CN114537223A - 车辆电池切换系统及方法 - Google Patents

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CN114537223A CN202210257415.1A CN202210257415A CN114537223A CN 114537223 A CN114537223 A CN 114537223A CN 202210257415 A CN202210257415 A CN 202210257415A CN 114537223 A CN114537223 A CN 114537223A
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雷应权
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Abstract

本发明实施例涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车辆电池切换系统及方法。该系统包括：主供电电池组和辅助电池组，主供电电池组和辅助电池组分别通过第一切换电路和第二切换电路连通负载电路，主供电电池组和辅助电池组分别通过第一电池管理系统BMS和第二BMS连接整车控制器VCU，其中，第一BMS，用于通过第一切换电路控制主供电电池组的对外放电功能或者充电功能，第二BMS，用于通过第二切换电路控制辅助电池组的对外放电功能或者充电功能。当主供电电池组电压过高或损坏时，将辅助电池组接入负载电路，并且接入时检测第二电池组电压与负载电路电压，避免因二者差值过大引起器件损伤。

Description

车辆电池切换系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车辆电池切换系统及方法。
背景技术
随着新能源汽车的蓬勃发展，电动汽车由于节能环保，性能优势，受到越来越多的人的选择。增程式电动汽车是一种特殊的纯电动汽车，增程式汽车的发动机只是作为带动发电机进行发电使用，发电机发的电再给动力电池组充电或给驱动电机驱动使用，由于发动机的启停和功率转换速度相对较慢，无法与驱动电机的需求进行实时跟随匹配，故动力电池组在此过程中就起到了调节作用，在满足驱动电机功率需求的同时也确保增程系统的启停和功率转换。
但是在实际运行过程中，当动力电池组无法正常使用时，增程系统则会无法启动或直接停机，故无法实现采用增程系统发电使驱动电机继续驱动车辆行驶，大大降低了增程式电动汽车使用，对用户造成了不便。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆电池切换系统及方法，当主供电电池组电压过高或损坏时，将辅助电池组接入负载电路，保证增程系统正常工作，并且接入时检测辅助电池组电压与负载电路电压，根据二者差值选择切换电路的不同支路接入负载电路，避免因辅助电池组电压与负载电路电压差值过大引起器件损伤。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆电池切换系统，包括：
主供电电池组和辅助电池组；
所述主供电电池组和所述辅助电池组分别通过第一切换电路和第二切换电路连通负载电路；
所述主供电电池组和所述辅助电池组分别通过第一电池管理系统(BatteryManagement System，BMS)和第二BMS连接整车控制器(Vehicle control unit，VCU)；
其中，所述第一BMS，用于通过所述第一切换电路控制所述主供电电池组的对外放电功能或者充电功能；
所述第二BMS，用于通过所述第二切换电路控制所述辅助电池组的对外放电功能或者充电功能。
一种实现方式中，所述第一切换电路包括：并联于所述主供电电池组和所述负载电路之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路；
所述第二切换电路包括：并联于所述辅助电池组和所述负载电路之间的第二直连支路、第二预充支路和第二反向截止支路。
一种实现方式中，所述第一直连支路包括开关S1，所述第一预充支路包括串联的开关S2和电阻R1，所述第一反向截止支路包括串联的开关S4和二极管P1，所述第一切换电路还包括开关S3；
所述第二直连支路包括开关S5，所述第二预充支路包括串联的开关S6和电阻R2，所述第二反向截止支路包括串联的开关S8和二极管P2，所述第二切换电路还包括开关S7。
第一方面，本发明实施例提供了一种车辆电池切换方法，所述方法应用于第一方面提供的车辆电池切换系统，包括：
第一BMS获取主供电电池组的第一电压；
如果所述第一电压大于第一阈值，则所述第一BMS通过第一切换电路关闭所述主供电电池组的充电功能并保持所述主供电电池组的放电功能；并且，
所述第一BMS向VCU发送第一控制信号，以使所述VCU根据所述第一控制信号启动第二BMS；
所述第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路。
一种实现方式中，所述第一切换电路包括：并联于所述主供电电池组和所述负载电路之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路时，所述第一BMS通过第一切换电路关闭所述主供电电池组的充电功能并保持主供电电池组的放电功能，包括：
所述第一BMS控制第一反向截止支路闭合、第一直连支路和第一预充支路断开。
一种实现方式中，所述方法还包括：
如果所述第一BMS检测到所述主供电电池组出现故障，则所述第一BMS控制第一反向截止支路、第一直连支路和第一预充支路断开，并向所述VCU发送所述第一控制信号，以使所述VCU启动所述第二BMS。
一种实现方式中，当所述第二切换电路包括：并联于所述辅助电池组和所述负载电路之间的第二直连支路、第二预充支路和第二反向截止支路时，所述第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路，包括：
所述第二BMS检测所述负载电路的负载电路电压和所述辅助电池组的第二电压；
如果所述负载电路电压和所述第二电压的差值小于第二阈值，则所述第二BMS控制所述第二直连支路闭合、所述第二反向截止支路和所述第二预充支路断开。
一种实现方式中，所述第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路，包括：
如果所述负载电路电压和所述第二电压的差值大于或者等于所述第二阈值，则所述第二BMS控制所述第二预充支路闭合、所述第二反向截止支路和所述第二直连支路断开；
如果所述第二BMS检测到所述负载电路电压和第二电池组电压的差值由大于或者等于所述第二阈值减小至小于所述第二阈值时，所述第二BMS控制所述第二直连支路闭合、所述第二反向截止支路和所述第二预充支路断开。
一种实现方式中，所述方法还包括：
如果所述第二电压大于第三阈值，则所述第二BMS控制所述第二反向截止支路闭合、所述第二直连支路和所述第二预充支路断开，以关闭所述辅助电池组的充电功能并保持所述辅助电池组的放电功能；并且，
所述第二BMS向所述VCU发送第二控制信号，以使所述VCU触发所述第一BMS进行电压检测。
一种实现方式中，当所述第一切换电路包括：并联于所述主供电电池组和所述负载电路之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路时，所述方法还包括：
所述第一BMS检测所述负载电路的负载电路电压；
如果所述第一电压小于或者等于所述第一阈值，且所述负载电路电压和所述第一电压的差值大于或者等于第四阈值，则所述第一BMS控制所述第一预充支路闭合、所述第一反向截止支路和所述第一直连支路断开；
如果所述第一BMS检测到所述负载电路电压和所述第一电压的差值从大于或者等于所述第四阈值减小至小于所述第四阈值时，控制所述第一直连支路闭合、所述第一反向截止支路和所述第一预充支路断开。
本发明实施例中，车辆电池切换系统包括：主供电电池组和辅助电池组，主供电电池组和辅助电池组分别通过第一切换电路和第二切换电路连通负载电路，主供电电池组和辅助电池组分别通过第一电池管理系统BMS和第二BMS连接整车控制器VCU，其中，第一BMS，用于通过第一切换电路控制主供电电池组的对外放电功能或者充电功能，第二BMS，用于通过第二切换电路控制辅助电池组的对外放电功能或者充电功能。当主供电电池组电压过高或损坏时，将辅助电池组接入负载电路，保证增程系统正常工作，并且接入时检测辅助电池组电压与负载电路电压，根据二者差值选择切换电路的不同支路接入负载电路，避免因辅助电池组电压与负载电路电压差值过大引起器件损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种车辆电池切换系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种车辆电池切换方法的流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本说明书的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本说明书保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
图1为本发明实施例提供的一种车辆电池控制系统的示意图。如图1所示，可以包括：主供电电池组11、辅助电池组12、负载电路13、第一切换电路14、第二切换电路15、第一BMS16、第二BMS17和VCU18。
其中，主供电电池组11和辅助电池组12分别通过第一切换电路14和第二切换电路15连通负载电路13，并且，主供电电池组11和辅助电池组12分别通过第一BMS16和第二BMS17连接VCU18。
第一BMS16，用于通过第一切换电路14控制主供电电池组11的对外放电功能或者充电功能，第二BMS17，用于通过第二切换电路15控制辅助电池组12的对外放电功能或者充电功能。
在一些实施例中，第一切换电路14可以包括：并联于主供电电池组11和负载电路133之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路，第二切换电路15可以包括：并联于辅助电池组12和负载电路13之间的第二直连支路、第二预充支路和第二反向截止支路。
第一直连支路可以包括开关S1，第一预充支路可以包括串联的开关S2和电阻R1，第一反向截止支路可以包括串联的开关S4和二极管P1，第一切换电路14还可以包括开关S3；第二直连支路可以包括开关S5，第二预充支路可以包括串联的开关S6和电阻R2，第二反向截止支路可以包括串联的开关S8和二极管P2，第二切换电路15还可以包括开关S7。
图2为本发明实施例提供的一种车辆电池切换方法的流程图。该方法适用于图1所示的车辆电池切换系统，如图2所示，可以包括：
步骤101，第一BMS获取主供电电池组的第一电压。
步骤102，如果第一电压大于第一阈值，则第一BMS通过第一切换电路关闭主供电电池组的充电功能并保持主供电电池组的放电功能。
主供电电池组可以为负载电路供电，也可以通过负载电路充电，充电方式可以包括发电机充电和刹车回馈充电，其中，刹车回馈充电可以将车辆的动能转化为电能存储。刹车回馈充电要求主供电电池组的电压不高于第一阈值，如果第一电压大于第一阈值，主供电电池组将不能吸收刹车回馈的电能，第一BMS可以通过第一切换电路关闭主供电电池组的充电功能并保持主供电电池组的放电功能。
在一些实施例中，第一BMS可以控制第一反向截止支路闭合、第一直连支路和第一预充支路断开，即开关S3和开关S4，开关S1和开关S2断开。第一反向截止支路包括二极管P1，可以保证电流定向流动，以此实现关闭主供电电池组的充电功能并保持主供电电池组的放电功能。
步骤103，第一BMS向VCU发送第一控制信号，以使VCU根据第一控制信号启动第二BMS。
步骤104，第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路。
第二BMS将辅助电池组接入负载电路，以吸收刹车回馈的电能。
在一些实施例中，如果第一BMS检测到主供电电池组出现故障，则第一BMS会控制第一反向截止支路、第一直连支路和第一预充支路断开，即开关S1、开关S2、开关S3和开关S4断开。并且，第一BMS会向VCU发送第一控制信号，以使VCU启动第二BMS。如果主供电电池组出现故障，为了保证车辆的正常运行，同样需要将辅助电池组接入负载电路。
在一些实施例中，辅助电池组接入负载电路之前，第二BMS会检测负载电路的负载电路电压和辅助电池组的第二电压。如果负载电路电压和第二电压的差值小于第二阈值，则第二BMS控制第二直连支路闭合、第二反向截止支路和第二预充支路断开，即开关S5和开关S7闭合，开关S6和开关S8断开。如果负载电路电压和第二电压的差值大于或者等于第二阈值，则第二BMS控制第二预充支路闭合、第二反向截止支路和第二直连支路断开，即开关S6和开关S7闭合，开关S5和开关S8断开。之后，若第二BMS检测到负载电路电压和第二电池组电压的差值由大于或者等于第二阈值减小至小于第二阈值，则第二BMS控制第二直连支路闭合、第二反向截止支路和第二预充支路断开，即开关S5和开关S7闭合，开关S6和开关S8断开。
当负载电路电压和辅助电池组的电压差值过大时，将辅助电池组直接接入负载电路会造成系统损伤。因此，如果负载电路电压和第二电压的差值大于或者等于第二阈值，将辅助电池组通过第二预充支路接入负载电路，第二预充支路包含电阻R2，电阻R2可以分担一部分负载电路的电压，保证辅助电池组的安全。当负载电路电压和第二电池组电压的差值由大于或者等于第二阈值减小至小于第二阈值，第二BMS在通过第二直连支路将辅助电池组接入负载电路。
在一些实施例中，如果系统是因为主供电电池组电压过高而将辅助电池组接入负载电路，此种情况下，当第二BMS检测辅助电池组的电压大于第三阈值时，第二BMS会控制第二反向截止支路闭合、第二直连支路和第二预充支路断开，即开关S8和开关S7闭合，开关S5和开关S6断开，以关闭辅助电池组的充电功能并保持辅助电池组的放电功能；并且，第二BMS向VCU发送第二控制信号，以使VCU触发第一BMS进行电压检测。与主供电电池组相同，辅助电池组的电压超出一定阈值后将不能吸收刹车回馈的电能，第二BMS通过第二反向截止支路将辅助电池组接入负载电路，第二反向截止电路包含二极管P2，可以实现保持放电功能并关闭充电功能。
在一些实施例中，第一BMS收到VCU发送的控制信号后，会检测负载电路的负载电路电压和主供电电池组的第一电压。如果第一电压小于或者等于第一阈值，且负载电路电压和第一电压的差值大于或者等于第四阈值，则第一BMS控制第一预充支路闭合、第一反向截止支路和第一直连支路断开，即开关S2和开关S3闭合，开关S1和开关S4断开；如果第一BMS检测到负载电路电压和第一电压的差值从大于或者等于第四阈值减小至小于第四阈值时，控制第一直连支路闭合、第一反向截止支路和第一预充支路断开，即开关S1和开关S3闭合，开关S2和开关S4断开。此过程与辅助电池组接入负载电路类似，由于之前主供电电池组持续放电，电压降低，在即将接入负载电路时，主供电电池组的电压与负载电路电压的差值可能比较大，存在安全隐患。因此，第一BMS同过第一预充支路将主供电电池组接入负载电路，等主供电电池组的电压升高后再将第一直连支路闭合。
通过上述系统和方法，当主供电电池组电压过高或损坏时，将辅助电池组接入负载电路，保证增程系统正常工作，并且接入时检测辅助电池组电压与负载电路电压，根据二者差值选择切换电路的不同支路接入负载电路，避免因辅助电池组电压与负载电路电压差值过大引起器件损伤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆电池切换系统，其特征在于，包括：
主供电电池组和辅助电池组；
所述主供电电池组和所述辅助电池组分别通过第一切换电路和第二切换电路连通负载电路；
所述主供电电池组和所述辅助电池组分别通过第一电池管理系统BMS和第二BMS连接整车控制器VCU；
其中，所述第一BMS，用于通过所述第一切换电路控制所述主供电电池组的对外放电功能或者充电功能；
所述第二BMS，用于通过所述第二切换电路控制所述辅助电池组的对外放电功能或者充电功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述第一切换电路包括：并联于所述主供电电池组和所述负载电路之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路；
所述第二切换电路包括：并联于所述辅助电池组和所述负载电路之间的第二直连支路、第二预充支路和第二反向截止支路。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述第一直连支路包括开关S1，所述第一预充支路包括串联的开关S2和电阻R1，所述第一反向截止支路包括串联的开关S4和二极管P1，所述第一切换电路还包括开关S3；
所述第二直连支路包括开关S5，所述第二预充支路包括串联的开关S6和电阻R2，所述第二反向截止支路包括串联的开关S8和二极管P2，所述第二切换电路还包括开关S7。
4.一种车辆电池切换方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-3任一项所述的车辆电池切换系统，包括：
第一BMS获取主供电电池组的第一电压；
如果所述第一电压大于第一阈值，则所述第一BMS通过第一切换电路关闭所述主供电电池组的充电功能并保持所述主供电电池组的放电功能；并且，
所述第一BMS向VCU发送第一控制信号，以使所述VCU根据所述第一控制信号启动第二BMS；
所述第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一切换电路包括：并联于所述主供电电池组和所述负载电路之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路时，所述第一BMS通过第一切换电路关闭所述主供电电池组的充电功能并保持主供电电池组的放电功能，包括：
所述第一BMS控制第一反向截止支路闭合、第一直连支路和第一预充支路断开。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述第一BMS检测到所述主供电电池组出现故障，则所述第一BMS控制第一反向截止支路、第一直连支路和第一预充支路断开，并向所述VCU发送所述第一控制信号，以使所述VCU启动所述第二BMS。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述第二切换电路包括：并联于所述辅助电池组和所述负载电路之间的第二直连支路、第二预充支路和第二反向截止支路时，所述第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路，包括：
所述第二BMS检测所述负载电路的负载电路电压和所述辅助电池组的第二电压；
如果所述负载电路电压和所述第二电压的差值小于第二阈值，则所述第二BMS控制所述第二直连支路闭合、所述第二反向截止支路和所述第二预充支路断开。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二BMS通过第二切换电路将辅助电池组接入负载电路，包括：
如果所述负载电路电压和所述第二电压的差值大于或者等于所述第二阈值，则所述第二BMS控制所述第二预充支路闭合、所述第二反向截止支路和所述第二直连支路断开；
如果所述第二BMS检测到所述负载电路电压和第二电池组电压的差值由大于或者等于所述第二阈值减小至小于所述第二阈值时，所述第二BMS控制所述第二直连支路闭合、所述第二反向截止支路和所述第二预充支路断开。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述第二电压大于第三阈值，则所述第二BMS控制所述第二反向截止支路闭合、所述第二直连支路和所述第二预充支路断开，以关闭所述辅助电池组的充电功能并保持所述辅助电池组的放电功能；并且，
所述第二BMS向所述VCU发送第二控制信号，以使所述VCU触发所述第一BMS进行电压检测。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述第一切换电路包括：并联于所述主供电电池组和所述负载电路之间的第一直连支路、第一预充支路和第一反向截止支路时，所述方法还包括：
所述第一BMS检测所述负载电路的负载电路电压；
如果所述第一电压小于或者等于所述第一阈值，且所述负载电路电压和所述第一电压的差值大于或者等于第四阈值，则所述第一BMS控制所述第一预充支路闭合、所述第一反向截止支路和所述第一直连支路断开；
如果所述第一BMS检测到所述负载电路电压和所述第一电压的差值从大于或者等于所述第四阈值减小至小于所述第四阈值时，控制所述第一直连支路闭合、所述第一反向截止支路和所述第一预充支路断开。
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