CN112531865A - 动力电池系统及其充电方法、存储介质和整车控制器 - Google Patents

动力电池系统及其充电方法、存储介质和整车控制器 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种动力电池系统及其充电方法、存储介质及整车控制器，动力电池系统包括变频器、双向DC/DC模块和蓄电池，所述变频器内包括储能电容，所述双向DC/DC模块的第一正极端连接于储能电容第一端，所述双向DC/DC模块的第一负极端连接于储能电容第二端，所述双向DC/DC模块的第二正极端连接于蓄电池正极端，所述双向DC/DC模块的第二负极端连接于蓄电池负极端；所述双向DC/DC模块的被控端接收到预充电信号后执行预充电动作，所述蓄电池的电压经所述双向DC/DC模块升压后向所述储能电容充电。本申请中的方案省略硬件预充电路中开关或继电器的控制步骤，也能进一步省略硬件预充电路，在提高动力电池系统的安全性的同时降低动力电池系统的成本。

Description

动力电池系统及其充电方法、存储介质和整车控制器
技术领域
本申请涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种动力电池系统及其充电方法、存储介质及整车控制器。
背景技术
由于新能源汽车具有环保、节能的优势，近年来得到了大力发展。新能源汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、增程式汽车等，这些新能源汽车都会用到动力电池系统。
如图1所示，是目前新能源汽车的动力电池系统的基本结构，包括动力电池100，变频器200，DC/DC模块300和蓄电池400。其中，动力电池100内部包含由继电器SW1和预充电阻R1构成的硬件预充电路，变频器中包含储能电容器C1。在该系统的工作过程如下：闭合继电器SW1，断开继电器SW2，动力电池的电流正极端是通过硬件预充电路给变频器200中的储能电容C1充电，然后经继电器SW3回到动力电池负极端，当储能电容C1的电压接近预充电的目标电压后，结束预充电过程，之后闭合继电器SW2，断开继电器SW1，向储能电容C1高压上电。完成储能电容C1的高压上电后，再启动DC/DC模块300，动力电池100通过DC/DC模块300向蓄电池400低压充电，之后，车辆可以正常运行。
由于动力电池系统对安全性要求很高，每多一步开关或者继电器的开或关，就给动力电池系统的安全带来一分不稳定性。因此，现有动力电池系统的稳定性还存在一定的提升空间。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种动力电池系统及其充电方法、存储介质及整车控制器，以解决现有技术中的动力电池系统由于需要对硬件预充电路的继电器进行控制所带来的问题。
本申请一些实施例中提供一种动力电池系统，包括变频器、双向DC/DC模块和蓄电池，所述变频器内包括储能电容，其中：
所述双向DC/DC模块的第一正极端连接于储能电容第一端，所述双向DC/DC模块的第一负极端连接于储能电容第二端，所述双向DC/DC模块的第二正极端连接于蓄电池正极端，所述双向DC/DC模块的第二负极端连接于蓄电池负极端；所述双向DC/DC模块的被控端接收到预充电信号后执行预充电动作，所述蓄电池的电压经所述双向DC/DC模块升压后向所述储能电容充电。
本申请一些实施例中的动力电池系统，所述动力电池系统中的动力电池内包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器连接于电芯组正极和所述储能电容第一端之间，所述第二继电器连接于所述储能电容第二端和电芯组负极之间；
所述第一继电器的被控端以及所述第二继电器的被控端接收到高压上电信号后导通，所述动力电池向所述储能电容充电；所述双向DC/DC模块的被控端接收到高压上电信号后，执行断路动作。
本申请一些实施例中的动力电池系统，所述第一继电器的被控端以及所述第二继电器的被控端接收到低压充电信号后导通；所述双向DC/DC模块的被控端接收到低压充电信号后，执行低压充电动作，所述动力电池的电压经所述双向DC/DC模块降压后向所述蓄电池充电。
本申请一些实施例中的动力电池系统，还包括电压传感器：
所述电压传感器连接于所述储能电容的第一端和第二端之间，所述电压传感器检测所述储能电容的储能电压值并输出。
基于同一发明构思，本申请一些实施例中还提供一种动力电池系统的充电方法，包括如下步骤：
响应于充电需求信号，发送预充电信号；
所述预充电信号用于控制动力电池系统中的双向DC/DC模块执行预充电动作。
本申请一些实施例中的动力电池系统的充电方法，还包括如下步骤：
获取所述动力电池系统的变频器内的储能电容的蓄能电压值；
若所述蓄能电压值达到预充电的目标电压，则发送高压上电信号；
所述高压上电信号用于控制动力电池内的第一继电器和第二继电器导通，同时控制所述双向DC/DC模块执行断路动作。
本申请一些实施例中的动力电池系统的充电方法，发送高压上电信号后还包括如下步骤
获取所述动力电池系统的变频器内的储能电容的蓄能电压值；
若所述蓄能电压值与所述动力电池的电压值相适配，则发送低压充电信号；所述低压充电信号用于控制所述第一继电器和所述第二继电器导通，同时控制所述双向DC/DC模块执行低压充电动作。
本申请一些实施例中的动力电池系统的充电方法，响应于充电需求信号，发送预充电信号的步骤中：
所述充电需求信号包括车辆的启动信号。
本申请一些实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任一项所述的动力电池系统的充电方法。
本申请一些实施例提供一种整车控制器，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器取所述程序信息后执行以上任一项所述的动力电池系统的充电方法。
本申请提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：当需要为储能电容进行预充电时，直接控制双向DC/DC模块执行预充电动作，蓄电池的电压经双向DC/DC模块升压后向储能电容充电，采用本申请中的方案省略硬件预充电路中开关或继电器的控制步骤，由此也能够进一步省略硬件预充电路，从而能够提高动力电池系统的安全性的同时降低动力电池系统的成本。
附图说明
图1为现有动力电池系统的结构示意图；
图2为本申请一个实施例所述动力电池系统的结构示意图；
图3为本申请一个实施例所述动力电池系统的充电方法的流程图；
图4为本申请一个实施例所述整车控制器的结构框图；
图5为本申请另一个实施例所述整车控制器的结构框图。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本申请实施例。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
本申请一些实施例中提供一种动力电池系统，如图2所示，包括动力电池1，变频器2，双向DC/DC模块3和蓄电池4，其中，所述变频器2内包括储能电容C1，蓄电池4为12V容量的蓄电池。其中，所述双向DC/DC模块3的第一正极端连接于储能电容第一端，所述双向DC/DC模块3的第一负极端连接于储能电容第二端，所述双向DC/DC模块3的第二正极端连接于蓄电池正极端，所述双向DC/DC模块3的第二负极端连接于蓄电池负极端；所述双向DC/DC模块3的被控端接收到预充电信号后执行预充电动作，所述蓄电池4的电压经所述双向DC/DC模块3升压后向所述储能电容C1充电。其中，双向DC/DC模块3可执行双向动作，其既可以将动力电池1的高电压降低为适于为蓄电池4充电的低电压，也可以将蓄电池4的低电压升压为适于为储能电容C1充电的高电压。其中的预充电信号可以来自整车控制器。
采用本申请的上述方案，当车辆需要动力电池1为储能电容C1充电时，会先启动双向DC/DC模块3，让双向DC/DC模块3从低压12V的蓄电池4给储能电容C1进行充电，这个过程中，就可以不使用图1所示的继电器SW1和预充电阻R1构成的硬件预充电路，同样可以达到给储能电容C1充电的目的，因此可以省掉这两个器件和相连的铜排等，即达到高压安全目的，又节省了器件成本。
如图2所示，所述动力电池系统中的动力电池1内包括第一继电器SW11和第二继电器SW12，所述第一继电器SW11连接于电芯组正极和所述储能电容第一端之间，所述第二继电器SW12连接于所述储能电容第二端和电芯组负极之间；所述第一继电器SW11的被控端以及所述第二继电器SW12的被控端接收到高压上电信号后导通，所述动力电池1向所述储能电容C1充电；所述双向DC/DC模块3的被控端接收到高压上电信号后，执行断路动作。也即，在储能电容C1完成预充电操作后，可以控制双向DC/DC模块3断开，然后通过第一继电器SW11和第二继电器SW12的导通，将动力电池1和储能电容C1连接为一个回路，从而利用动力电池1为储能电容C1执行高压上电操作。上述方案中，高压充电信号可以由整车控制器发送。
上述方案中，储能电容C1高压上电后具有与动力电池1相同的电压值，之后可以控制动力电池1为蓄电池4充电。此时，所述第一继电器SW11的被控端以及所述第二继电器SW12的被控端接收到低压充电信号后导通；所述双向DC/DC模块3的被控端接收到低压充电信号后，执行低压充电动作，所述动力电池1的电压经所述双向DC/DC模块3降压后向所述蓄电池4充电。上述方案中，低压充电信号可以由整车控制器发送。
以上方案中的动力电池系统，还可以包括电压传感器，所述电压传感器连接于所述储能电容C1的第一端和第二端之间，所述电压传感器检测所述储能电容C1的储能电压值并输出。通过电压传感器检测储能电容C1的储能电压值，发送至控制元件如整车控制器，供整车控制器确定充电阶段以及充电指令信号。
本申请的一些实施例中还提供一种动力电池系统的充电方法，如图3所示，可以包括如下步骤：
S101：响应于充电需求信号，发送预充电信号；所述预充电信号用于控制动力电池系统中的双向DC/DC模块执行预充电动作。其中，所述充电需求信号可以包括车辆的启动信号、或者是空调开启信号，收音机开启信号等，车辆使用时就会需要执行充电操作。
本方法可以应用于控制动力电池系统充电的控制元件中，如整车控制器，在此基础上，整车控制器可以直接与图2中双向DC/DC模块3的被控端通信连接，从而可以直接将预充电信号发送至双向DC/DC模块3的被控端，使双向DC/DC模块3执行预充电动作，之后蓄电池的低电压经过双向DC/DC模块3升压为高电压后为储能电容C1充电。
在一些实施例中，如图所示，上述方法还可以包括如下步骤：
S102：获取所述动力电池系统的变频器内的储能电容的蓄能电压值。可以通过设置在变频器内部或者外部的电压传感器检测即可得到储能电容两端的蓄能电压值。
S103：若所述蓄能电压值达到预充电的目标电压，则发送高压上电信号；所述高压上电信号用于控制动力电池内的第一继电器和第二继电器导通，同时控制所述双向DC/DC模块执行断路动作。目标电压值为预先存储的已知量，当获取到储能电容的蓄能电压值后直接与目标电压进行比较，当二者相同时即可停止预充电过程。在储能电容完成预充电操作后，可以控制双向DC/DC模块断开，然后通过第一继电器和第二继电器的导通，将动力电池和储能电容连接为一个回路，从而利用动力电池1为储能电容C1执行高压上电操作。以上预充电过程，无需对原硬件预充电路中的继电器SW1和预充电阻R1进行控制及检测，从而降低了这部分成本。
优选地，在一些实施例中的充电方法，发送高压上电信号后还可以包括如下步骤：
S104：继续获取所述动力电池系统的变频器内的储能电容的蓄能电压值。通过设置在变频器内部或者外部的电压传感器检测即可得到储能电容两端的蓄能电压值。
S105：若所述蓄能电压值与所述动力电池的电压值相适配，则发送低压充电信号；所述低压充电信号用于控制所述第一继电器和所述第二继电器导通，同时控制所述双向DC/DC模块执行低压充电动作。也即，储能电容高压上电后具有与动力电池相同的电压值，之后可以控制动力电池为蓄电池充电。
本申请的一些实施例中提供一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行以上任意方法实施例中所述的动力电池系统的充电方法。
如图4所示，本申请一些实施例中还提供一种整车控制器，包括至少一个处理器101和至少一个存储器102，至少一个所述存储器102中存储有程序指令，至少一个所述处理器101读取所述程序指令后执行以上任一项所述的动力电池系统的充电方法。该整车控制器还可以包括：输入装置103和输出装置104。处理器101、存储器102、输入装置103和输出装置104可以通信连接。存储器102作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。处理器101通过运行存储在存储器102中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的动力电池系统的充电方法。
如图5所示，以上的整车控制器5与动力电池系统中的双向DC/DC模块3、电压传感器6和第一继电器SW11、第二继电器SW12连接，从而能够接收到储能电容C1两端的蓄能电压值，向双向DC/DC模块3、第一继电器SW11和第二继电器SW12的被控端发送控制信号，以控制动力电池系统执行预充电、高压上电和低压充电的过程。本申请的以上方案，通过双向DC/DC模块执行反向充电操作实现储能电容的预充电，省略了硬件预充电路中的继电器SW1和预充电阻R1器件，同时省略了继电器SW1和预充电组R1的控制及检测成本，同时本申请方案的应用没有任何特殊要求，可以在目前所有新能源车上实施，实用性极强。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括变频器、双向DC/DC模块和蓄电池，所述变频器内包括储能电容，其中：
所述双向DC/DC模块的第一正极端连接于储能电容第一端，所述双向DC/DC模块的第一负极端连接于储能电容第二端，所述双向DC/DC模块的第二正极端连接于蓄电池正极端，所述双向DC/DC模块的第二负极端连接于蓄电池负极端；所述双向DC/DC模块的被控端接收到预充电信号后执行预充电动作，所述蓄电池的电压经所述双向DC/DC模块升压后向所述储能电容充电。
2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于：
所述动力电池系统中的动力电池内包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器连接于电芯组正极和所述储能电容第一端之间，所述第二继电器连接于所述储能电容第二端和电芯组负极之间；
所述第一继电器的被控端以及所述第二继电器的被控端接收到高压上电信号后导通，所述动力电池向所述储能电容充电；所述双向DC/DC模块的被控端接收到高压上电信号后，执行断路动作。
3.根据权利要求2所述的动力电池系统，其特征在于：
所述第一继电器的被控端以及所述第二继电器的被控端接收到低压充电信号后导通；所述双向DC/DC模块的被控端接收到低压充电信号后，执行低压充电动作，所述动力电池的电压经所述双向DC/DC模块降压后向所述蓄电池充电。
4.根据权利要求1-3任一项所述的动力电池系统，其特征在于，还包括电压传感器：
所述电压传感器连接于所述储能电容的第一端和第二端之间，所述电压传感器检测所述储能电容的储能电压值并输出。
5.一种动力电池系统的充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
响应于充电需求信号，发送预充电信号；
所述预充电信号用于控制动力电池系统中的双向DC/DC模块执行预充电动作。
6.根据权利要求5所述的动力电池系统的充电方法，其特征在于，还包括如下步骤：
获取所述动力电池系统的变频器内的储能电容的蓄能电压值；
若所述蓄能电压值达到预充电的目标电压，则发送高压上电信号；
所述高压上电信号用于控制动力电池内的第一继电器和第二继电器导通，同时控制所述双向DC/DC模块执行断路动作。
7.根据权利要求6所述的动力电池系统的充电方法，其特征在于，发送高压上电信号后还包括如下步骤：
获取所述动力电池系统的变频器内的储能电容的蓄能电压值；
若所述蓄能电压值与所述动力电池的电压值相适配，则发送低压充电信号；所述低压充电信号用于控制所述第一继电器和所述第二继电器导通，同时控制所述双向DC/DC模块执行低压充电动作。
8.根据权利要求5-7任一项所述的动力电池系统的充电方法，其特征在于，响应于充电需求信号，发送预充电信号的步骤中：
所述充电需求信号包括车辆的启动信号。
9.一种存储介质，所述存储介质中存储有程序信息，计算机读取所述程序信息后执行权利要求5-8任一项所述的动力电池系统的充电方法。
10.一种整车控制器，其特征在于，包括至少一个处理器和至少一个存储器，至少一个所述存储器中存储有程序信息，至少一个所述处理器取所述程序信息后执行权利要求5-8任一项所述的动力电池系统的充电方法。
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