CN107253439B - 混合动力汽车高压系统的预充电控制电路及控制方法 - Google Patents

混合动力汽车高压系统的预充电控制电路及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，包括动力电池包、主正继电器、主负继电器、预充继电器、电容和电机，主正继电器、主负继电器的一端分别连接所述动力电池包的正极端、负极端，主正继电器、主负继电器的另一端与电机连接，电容并接在电机的两端，预充继电器串接预充电阻后连接在主正继电器的两端形成并联电路，在并联电路与动力电池包的正极端之间设置分流器。同时还提供使用本发明预充电控制电路的预充电控制方法。本发明通过分流器采集到的电流值以及根据间隔时间内的电流斜率值来判定高压系统是否预充完成，方法简单，无需将高压部分引入BMS中，安全性较高。

Description

混合动力汽车高压系统的预充电控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车的控制领域，尤其是涉及一种混合动力汽车高压系统的预充电控制电路及控制方法。
背景技术
随着人口和经济的增长，能源和环境问题促使各国开发新能源汽车、节能环保型交通工具。混合动力汽车节能、环保，具有广阔的市场空间和良好的发展前景。
混合动力汽车通过耗费石油燃料的引擎以及从动力电池包提供的电能控制马达驱动。混合动力汽车动力电池包通常由多个电池串联叠置组成，典型的动力电池包大约有几百伏。继电器作为一种以弱电信号控制强电信号的功率部件，在汽车中的应用非常普通。动力电池包高压系统接通与断开，通过继电器来实现，继电器相当于一个安全开关。继电器的工作状态的好坏对整车性能的影响不容忽视。混合动力汽车在制动或者减速时，动力电池包在BMS控制下借助发电机产生的电能来充电；在动力模式中，动力电池包通过放电以驱动车辆马达。动力电池包充电和放电过程中，BMS频繁控制继电器闭合、断开。在继电器每次闭合之前，都必须对与电池包相连的高压系统中的电容进行预充电，在判定预充电过程完成后，才能闭合继电器，否则，继电器易发生触点粘连现象。所谓继电器粘连，就是在动力电池包高压系统接通的瞬间，继电器在接触之前拉出电弧，高温电弧烧融触点，而使触点无法断开的现象。高压继电器的损坏如粘连，存在极大的安全隐患，进而对车辆、乘客、车辆检修人员造成损害或伤害。目前判断高压系统预充电是否完成的方法，先闭合总负继电器以及预充电继电器，接着BMS采集电池包的总电压与电容两端的电压值，并比较其差值，当差值小于一定值时，判定预充电过程完成，闭合高压系统，该方法需要对电池包的总电压信号进行采集，而采集电压信号的高压信号检测线则需要直接接入BMS检测回路中，在电池包维修的过程中，如果忘记关闭电池包的维护开关(MSD)，则可能造成维护人员触碰该高压信号检测线而触电，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种控制线路简单、安全性较高、可降低成本的混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，同时还通过使用本发明控制电路的预充电控制方法。
本发明通过以下方案实现：
一种混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，包括动力电池包、主正继电器、主负继电器、预充继电器、电容和电机，所述主正继电器、主负继电器的一端分别连接所述动力电池包的正极端、负极端，主正继电器、主负继电器的另一端与电机连接，所述电容并接在电机的两端，所述预充继电器串接预充电阻后连接在主正继电器的两端形成并联电路，在并联电路与动力电池包的正极端之间设置分流器。
一种混合动力汽车高压系统的预充电控制方法，依据如上所述的混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，按以下步骤进行，
Ⅰ 高压系统上弱电后，BMS控制闭合主负继电器，BMS采集此时分流器的电流值并作为电流初始值I0，之后执行步骤Ⅱ；
Ⅱ BMS控制闭合预充继电器对电容进行预充电，BMS每间隔一定时间采集一次分流器的电流值In，按公式(a)依次计算分流器的电流斜率值Ln并将分流器的电流斜率值Ln依次存储在BMS的一个数据缓冲区内，该数据缓冲区为一个队列结构，其更新方式为先进先出，若高压系统同时满足以下三个条件：(1)BMS检测到最近连续20～50次的分流器的电流斜率值都分布在－0.2～0.1mA/ms范围内；(2)最近一次BMS采集到的分流器的电流值与电流初始值的差的绝对值小于300mA；(3)整车PEU器件通过CAN网络发送给BMS的电机两端电压信号大于动力电池包的额定电压，则BMS判定高压系统预充电过程完成，BMS控制闭合主正继电器并断开预充继电器，动力电池包与高压系统完全连通即高压系统可正常运行，电池管理系统BMS向整车发送准备完成信号，整车利用动力电池包供电的设备允许工作；否则BMS判定高压系统预充电过程失败，BMS控制断开主负继电器和预充电继电器并向整车发送预充电失败状态；
Ln＝(In－In-1)/T………………………………………………(a)
其中，n为BMS采集分流器的电流值的次数且n为大于等于1的自然数；T为BMS采集分流器的电流值的间隔时间。
进一步地，所述步骤Ⅱ中，BMS采集分流器的电流值的间隔时间为500μs～10ms。
每间隔时间内的分流器的电流斜率值，由间隔时间后BMS采集到的分流器的电流值与间隔时间前BMS采集到的分流器的电流值的差除以间隔时间计算得到，其中最初的间隔时间前BMS采集到的分流器的电流值为电流初始值。
本发明的混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，在预充继电器串接预充电阻后连接在主正继电器的两端形成并联电路与动力电池包的正极端之间设置分流器，省去了动力电池包包内电压、包外电压的检测采集电路，无需将高压部分的采样电路引入BMS，提高使用安全性，控制电路简单，可节省生产成本。使用本发明的混合动力汽车高压系统的预充电控制电路的预充电控制方法，通过分流器采集回路中的电流值及其变化趋势即电流斜率值，可快速判定高压系统预充电过程是否完成，并尽快的向整车上报高压系统的预充电状态，从而快速的控制高压动力的输出。本发明方法，闭合主正继电器、主负继电器和预充继电器时回路中电流值均较小，能够防止由于主正继电器、主负继电器和预充继电器触点烧结引起的事故，进一步保障车辆和驾驶员人身安全。
附图说明
图1为实施例1中混合动力汽车高压系统的预充电控制电路的示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。
实施例1
一种混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，如图1所示，包括动力电池包1、主正继电器2、主负继电器3、预充继电器4、电容5和电机6，主正继电器2、主负继电器3的一端分别连接动力电池包1的正极端、负极端，主正继电器2、主负继电器3的另一端与电机6连接，电容4并接在电机6的两端，预充继电器4串接预充电阻7后连接在主正继电器2的两端形成并联电路8，在并联电路8与动力电池包1的正极端之间设置分流器9。
实施例2
一种混合动力汽车高压系统的预充电控制方法，依据如实施例1中所述的混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，按以下步骤进行，
Ⅰ 高压系统上弱电后，BMS控制闭合主负继电器，BMS采集此时分流器的电流值并作为电流初始值I0，之后执行步骤Ⅱ；
Ⅱ BMS控制闭合预充继电器对电容进行预充电，BMS每间隔2ms采集一次分流器的电流值In，按公式(a)依次计算分流器的电流斜率值Ln并将分流器的电流斜率值Ln依次存储在BMS的一个数据缓冲区内，该数据缓冲区为一个队列结构，其更新方式为先进先出，若高压系统同时满足以下三个条件：(1)BMS检测到最近连续50次的分流器的电流斜率值都分布在－0.2～0.1mA/ms范围内；(2)最近一次BMS采集到的分流器的电流值与电流初始值的差的绝对值小于300mA；(3)整车PEU器件通过CAN网络发送给BMS的电机两端电压信号大于动力电池包的额定电压，则BMS判定高压系统预充电过程完成，BMS控制闭合主正继电器并断开预充继电器，动力电池包与高压系统完全连通即高压系统可正常运行，电池管理系统BMS向整车发送准备完成信号，整车利用动力电池包供电的设备允许工作；否则BMS判定高压系统预充电过程失败，BMS控制断开主负继电器和预充电继电器并向整车发送预充电失败状态；
Ln＝(In－In-1)/T………………………………………………(a)
其中，n为BMS采集分流器的电流值的次数且n为大于等于1的自然数；T为BMS采集分流器的电流值的间隔时间。
实施例3
一种混合动力汽车高压系统的预充电控制方法，其步骤与实施例2中的混合动力汽车高压系统的预充电控制方法相类似，其不同之处在于：步骤Ⅱ中，BMS采集分流器的电流值的间隔时间T为800μs，条件(1)为BMS检测到最近连续30次的分流器的电流斜率值都分布在－0.2～0.1mA/ms范围内。
实施例4
一种混合动力汽车高压系统的预充电控制方法，其步骤与实施例2中的混合动力汽车高压系统的预充电控制方法相类似，其不同之处在于：步骤Ⅱ中，BMS采集分流器的电流值的间隔时间T为8ms，条件(1)为BMS检测到最近连续20次的分流器的电流斜率值都分布在－0.2～0.1mA/ms范围内。

Claims (2)

1.一种混合动力汽车高压系统的预充电控制方法，其特征在于：混合动力汽车高压系统的预充电控制电路包括动力电池包、主正继电器、主负继电器、预充继电器、电容和电机，所述主正继电器、主负继电器的一端分别连接所述动力电池包的正极端、负极端，主正继电器、主负继电器的另一端与电机连接，所述电容并接在电机的两端，所述预充继电器串接预充电阻后连接在主正继电器的两端形成并联电路，在并联电路与动力电池包的正极端之间设置分流器，依据混合动力汽车高压系统的预充电控制电路，按以下步骤进行，
Ⅰ高压系统上弱电后，BMS控制闭合主负继电器，BMS采集此时分流器的电流值并作为电流初始值I0，之后执行步骤Ⅱ；
Ⅱ BMS控制闭合预充继电器对电容进行预充电，BMS每间隔一定时间采集一次分流器的电流值In，按公式(a)依次计算分流器的电流斜率值Ln并将分流器的电流斜率值Ln依次存储在BMS的一个数据缓冲区内，该数据缓冲区为一个队列结构，其更新方式为先进先出，若高压系统同时满足以下三个条件：(1)BMS检测到最近连续20～50次的分流器的电流斜率值都分布在－0.2～0.1mA/ms范围内；(2)最近一次BMS采集到的分流器的电流值与电流初始值的差的绝对值小于300mA；(3)整车PEU器件通过CAN网络发送给BMS的电机两端电压信号大于动力电池包的额定电压，则BMS判定高压系统预充电过程完成，BMS控制闭合主正继电器并断开预充继电器，动力电池包与高压系统完全连通，BMS向整车发送准备完成信号；否则BMS判定高压系统预充电过程失败，BMS控制断开主负继电器和预充电继电器并向整车发送预充电失败状态；
Ln＝(In－In-1)/T………………………………………………(a)
其中，n为BMS采集分流器的电流值的次数且n为大于等于1的自然数；T为BMS采集分流器的电流值的间隔时间。
2.如权利要求1所述的混合动力汽车高压系统的预充电控制方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中，BMS采集分流器的电流值的间隔时间为500μs～10ms。
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