CN116455004A - 充放电控制电路、方法、设备及存储介质 - Google Patents

充放电控制电路、方法、设备及存储介质 Download PDF

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CN116455004A CN202210013620.3A CN202210013620A CN116455004A CN 116455004 A CN116455004 A CN 116455004A CN 202210013620 A CN202210013620 A CN 202210013620A CN 116455004 A CN116455004 A CN 116455004A
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Abstract

本申请公开了一种充放电控制电路、方法、设备及存储介质。电路包括：起动电源；主正开关单元，主正开关单元的第一端与起动电源连接，主正开关单元的第二端分别与汽车的发电机和汽车的负载连接；主正开关单元用于断开第一电流方向的电流；第一电流方向为发电机为起动电源充电的电流方向；电池管理模块，电池管理模块用于检测的起动电源的电压，在起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，使发电机停止为起动电源充电。根据本申请实施例，能够在起动电源的电压较高时，阻断充电回路的电流方向，停止对起动电源进行充电，并且起动电源仍可以继续为负载供电，避免负载因供电电压异常而引发安全事故。

Description

充放电控制电路、方法、设备及存储介质
技术领域
本申请属于继电保护技术领域，尤其涉及一种充放电控制电路、方法、设备及存储介质。
背景技术
目前，汽车的起动电源通常是接收汽车的发电机输出的电压进行充电，并输出稳定电压为汽车的各个负载进行供电。在发电机输出电压无法调整的情况下，起动电源容易在电量充满后发生过充，而导致产生过充故障。为了避免起动电源发生过充，可以在起动电源充满时，将起动电源与车内的主回路断开，避免发电机继续为起动电源充电。然而，此时起动电源也无法继续输出稳定电压为各个负载进行供电，容易引发负载异常，导致安全事故。
发明内容
本申请实施例提供了一种充放电控制电路、方法、设备及存储介质，能够解决现有技术中汽车的起动电源在满充时断开电流回路容易引发负载异常和安全事故的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供一种充放电控制电路，应用于汽车，电路包括：
起动电源；
主正开关单元，主正开关单元的第一端与起动电源连接，主正开关单元的第二端与汽车的发电机连接，主正开关单元的第二端与汽车的负载连接；主正开关单元用于断开第一电流方向的电流；第一电流方向为发电机为起动电源充电的情况下，充电回路的电流方向；
电池管理模块，电池管理模块与主正开关单元的控制端连接，电池管理模块与起动电源连接，电池管理模块用于检测起动电源的电压，在起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，使发电机停止为起动电源充电。
通过控制主正开关单元的电流方向，可以在起动电源未充满时，通过主正开关单元对起动电源进行充电以及通过主正开关单元对起动电源进行放电。在起动电源充满时，则对发电机与起动电源的充电回路的电流方向，即第一电流方向进行限制，此时起动电源仍可以通过主正开关单元进行放电，发电机则停止为起动电源充电，从而在起动电源的电压较高时停止充电并保障起动电源输出稳定电压为负载供电。
在一些实施例中，主正开关单元包括：
第一开关，第一开关的第一端与起动电源的正极连接，第一开关的第二端与发电机的第一端和负载的第一端连接；
反向保护模块，反向保护模块与第一开关并联，反向保护模块用于在第一开关断开的情况下，维持第二电流方向的电流，第二电流方向为起动电源为负载供电的情况下，供电回路的电流方向；
电池管理模块，用于在起动电源的电压低于预设电压阈值的情况下，将第一开关导通，以对起动电源进行充电和放电；在起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，将第一开关断开，以对起动电源进行放电，并停止对起动电源进行充电。
通过设置第一开关和反向保护模块，可以在第一开关导通时，使得主正开关单元能够传输起动电源的充电电流和放电电流，从而对起动电源进行充放电；在第一开关断开时，主正开关单元的电流方向被反向保护模块限制为第二电流方向，此时起动电源可以继续为负载供电，发电机则停止对起动电源进行充电。
在一些实施例中，反向保护模块包括：
二极管，二极管的正极与第一开关的第一端连接，二极管的负极与第一开关的第二端连接。
反向保护模块可以为二极管，通过二极管即可对电流方向进行单向限制。
在一些实施例中，主正开关单元包括：
第一场效应管，第一场效应管的第一端与起动电源的正极连接；
第二场效应管，第二场效应管的第一端与发电机的第一端和负载的第一端连接，第二场效应管的第二端与第一场效应管的第二端连接；
第二场效应管设置有寄生二极管，寄生二极管的正极与第二场效应管的第二端连接，寄生二极管的负极与第二场效应管的第一端连接；
电池管理模块，用于在起动电源的电压低于预设电压阈值的情况下，将第一场效应管和第二场效应管导通；在起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，将第一场效应管导通、第二场效应管截止。
通过设置两个相对串联的场效应管，可以在两个场效应管均导通时，使得起动电源能够进行充电和放电。在第一场效应管导通、第二场效应管截止时，第二场效应管的寄生二极管可以断开第一电流方向的电流，此时起动电源可以继续为负载供电，发电机则停止对起动电源进行充电。
在一些实施例中，充放电控制电路还包括：
主负开关单元，主负开关单元的第一端与起动电源的负极连接，主负开关单元的第二端用于与发电机的第二端或负载的第二端连接；
加热模块，加热模块的第一端与主正开关单元的第二端连接，加热模块的第二端与主负开关单元的第一端连接，加热模块的控制端与电池管理模块连接，加热模块用于对起动电源进行加热。
通过设置加热模块，可以在起动电源的电池温度较低时进行加热，使起动电源的温度升高。并且加热模块可以在主负开关单元导通时，由发电机进行供电，不会受到主正开关单元的电流方向的影响。
在一些实施例中，加热模块包括：
加热开关，加热开关的控制端与电池管理模块连接；
加热装置，加热装置的第一端通过加热开关与主正开关单元的第二端连接，加热装置的第二端与主负开关单元的第一端连接，加热装置设置于起动电源的表面，加热装置用于对起动电源进行加热。
通过设置加热开关和加热装置，可以控制加热开关导通使得发电机为加热装置进行供电，以对起动电源进行加热。
在一些实施例中，充放电控制电路还包括：
温度感应单元，温度感应单元设置于起动电源的内部，温度感应单元与电池管理模块电连接，温度感应单元用于根据起动电源的电芯温度生成相应的温度信号；
电池管理模块，用于根据温度感应单元发送的温度信号确定起动电源的电芯温度，在电芯温度低于第一温度阈值的情况下，开启加热模块；在电芯温度高于第二温度阈值的情况下，关闭加热模块。
通过设置温度感应单元，电池管理模块可以根据温度感应单元发送的温度信号判断是否开启加热模块对起动电源进行加热，从而在电池温度较低时进行升温。
第二方面，本申请实施例提供一种充放电控制方法，应用于上述充放电控制电路，方法包括：
在检测到汽车的发电机为启动状态的情况下，导通主正开关单元；
在检测到起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，控制主正开关单元断开第一电流方向的电流。
在起动电源的电压较高时，通过控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，能够阻断发电机与起动电源的充电回路，避免起动电源发生过充，并使得起动电源与整车负载的供电回路保持正常，起动电源能够输出稳定滤波电压给整车的其他负载，以避免整车供电异常波动而引发故障或事故。
在一些实施例中，在检测到起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，控制主正开关单元断开第一电流方向的电流之前，还包括：
获取起动电源的电芯温度；
在电芯温度低于第一温度阈值的情况下，开启加热模块并控制主正开关单元断开第一电流方向的电流；
在电芯温度高于第二温度阈值的情况下，关闭加热模块，控制主正开关单元恢复并维持第一电流方向的电流。
电池管理模块可以根据起动电源的电芯温度进行加热模块的控制。在电芯温度低于第一温度阈值时，可以控制加热模块开启，并控制发电机停止对起动电源进行充电。在电芯温度高于第二温度阈值，可以控制加热模块关闭，并控制发电机开始对起动电源进行充电。
第三方面，本申请实施例提供了一种充放电控制设备，其特征在于，充放电控制设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
处理器执行计算机程序指令时实现如上的充放电控制方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行时实现如上的充放电控制方法。
与现有技术相比，本申请实施例提供的充放电控制电路、方法、设备及存储介质，通过设置主正开关单元，电池管理模块能够检测起动电源的电压，并在起动电源的电压达到预设电压阈值时，控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，第一电流方向为发电机为起动电源充电时的电流方向，此时起动电源依然可以通过主正开关单元为其他负载进行供电，而发电机与起动电源的充电回路，由于第一电流方向的电流断开而无法为起动电源进行充电。在起动电源的电压较高时，可以阻断发电机与起动电源的充电回路，此时起动电源仍可以通过主正开关单元进行放电，从而保障各个负载的稳定供电，避免负载因供电电压异常而引发安全事故。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请一实施例提供的充放电控制电路的模块结构示意图；
图2是本申请另一实施例提供的充放电控制电路的模块结构示意图；
图3是本申请又一实施例提供的充放电控制电路的模块结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的充放电控制电路的电路结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的充放电控制方法的流程示意图；
图6是本申请另一实施例提供的充放电控制方法的流程示意图；
图7是本申请一实施例提供的充放电控制设备的结构示意图。
附图中：
10、起动电源；20、主正开关单元；21、反向保护模块；30、主负开关单元；40、电池管理模块；50、发电机；60、负载；70、加热模块；71、加热装置；80、温度感应单元；Fuse、过流保护模块；Shunt、采样模块；K1、第一开关；K2、第二开关；K3、加热开关；D1、二极管；M1、第一场效应管；M2、第二场效应管。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
相关技术中。汽车的起动电源通常可以接收汽车的发电机输出的电压进行充电，并输出稳定电压为汽车的各个负载进行供电。由于发电机输出电压无法调整，起动电源容易在电量充满后发生过充，而导致产生过充故障。
为了避免起动电源发生过充，可以在起动电源充满时，将起动电源与车内的主回路断开，避免发电机继续为起动电源充电。然而，此时起动电源也无法继续输出稳定电压为各个负载进行供电，容易引发负载异常，导致安全事故。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种充放电控制电路、方法、设备及存储介质。下面首先对本申请实施例所提供的充放电控制电路进行介绍。
本申请实施例公开的充放电控制电路可以但不限用于汽车、船舶或飞行器等用电装置中。使用具备本申请公开的充放电控制电路等组成该用电装置的电源系统，能够在起动电源的电压较高时，停止对起动电源进行充电，并且起动电源可以继续为负载供电，从而保障负载的稳定供电。
请参照图1，图1示出了本申请一个实施例提供的充放电控制电路的结构示意图。充放电控制电路应用于汽车，电路包括起动电源10、主正开关单元20以及电池管理模块40。
主正开关单元20的第一端与起动电源10连接，主正开关单元20的第二端与汽车的发电机50连接，主正开关单元20的第二端还与汽车的负载60连接。主正开关单元20可以断开第一电流方向的电流，该第一电流方向为发电机50为起动电源10充电时，充电回路的电流方向。
电池管理模块40可以检测起动电源10的电压，并在起动电源10的电压达到预设电压阈值时，控制主正开关单元20将第一电流方向的电流断开，使得发电机50停止为起动电源10充电。
起动电源是设置在汽车、船舶或飞行器等用电装置中，能够集供电和充电功能于一体的便携式电源。以用电装置为汽车为例，汽车可以通过内部的发电机为起动电源进行充电，起动电源可以为汽车内的各个负载进行供电，并且起动电源还可以在汽车熄火抛锚无法启动时，对汽车进行应急起动。起动电源可以为锂电池，也可以为铅酸电池或钠离子电池等。本实施例中以起动电源为锂电池进行说明。
电池管理模块40可以对用电装置中的各个电源或电池单元进行智能化管理，监控电池的荷电状态，即电池的剩余电量，防止电池出现过充电和过放电，从而延长电池的使用寿命。电池管理模块40还可以与用户的智能设备进行无线通信，以向智能设备发送用电装置中电池的实时状态，或者接收用户通过智能设备发送的相应控制指令，以对电池状态进行控制。
在起动电源10的电压未达到预设电压阈值时，主正开关单元20上的电流方向可以为双向，即发电机50可以为起动电源10进行充电，起动电源10则可以为整车上的其他负载60提供稳定电压。
在起动电源10的电压达到预设电压阈值时，表示起动电源10达到满充电量，此时电池管理模块40可以控制住主正开关单元20断开第一电流方向的电流，将流过主正开关单元20的电流的方向设置为从主正开关单元20的第一端流向主正开关单元20的第二端。此时起动电源10仍能够输出稳定电压以为各个负载60进行供电，发电机50的输出电压则无法对起动电源10进行充电，从而使得起动电源10在满充时能够停止接收发电机50的输出电压，并能够继续输出稳定电压为汽车上的各个负载60进行供电，以避免整车供电发生异常波动而引发安全事故。
在本实施例中，通过设置主正开关单元20，电池管理模块40可以检测起动电源10的电压，并根据该电压设置主正开关单元20的电流方向。在起动电源10的电压未达到预设电压阈值时，主正开关单元20的电流方向可以设置为双向，此时发电机50可以通过主正开关单元20为起动电源10进行充电，起动电源10也可以通过主正开关单元20输出稳定电压为各个负载60进行稳压供电。在起动电源10的电压达到预设电压阈值时，为了避免继续对起动电源10进行充电而导致过充，电池管理模块40可以控制主正开关单元20断开第一电流方向的电流，使得主正开关单元20的电流方向为第一端至第二端，此时起动电源10可以继续为负载60进行供电，发电机50则停止对起动电源10进行充电，从而避免起动电源10过充。通过控制主正开关单元20的电流方向，可以在起动电源10未充满时，通过主正开关单元20对起动电源10进行充电以及通过主正开关单元20对起动电源10进行放电。在起动电源10充满时，则阻断发电机50与起动电源10的充电回路，此时起动电源10仍可以通过主正开关单元20进行放电，从而保障负载60的稳定供电。
请参照图2，在一些实施例中，主正开关单元20可以包括第一开关K1和反向保护模块21，第一开关K1的第一端与起动电源10的正极连接，第一开关K1的第二端可以与发电机50的第一端或负载60的第一端连接。反向保护模块21与第一开关K1并联，反向保护模块21可以维持第二电流方向的电流，并断开第一电流方向的电流，第二电流方向为起动电源10为负载60供电时，供电回路的电流方向；第一电流方向则为发电机50为起动电源10充电时，充电回路的电流方向。
电池管理模块40可以检测起动电源10的电压，在起动电源10的电压低于预设电压阈值时，可以控制第一开关K1导通，此时主正开关单元20的电流方向可以为双向。即，起动电源10可以接收发电机50的输出电压进行充电，也可以输出稳定电压为负载60供电。在起动电源10的电压达到预设电压阈值时，电池管理模块40可以控制第一开关K1断开，此时起动电源10可以通过反向保护模块21输出稳定电压，以为各个负载60进行供电。而发电机50与起动电源10之间的充电回路则由于第一开关K1断开而阻断，从而实现了起动电源10的单向稳压输出。可以理解的是，在第一开关K1断开时，只要反向保护模块21能够满足起动电源10的输出电压能够通过反向保护模块21传输至负载60，而发电机50的输出电压无法通过反向保护模块21输出至起动电源10，即可实现本发明的目的。
通过设置第一开关K1和反向保护模块21，能够在第一开关K1闭合时，对起动电源10进行充电和放电；在第一开关K1断开时，对起动电源10进行放电，并停止对起动电源10进行充电。
在一些实施例中，请再次参照图2，上述反向保护模块21可以包括二极管D1，二极管D1的正极与第一开关K1的第一端连接，二极管D1的负极与第一开关K1的第二端连接。
在第一开关K1断开时，二极管D1可以将电流方向限制为从正极至负极的方向，此时起动电源10可以通过二极管D1输出稳定电压，发电机50的输出电压则被二极管D1阻断，从而能够在起动电源10的电压满充时停止对起动电源10进行充电。可以理解的是，二极管D1可以为大功率二极管，在起动电源10为各个负载60进行供电时，可以避免输出电流过大而导致二极管D1发生损坏。
通过设置二极管D1，可以在第一开关K1闭合时，使得起动电源10能够通过二极管D1将稳定电压输出至负载60，并且发电机50输出的充电电压则由于二极管D1而无法输出至起动电源10。
请参照图3，在一些实施例中，上述主正开关单元20可以包括第一场效应管M1和第二场效应管M2，第一场效应管M1的第一端与起动电源10的正极连接，第二场效应管M2的第一端可以与发电机50的第一端或负载60的第一端连接，第二场效应管M2的第二端与第一场效应管M1的第二端连接。
第二场效应管M2设置有寄生二极管，寄生二极管的正极与第二场效应管M2的第二端连接，寄生二极管的负极与第二场效应管M2的第一端连接。寄生二极管可以设置于场效应管中，在场效应管在接收到反向电流时，对该反向电流进行续流，以避免反向电流将场效应管击穿。寄生二极管可以包括一个由P型半导体和N型半导体形成的P-N结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当寄生二极管的两端不存在外加电压时，由于P-N结两边载流子浓度差引起的扩散电流与自建电场引起的漂移电流相等，而处于电平衡状态。在本实施例中，寄生二极管可以在接收到起动电源10输出的电流时导通，将启动电源10输出的电流传输至负载60中，以为负载60进行供电。电池管理模块40可以检测起动电源10的电压，在电压低于预设电压阈值时，电池管理模块40可以将第一场效应管M1和第二场效应管M2导通，此时发电机50可以为起动电源10进行充电，起动电源10可以输出稳定电压为负载60供电。
通过设置第一场效应管M1和第二场效应管M2，在起动电源10的电压达到预设电压阈值时，电池管理模块40可以控制第一场效应管M1导通、第二场效应管M2截止，此时起动电源10可以通过第一场效应管M1和第二场效应管M2的寄生二极管输出稳定电压，发电机50则由于第二场效应管M2的寄生二极管限制电流方向而无法继续对起动电源10进行充电。
可以理解的是，第一场效应管M1也可以设置有寄生二极管，通过控制第一场效应管M1截止、第二场效应管M2导通，还可以使得主正开关单元20断开第二电流方向的电流。即此时发电机50可以为起动电源10进行充电，而起动电源10输出的稳定电压则由于第一场效应管M1截止，第一场效应管M1的寄生二极管反偏而无法输出至负载60。
请参照图4，在一些实施例中，上述充放电控制电路还可以包括主负开关单元30和加热模块70。
主负开关单元30的第一端与起动电源10的负极连接，主负开关单元30的第二端可以与发电机50的第二端或负载60的第二端连接。加热模块70的第一端与主正开关单元20的第二端连接，加热模块70的第二端与主负开关单元30的第一端连接，加热模块70的控制端与电池管理模块40连接。加热模块70可以对起动电源10进行加热。主负开关单元30可以包括第二开关K2。
第一开关K1和第二开关K2可以为继电器。电池管理模块40可以控制加热模块70进行开启或关闭，在加热模块70开启时，可以对起动电源10进行加热，使起动电源10的电池温度升高。在加热模块70关闭时，则可以停止对起动电源10进行加热。由于加热模块70的两端分别与主正开关单元20的第二端和主负开关单元30的第一端连接，在主正开关单元20断开第一电流方向的电流时，发电机50、加热模块70以及主负开关单元30可以形成电流回路，使得发电机50能够为加热模块70进行供电。即，在电池管理模块40控制主正开关单元20断开第一电流方向的电流时，发电机50也可以为加热模块70进行供电，使加热模块70对起动电源10进行加热。
需要说明的是，在起动电源10的电芯温度较低时，起动电源10的允许充电电流较小，而发电机50的输出电流通常为较大电流，例如在怠速状态下发电机50的输出电流可以达到40A以上，此时发电机50对起动电源10进行充电可能会造成起动电源10的损坏，因此需要对起动电源10进行加热升温后，提升起动电源10的电芯温度，才能使得起动电源10的允许充电电流提升至发电机50的输出电流。而在对起动电源10进行加热的过程中，由于发电机50的输出电流较大，电池管理模块40需要设置主正开关单元20断开第一电流方向的电流，以阻断发电机50对起动电源10的充电，直至起动电源10的电池温度升温至满足充电需求时，电池管理模块40才将主正开关单元20的电流方向设置为双向，以对起动电源10进行充电。
通过设置主负开关单元30和加热模块70，能够在起动电源10的温度较低而无法进行充电时，通过发电机50为加热模块70进行供电，使加热模块70对起动电源10进行加热，使得起动电源10的温度提升至可充电的温度范围内。
在一些实施例中，请再次参照图4，上述加热模块70可以包括加热装置71和加热开关K3，加热开关K3的控制端与电池管理模块40连接，电池管理模块40可以控制加热开关K3的导通与断开。加热装置71的第一端通过加热开关K3与主正开关单元20的第二端连接，加热装置71的第二端则与主负开关单元30的第一端连接。加热装置71可以设置在起动电源10的表面，并在通电状态下对起动电源10进行加热。
加热装置可以为在加热开关K3导通时进入通电状态，并接收发电机50的输出电压。加热装置在通电状态下，可以对起动电源10进行加热，以提升起动电源10的温度。例如，加热装置可以是设置在起动电源10表面的电热膜，该电热膜可以是金属电热膜、无机电热膜和高分子电热膜等。
金属电热膜是采用气相生长等成膜技术，将导电的金属材质附着到绝缘材质上，在金属层表面再覆盖一层绝缘材料，将金属层严密包裹在里面，形成薄片状导电膜。在金属电热膜通电后，金属内阻发热，形成电热效应，从而对起动电源10进行加热。
无机电热膜是指将导电材料与阻燃剂、成膜剂等辅料混合到一起，并涂抹到绝缘基材上，所形成的导电膜。导电材料可以为无机物，例如石墨、SiC、SiO2、导电油墨、炭纤维和其他导电硅酸盐等。在给无机电热膜的两端施加一定电压时，导电材料可以将电能转换为热能，并对起动电源10进行加热。
需要说明的是，一部分无机导电材料常温下是脆性物质，比如SiO2，采用此类物质的电热膜需要涂覆在刚性基材上，作为板型材料使用。而另外一部分无机导电材料则表现为柔性，比如导电油墨和炭纤维。
高分子电热膜是在有机材料中加入导电粒子，加工成薄膜材料后封装，或者把导电材料涂抹在绝缘材料基底上，制成有机导电膜，再用高分子绝缘材料封装。有高分子电热膜可以包括硅胶电热膜、聚酰亚胺电热膜、环氧板电热膜等。
通过设置加热开关K3和加热装置71，电池管理模块40可以控制加热开关K3导通，使加热装置71通电并对起动电源10进行加热，从而提升起动电源10的电芯温度，使得起动电源10能够接收发电机50的输出电流进行充电。
可以理解的是，第三开关K3可以为场效应管，第三开关K3还可以设置在电池管理模块40的内部，即加热装置的一端通过电池管理模块40与主负开关单元30的第一端连接。
请参照图4，在一些实施例中，上述充放电控制电路还可以包括温度感应单元80，温度感应单元80可以设置在起动电源10的内部，并与电池管理模块40电连接。
温度感应单元80可以对起动电源10的内部的电芯温度进行检测，并根据起动电源10的电芯温度生成相应的温度信号。例如，上述温度感应单元80可以为NTC(NegativeTemperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻，通过设置在起动电源10内的NTC热敏电阻，电池管理模块40可以检测NTC热敏电阻两端的电压变化，来确定NTC热敏电阻的实时阻值，并根据实时阻值确定起动电源10内的实时电芯温度。同样地，温度感应单元80也可以是PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻或其他测温元件。
通过设置温度感应单元80，电池管理模块40可以接收温度感应单元80发送的温度信号，并根据该温度信号确定起动电源10的电芯温度。在电芯温度低于第一温度阈值时，电池管理模块40可以开启加热模块70，以通过加热起动电源10提升电芯温度。在加热过程中电池管理模块40还可以实时检测电芯温度，并在电芯温度高于第二温度阈值时，关闭加热模块70，停止加热。
请再次参照图4，在一些实施例中，上述充放电控制电路中还可以串联有过流保护模块Fuse和采样模块Shunt。
过流保护模块Fuse可以是串联在起动电源10所在的电流回路中的保险丝，保险丝可以在电流过大时进行熔断，以断开其所在的电流回路。采样模块Shunt则可以是设置在起动电源10所在的电流回路中的分流电阻，通过检测分流电阻两端的电压即可确定该分流电阻所在的电流回路中的电流。
通过设置过流保护模块Fuse，可以在电流过大时切断充放电控制电路，以避免电路中的各个器件过流损坏。设置采样模块Shunt则可以与电池管理模块40电连接，电池管理模块40通过接收采样模块Shunt发送的采样信号即可对回路电流进行采样。
本申请实施例还提供一种充放电控制方法，应用于上述实施例中充放电控制电路的电池管理模块，如图5所示，充放电控制方法包括：
S510，在检测到汽车的发电机为启动状态的情况下，导通主正开关单元；
S520，在检测到起动电源的电压达到预设电压阈值时，控制主正开关单元断开第一电流方向的电流。
在本实施例中，通过设置主正开关单元，电池管理模块可以在发电机启动时，根据起动电源的电压设置主正开关单元的电流方向。在起动电源的电压低于预设电压阈值时，可以设置主正开关单元导通，此时主正开关单元未断开第一电流方向的电流，发电机可以为起动电源充电，起动电源也可以为负载供电，从而使得起动电源能够进行充电和放电。在起动电源的电压达到预设电压阈值时，则可以控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，使得起动电源在正常输出稳定电压时，断开与发电机形成的充电回路，从而停止对起动电源继续充电。在起动电源的电压较高时，通过阻断发电机与起动电源的充电回路，能够避免起动电源发生过充，并使得起动电源与整车负载的供电回路保持正常，起动电源能够输出稳定滤波电压给整车的其他负载，以避免整车供电异常波动而引发故障或事故。
在S510中，电池管理模块可以接入汽车总线，并与整车进行通信。在电池管理模块检测到发电机为启动状态时，可以导通主正开关单元。此时发电机可以为起动电源进行充电，起动电源也可以输出稳定电压为整车的其他负载进行供电。
在S520中，电池管理模块可以实时检测起动电源的电压，在起动电源的电压低于预设电压阈值时，可以设置主正开关单元的电流方向保持为双向。在电池管理模块检测到起动电源的电压达到预设电压阈值时，表示起动电源此时为满充状态，若继续对起动电源进行充电将会导致起动电源过充。此时电池管理模块可以控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，此时起动电源仍然可以继续输出稳定电压为负载供电，发电机输出的充电电压则被主正开关单元阻断而无法对起动电源继续进行充电，从而避免起动电源发生过充的同时，还能够保障起动电源输出稳定滤波电压给整车的其他负载，以避免整车供电异常波动而引发故障或事故。
作为一个可选实施例，请参照图6，步骤S520之前，还可以包括：
S610，获取起动电源的电芯温度；
S620，在电芯温度低于第一温度阈值的情况下，开启加热模块并控制主正开关单元断开第一电流方向的电流；
S630，在电芯温度高于第二温度阈值的情况下，关闭加热模块，控制主正开关单元恢复并维持第一电流方向的电流。
在本实施例中，电池管理模块可以根据起动电源的电芯温度进行加热模块的控制。在电芯温度低于第一温度阈值时，可以控制加热模块开启，并控制发电机停止对起动电源进行充电。在电芯温度高于第二温度阈值，可以控制加热模块关闭，并控制发电机开始对起动电源进行充电。
在S610中，电池管理模块还可以实时检测起动电源的电芯温度。例如，电池管理模块可以与设置在起动电源内的温度感应单元连接，通过接收温度感应单元发送的温度信号确定起动电源的电芯温度。
在S620中，在起动电源的电芯温度低于预设的第一温度阈值时，表示此时起动电源处于低温条件下，允许的充电电流较小，而发电机的输出电流此时高于充电电流的允许范围，若发电机对起动电源进行充电，将会造成起动电源发生损坏。此时电池管理模块可以控制主正开关单元断开第一电流方向的电流，得发电机与起动电源的充电回路断开，起动电源与各个负载的供电回路仍保持正常运行。电池管理模块还可以控制加热模块开启，以对起动电源进行加热，通过提升起动电源的电芯温度来提高起动电源的充电电流的允许范围。
在S630中，在电池管理模块检测到起动电源的电芯温度高于第二温度阈值时，此时由于起动电源的电芯温度升高，使得起动电源的充电电流的允许范围也随之增大，在电芯温度高于第二温度阈值时，可以确定此时发电机的输出电流位于起动电源的充电电流的允许范围，此时可以控制加热模块关闭以停止加热，并控制主正开关单元恢复并维持第一电流方向的电流，使发电机与起动电源之间的充电回路重新导通，发电机能够通过主正开关单元输出充电电压，以对起动电源进行充电。
可以理解的是，为了避免起动电源的电芯温度发生变化时，加热模块频率开启和关闭，可以设置第一温度阈值低于第二温度阈值，则加热模块在将起动电源的电芯温度加热至第一温度阈值后，还可以继续加热至第二温度阈值才停止加热，从而避免电芯温度迅速降低至第一温度阈值以下导致加热模块频繁启动。例如，第一温度阈值可以设置为5°，第二温度阈值可以设置为8°。
作为一个可选实施例，电池管理模块还可以对起动电源的电池状态进行检测，在检测到起动电源发生故障时，电池管理模块也可以将主正开关单元的电流方向设置为主正开关单元的第一端至第二端，以停止对起动电源进行充电，并将故障信息发送至整车控制系统。
图7示出了本申请实施例提供的充放电控制设备的硬件结构示意图。
充放电控制设备可以包括处理器701以及存储有计算机程序指令的存储器702。
具体地，上述处理器701可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器702可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器702可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器702可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器702可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器702是非易失性固态存储器。
存储器可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本公开的一方面的方法所描述的操作。
处理器701通过读取并执行存储器702中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种充放电控制方法。
在一个示例中，充放电控制设备还可包括通信接口703和总线710。其中，如图7所示，处理器701、存储器702、通信接口703通过总线710连接并完成相互间的通信。
通信接口703，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线710包括硬件、软件或两者，将充放电控制设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输
(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线710可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
该充放电控制设备可以基于上述电池供电系统，从而实现结合图5至图6描述的充放电控制方法。
另外，结合上述实施例中的充放电控制方法，本申请实施例可提供一种计算机存储介质来实现。该计算机存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种充放电控制方法。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将本申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种充放电控制电路，其特征在于，应用于汽车，所述电路包括：
起动电源；
主正开关单元，所述主正开关单元的第一端与所述起动电源连接，所述主正开关单元的第二端与所述汽车的发电机连接，所述主正开关单元的第二端与所述汽车的负载连接；所述主正开关单元用于断开第一电流方向的电流；所述第一电流方向为所述发电机为所述起动电源充电的情况下，充电回路的电流方向；
电池管理模块，所述电池管理模块与所述主正开关单元的控制端连接，所述电池管理模块与所述起动电源连接，所述电池管理模块用于检测所述起动电源的电压，在所述起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，控制所述主正开关单元断开所述第一电流方向的电流，使所述发电机停止为所述起动电源充电。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述主正开关单元包括：
第一开关，所述第一开关的第一端与所述起动电源的正极连接，所述第一开关的第二端与所述发电机的第一端和所述负载的第一端连接；
反向保护模块，所述反向保护模块与所述第一开关并联，所述反向保护模块用于在所述第一开关断开的情况下，维持第二电流方向的电流，所述第二电流方向为所述起动电源为所述负载供电的情况下，供电回路的电流方向；
所述电池管理模块，用于在所述起动电源的电压低于预设电压阈值的情况下，将所述第一开关导通，以对所述起动电源进行充电和放电；在所述起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，将所述第一开关断开，以对所述起动电源进行放电，并停止对所述起动电源进行充电。
3.根据权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于，所述反向保护模块包括：
二极管，所述二极管的正极与所述第一开关的第一端连接，所述二极管的负极与所述第一开关的第二端连接。
4.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述主正开关单元包括：
第一场效应管，所述第一场效应管的第一端与所述起动电源的正极连接；
第二场效应管，所述第二场效应管的第一端与所述发电机的第一端和所述负载的第一端连接，所述第二场效应管的第二端与所述第一场效应管的第二端连接；
所述第二场效应管设置有寄生二极管，所述寄生二极管的正极与所述第二场效应管的第二端连接，所述寄生二极管的负极与所述第二场效应管的第一端连接；
所述电池管理模块，用于在所述起动电源的电压低于预设电压阈值的情况下，将所述第一场效应管和所述第二场效应管导通；在所述起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，将所述第一场效应管导通、所述第二场效应管截止。
5.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述充放电控制电路还包括：
主负开关单元，所述主负开关单元的第一端与所述起动电源的负极连接，所述主负开关单元的第二端与所述发电机的第二端和所述负载的第二端连接；
加热模块，所述加热模块的第一端与所述主正开关单元的第二端连接，所述加热模块的第二端与所述主负开关单元的第一端连接，所述加热模块的控制端与所述电池管理模块连接，所述加热模块用于对所述起动电源进行加热。
6.根据权利要求5所述的充放电控制电路，其特征在于，所述加热模块包括：
加热开关，所述加热开关的控制端与所述电池管理模块连接；
加热装置，所述加热装置的第一端通过所述加热开关与所述主正开关单元的第二端连接，所述加热装置的第二端与所述主负开关单元的第一端连接，所述加热装置设置于所述起动电源的表面，所述加热装置用于对所述起动电源进行加热。
7.根据权利要求6所述的充放电控制电路，其特征在于，所述充放电控制电路还包括：
温度感应单元，所述温度感应单元设置于所述起动电源的内部，所述温度感应单元与所述电池管理模块电连接，所述温度感应单元用于根据所述起动电源的电芯温度生成相应的温度信号；
所述电池管理模块，用于根据所述温度感应单元发送的温度信号确定所述起动电源的电芯温度，在所述电芯温度低于第一温度阈值的情况下，开启所述加热模块；在所述电芯温度高于第二温度阈值的情况下，关闭所述加热模块。
8.一种充放电控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一项所述的充放电控制电路，所述方法包括：
在检测到汽车的发电机为启动状态的情况下，导通所述主正开关单元；
在检测到所述起动电源的电压达到所述预设电压阈值的情况下，控制所述主正开关单元断开所述第一电流方向的电流。
9.根据权利要求8所述的充放电控制方法，其特征在于，所述在检测到所述起动电源的电压达到预设电压阈值的情况下，控制所述主正开关单元断开所述第一电流方向的电流之前，还包括：
获取所述起动电源的电芯温度；
在所述电芯温度低于所述第一温度阈值的情况下，开启所述加热模块并控制所述主正开关单元断开所述第一电流方向的电流；
在所述电芯温度高于所述第二温度阈值的情况下，关闭所述加热模块，控制所述主正开关单元恢复并维持所述第一电流方向的电流。
10.一种充放电控制设备，其特征在于，所述充放电控制设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求8或9所述的充放电控制方法。
11.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求8或9所述的充放电控制方法。
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