理系统(BMS)50可以使用包括在车辆中的输出装置输出警告消息，以允许驾驶员意识到第二继电器40的熔接状态。接着，电池管理系统(BMS)50可以解除DC-DC转换器20的协同控制，并且控制DC-DC转换器20和第一继电器以使DC-DC转换器20和第一继电器被关闭。
同时，用于检测根据本公开的继电器的熔接的设备可进一步包括输出端(未示出)，该输出端输出对应设备的操作状态、结果等。这里的输出端可以包括显示器，并且也可以包括语音或声音输出装置诸如扬声器。
用于检测继电器的熔接的设备的操作状态、结果等也可以通过执行车辆网络通信的通信器(未示出)，从而被传送并输出到包括在车辆中的显示器、仪表盘、仪表板、扬声器等。
通信器可以包括通信模块，该通信模块借助包括在车辆中的电子部件和/或控制单元支持通信接口。作为例子，通信模块可以被连接到管理车辆的起动状态或点火状态的单元以接收起动状态。进一步地，通信模块可以被连接到LDC，并且可以在检测继电器熔接时传送并接收用于与LDC协同控制的信号。
这里，通信器可以包括通信模块，该通信模块支持车辆网络通信诸如控制器域网络(CAN)通信、本地互联网络(LIN)、flexray通信等。
进一步地，用于检测继电器的熔接的设备可以包括存储装置(未示出)，在该存储装置中存储有操作对应的设备所需的数据和算法。这里，存储装置可以存储用于通过电池管理系统(BMS)50检测继电器熔接的条件信息，和用于控制相应的单元以确定继电器熔接的指令。进一步地，存储器也可以存储使用输入数据来确定继电器熔接的算法。
这里，存储装置可以包括一个或多个存储介质，诸如随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)。
下面将详细描述具有如上所述配置的根据本公开的实施例的设备的操作流程。
图4至图7是示出根据本公开的示例性实施例的用于检测继电器的熔接的方法的操作流程的流程图。
图4和图5示出在车辆行驶的状态下检测继电器的熔接的操作。
参考图4和图5，电池控制系统可以请求协同控制以使得DC-DC转换器在持续接通状态下操作，以便在行驶车辆(S100)时检测继电器的熔接(S110)。
此后，电池控制系统可以控制连接到辅助电池的继电器以使其被关闭(S120)，并且比较DC-DC转换器20的输出电压值Vldc和辅助电池的相应的单电池电压的总和Vsum(S130)。
如果Vldc的值和Vsum的值在“S130”中彼此不相等(S140)，则电池控制系统可以控制DC-DC转换器的输出电压(S150)，并且再次比较被控制的Vldc和Vsum(S160)。作为“S160”的比较结果，如果Vldc和Vsum彼此不相等(S170)，则电池控制系统最终可以确定对应的继电器运行正常(S180)，并且控制继电器以使其被接通(S190)。
同时如果Vldc的值和Vsum的值在“S140”或“S170”中彼此相等，则电池控制系统可以在图5的(A)之后执行操作。如果Vldc的值和Vsum的值彼此相等，则电池控制系统可以确定在继电器中已经发生熔接(S200)，并且执行控制以使得辅助电池保持“高”充电状态(S210)。在这种情况下，减少在起动关闭车辆时中止辅助电池的时间或车辆被关闭的时间是有可能的。
此后，如果车辆进入起动关闭操作(S220)则电池控制系统可以输出警告消息，以使得驾驶员意识到继电器的熔接状态(S230)并且接着执行图4的“S190”。
图6和图7示出在车辆进入起动关闭操作的状态或关闭状态下检测继电器的熔接的操作。
参考图6和图7，在进入车辆的起动关闭时(S300)，如果车辆进入用于终止车辆的控制单元的操作的动力锁止段，则电池控制系统可以控制连接到主电池的第一继电器以使其被接通，以使得被提供给电子负载的功率被保持同时检测继电器的熔接(S320)，并且请求协同控制以使得DC-DC转换器在持续接通状态下操作(S330)。
此后，电池控制系统可以控制连接到辅助电池的第二继电器以使其被关闭(S340)，并且比较DC-DC转换器的输出电压值Vldc和辅助电池的相应的单电池电压的总和Vsum(S350)。
如果Vldc的值和Vsum的值在“S350”(S360)中彼此不相等，则电池控制系统可以确定第二继电器运行正常(S370)，并且控制第二继电器以使其被接通(S380)。此后，电池控制系统可以结束低功率DC-DC转换器的协同控制(S390)，并且关闭第一继电器和DC-DC转换器，以便起动车辆(S400)或者进入关闭状态。这里，如果DC-DC转换器被关闭，则功率可以通过辅助电池被提供给电子负载。
同时，如果Vldc的值和Vsum的值在“S350”中彼此相等，则电池控制系统可以在图7的(B)之后执行操作。如果Vldc的值和Vsum的值彼此相等，则电池控制系统可以确定在继电器中已经发生熔接(S410)，并且输出警告消息以使得驾驶员可以意识到继电器(S420)的熔接状态。因此，为将在起动关闭车辆时中止辅助电池的时间减少到最小，电池控制系统可以执行辅助电池的充电并且执行控制，以使得当辅助电池变为高充电状态时充电结束(S430)。
如果辅助电池变为高充电状态，则电池控制系统可以执行图6的“S390”。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，通过在车辆开始发动或起动或关闭时将直流(DC)-DC转换器的输出电压和12V锂电池的单电池电压的总和进行比较，可以容易地检测出继电器的熔接，并且可以预先防止由于继电器的熔接而导致昂贵的12V锂电池被过放电和被取代的问题发生。
在上文中，虽然已经参考示例性实施例和附图描述了本公开，但本公开并不限于此，而是在不背离如在所附权力要求中所要求的本公开的精神和范围的情况下，本公开可以由本公开所属领域的技术人员进行各种修改和更改。

Claims (16)

1.一种电池控制系统，包括：
主电池和辅助电池；
DC-DC转换器，其用于在所述主电池和所述辅助电池之间将从所述主电池输出的高电压转换成的低电压，并且向所述辅助电池或电子负载提供所述经转换的低电压；
继电器，其用于中断所述辅助电池的电压；以及
电池管理系统，其用于在所述DC-DC转换器处于持续接通状态下被操作的状态下控制所述继电器以使其被关闭，比较所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和，并且根据比较结果检测所述继电器的熔接状态。
2.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，当在行驶或起动关闭车辆时所述DC-DC转换器的输出电压和辅助电池的所述单电池电压的总和彼此相等时，所述电池管理系统确定在所述继电器中已经发生熔接。
3.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，当在行驶车辆时，所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和彼此不相等时，所述电池管理系统向上控制所述DC-DC转换器的输出电压，并且第二次比较所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的所述单电池电压的总和。
4.根据权利要求3所述的电池控制系统，其中，当在所述第二次比较的结果中所述DC-DC转换器的所述输出电压和所述辅助电池的所述单电池电压的总和彼此相等时，所述电池管理系统确定在所述继电器中已经发生熔接，否则确定所述继电器运行正常。
5.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，当在起动关闭车辆时，所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和彼此不相等时，所述电池管理系统确定所述继电器运行正常。
6.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，在起动关闭车辆时，所述电池管理系统向上控制所述DC-DC转换器的所述输出电压，然后比较所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和。
7.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，在起动关闭车辆时，所述电池管理系统控制连接到所述主电池的主继电器以使其被接通，并且接着检测所述继电器的熔接状态。
8.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，当检测到所述继电器的熔接时，所述电池管理系统执行控制以使得所述辅助电池的充电电压为预定的水平或更高。
9.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，当检测到所述继电器的熔接时，在完成车辆的起动关闭之前所述电池管理系统输出指示所述继电器的所述熔接状态的警告消息。
10.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述主电池是高电压电池并且所述辅助电池是12V的锂电池。
11.一种用于检测继电器的熔接的方法，所述方法包括：
在向辅助电池或电子负载提供电压的DC-DC转换器处于持续接通状态下被操作的状态时，控制中断所述辅助电池的电压的所述继电器以关闭所述继电器；
比较所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和；以及
当所述DC-DC转换器的所述输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和彼此相等时，确定在所述继电器中已经发生熔接。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
在行驶车辆时，作为比较结果，当所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和彼此不相等时，向上控制所述DC-DC转换器的所述输出电压；以及
第二次比较所述DC-DC转换器的输出电压和所述辅助电池的单电池电压的总和。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在起动关闭车辆时，在控制所述继电器关闭的步骤中所述继电器被控制关闭之前，控制连接到主电池的主继电器以使其被接通。
14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在车辆的起动关闭时，在所述继电器被关闭的状态下，在所述比较步骤之前向上控制所述DC-DC转换器的输出电压。
15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在确定所述继电器中已经发生所述熔接之后执行控制，以使得所述辅助电池的充电电压为预定的水平或更高。
16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在确定所述继电器中已经发生所述熔接之后，输出指示所述继电器的熔接状态的警告消息。
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