CN107599852A - 用于车辆的电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于车辆的电池管理系统。该系统通过提供被配置为接收从第一连接线传输的电力和从第二连接线传输的电力的控制器防止低压电池的过充电和过放电来防止车辆的故障。电池管理系统包括继电器，其被配置为电连接和电断开从电池供给到负载的电力。该系统还包括控制器，其被配置为接收通过电池和继电器之间的连接线传输的第一常规电力以及通过继电器和负载之间的连接线传输的第二常规电力。控制器进一步被配置为开启和关闭继电器。

Description

用于车辆的电池管理系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月11日提交的申请号为10-2016-0087361的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种用于车辆的电池管理系统，并且更特别地，涉及一种电池管理系统，其(i)可通过使用控制器防止低压电池的过充电和过放电来防止车辆的故障，其中控制器接收从第一连接线传输的电力(power)和从第二连接线传输的电力，以及(ii)在各种情况下通过使用外部电力以允许车辆的借电启动(jumpstart)。
背景技术
诸如电动车辆或燃料电池车辆的环保型车辆通常装备有低压电池(在本文中也称为“辅助电池”)以提供用于启动车辆的电力并且将电力供给到在低电压下操作的电负载。装备有以化石燃料运转的内燃机的车辆也装备有用于启动车辆或将电力供给到电负载的可充电电池。
由于铅酸电池的相对低成本，其通常用于这种低压电池。然而，由于锂电池具有长寿命和优异的电特性，因此铅酸电池很可能被锂电池代替。
由于锂电池的特征，应当避免完全放电的锂电池。因此，现有的辅助电池系统包括继电器，其被配置为当辅助电池被放电到低于预定临界电压(即，下限放电电压)时，将辅助电池与车辆系统电断开。包括锂电池和继电器的辅助电池系统应当在各种情况下被适当地控制。因此，辅助电池系统通常由特定控制器来管理，诸如在汽车电池管理系统中的控制器。
在现有系统中，用于电池管理系统的控制器通常被供给有直接来自电池的用于操作的电力。即，这种控制器被供给有直接来自辅助电池和继电器之间的连接线的电力。
在这种用于这些典型控制器的电力供应结构中，当辅助电池的电压被放电到低于控制器可操作的电平时，控制器不能操作。这种现有控制器的示例性问题是，当由于电池的过度放电而导致继电器关闭并且控制器不能被供给有电力时，再次开启继电器是不可能的。在该情况下，控制器不能操作，并且甚至使用外部电力的借电启动也是不可能的。
除非本文另有说明，在本部分中的上述材料不是权利要求的现有技术，并且不因包括在本部分中而被承认是现有技术。
发明内容
本公开致力于提供一种用于车辆的改善的电池管理系统。公开的系统能够通过使用控制器防止低压电池的过充电和过放电来防止车辆故障，其中控制器被配置为接收从第一连接线传输的电力以及从第二连接线传输的电力。公开的系统也能够在各种情况下通过使用外部电力允许车辆的借电启动。
根据本公开的示例性实施例，用于车辆的电池管理系统包括继电器，其被配置为电连接和电断开从电池供给到至少一个负载的电力。该系统进一步包括控制器，其被配置为通过接收(i)通过电池和继电器之间的连接线传输的第一常规电力(regular power)以及(ii)通过继电器和负载之间的连接线传输的第二常规电力来操作。控制器进一步被配置为开启和关闭继电器。
在示例性实施例中，控制器通过公共供电线(supply line)接收第一常规电力和第二常规电力。
在另一个示例性实施例中，控制器通过单独的供电线接收第一常规电力和第二常规电力。
当电池的电压下降到低于预定电平并且继电器被关闭时，控制器可通过接收第二常规电力来操作。在这种情况下，第二常规电力可通过施加到继电器和至少一个负载之间的连接线的外部电力来提供。
在示例性实施例中，该系统还包括重新连接开关，其连接状态通过由用户提供的输入来确定或控制。重新连接开关可根据连接状态生成用于开启和关闭继电器的信号。进一步地，控制器可基于重新连接开关的连接状态来开启和关闭继电器。
在示例性实施例中，控制器可在各种情况下被唤醒。例如，当从重新连接开关接收到连接信号时，唤醒控制器。作为另一个示例，当接收响应于车辆中钥匙的输入而提供的附件启动(ACC-启动)信号或点火启动(IGI-启动)信号时，唤醒控制器。作为又一个示例，当过电压被施加到继电器和负载之间的连接线时，唤醒控制器。
在示例性实施例中，控制器可基于重新连接开关的连接状态通过将具有脉冲波形的控制信号提供到继电器来开启和关闭继电器。
根据另一个示例性实施例，用于车辆的电池管理系统包括继电器，其被配置为电连接和电断开从电池供给到至少一个负载的电力。该系统进一步包括控制器，其被配置为通过(i)通过电池和继电器之间的连接线传输的第一常规电力以及(ii)通过继电器和负载之间的连接线传输的第二常规电力来操作。控制器进一步被配置为开启和关闭继电器。该系统进一步包括重新连接开关，其连接状态通过由用户提供的输入来确定。重新连接开关被配置为基于连接状态生成用于开启和关闭继电器的信号并且将该信号提供到控制器。在该示例性实施例中，第一常规电力通过重新连接开关被提供到控制器。
在该示例性实施例中，当重新连接开关被连接时，控制器接收第一常规电力，并且当重新连接开关被断开时，控制器接收第二常规电力。
控制器可在各种情况下被唤醒。例如，控制器响应于接收重新连接开关的连接信号而唤醒。在另一个示例中，控制器响应于接收由输入到车辆中的钥匙提供的ACC-启动信号或IGI-启动信号而唤醒。在又一个示例中，当过电压被施加到继电器和负载之间的连接线时，控制器唤醒。
当重新连接开关被连接时，继电器被关闭，并且电池的电压超过预定电平时，控制器可通过经由重新连接开关传输的电池的电压被唤醒。然后，在重新连接开关保持在连接状态时，控制器可通过接收作为第一常规电力的电池的电压来开启继电器。
另一方面，当继电器被开启并且重新连接开关被断开时，控制器可通过第二常规电力来操作。
如上所述，根据本公开的示例性电池管理系统，控制器从继电器的前端和后端两者接收电力。因此，即使电池被放电到控制器不再能够由电池操作的电平，控制器仍然能够通过从连接到继电器后端的外部电源接收的常规电力(例如，为借电启动车辆而提供的电力)来操作。
因此，在公开的电池管理系统中，不仅可通过控制继电器来防止电池过充电和过放电，而且即使当电池被过放电时，也总是可使用外部电力执行车辆的借电启动。因此公开的电池管理系统可提高车辆的商业价值。
附图说明
从结合附图的以下详细描述中，本公开的上述和其它目的、特征以及其它优点将被更清楚地理解，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的电池管理系统的框图；
图2和图3是示出在根据本公开的示例性实施例的用于车辆的电池管理系统中的第一常规电力和第二常规电力的供给的示例的视图；以及
图4是示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的电池管理系统的框图。
具体实施方式
以下参照附图描述根据本公开的示例性实施例的用于车辆的电池管理系统。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于车辆的示例性电池管理系统的框图。
参照图1，根据本公开的实施例的示例性电池管理系统包括电池10、继电器20和控制器100。继电器20具有连接到电池10的第一端(在本文中称为“前端”)以及响应于电信号电连接到前端或与前端电断开的第二端(在本文中称为“后端”)。控制器100被配置为开启和关闭继电器20。
电池管理系统进一步包括重新连接开关30，其具有连接到电池的第一端以及可响应于外部输入而电连接到第一端或与第一端电断开的第二端。在示例中，外部输入是由车辆的用户提供的输入。
电池10可以是存储电能以输出电力的任何合适的部件。在示例中，电池10输出诸如约12V的低压电力。其它电压也是可能的。电池10可将电力供给到当车辆被启动时操作的各种负载。在示例中，电池10还可在车辆行驶时为低压负载供给电力。
在本公开的示例性实施例中，当在其中马达由高压电力操作的环保型车辆(例如，电动车辆或燃料电池车辆)中设置电池10时，电池10可被称为“低压电池”或“辅助电池”。该术语有助于区分电池10与用于操作马达的高压电池。在另一个实施例中，电池10是设置在装备有内燃机的车辆中的电池。
在特定的示例中，电池10是铅酸电池或锂电池。虽然铅酸电池由于其低成本而被普遍使用，但是由于锂电池的高可靠性和长寿命，铅酸电池现在经常被锂电池替代。
然而，当电池被放电到低于预定电平时，锂电池的性能快速地恶化。因此，设置继电器20以用于当电压下降到预定电压以下时。虽然参照装备有锂电池作为电池10的车辆来描述本公开的示例性实施例，但是应当理解的是，电池10不限于此。例如，公开的实施例也可应用于其中电池10是铅酸电池或另一种类型的电池的情况。
继电器20是在电池10和车辆系统之间提供电连接或电断开的部件。如图1所示，继电器20具有电连接到电池10的前端和连接到车辆系统的后端。继电器20可通过电连接或电断开前端和后端来影响电池10和车辆系统之间的电连接。
继电器20响应于外部控制信号被开启/关闭。例如，当具有特定电压的控制信号被施加到继电器20中的线圈21的第一端22以开启继电器时，继电器20的前端和后端被电连接。进一步地，当具有特定电压的控制信号被施加到继电器20中的线圈21的第二端23以关闭继电器20时，继电器20的前端和后端被电断开。在示例中，继电器20包括两个控制信号输入端子22和23。如图1所示，输入端子22接收用于开启继电器20的控制信号并且输入端子23接收用于关闭继电器20的控制信号。
在示例性实施例中，当在正常条件下(例如，当电池10具有在预定上限电压和预定下限电压之间的电压时)操作电池10时，继电器20可保持连接(即，开启)。另一方面，当电池10具有低于预定临界值(例如，下限电压)的电压时，继电器20可被断开(即，关闭)。通过这样做，继电器20可通过防止低压电池10的过充电和过放电来帮助防止车辆的故障。控制器100提供用于开启和关闭继电器20的控制信号。
重新连接开关30是用于接收输入以重新连接(即，开启)已经被关闭的继电器20的部件。重新连接开关30可具有响应于外部信号而彼此电连接或电断开的两端。如图1所示，重新连接开关30的第一端可连接到电池10并且第二端可连接到控制器100。在本公开的各种实施例中，当重新连接开关30响应于外部输入被接通时，与重新连接开关30的第二端连接的控制器100可识别这一点，并且然后控制器可将控制信号提供给继电器20以开启继电器20。
在本公开的示例性实施例中，控制器100可由(i)通过电池10和继电器20之间的连接线传输的第一常规电力以及(ii)通过继电器20和负载之间的连接线传输的第二常规电力来操作。参照图1，第一常规电力是通过电池10和继电器20之间的连接线被供给到控制器100的电力单元120的电力。进一步地，第二常规电力是从连接到继电器20的后端的接线盒50被供给到控制器100的电力单元120的电力。
在本公开的各种实施例中，控制器100可以是用于车辆的电池管理系统(BMS)控制器。例如，控制器100可通过在环保型车辆中管理高压电池和低压电池两者的电池管理系统来实施。在说明书和附图中描述的控制器通常可被称为BMS。
再次参照图1，控制器100包括唤醒输入单元110、电力单元120和继电器控制单元130。
唤醒输入单元110是用于接收用于唤醒控制器100的信号的部件。当唤醒输入单元110接收用于唤醒的信号时，控制器100将电力供给到其中的部件，使得部件可开始正常操作。在示例中，当控制器100处于睡眠状态时(例如，当车辆的发动机被停止时)，控制器仅能够执行最少操作。然而，在该睡眠状态下，控制器100不能执行其所有的正常控制功能。例如，控制器100可能不能在睡眠状态中开启和关闭继电器20。然而，当唤醒输入单元110接收用于唤醒的输入时，控制器100将常规电力供给到其中的部件以使其启动。
唤醒输入单元110可以各种方式接收唤醒信号。例如，输入到唤醒输入单元110的唤醒信号可从车辆的钥匙输入，从重新连接开关30输入，或在通过借电启动车辆提供的继电器20的后端处过充电。例如，当唤醒输入单元110从车辆的启动钥匙61接收用于ACC-启动或IGI-启动的钥匙输入时，唤醒输入单元110可唤醒控制器100。进一步地，当重新连接开关30被重新连接并且电压通过重新连接开关30被施加到唤醒输入单元110时，唤醒输入单元110可唤醒控制器100。
电力单元120是直接连接至电池10的部件，其通过电池10和继电器20之间的连接线接收第一常规电力，并且通过继电器20和负载之间的连接线接收第二常规电力。电力单元120在睡眠状态下停止，并且当特定信号被输入到唤醒输入单元110时，电力单元120可开启并且将电力供给到控制器100的所有部件。根据本公开的实施例，因为电力单元120从电池10直接接收常规电力，所以即使当继电器20被关闭时，唤醒也是可能的。
继电器控制单元130将用于控制继电器20的电连接的控制信号提供到继电器20。如上所述，例如，当通过在电池10上的电压传感器(未示出)检测的电池电压在预定临界值以下时，继电器控制单元130可提供用于关闭继电器20的控制信号。进一步地，当重新连接开关30被接通并且电池电压被输入到控制器100时，继电器控制单元130可提供用于开启继电器20的控制信号。
在示例性实施例中，继电器控制单元120提供脉冲波形作为用于控制继电器20的控制信号。即，继电器控制单元120通过控制脉冲波形来开启/关闭继电器20。因此，即使重新连接开关30被长时间接通，防止对重新连接开关30中的线圈的损坏也是可能的。
参照图1，电池管理系统还可包括用于在继电器20和一个或多个电负载63之间进行电连接的接线盒50。电池管理系统可进一步包括低压DC-DC转换器(LDC)62。系统还可包括通过来自电池10或LDC 62的低压电力操作的一个或多个电负载63。
在根据本公开的电池管理系统中，控制器100被配置为接收从第一连接线传输的电力和从不同于第一连接线的第二连接线传输的电力。更具体地，如以上参照图1所述的，控制器10接收(i)通过电池10和继电器20之间的连接线的第一常规电力以及(ii)通过继电器20和负载之间的连接线的第二常规电力。第一常规电力和第二常规电力被提供到控制器100的电力单元120。
虽然第一常规电力和第二常规电力通过图1中的特定供电线被提供到控制器100或电力单元120，但是应当理解的是，这是示例性配置，并且第一常规电力和第二常规电力可以各种方式来提供。
图2和图3是示出在根据本公开的示例性实施例的用于车辆的电池管理系统中的第一常规电力和第二常规电力的供给的示例的图。
首先，如图2所示，从电池10提供的第一常规电力和从继电器20的后端提供的第二常规电力都可通过公共供电线80被提供到控制器100的电力单元120。因此，第一常规电力和第二常规电力可被提供到以集成电路芯片实现的控制器上的一个电力输入单元。由于可仅利用控制器的一个电力端子来实现电力供应，因此供给第一常规电力和第二常规电力两者的这种类型可简化电路。因此，该公共供电线可有助于减小控制器尺寸、控制器重量和控制器制造成本。
可选地，如图3所示，从电池10提供的第一常规电力和从继电器20的后端提供的第二常规电力可通过单独的供电线被单独地提供给控制器100的电力单元120。参照图3，两个单独的电力输入端子82、84被提供为用于以集成电路芯片实现的控制器。虽然具有两个单独的电力输入端子的控制器的尺寸、重量和制造成本可能大于具有单个电力输入端子的控制器的尺寸、重量和制造成本，但是具有两个电力输入端子的控制器可稳定地操作，即使在继电器20的前端和后端之间存在大的电压差。
如在图2和图3的示例中所示出的，一个或多个二极管被提供以防止逆流。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，用于控制电池管理系统的控制器被配置为接收来自第一连接线的第一电力和来自第二连接线的第二电力。因此，即使电池10被放电到低于预定电平同时继电器20被关闭并且控制器100不能通过第一常规电力来操作，控制器100也可通过第二常规电力来操作。例如，可通过由借电启动提供的外部电力将该第二常规电力提供到在继电器20和电负载之间的连接线。因此，控制器100可通过外部电力来操作，因此车辆的借电启动是可能的。进一步地，当重新连接开关30被连接时，控制器100可识别该情况并且开启继电器20。
图4是示出根据本公开的另一示例性实施例的用于车辆的示例性电池管理系统的框图。
参照图4，在该示例中，仅当重新连接开关30被连接时，第一常规电力被施加到控制器100。为此，重新连接开关30的第一端可连接到电池10和继电器20之间的连接线，并且重新连接开关30的第二端可以连接到控制器100的唤醒输入单元110和电力单元120两者。
在该示例性实施例中，当重新连接开关30被连接而继电器20被关闭并且电池100的电压超过预定电平时，控制器100的唤醒输入单元110通过重新连接开关30接收电池10的电压来唤醒控制器100，并且在重新连接开关30保持在连接状态时，电力单元120通过接收作为第一常规电力的电池10的电压来操作继电器控制单元130，使得开启继电器20是可能的。
进一步地，当继电器20被开启并且重新连接开关30被断开时，控制器100可通过继电器20的后端和电负载之间的连接线接收第二常规电力来正常地保持操作。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，控制器从继电器的前端和后端两者接收电力。由于该布置，即使电池被放电到不能操作控制器的电平，控制器可通过来自连接到继电器后端的外部电力的常规电力来操作以借电启动车辆。
因此，根据本公开的示例性实施例，不仅通过控制继电器来防止电池过充电和过放电是可能的，即使当电池被过放电时，通过使用外部电力来总是执行车辆的借电启动也是可能的。因此，公开的电池管理系统可提高车辆的商业价值。
虽然本文已经公开各种方面和实施例，但是其它方面和实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。在真实的范围和精神由所附权利要求以及这些权利要求所授权的等同物的全部范围来指示的情况下，本文公开的各个方面和实施例是为了说明的目的而不旨在限制。还应当理解的是，本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的而不旨在限制。

Claims (12)

1.一种用于车辆的电池管理系统，所述系统包括：
继电器，其被配置为电连接和电断开从电池供给到至少一个负载的电力；以及
控制器，其中所述控制器被配置为接收(i)从所述电池和所述继电器之间的连接线传输的第一常规电力以及(ii)从所述继电器和所述至少一个负载之间的连接线传输的第二常规电力，并且其中所述控制器进一步被配置为控制所述继电器的电连接状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器通过公共供电线接收所述第一常规电力和所述第二常规电力。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器通过第一供电线接收所述第一常规电力，并且其中所述控制器通过不同于所述第一供电线的第二供电线接收所述第二常规电力。
4.根据权利要求1所述的系统，其中当所述电池的电压低于预定电平并且所述继电器被关闭时，所述控制器通过接收所述第二常规电力被供电，并且其中通过施加到所述继电器和所述至少一个负载之间的所述连接线的外部电力来提供所述第二常规电力。
5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括重新连接开关，所述重新连接开关被配置为生成用于开启和关闭所述继电器的信号，
其中所述重新连接开关的连接状态通过由用户提供的输入来确定，
其中所述重新连接开关基于所述连接状态生成所述信号，并且
其中所述控制器基于所述重新连接开关的所述连接状态来开启和关闭所述继电器。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制器被配置为响应于接收所述重新连接开关的连接信号而唤醒、响应于接收响应于车辆中钥匙的输入而提供的附件启动信号或点火启动信号而唤醒、或者当过电压被施加到所述继电器和所述至少一个负载之间的所述连接线时而唤醒。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述控制器基于所述重新连接开关的所述连接状态通过将控制信号提供到所述继电器来开启和关闭所述继电器。
8.一种用于车辆的电池管理系统，所述系统包括：
继电器，其被配置为电连接和电断开从电池供给到至少一个负载的电力；
控制器，其中所述控制器被配置为接收(i)从所述电池和所述继电器之间的连接线传输的第一常规电力以及(ii)从所述继电器和所述至少一个负载之间的连接线传输的第二常规电力，并且其中所述控制器进一步被配置为控制所述继电器的电连接状态；以及
重新连接开关，其被配置为生成用于开启和关闭所述继电器的信号并且将所述信号传输至所述控制器，其中所述重新连接开关的连接状态通过由用户提供的输入来确定，
其中所述重新连接开关基于所述连接状态生成所述信号，并且
其中所述第一常规电力通过所述重新连接开关被提供到所述控制器。
9.根据权利要求8所述的系统，其中当所述重新连接开关被连接时，所述控制器接收所述第一常规电力，并且其中当所述重新连接开关被断开时，所述控制器接收所述第二常规电力。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被配置为响应于接收所述重新连接开关的连接信号而唤醒、响应于接收响应于车辆中钥匙的输入而提供的附件启动信号或点火启动信号而唤醒、或者当过电压被施加到所述继电器和所述至少一个负载之间的所述连接线时唤醒。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器被配置为当所述继电器被关闭，所述电池的电压超过预定电平并且所述重新连接开关被连接时，(i)当所述电池的电压通过所述重新连接开关被传输时唤醒，并且然后(ii)在所述重新连接开关保持在所述连接状态时，通过接收作为所述第一常规电力的所述电池的电压来开启所述继电器。
12.根据权利要求11所述的系统，其中当所述继电器被开启并且所述重新连接开关被断开时，所述控制器通过所述第二常规电力来操作。
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