CN106828105A - 一种电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法。在车辆静置工况，电池管理系统将自动唤醒并检测低压蓄电池电压，并通过低压蓄电池电压计算低压蓄电池荷电量。如果计算荷电量低于设定值，电池管理系统将控制直流直流转换器，利用动力电池包对低压蓄电池充电。如果计算荷电量高于电池管理系统内部设定值或者其他充电条件不满足或者充电结束或者异常发生，电池管理系统控制直流直流转换器及自身进入休眠。在车辆静置工况下利用动力电池包对低压蓄电池进行充电，降低了车辆对低压蓄电池容量的要求，减小了低压蓄电池系统的空间布置要求，降低整车成本，延长车辆静置时间，不仅改善了电动车使用体验，也具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体是一种电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，汽车已经成为人们的一种日常交通工具，为了减少能源的消耗和大气污染，人们研究出了电动汽车。电动汽车一般配置两种电池系统，一种为动力电池系统，另一种为低压辅助电池系统。动力电池系统主要为车辆行驶提供能量，具有较高的存储能量。低压辅助电源系统主要为车辆低压系统如车辆控制器，影音娱乐系统及车辆附属设备提供电力。整车低压系统依赖于低压电池系统提供的电力，但实际也需要其他外部能源对低压蓄电池进行充电以满足整车低压系统的供电需求。一般情况下，当车辆打开钥匙开关时，由车身控制器控制动力电池对低压电池充电，以补充低压系统的能量消耗并维持低压蓄电池一定的容量状态；当拔下钥匙，车辆处于静置状态时，由低压蓄电池独立为整车低压系统供电，满足低压系统休眠状态下供电的要求。由于车辆静置工况下低压系统的静态电流消耗，低压蓄电池电量会逐渐减小，因无法补充，最终低压蓄电池最终亏电，车辆无法启动。所以需要根据整车静态电流的大小及最长静置时间目标，为车辆配置足够容量来满足车辆一段时间静置后低压蓄电池仍保持有一定电量的要求。目前一般采用铅酸蓄电池作为低压蓄电池，这种电池能量密度低，容量的增加也带来电池成本、重量及体积的增加，这就为人们的使用带来了不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

预先配置电池管理系统具有休眠状态下的自动唤醒功能，并预先存储三组数据：1)低压蓄电池电压和荷电量的对应曲线；2)低压蓄电池充电荷电量下限；3)动力电池包放电荷电量下限。

在车辆静置工况下，电池管理系统将定期自动从休眠状态下唤醒，并采集低压蓄电池电压，并基于低压蓄电池电压和荷电量的对应曲线进行查表，最终计算出当前低压蓄电池荷电量。随后将当前低压蓄电池荷电量和低压蓄电池充电荷电量下限进行比较。如果当前荷电量低于内部预设值，将继续计算两者差值得出需求充电量，然后电池管理系统将控制直流直流转换器和动力电池包，利用动力电池包存储能量为低压蓄电池充电。

在低压蓄电池充电的同时，电池管理系统将基于直流直流转换器反馈的充电电压和电流计算充进低压蓄电池的电量。如果充电量达到目标充电量，电池管理系统将控制动力电池包和直流直流转换器停止充电，以避免低压蓄电池过充及动力电池包电量浪费。

在电池管理系统唤醒后，电池管理系统将实时监控动力电池包荷电量。如果动力电池包荷电量低于动力电池包放电荷电量下限时，电池管理系统将控制将控制动力电池包和直流直流转换器停止充电，以避免动力电池包过度放电。

另外唤醒后，电池管理系统也将实时监控车辆状态，一旦检测到任何影响低压蓄电池充电及车辆安全的异常，电池管理系统将将控制动力电池包和直流直流转换器停止充电，以避免潜在风险。

在充电停止后，最终电池管理系统控制直流直流转换器和自身进入休眠，直到下次重现自动唤醒。

与现有技术相比，本方法基于电池管理系统、动力电池及直流直流转换器，在车辆静置工况下，利用动力电池包存储能量对低压蓄电池充电，以补偿车辆静态电流消耗对低压蓄电池荷电量的消耗，可以降低车辆对低压蓄电池容量的要求，减小了低压蓄电池系统的空间布置要求，最终降低整车成本和质量，同时延长车辆静置时间，不仅改善了电动车使用体验，也具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法步骤流程图。

图2，电池管理系统自唤醒流程图

图3，低压蓄电池荷电量计算流程图

图4，低压蓄电池充电满足判断流程图

图5，低压蓄电池充电执行流程图

图6，低压蓄电池充电停止判断流程图

图7，异常终止判断流程图

图8，电池管理系统重新休眠流程图

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

图1是所述电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法实施步骤流程图，包括七个步骤。

步骤101：在静置工况下，电池管理系统从休眠状态下自动唤醒。电池管理系统自唤醒是实施所述电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法的前提步骤。只有电池管理系统唤醒后，其他步骤才能实施。特别的，执行步骤101后，后续将同时执行步骤102和步骤106。

具体的，所述电池管理系统自唤醒所包括的内容将由图2详细介绍。

步骤102：电池管理系统计算低压蓄电池荷电量，为步骤103中判断是否满足充电条件提供输入。

具体的，所述电池管理系统计算低压蓄电池荷电量的内容将由图3详细介绍。

步骤103：电池管理系统判断是否满足充电条件，该步骤将基于低压蓄电池荷电量判断低压电池是否需要充电，同时基于动力电池包荷电量判断动力电池包能否提供充电电量，同时基于这两个条件判断是否满足充电条件。如果充电条件满足，则执行步骤104；如果充电条件不满足，则执行步骤107，电池管理系统直接进入休眠。

具体的，所述执行低压蓄电池荷充电的内容将由图4详细介绍。

步骤104：执行低压蓄电池充电，该步骤中，电池管理系统将控制直流直流转换器，利用动力电池包对低压蓄电池进行充电。

具体的，所述执行低压蓄电池充电的内容将由图5详细介绍。

步骤105：电池管理系统在充电过程中实时判断是否满足停止充电的条件。该步骤中，电池管理系统将计算进入低压蓄电池的充电量，如果实际充电量达到需求充电量，则认为低压蓄电池停止充电条件满足，则进入步骤107；否则执行步骤104，继续为低压蓄电池充电。

具体的，所述充电停止判断的内容将由图6详细介绍。

步骤106：电池管理系统判断车辆是否有异常发生。在执行完步骤101后，直到电池管理系统再次进入休眠，步骤106将一直执行。在该步骤中，电池管理系统将持续判断是否有车辆异常发生，如果判断发生了异常，则执行步骤107，使得电池管理系统及直流直流转换器进入休眠；如果没有检测到异常，则继续判断是否发生异常，直至异常发生或者充电停止条件满足。

具体的，所述异常终止判断的内容将由图7详细介绍。

步骤107：电池管理系统重新休眠。该步骤中，电池管理系统将控制直流直流转换器停止工作，动力电池包停止输出，并最终控制直流直流转换器和自身进入休眠，以等待下次自唤醒。

具体的，所述电池管理系统重新休眠的内容将由图8详细介绍。

在步骤7结束后，电池管理系统将重新进入休眠，直到下次电池管理系统重新自唤醒，并重复执行上述步骤。

下列将详细介绍每个步骤的具体实施：

图2是电池管理系统自唤醒流程图，包括下列步骤：

步骤201：预先设置电池管理系统具有休眠状态下自动唤醒功能，并设置唤醒周期。该步骤在电池车辆从工厂下线之前进行设置，而且一旦设置后，车辆使用过程中无需再次设置。

步骤202：电池管理系统进入休眠状态。所述电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法只在从休眠状态下自唤醒的工况下发挥作用，在整车行驶、动力电池充电及整车只唤醒但未行驶的工况下均不起作用。

步骤203：电池管理系统在休眠状态下对休眠时间进行计数，以计算休眠时间，为步骤204提供输入。

步骤204：电池管理系统对休眠时间进行判断，如果休眠时间达到设定值，执行步骤205，进行自唤醒；如果休眠时间未达到设定值，电池管理系统继续对休眠时间进行计数，并保持休眠状态。

步骤205：电池管理系统唤醒自身，进入全功率工作模式。

图3是低压蓄电池荷电量计算流程图，包括下列步骤：

步骤301：电池管理系统采集低压蓄电池电压。通过电池管理系统电压采样电路对低压蓄电池电压进行采样，并转化为电池管理系统内部状态变量。

步骤302：电池管理系统判断0.5秒内电压变化是否小于0.2V。通过步骤301持续采集低压蓄电池电压，并持续判断在0.5秒窗口内，电压波动是否小于0.2V。如果满足0.5秒内，电压波动小于0.2V的条件，则进入步骤303。如果不满足，则继续执行步骤301，直到满足条件。通过步骤302来避免使用异常波动的电压来计算低压蓄电池荷电量。

步骤303：电池管理系统确认稳定状态下低压蓄电池电压。经过步骤302，电池管理系统可以确认低压蓄电池稳定状态下的电压，为步骤304提供输入。

步骤304：电池管理系统基于电压查表得到低压蓄电池荷电量。基于步骤303提供的电压，电池管理系统基于预先存储的低压蓄电池电压和荷电量的对应曲线进行查表，并得到低压蓄电池当前的荷电量。

步骤305：电池管理系统计算本次唤醒需求充电量。电池管理系统内部会预先存储低压蓄电池期望荷电量，当得到当前荷电量后，电池管理系统用期望荷电量减去当前荷电量来得到本次唤醒需求充电量。

图4是低压蓄电池充电满足判断流程图，包括下列步骤：

步骤401：电池管理系统判断低压蓄电池荷电量是否大于预定值。电池管理系统将预先存储低压蓄电池充电荷电量下限。基于304计算得到的低压蓄电池荷电量，电池管理系统将其跟低压蓄电池充电荷电量下限做比较。如果荷电量低于设定值，执行402；否则执行404，设置充电条件不满足标志。

步骤402：电池管理系统判断动力电池包荷电量是否大于预定值。电池管理系统将预先存储动力电池包放电荷电量下限，并将当前动力电池包荷电量和设定值进行比较。如果动力电池包荷电量大于预定值，则执行403；否则执行404，设置充电条件不满足标志位。

步骤403：电池管理系统设置充电条件满足标志位。一旦低压蓄电池荷电量和动力电池荷电量满足条件，则认为充电条件满足，并设置设置充电条件满足标志位。

图5是低压蓄电池充电执行流程图，包括下列步骤：

步骤501：电池管理系统确认低压蓄电池充电条件满足。

步骤502：电池管理系统唤醒直流直流转换器。电池管理系统通过连接到直流直流转换器的唤醒硬线，或者通过控制器局域网以网络唤醒的方式唤醒直流直流转换器，使之进入工作状态。

步骤503：电池管理系统控制动力电池包使能高压直流母线输出。动力电池包内部配置有高压接触器，用于控制高压直流母线输出，在执行充电前，需保证高压直流母线已上高压电。

步骤504：电池管理系统控制直流直流转换器进行充电。通过控制器局域网，电池管理系统向直流直流转换器发送充电请求，直流直流转换器接收到充电请求后，将高压直流电转换为低压直流电以向低压蓄电池充电。

图6是低压蓄电池充电停止判断流程图，包括下列步骤：

步骤601：直流直流转换发出充电电流和电压信息。在充电过程中，直流直流转换器实时监测低压充电电流和电压，并通过控制器局域网发出低压充电电压和电流信息，向步骤602提供输入。

步骤602：电池管理系统接收低压充电电压和电流信息并计算充电量。在充电过程中，电池管理系统通过控制器局域网实时接收直流直流转换器发出的低压充电电压和电流信息，并基于下列公式计算进入低压蓄电池的充电量：

W＝∫U Idt

其中W-充电量，单位Kwh

U-低压充电电压，来源于直流直流转换器，单位V

I-低压充电电流，来源于直流直流转换器，单位A

电池管理系统基于上述公式，每收到一帧低压充电电压和电流的报文后，基于此帧报文和上一帧报文的间隔时间，计算一次电能。在充电过程中持续以上述公式计算电能，并将其求和得到实时充电量。

步骤603：电池管理系统判断充电量是否超过需求充电量。基于步骤602计算出的充电量，电池管理系统实时判断当前充电量是否达到步骤305计算出来的需求充电量。如果充电量达到需求充电量，则进入步骤604；否则继续执行步骤602，继续向低压蓄电池充电。

步骤604：电池管理系统设置充电停止条件满足标志。完成充电后，电池管理系统设置充电停止标志，作为步骤107的输入。

图7是异常终止判断流程图，包括下列步骤：

步骤701：电池管理系统持续监测车辆异常状态。一旦电池管理系统唤醒，电池管理系统将持续监测车辆异常状态，包括动力电池故障状态，电池管理故障状态，控制器网络故障状态，控制器网络通信故障状态及直流直流转换器故障状态。

步骤702：电池管理判断是否有影响充电和整车的安全发生。该步骤将对步骤701所列故障的故障状态进行判断，如果发生故障，则进入步骤703,；如果未监测到故障，则继续进行监测，执行步骤701。

步骤703：电池管理系统置位车辆异常标志位。一旦发生预定故障，电池管理系统将车辆异常标志位置为，为步骤802提供输入。

图8是电池管理系统重新休眠流程图，包括下列步骤：

步骤801：充电条件不满足时，进入步骤806，即电池管理系统直接控制自身进入休眠。

步骤802：车辆充电停止条件满足或车辆异常时，进入步骤803.

步骤803：电池管理系统控制直流直流转换器停止充电输出。一旦发生故障或者充电停止条件满足，需控制直流直流转换器停止工作，避免安全风险及节省能源。

步骤804：电池管理系统控制动力电池包停止直流高压母线输出，完全切断高压直流电源，保证整车安全及节能。

步骤805：电池管理系统控制直流直流转换器进入休眠。通过关闭硬线唤醒使能或者通过控制器器局域网发送休眠指令，请求直流直流转换器进入休眠，避免不必要的低压蓄电池消耗。

步骤806：电池管理系统控制自身进入休眠。在完成高压下电，直流直流转换器进入休眠后，电池管理系统自身进入休眠。此时整车进入休眠状态，等待下次重新自唤醒。

本充电方法基于电池管理系统、动力电池包及直流直流转换器，在车辆静置工况下，利用动力电池包存储能量对低压蓄电池充电，可以降低车辆对低压蓄电池容量的要求，减小了低压蓄电池系统的空间布置要求，最终降低整车成本和质量，同时延长车辆静置时间，不仅改善了电动车使用体验，也具有良好的经济效益和社会效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，其特征在于使用下列方法：

A.在静置工况下，电池管理系统将从休眠状态下自动唤醒。

B.电池管理系统采集低压蓄电池电压来计算低压蓄电池荷电量。

C.电池管理系统将检测结果荷电量和电池管理系统内部设定值进行比较，如果结果荷电量低于设定值且其他充电条件满足时，电池管理系统将控制直流直流转换器，利用动力电池包对低压蓄电池充电。如果结果荷电量高于电池管理系统内部设定值，电池管理系统进入休眠。

D.电池管理系统在充电过程中监控低压蓄电池充电量，一旦充电量达到期望充电量，电池管理系统控制直流直流转换器和电池包停止充电，然后电池管理系统控制直流直流转换器及自身进入休眠状态。

E.电池管理系统实时监控车辆状态，一旦检测到影响充电或者整合安全的异常，电池管理系统控制直流直流转换器及自身进入休眠状态。

F.电池管理系统进入休眠后，达到自唤醒时间后，会再次自唤醒并重复执行上述逻辑。

2.根据权利要求1所述的电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，其特征在于，所述电池管理系统连接到低压蓄电池正负极来采集低压蓄电池电压，并根据电压来计算当前低压蓄电池荷电量。

3.根据权利要求1所述的电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，其特征在于，所述电池管理系统在判断满足低压蓄电池充电条件后，通过使能硬线唤醒线或者通过控制器局域网唤醒直流直流转换器。在低压蓄电池充电结束后，电池管理系统关闭硬线唤醒或者通过控制器局域网控制直流直流转换器进入休眠状态。

4.根据权利要求1所述的电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，其特征在于，所述电池管理系统在充电过程中将全程监控动力电池包荷电量，并对进入低压蓄电池的电量进行计算。当进入低压蓄电池荷电量超过需求充电量或者动力电池包的荷电量低于设定值时或者出现无法充电的异常时，电池管理系统控制直流直流转换器停止充电并断开动力电池包输出，然后控制直流直流转换器及自身进入休眠状态。

5.根据权利要求1所述的电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，其特征在于，所述电池管理系统通过控制器局域网向直流直流转换器发送充电请求。

6.根据权利要求1所述的电动汽车静置模式下低压蓄电池的充电方法，其特征在于，所述直流直流转换器通过控制器局域网实时向电池管理系统反馈低压充电电压和低压充电电流信息。