CN109398152A - 插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，包括步骤：S1、控制主负继电器和预充继电器闭合，控制主正继电器断开，对负载进行上电；S2、高压预充电完成后，控制预充继电器断开，控制主正继电器闭合，高压上电完成。本发明的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，在插电式混合动力汽车电池系统中增加预充电电路，并根据预充回路设计要求在BMS系统中增加预充诊断策略，更加有效地控制整车上电过程安全性，防止上电过程电流过大导致继电器损坏，实现高压预充回路安全，保证插电式混合动力汽车高压上电正常，提高安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车动力电池技术领域，具体地说，本发明涉及一种插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法。
背景技术
能源危机和环境发展成为越来越突出的社会矛盾，发展新能源汽车能够有效缓解这一矛盾；随着国家对新能源汽车一系列政策出台，以及标准发布，对新能源汽车要求越来越严格，同时新能源汽车安全性要求非常严格。作为新能源汽车核心部分，电池的安全性能决定了新能源汽车的性能和用户信赖度。
根据电动汽车和人体安全标准内容要求，在最大交流工作电压小于660V，最大直流工作电压小于1000V，以及整车质量小于3500kg的条件下，插电式混合动力汽车的高压安全要求如下：
①人体的安全电压低于35V，触电电流和持续时间的乘积的最大值小于30mA·s；
②绝缘电阻除以蓄电池的额定电压至少应该大于1000Ω/V；
③对于高于60V的高压系统的上电过程中应该采用预充过程来避免高压冲击。
基于上述标准中安全规定，预充电管理是新能源汽车中不可缺少的重要环节。该插电式混合动力汽车高压系统是由电池系统、电机控制器、整车控制器共同组成，该高压系统所带的负载主要有电机控制器(IPU)、油泵控制器(POD)、加热控制器(PTC)以及空调压缩机等；其中IPU带有一个较大的母线电容；整车启动时，此电容基本无电荷。
高压预充电池系统若没有预充回路，当高压上电时主正、主负继电器直接与电容C闭合，此时电池高压300多伏，电容C两端电压接近OV，相当瞬间短路，根据欧姆定律，母线电流I＝V/R1，R1为兆欧级别，此时I已超过继电器容量，在此种情况下上电后，主正、主负继电器极容易损坏。
目前常用的技术是在电机控制器内部增加一个缓冲单元，也就是在电机控制器内增加一个缓冲电阻，来实现上电瞬间缓冲作用；但是这种结构存在很多弊端，易失效；当此缓冲电阻失效时，主正、主负直接接通，此时回路上产生很大的冲击电流，主正、主负继电器极容易损坏。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，目的是提高安全性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，包括步骤：
S1、控制主负继电器和预充继电器闭合，控制主正继电器断开，对负载进行上电；
S2、高压预充电完成后，控制预充继电器断开，控制主正继电器闭合，高压上电完成。
设置一预充电电路，该预充电电路包括预充电阻和所述预充继电器，预充电阻和预充继电器串联，预充电电路并联在所述主正继电器的两端，动力电池的正极输出端通过主正继电器与电容的一端连接，动力电池的负极输出端通过电压采样模块和主负继电器与电容的另一端连接，电压采样模块和主负继电器串联，电容与负载并联连接。
所述步骤S1包括：
S101、高压上电时，BMS控制预充继电器进行闭合的过程中，BMS在设定时间内判断外部电压是否处于升高状态；若外部电压处于升高状态，则继续闭合预充继电器；
S102、电压采样模块将采集到的外部电压与动力电池的内部电压进行差值计算；外部电压与动力电池的内部电压之间的差值满足要求后，执行下一步骤；
S103、闭合预充继电器和主负继电器；满足预设条件后，则执行下一步骤；
S104、闭合主正继电器、预充继电器和主负继电器；
S105、主正继电器、预充继电器和主负继电器闭合设定时间后，高压预充电完成。
所述预充电阻的阻值为120Ω。
所述步骤S101中，高压上电时，BMS在1秒内判断外部电压是否处于升高状态。
所述步骤S102中，若动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值＞8V，则执行步骤S103。
所述步骤S103中，所述预设条件为：预充时在300ms内，动力电池的外部电压＞30V且母线有电流，动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值≤8V。
本发明的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，在插电式混合动力汽车电池系统中增加预充电电路，并根据预充回路设计要求在BMS系统中增加预充诊断策略，更加有效地控制整车上电过程安全性，防止上电过程电流过大导致继电器损坏，实现高压预充回路安全，保证插电式混合动力汽车高压上电正常，提高安全性和可靠性。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是插电式混合动力汽车预充电路原理图；
图2是本发明插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法的流程图；
图中标记为：1、动力电池；2、电压采样模块；3、主正继电器；4、电容；5、负载；6、预充继电器；7、预充电阻；8、主负继电器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明提供了一种插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，包括如下的步骤：
S1、控制主负继电器和预充继电器闭合，控制主正继电器断开，对负载进行上电；
S2、高压预充电完成后，控制预充继电器断开，控制主正继电器闭合，高压上电完成。
具体地说，如图1所示，插电式混合动力汽车的电池系统中设置一预充电电路，该预充电电路包括预充电阻和所述预充继电器，预充电阻和预充继电器串联，预充电电路并联在所述主正继电器的两端，动力电池的正极输出端通过主正继电器与电容的一端连接，动力电池的负极输出端通过电压采样模块和主负继电器与电容的另一端连接，电压采样模块和主负继电器串联，电容与负载并联连接，电压采样模块采集动力电池的内部电压和外部电压大小。
这种插电式混合动力汽车的电池系统设计中增加预充回路，整车上电时，BMS(电池管理系统)先控制主负继电器、预充继电器闭合，主正继电器断开；预充继电器闭合瞬间，经预充电阻流入电容的电流约为3A，这种情况下预充回路安全，此时电容充电达到目标要求后，电容两端已存在高电压是电池总电压的90％左右，继电器压差较低，此时接通后没有大电流冲击，有效地保护了继电器，同时避免继电器发生黏连；预充完成后，BMS控制预充继电器断开，并控制主正继电器闭合，高压上电完成。
如图2所示，上述步骤S1包括如下的步骤：
S101、高压上电时，BMS(电池管理系统)控制预充继电器进行闭合的过程中，BMS在设定时间内判断外部电压是否处于升高状态；若外部电压处于升高状态，则继续闭合预充继电器；
S102、电压采样模块将采集到的外部电压与动力电池的内部电压进行差值计算；外部电压与动力电池的内部电压之间的差值满足要求后，执行下一步骤S103；
S103、闭合预充继电器和主负继电器；满足预设条件后，则执行下一步骤S104；
S104、闭合主正继电器、预充继电器和主负继电器；
S105、主正继电器、预充继电器和主负继电器闭合设定时间后，高压预充电完成。
作为优选的，预充电阻的阻值为120Ω。
如图2所示，在上述步骤S101中，高压上电时，BMS在1秒内判断动力电池的外部电压是否处于升高状态。若动力电池的外部电压没有升高，预充继电器闭合失败；若动力电池的外部电压升高正常，则继续闭合预充继电器。
如图2所示，在上述步骤S102中，若动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值＞8V，则执行步骤S103。若动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值≤8V，此时BMS报负极继电器黏连故障。
如图2所示，在上述步骤S103中，预充继电器和负极继电器同时闭合，所述的预设条件为：预充时在300ms内，动力电池的外部电压＞30V且母线有电流，动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值≤8V。
如图2所示，在上述步骤S103中，当预充和负极继电器同时闭合时，预充任务内运行时间超过1S时，BMS报预充超时故障，预充失败。
如图2所示，在上述步骤S103中，当预充和负极继电器同时闭合时，预充时超过300ms时外部电压＜30V且母线电流为0，此时BMS报预充短路故障，预充失败。
如图2所示，在上述步骤S103中，当预充和负极继电器同时闭合时，预充时超过300ms时外部电压＜30V且母线有电流，此时BMS报负极继电器闭合失败，预充失败。
如图2所示，在上述S105中，主正继电器、预充继电器和主负继电器闭合70ms后，然后打开预充继电器，此时动力电池的外部电压＞30V，预充成功，BMS诊断后状态切换到运行状态，预充结束。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，包括步骤：
S1、控制主负继电器和预充继电器闭合，控制主正继电器断开，对负载进行上电；
S2、高压预充电完成后，控制预充继电器断开，控制主正继电器闭合，高压上电完成。
2.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，设置一预充电电路，该预充电电路包括预充电阻和所述预充继电器，预充电阻和预充继电器串联，预充电电路并联在所述主正继电器的两端，动力电池的正极输出端通过主正继电器与电容的一端连接，动力电池的负极输出端通过电压采样模块和主负继电器与电容的另一端连接，电压采样模块和主负继电器串联，电容与负载并联连接。
3.根据权利要求2所述的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S101、高压上电时，BMS控制预充继电器进行闭合的过程中，BMS在设定时间内判断外部电压是否处于升高状态；若外部电压处于升高状态，则继续闭合预充继电器；
S102、电压采样模块将采集到的外部电压与动力电池的内部电压进行差值计算；外部电压与动力电池的内部电压之间的差值满足要求后，执行下一步骤；
S103、闭合预充继电器和主负继电器；满足预设条件后，则执行下一步骤；
S104、闭合主正继电器、预充继电器和主负继电器；
S105、主正继电器、预充继电器和主负继电器闭合设定时间后，高压预充电完成。
4.根据权利要求2或3所述的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，所述预充电阻的阻值为120Ω。
5.根据权利要求2至4任一所述的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，所述步骤S101中，高压上电时，BMS在1秒内判断外部电压是否处于升高状态。
6.根据权利要求2至4任一所述的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，所述步骤S102中，若动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值＞8V，则执行步骤S103。
7.根据权利要求2至4任一所述的插电式混合动力汽车电池系统高压预充控制方法，其特征在于，所述步骤S103中，所述预设条件为：预充时在300ms内，动力电池的外部电压＞30V且母线有电流，动力电池的外部电压与动力电池的内部电压之间的差值≤8V。
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