CN111231763A - 一种双源电池包切换方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双源电池包切换方法、系统，其中方法包括：实时获取当前使用电池包的第一端电压和待切换电池包的第二端电压；在正常行驶过程中：若第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则直接进行电池包切换；否则包括：若第二端电压小于第一端电压，则调整车辆电机的输出矢量，使第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；若第二端电压大于第一端电压，则降低车辆电机的输出功率或控制电机制动，使第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换。可在不需要DC/DC转换器的情况下，实现电池包切换过程中避免或减小产生环流。

Description

一种双源电池包切换方法、系统

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种双源电池包切换方法、系统。

背景技术

当前的双源电池包控制和切换技术，为了解决两个电池包电压有差异的问题，通常需要一个双向的DC/DC转换器；如中国专利2019101086642，公开了一种双电池包供电装置及其控制方法，包括第一电池包、第二电池包、DCDC电路(相当于DC/DC转换器)及电机控制器，需依赖DCDC电路将第一电池包和第二电池包输出电压调整至一致后进行切换。若无DC/DC转换器，直接进行电池包的切换，当两个电池包的输出电压不同时，会导致电压高的电池包向电压低的电池包充电，产生环流。环流可能产生以下问题：一方面，过大的环流可能会导致高压回路过流，损坏电气元件，甚至引发安全事故；另一方面，环流发生在两个电池包内部，并未对外做功，因此会导致不必要的电能消耗和电池老化。

发明内容

本发明提供了一种双源电池包切换方法、系统，以解决在无DC/DC转换器的情况下进行双源电池包切换易产生环流的问题。

第一方面，提供了一种双源电池包切换方法，包括：

实时获取当前使用电池包的第一端电压和待切换电池包的第二端电压；

在正常行驶过程中：

切换方式一，若第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则直接进行电池包切换；

若第一端电压与第二端电压的差值超出第一预设范围，则包括：

切换方式二，若第二端电压小于第一端电压，则调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，使当前使用电池包的第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；

切换方式三，若第二端电压大于第一端电压，则降低车辆电机的输出功率，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换。

为了避免行驶过程中动力的中断，则在切换时存在短暂的主副电池包同时接入高压回路，为了避免两者同时接入高压回路产生环流，首先获取两者的端电压，在两者的端电压差值在第一预设范围内时，此时切换可避免产生环流或产生的环流没有超过安全值。当两者的端电压差值超出第一预设范围时，则考虑两种情况，一种为待切换电池包的第二端电压小于当前使用电池包的第一端电压，此时通过调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，从而提高电池包的所需功率，增加了电池包的输出电流，使得当前使用电池包的内部压降增大，使当前使用电池包的端电压减小，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内，再进行切换动作，从而避免或减小环流；另一种为待切换电池包的第二端电压大于当前使用电池包的第一端电压，则降低车辆电机的输出功率，如关闭空调或控制其他电气负载关闭或减小功率，使电池包的输出电流减小，电池内部的压降也会变小，使得当前使用电池包的端电压增大，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内，再进行切换动作，从而避免或减小环流。

进一步地，还包括：

切换方式四，若第二端电压大于第一端电压，且第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围，则通过制动使车辆电机进入发电模式，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；制动力的大小可以调整回收能量的大小，制动力越大，回收的能量越多，制动力越小，回收的能量越少，只要回收能量越多，电池包的端电压升高越多，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内时，再进行切换动作，从而避免或减小环流

在停车过程中：

切换方式五，先断开当前使用电池包，再接入待切换电池包，该切换方式中两个电池包不会同时接入高压回路，所有不会产生环流。

进一步地，在进行电池包切换之前，还包括：

车辆行驶之前，获取车载导航规划的行驶路径，以及获取主电池包和副电池包的SOC(荷电状态)；

当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，高速路段切换为主电池包供电，非高速路段切换为副电池包供电；

当副电池包的SOC小于预设下限值且主电池包的SOC大于或等于预设下限值时，则所有路段均切换为主电池包供电；

当副电池包的SOC大于或等于预设下限值且主电池包的SOC小于预设下限值时，则所有路段均切换为副电池包供电；

当副电池包和主电池包的SOC均小于预设下限值时，则提示电量不足。

该控制方法可以在条件允许的情况下优先使用副电池包的电量，因为副电池包一般会用于电池租赁等服务中，是容易更换和拆卸的，所以条件允许的情况下应该先使用副电池包。

进一步地，当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，在正常行驶过程中、制动能量回收的过程中及停车过程中的主副电池包切换，具体包括：

在车辆上电行驶前，根据车载导航规划的第一段路段来判断，若第一段路段为非高速路段，则将副电池包接入进行供电；若第一段路段为高速路段，则将主电池包接入进行供电；

在即将由副电池包供电切换为主电池包供电时，包括：

获取副电池包和主电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；

在即将由主电池包供电切换为副电池包供电时，包括：

获取主电池包和副电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换。

进一步地，主电池包由主电池包总负软开关控制通断，副电池包由副电池包总负软开关控制通断；

当由副电池包切换至主电池包时，先接合主电池包总负软开关，再切断副电池包总负软开关；

当由主电池包切换至副电池包时，先接合副电池包总负软开关，再切断主电池包总负软开关。

第二方面，提供了一种双源电池包切换系统，包括电池信息采集模块、整车控制器、电机控制器、开关模块，所述电池信息采集模块、电机控制器、开关模块均与所述整车控制器连接；

所述电池信息采集模块用于获取当前使用电池包的第一端电压及待切换电池包的第二端电压并发送至整车控制器；

所述整车控制器用于执行如下操作：

在正常行驶过程中：

切换方式一，若接收的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则发送指令给开关模块直接进行电池包切换；

若接收第一端电压与第二端电压的差值超出第一预设范围，则包括：

切换方式二，若接收的第二端电压小于第一端电压，则整车控制器先发送控制指令给电机控制器，控制电机控制器调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，使当前使用电池包的第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器发送指令给开关模块进行电池包切换；

切换方式三，若接收的第二端电压大于第一端电压，则整车控制器发送控制指令给电机控制器，控制电机控制器降低车辆电机的输出功率，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器发送指令给开关模块进行电池包切换；

切换方式四，若第二端电压大于第一端电压，且接收的第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围，整车控制器接收制动控制指令，通过制动使车辆电机进入发电模式，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器发送指令给开关模块进行电池包切换；

在停车过程中：

切换方式五，整车控制器发送指令给开关模块，开关模块先断开当前使用电池包，再接入待切换电池包。

进一步地，电池信息采集模块还用于获取主电池包和副电池包的SOC(荷电状态)，并发送至整车控制器；

整车控制器还用于接收电池信息采集模块发送的主电池包和副电池包的SOC，并获取车载导航规划的行驶路径；

当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，则高速路段由整车控制器发送指令给开关模块切换为主电池包供电，非高速路段由整车控制器发送指令给开关模块切换为副电池包供电；

当副电池包的SOC小于预设下限值且主电池包的SOC大于或等于预设下限值时，则所有路段均由整车控制器发送指令给开关模块切换为主电池包供电；

当副电池包的SOC大于或等于预设下限值且主电池包的SOC小于预设下限值时，则所有路段均由整车控制器发送指令给开关模块切换为副电池包供电；

当副电池包和主电池包的SOC均小于预设下限值时，整车控制器发出电量不足报警指令。

进一步地，当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，在正常行驶过程中、制动能量回收的过程中及停车过程中的主副电池包切换，具体包括：

在车辆上电行驶前，整车控制器根据车载导航规划的第一段路段来判断，若第一段路段为非高速路段，则整车控制器发送指令给开关模块将副电池包接入进行供电；若第一段路段为高速路段，则整车控制器发送指令给开关模块将主电池包接入进行供电；

在即将由副电池包供电切换为主电池包供电时，包括：

电池信息采集模块获取副电池包和主电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；

在即将由主电池包供电切换为副电池包供电时，包括：

电池信息采集模块获取主电池包和副电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换。

进一步地，所述电池信息采集模块包括第一BMS从板、第二BMS从板、BMS主板及电流传感器；

所述第一BMS从板用于获取副电池包的电池信息并将获取的电池信息传输至BMS主板；

所述第二BMS从板用于获取主电池包的电池信息并将获取的电池信息传输至BMS主板；

所述电流传感器用于采集车辆高压回路中的电流信息并将采集的电流信息传输至BMS主板；

所述BMS主板用于接收所述第一BMS从板、第二BMS从板传输的电池信息，以及接受所述电流传感器传输的电流信息，并将接收的电池信息及电流信息发送给所述整车控制器；

所述开关模块包括控制主电池包通断的主电池包总负软开关，及控制副电池包通断的副电池包总负软开关；

当由副电池包切换至主电池包时，先接合主电池包总负软开关，再切断副电池包总负软开关；

当由主电池包切换至副电池包时，先接合副电池包总负软开关，再切断主电池包总负软开关。

进一步地，还包括车辆高压控制回路，所述车辆高压控制回路包括：

主电池包、副电池包、车辆电机、总正继电器、预充电电阻、预充电路继电器、副电池包总负软开关、主电池包总负软开关、电流传感器、内总压传感器、外总压传感器；

所述主电池包及副电池包的正极均与所述电流传感器及内总压传感器的一端连接，所述电流传感器另一端分别与所述总正继电器和预充电电阻一端连接，所述预充电电阻另一端与所述预充电路继电器一端连接，所述总正继电器另一端及所述预充电路继电器另一端均与所述车辆电机一端连接，所述车辆电机另一端分别与所述副电池包总负软开关一端、主电池包总负软开关一端及所述内总压传感器另一端连接，所述副电池包总负软开关另一端与副电池包负极连接，所述主电池包总负软开关另一端与主电池包负极连接，所述外总压传感器接于所述车辆电机的两端；

所述电流传感器、内总压传感器、外总压传感器还均与所述BMS主板连接。

上述电路，即可实现双电源供电，同时两个电池包可共用一个预充电回路，节约成本，电气系统架构更加简单，零部件更少，电气系统更加稳定。所述主电池包总负软开关及副电池包总负软开关均选优可以带载切断和接通的软开关，可以提高系统的可靠性。

有益效果

本发明提出了一种双源电池包切换方法、系统，首先获取两个电池包的端电压，在两者的端电压差值在第一预设范围内时，切换可避免产生环流或产生的环流没有超过安全值。当两者的端电压差值超出第一预设范围时，则需进行预处理后再切换。一为待切换电池包的第二端电压小于当前使用电池包的第一端电压，此时通过调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，从而提高电池包的所需功率，增加了电池包的输出电流，使得当前使用电池包的内部压降增大，使当前使用电池包的端电压减小，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内，再进行切换动作，从而避免或减小环流。二为待切换电池包的第二端电压大于当前使用电池包的第一端电压，则降低车辆电机的输出功率，如关闭空调或控制其他电气负载关闭或减小功率，使电池包的输出电流减小，电池内部的压降也会变小，使得当前使用电池包的端电压增大，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内，再进行切换动作，从而避免或减小环流。本方案两个电池包均可单独供电驱动车辆行驶，而且可在不需要DC/DC转换器的情况下，实现电池包切换过程中避免或减小产生环流，节约成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的双源电池包切换系统示意图；

图2是本发明实施例提供的主副电池包使用控制流程图；

图3是本发明实施例提供的第一段路段供电控制流程图；

图4是本发明实施例提供的副电池包供电切换为主电池包供电控制流程图；

图5是本发明实施例提供的主电池包供电切换为副电池包供电控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例提供了一种双源电池包切换方法，包括：

实时获取当前使用电池包的第一端电压和待切换电池包的第二端电压；

在正常行驶过程中：

切换方式一，若第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则直接进行电池包切换；

若第一端电压与第二端电压的差值超出第一预设范围，则包括：

切换方式二，若第二端电压小于第一端电压，则调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，使当前使用电池包的第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；

切换方式三，若第二端电压大于第一端电压，则降低车辆电机的输出功率，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换。

为了避免行驶过程中动力的中断，则在切换时存在短暂的主副电池包同时接入高压回路，为了避免两者同时接入高压回路产生环流，首先获取两者的端电压，在两者的端电压差值在第一预设范围内时，此时切换可避免产生环流或产生的环流没有超过安全值。当两者的端电压差值超出第一预设范围时，则考虑两种情况，一种为待切换电池包的第二端电压小于当前使用电池包的第一端电压，此时通过调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，从而提高电池包的所需功率，增加了电池包的输出电流，使得当前使用电池包的内部压降增大，使当前使用电池包的端电压减小，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内，再进行切换动作，从而避免或减小环流；另一种为待切换电池包的第二端电压大于当前使用电池包的第一端电压，则降低车辆电机的输出功率，如关闭空调或控制其他电气负载关闭或减小功率，使电池包的输出电流减小，电池内部的压降也会变小，使得当前使用电池包的端电压增大，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内，再进行切换动作，从而避免或减小环流。

本实施例中，还包括：

切换方式四，若第二端电压大于第一端电压，且第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围，则通过制动使车辆电机进入发电模式，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围时，可通过轻踏刹车进行制动，制动力的大小可以调整回收能量的大小，制动力越大，回收的能量越多，制动力越小，回收的能量越少，只要回收能量越多，电池包的端电压升高越多，从而使当前使用电池包与待切换电池包两者的端电压差值在第一预设范围内时，再进行切换动作，从而避免或减小环流

在停车过程中：

切换方式五，先断开当前使用电池包，再接入待切换电池包，该切换方式中两个电池包不会同时接入高压回路，所有不会产生环流。

如图2所示，在进行电池包切换之前，还包括：

车辆行驶之前，获取车载导航规划的行驶路径，以及获取主电池包和副电池包的SOC(荷电状态)；在本实施例中，预先将主电池包和副电池包的SOC预设下限值设置为5％；

当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，高速路段切换为主电池包供电，非高速路段切换为副电池包供电；

当副电池包的SOC小于预设下限值且主电池包的SOC大于或等于预设下限值时，则所有路段均切换为主电池包供电；

当副电池包的SOC大于或等于预设下限值且主电池包的SOC小于预设下限值时，则所有路段均切换为副电池包供电；当所有路段为非高速路段时，可正常行驶；当有高速路段时，考虑到副电池包所能够提供的功率不足以支撑车辆的车速过高，故需在高速路的最低速车道行驶。

当副电池包和主电池包的SOC均小于预设下限值时，则提示电量不足。

该控制方法可以在条件允许的情况下优先使用副电池包的电量，因为副电池包一般会用于电池租赁等服务中，是容易更换和拆卸的，所以条件允许的情况下应该先使用副电池包。

具体的，当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，在正常行驶过程中、制动能量回收的过程中及停车过程中的主副电池包切换，具体包括：

如图3所示，在车辆上电行驶前，根据车载导航规划的第一段路段来判断，若第一段路段为非高速路段，则将副电池包接入进行供电；若第一段路段为高速路段，则将主电池包接入进行供电；

如图4所示，在即将由副电池包供电切换为主电池包供电时，包括：

获取副电池包和主电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，其设定距离可设置有一公里，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；

如图5所示，在即将由主电池包供电切换为副电池包供电时，包括：

获取主电池包和副电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，其设定距离可设置有一公里，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换。

本实施例中，主电池包由主电池包总负软开关控制通断，副电池包由副电池包总负软开关控制通断；

当由副电池包切换至主电池包时，先接合主电池包总负软开关，再切断副电池包总负软开关；

当由主电池包切换至副电池包时，先接合副电池包总负软开关，再切断主电池包总负软开关。

实施例2

本实施例提供了一种双源电池包切换系统，如图1所示，包括电池信息采集模块、整车控制器3、电机控制器(MCU)4、开关模块，所述电池信息采集模块、电机控制器4、开关模块均与所述整车控制器3连接；

所述电池信息采集模块用于获取当前使用电池包的第一端电压及待切换电池包的第二端电压并发送至整车控制器3；

所述整车控制器3用于执行如下操作：

在正常行驶过程中：

切换方式一，若接收的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则发送指令给开关模块直接进行电池包切换；

若接收第一端电压与第二端电压的差值超出第一预设范围，则包括：

切换方式二，若接收的第二端电压小于第一端电压，则整车控制器3先发送控制指令给电机控制器4，控制电机控制器4调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，使当前使用电池包的第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器3发送指令给开关模块进行电池包切换；

切换方式三，若接收的第二端电压大于第一端电压，则整车控制器3发送控制指令给电机控制器4，控制电机控制器4降低车辆电机的输出功率，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器3发送指令给开关模块进行电池包切换；

切换方式四，若第二端电压大于第一端电压，且接收的第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围，整车控制器3接收制动控制指令，通过制动使车辆电机进入发电模式，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器3发送指令给开关模块进行电池包切换；

具体实施时，当第二端电压大于第一端电压时，两者的差值超出第一预设范围且未超出第二预设范围，则可通过主控屏幕提醒车主“适当放松油门降低车速”来进行切换方式三的切换；当第二端电压大于第一端电压且两者的差值超出第二预设范围时，此时切换方式三不足以弥补压差，则可通过主控屏幕上提醒车主“轻踏刹车”来进行方式四的切换。

在停车过程中：

切换方式五，整车控制器3发送指令给开关模块，开关模块先断开当前使用电池包，再接入待切换电池包。

本实施例中，电池信息采集模块还用于获取主电池包2和副电池包1的SOC(荷电状态)，并发送至整车控制器3；

整车控制器3还用于接收电池信息采集模块发送的主电池包2和副电池包1的SOC，并获取车载导航规划的行驶路径；

当主电池包2和副电池包1的SOC均大于或等于预设下限值时，则高速路段由整车控制器3发送指令给开关模块切换为主电池包2供电，非高速路段由整车控制器3发送指令给开关模块切换为副电池包1供电；

当副电池包1的SOC小于预设下限值且主电池包2的SOC大于或等于预设下限值时，则所有路段均由整车控制器3发送指令给开关模块切换为主电池包2供电；

当副电池包1的SOC大于或等于预设下限值且主电池包2的SOC小于预设下限值时，则所有路段均由整车控制器3发送指令给开关模块切换为副电池包1供电；当所有路段为非高速路段时，可正常行驶；当有高速路段时，考虑到副电池包1所能够提供的功率不足以支撑车辆的车速过高，故需在高速路的最低速车道行驶。

当副电池包1和主电池包2的SOC均小于预设下限值时，整车控制器3发出电量不足报警指令。

具体的，当主电池包2和副电池包1的SOC均大于或等于预设下限值时，在正常行驶过程中、制动能量回收的过程中及停车过程中的主副电池包切换，具体包括：

在车辆上电行驶前，整车控制器3根据车载导航规划的第一段路段来判断，若第一段路段为非高速路段，则整车控制器3发送指令给开关模块将副电池包1接入进行供电；若第一段路段为高速路段，则整车控制器3发送指令给开关模块将主电池包2接入进行供电；

在即将由副电池包1供电切换为主电池包2供电时，包括：

电池信息采集模块获取副电池包1和主电池包2的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包1的端电压与主电池包2的端电压的大小，若副电池包1的端电压大于主电池包2的端电压，则使用切换方式二进行切换；若副电池包1的端电压小于主电池包2的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包1的端电压小于主电池包2的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；

在即将由主电池包2供电切换为副电池包1供电时，包括：

电池信息采集模块获取主电池包2和副电池包1的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包1的端电压与主电池包2的端电压的大小，若副电池包1的端电压大于主电池包2的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包1的端电压大于主电池包2的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；若副电池包1的端电压小于主电池包2的端电压，则使用切换方式二进行切换。

本实施例中，所述电池信息采集模块包括第一BMS从板5、第二BMS从板6、BMS主板7及电流传感器8；

所述第一BMS从板5用于获取副电池包1的电池信息并将获取的电池信息传输至BMS主板7；

所述第二BMS从板6用于获取主电池包2的电池信息并将获取的电池信息传输至BMS主板7；

所述电流传感器8用于采集车辆高压回路中的电流信息并将采集的电流信息传输至BMS主板7；

所述BMS主板7用于接收所述第一BMS从板5、第二BMS从板6传输的电池信息，以及接受所述电流传感器8传输的电流信息，并将接收的电池信息及电流信息发送给所述整车控制器3；其中电池信号包括对应电池包的端电压及温度信息。

所述开关模块包括控制主电池包2通断的主电池包总负软开关10，及控制副电池包1通断的副电池包总负软开关9；

当由副电池包1切换至主电池包2时，先接合主电池包总负软开关10，再切断副电池包总负软开关9；

当由主电池包2切换至副电池包1时，先接合副电池包总负软开关9，再切断主电池包总负软开关10。

如图1所示，本实施例中，还包括车辆高压控制回路，所述车辆高压控制回路包括：

主电池包2、副电池包1、车辆电机、总正继电器13、预充电电阻14、预充电路继电器15、副电池包总负软开关9、主电池包总负软开关10、电流传感器8、内总压传感器11、外总压传感器12；

所述主电池包2及副电池包1的正极均与所述电流传感器8及内总压传感器11的一端连接，所述电流传感器8另一端分别与所述总正继电器13和预充电电阻14一端连接，所述预充电电阻14另一端与所述预充电路继电器15一端连接，所述总正继电器13另一端及所述预充电路继电器15另一端均与所述车辆电机一端连接，所述车辆电机另一端分别与所述副电池包总负软开关9一端、主电池包总负软开关10一端及所述内总压传感器11另一端连接，所述副电池包总负软开关9另一端与副电池包1负极连接，所述主电池包总负软开关10另一端与主电池包2负极连接，所述外总压传感器12接于所述车辆电机的两端；

所述电流传感器8、内总压传感器11、外总压传感器12还均与所述BMS主板7连接。

通过上述电路，即可实现双电源供电，同时两个电池包可共用一个预充电回路，节约成本，电气系统架构更加简单，零部件更少，电气系统更加稳定。具体实施时，所述主电池包总负软开关及副电池包总负软开关均选优可以带载切断和接通的软开关，可以提高系统的可靠性。第一BMS从板、第二BMS从板及各传感器将采集的信息传输给BMS主板，BMS主板预处理后将两个电池包的端电压及SOC(荷电状态)传输给整车控制器，由整车控制器做决策生成控制命令，一方面发送控制命令给电机控制器，从而控制车辆电机的功率，另一方面发送控制命令给BMS主板，由BMS主板控制主电池包总负软开关及副电池包总负软开关的通断，上述整个信息的传递都通过CAN通讯总线实现。

可选地，还包括与第一BMS从板5连接的换电模组信息处理终端16，其用于将副电池包1的电池信息通过无线通讯传给用户和/或服务器。第一BMS从板5及换电模组信息处理终端16均设置于副电池包1内，第二BMS从板6及BMS主板7均设置于主电池包内。

下面结合一实例对本方案做进一步的说明。

某一车主在安装了副电池包之后，准备出行。他首先输入了此行的目的地，车载导航规划出了一条路径最短的路径，此条路径包括：①一段城市市区路段，②一段高速路段和③另一段城区路段。检测到此时副电池包的SOC为80％，主动力电池的SOC为50％，车辆启动时直接接入副电池包作为动力源来供电。车辆在行驶到第②路段前时，副电池包SOC为15％，主动力电池的SOC为50％，车载导航检测到在进入高速路时会有一个红绿灯需要等待，在等待红绿灯时，供电电源自动由副电池包切换到主动力电池。在高速路即将行驶完时，副电池包的SOC为15％，主动力电池的SOC为35％，车载导航未在第③段路入口前后一公里检测到需要等待的红绿灯，此时副电池包的端电压低于主电池包的端电压，车辆在进入第③段路之后，电机控制器(MCU)控制电机调整id轴和iq轴的矢量分配，电机的输出转矩和转速不改变，但是效率变低，主动力电池的输出功率增大，端电压降低为和副电池包的电压接近时，副电池包总负软开关K3接合，然后主电池包总负软开关K4再断开，电源切换完毕。在行驶一段路后，副电池包的SOC即将降至5％，但主动力电池的SOC为35％，副电池包的端电压低于主动力电池的端电压，此时前方一公里内没有需要等待的红绿灯，三十秒后，前方突然发生紧急情况，车主踩了制动踏板，此时副电池包回收制动能量，电源端电压升高至主动力电池端电压时，主电池包总负软开关K4先接合，随后副电池包总负软开关K3断开，供电电源切换至主动力电池，车辆继续行驶至行程结束。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双源电池包切换方法，其特征在于，包括：

实时获取当前使用电池包的第一端电压和待切换电池包的第二端电压；

在正常行驶过程中：

切换方式一，若第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则直接进行电池包切换；

若第一端电压与第二端电压的差值超出第一预设范围，则包括：

切换方式二，若第二端电压小于第一端电压，则调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，使当前使用电池包的第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；

切换方式三，若第二端电压大于第一端电压，则降低车辆电机的输出功率，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换。

2.根据权利要求1所述的双源电池包切换方法，其特征在于，还包括：

切换方式四，若第二端电压大于第一端电压，且第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围，则通过制动使车辆电机进入发电模式，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，进行电池包切换；

在停车过程中：

切换方式五，先断开当前使用电池包，再接入待切换电池包。

3.根据权利要求2所述的双源电池包切换方法，其特征在于，在进行电池包切换之前，还包括：

车辆行驶之前，获取车载导航规划的行驶路径，以及获取主电池包和副电池包的SOC；

当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，高速路段切换为主电池包供电，非高速路段切换为副电池包供电；

当副电池包的SOC小于预设下限值且主电池包的SOC大于或等于预设下限值时，则所有路段均切换为主电池包供电；

当副电池包的SOC大于或等于预设下限值且主电池包的SOC小于预设下限值时，则所有路段均切换为副电池包供电；

当副电池包和主电池包的SOC均小于预设下限值时，则提示电量不足。

4.根据权利要求3所述的双源电池包切换方法，其特征在于，当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，在正常行驶过程中、制动能量回收的过程中及停车过程中的主副电池包切换，具体包括：

在车辆上电行驶前，根据车载导航规划的第一段路段来判断，若第一段路段为非高速路段，则将副电池包接入进行供电；若第一段路段为高速路段，则将主电池包接入进行供电；

在即将由副电池包供电切换为主电池包供电时，包括：

获取副电池包和主电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；

在即将由主电池包供电切换为副电池包供电时，包括：

获取主电池包和副电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换。

5.根据权利要求1至4任一项所述的双源电池包切换方法，其特征在于，主电池包由主电池包总负软开关控制通断，副电池包由副电池包总负软开关控制通断；

当由副电池包切换至主电池包时，先接合主电池包总负软开关，再切断副电池包总负软开关；

当由主电池包切换至副电池包时，先接合副电池包总负软开关，再切断主电池包总负软开关。

6.一种双源电池包切换系统，其特征在于，包括电池信息采集模块、整车控制器、电机控制器、开关模块，所述电池信息采集模块、电机控制器、开关模块均与所述整车控制器连接；

所述电池信息采集模块用于获取当前使用电池包的第一端电压及待切换电池包的第二端电压并发送至整车控制器；

所述整车控制器用于执行如下操作：

在正常行驶过程中：

切换方式一，若接收的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，则发送指令给开关模块直接进行电池包切换；

若接收第一端电压与第二端电压的差值超出第一预设范围，则包括：

切换方式二，若接收的第二端电压小于第一端电压，则整车控制器先发送控制指令给电机控制器，控制电机控制器调整车辆电机iq轴和id轴的输出矢量，使车辆电机的效率降低且输出转矩和转速不变，使当前使用电池包的第一端电压减小，当检测到减小后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器发送指令给开关模块进行电池包切换；

切换方式三，若接收的第二端电压大于第一端电压，则整车控制器发送控制指令给电机控制器，控制电机控制器降低车辆电机的输出功率，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器发送指令给开关模块进行电池包切换；

切换方式四，若第二端电压大于第一端电压，且接收的第二端电压与第一端电压的差值超出第二预设范围，整车控制器接收制动控制指令，通过制动使车辆电机进入发电模式，使当前使用电池包的第一端电压增大，当检测到增大后的第一端电压与第二端电压的差值在第一预设范围内，整车控制器发送指令给开关模块进行电池包切换；

在停车过程中：

切换方式五，整车控制器发送指令给开关模块，开关模块先断开当前使用电池包，再接入待切换电池包。

7.根据权利要求6所述的双源电池包切换系统，其特征在于，

电池信息采集模块还用于获取主电池包和副电池包的SOC，并发送至整车控制器；

整车控制器还用于接收电池信息采集模块发送的主电池包和副电池包的SOC，并获取车载导航规划的行驶路径；

当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，则高速路段由整车控制器发送指令给开关模块切换为主电池包供电，非高速路段由整车控制器发送指令给开关模块切换为副电池包供电；

当副电池包的SOC小于预设下限值且主电池包的SOC大于或等于预设下限值时，则所有路段均由整车控制器发送指令给开关模块切换为主电池包供电；

当副电池包的SOC大于或等于预设下限值且主电池包的SOC小于预设下限值时，则所有路段均由整车控制器发送指令给开关模块切换为副电池包供电；

当副电池包和主电池包的SOC均小于预设下限值时，整车控制器发出电量不足报警指令。

8.根据权利要求7所述的双源电池包切换系统，其特征在于，当主电池包和副电池包的SOC均大于或等于预设下限值时，在正常行驶过程中、制动能量回收的过程中及停车过程中的主副电池包切换，具体包括：

在车辆上电行驶前，整车控制器根据车载导航规划的第一段路段来判断，若第一段路段为非高速路段，则整车控制器发送指令给开关模块将副电池包接入进行供电；若第一段路段为高速路段，则整车控制器发送指令给开关模块将主电池包接入进行供电；

在即将由副电池包供电切换为主电池包供电时，包括：

电池信息采集模块获取副电池包和主电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；

在即将由主电池包供电切换为副电池包供电时，包括：

电池信息采集模块获取主电池包和副电池包的端电压，若两者的端电压的差值在第一预设范围内时，则按切换方式一进行切换；否则，

车载导航检测前面设定距离内是否有即将等待的红绿灯，若有，则使用切换方式五进行切换；若无，

则判断副电池包的端电压与主电池包的端电压的大小，若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值未超过第二预设范围，则使用切换方式三进行切换；若副电池包的端电压大于主电池包的端电压且两者的差值超过第二预设范围，则使用切换方式四进行切换；若副电池包的端电压小于主电池包的端电压，则使用切换方式二进行切换。

9.根据权利要求6至8任一项所述的双源电池包切换系统，其特征在于，所述电池信息采集模块包括第一BMS从板、第二BMS从板、BMS主板及电流传感器；

所述第一BMS从板用于获取副电池包的电池信息并将获取的电池信息传输至BMS主板；

所述第二BMS从板用于获取主电池包的电池信息并将获取的电池信息传输至BMS主板；

所述电流传感器用于采集车辆高压回路中的电流信息并将采集的电流信息传输至BMS主板；

所述BMS主板用于接收所述第一BMS从板、第二BMS从板传输的电池信息，以及接受所述电流传感器传输的电流信息，并将接收的电池信息及电流信息发送给所述整车控制器；

所述开关模块包括控制主电池包通断的主电池包总负软开关，及控制副电池包通断的副电池包总负软开关；

当由副电池包切换至主电池包时，先接合主电池包总负软开关，再切断副电池包总负软开关；

当由主电池包切换至副电池包时，先接合副电池包总负软开关，再切断主电池包总负软开关。

10.根据权利要求9所述的双源电池包切换系统，其特征在于，还包括车辆高压控制回路，所述车辆高压控制回路包括：

主电池包、副电池包、车辆电机、总正继电器、预充电电阻、预充电路继电器、副电池包总负软开关、主电池包总负软开关、电流传感器、内总压传感器、外总压传感器；

所述主电池包及副电池包的正极均与所述电流传感器及内总压传感器的一端连接，所述电流传感器另一端分别与所述总正继电器和预充电电阻一端连接，所述预充电电阻另一端与所述预充电路继电器一端连接，所述总正继电器另一端及所述预充电路继电器另一端均与所述车辆电机一端连接，所述车辆电机另一端分别与所述副电池包总负软开关一端、主电池包总负软开关一端及所述内总压传感器另一端连接，所述副电池包总负软开关另一端与副电池包负极连接，所述主电池包总负软开关另一端与主电池包负极连接，所述外总压传感器接于所述车辆电机的两端；

所述电流传感器、内总压传感器、外总压传感器还均与所述BMS主板连接。

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