CN117318214A - 电池包高压系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电池包高压系统及其控制方法，电池包高压系统包括电池单元、主正继电器、主负继电器、快充正继电器、快充负继电器、放电接口以及快充接口，其中：所述电池单元、所述主正继电器、所述放电接口及所述主负继电器依次串联成放电回路；所述电池单元、所述主正继电器、所述快充正继电器、所述快充接口及所述快充负继电器依次串联成快充回路。本申请的电池包高压系统及其控制方法可以减少发热量、提升使用寿命，并且便于检测主负继电器的粘连情况。

Description

电池包高压系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及电池包技术领域，尤其涉及一种电池包高压系统及其控制方法。
背景技术
随着国家政策推进以及新能源汽车技术的发展，新能源汽车的市场占有量越来越大，高压安全也越来越收到人们的重视，动力电池Pack作为新能源的动力核心，其高压安全和性能显得尤为重要。
随着市场上电池包快充能力越来越强，充电电流越来越高，对元器件的载流能力要求也越高，充电时主负继电器成为一个高热元器件，产生大量的热量，影响电器件的寿命。并且，传统的电池包高压架构的负极继电器粘连检测往往会受到与其串联的其他继电器的开闭情况的影响，检测流程复杂，不容易操作。
因此，有必要提供一种改进的电池包高压系统及其控制方法，以解决上述问题。
发明内容
本申请提供了一种减少发热量、提升使用寿命、方便检测的电池包高压系统及其控制方法。
本申请公开了一种电池包高压系统，包括电池单元、主正继电器、主负继电器、快充正继电器、快充负继电器、放电接口以及快充接口，其中：所述电池单元、所述主正继电器、所述放电接口及所述主负继电器依次串联成放电回路；所述电池单元、所述主正继电器、所述快充正继电器、所述快充接口及所述快充负继电器依次串联成快充回路。
进一步地，还包括与所述主正继电器并联的主预充模块，所述主预充模块包括串联的主预充继电器与主预充电阻。
进一步地，还包括与所述快充正继电器并联的快充预充模块，所述快充预充模块包括串联的快充预充继电器与快充预充电阻。
进一步地，还包括第一采样点A、第二采样点B与第三采样点C，所述第一采样点A设置在所述主正继电器的输出端，所述第二采样点B与所述第三采样点C分别设置在所述主负继电器的两端。
进一步地，还包括分流器与熔断器，所述分流器串联于所述电池单元与所述主负继电器之间，所述熔断器与所述电池单元串联。
进一步地，所述电池单元包括至少两个电池模组，每个所述电池模组均包括依次串联的电池单体。
本申请还公开了一种如上所述的电池包高压系统的控制方法，包括：获取上电指令，控制所述主正继电器、所述主负继电器、所述快充正继电器及所述快充负继电器的通断顺序；
放电上电过程中，先闭合所述主负继电器，再闭合所述主正继电器；
快充上电过程中，先闭合所述快充负继电器，再闭合所述主正继电器，再闭合所述快充正继电器。
进一步地，所述电池包高压系统还包括与所述主正继电器并联的主预充模块，所述主预充模块包括串联的主预充继电器与主预充电阻，所述闭合所述主正继电器包括：
先闭合所述主预充继电器，完成预充后，再闭合所述主正继电器，断开所述主预充继电器。
进一步地，所述电池包高压系统还包括与所述快充正继电器并联的快充预充模块，所述快充预充模块包括串联的快充预充继电器与快充预充电阻，所述闭合所述快充正继电器包括：
先闭合所述快充预充继电器，完成预充后，再闭合所述快充正继电器，断开所述快充预充继电器。
进一步地，在所述主正继电器的输出端设置第一采样点A，在所述主负继电器的两端分别设置第二采样点B与第三采样点C；
分别测量AB之间的电压VAB与AC之间的电压VAC；
若(VAB-VAC)/VAB＜0.5％，则所述主负继电器粘连。
本申请的电池包高压系统设置有放电回路与快充回路两条回路，主负继电器设置在放电回路中，快充负继电器设置在快充回路中，因此，当电池包处于充电状态时，主负继电器处于断开状态，减少了电池包高压系统整体发热量的产生，延长了主负继电器以及电池包整体的使用寿命。并且，由于充电回路的负极只有主负继电器一个继电器，通过设置A、B、C三处采样点，分别测量VAB与VAC并进行计算与比较，即可检测主负继电器K2的粘连情况，操作简单容易实现。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。
图1是本申请的电池包高压系统的结构示意图。
图2是本申请的电池包高压系统放电上电过程的流程图。
图3是本申请的电池包高压系统快充上电过程的流程图。
附图标号说明：10、电池单元；11、电池模组；20、主预充模块；30、快充预充模块；40、放电接口；50、快充接口；60、分流器；70、熔断器；K1、主正继电器；K2、主负继电器；K3、快充正继电器；K4、快充负继电器；K5、主预充继电器；K6、快充预充继电器；R1、主预充电阻；R2、快充预充电阻。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本说明书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。在本说明书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。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
接下来对本申请实施例进行详细说明。
如图1所示，本申请提供了一种电池包高压系统，包括电池单元10、主正继电器K1、主负继电器K2、快充正继电器K3、快充负继电器K4、主预充模块20、快充预充模块30、放电接口40、快充接口50、分流器60以及熔断器70。其中：电池单元10、主正继电器K1、放电接口40及主负继电器K2依次串联成放电回路。电池单元10、主正继电器K1、快充正继电器K3、快充接口50及快充负继电器K4依次串联成快充回路。
具体地，主正继电器K1用于控制主正高压的通断，主负继电器K2用于控制主负高压的通断，快充正继电器K3用于控制快充正高压的通断，快充负继电器K4用于控制快充负高压的通断。放电接口40用于连接高压负载，快充接口50用于连接充电桩等外部快充设备。
电池单元10包括至少两个电池模组11，每个电池模组11均包括依次串联的电池单体。通过串联电池单体，将电压相应叠加，使电池单元10可以提供更大的动力输出和驱动能力，满足电池包高压系统的高压需求。同时，可以储存更多电能，使电池包高压系统能够更长时间运行，提供更大的功率。
主预充模块20与主正继电器K1并联。主预充模块20包括串联的主预充继电器K5与主预充电阻R1。主预充继电器K5用于控制主预充高压的通断，主预充电阻R1用于限制主预充过程中的电流。主预充模块20的设置避免了闭合瞬间电流对主正继电器K1的冲击，保证了主正继电器K1的使用寿命。
快充预充模块30与快充正继电器K3并联。快充预充模块30包括串联的快充预充继电器K6与快充预充电阻R2。快充预充继电器K6用于控制快充预充高压的通断，快充预充电阻R2用于限制快充预充过程中的电流。由于目前部分充电桩可能设置有寄生电容，在电池包高压系统的快充过程中会短时间内释放大量电流，快充预充模块30的设置避免了快充正继电器K3在快充上电时短时大电流导致的粘连问题，提升了电路整体的稳定性。
分流器60串联于电池单元10与主负继电器K2之间，用于控制电池包高压系统回路中的电流分配，确保电路的安全性和稳定性。熔断器70与电池单元10串联，当电池包高压系统出现短路或者过载大电流时，通过熔断本体来切断电路，起到保护作用。
本申请的电池包高压系统设置有放电回路与快充回路两条回路，主负继电器K2仅设置在放电回路中，快充负继电器K4仅设置在快充回路中，因此，当电池包处于充电状态时，主负继电器K2处于断开状态，减少了电池包高压系统整体发热量的产生，延长了主负继电器K2以及电池包整体的使用寿命。
请同时参考图2及图3，本申请还提供了一种如上所述的电池包高压系统的控制方法，包括：
获取上电指令，控制主正继电器K1、主负继电器K2、快充正继电器K3及快充负继电器K4的通断顺序；
放电上电过程中，先闭合主负继电器K2，再闭合主正继电器K1；
快充上电过程中，先闭合快充负继电器K4，再闭合主正继电器K1，再闭合快充正继电器K3。
当主正继电器K1的两端还同时与主预充模块20并联时，闭合主正继电器K1具体包括：先闭合主预充继电器K5，完成预充后，再闭合主正继电器K1，断开主预充继电器K5。
当快充正继电器K3的两端还同时与快充预充模块30并联时，闭合快充正继电器K3具体包括：先闭合快充预充继电器K6，完成预充后，再闭合快充正继电器K3，断开快充预充继电器K6。
因此，在如图1所示的电池包高压系统的控制方法中：
如图2所示，放电上电过程中，获取放电上电指令后，先闭合主负继电器K2，再闭合主预充继电器K5，完成预充后，再闭合主正继电器K1，断开主预充继电器K5。
如图3所示，快充上电过程中，获取快充上电指令后，先闭合快充负继电器K4，再闭合主预充继电器K5，完成主回路的预充后，先闭合主正继电器K1，再断开主预充继电器K5；之后先闭合快充预充继电器K6，完成快充回路的预充后，再闭合快充正继电器K3，断开快充预充继电器K6。
可以理解的是，在本申请的电池包高压系统中，慢充过程与放电过程共用同一回路，因此，慢充上电过程中各继电器的开闭顺序与放电上电过程中各继电器的开闭顺序相同。
此外，本申请的电池包高压系统还包括第一采样点A、第二采样点B与第三采样点C。第一采样点A设置在主正继电器K1的输出端，第二采样点B与第三采样点C分别设置在主负继电器K2的两端。通过设置A、B、C三处采样点，可以对主负继电器K2的状态进行检测。
相应的，本申请的电池包高压系统的控制方法中，也包括对主负继电器K2的检测方法，其包括：
在主正继电器K1的输出端设置第一采样点A，在主负继电器K2的两端分别设置第二采样点B与第三采样点C；
分别测量AB之间的电压VAB与AC之间的电压VAC；
当电池包高压系统处于上电状态时，若(VAB-VAC)/VAB＜0.5％，则主负继电器K2粘连。
可以理解的是，若主负继电器K2粘连，则说明第二采样点B与第三采样点C之间的压降非常小(甚至等同于短路)，此时(VAB-VAC)/VAB＜0.5％。
本申请的电池包高压系统的放电回路负极只有主负继电器K2一个继电器，因此可以单独检测主负继电器K2的粘连情况，而不受其他继电器开闭情况的影响，仅通过对三个采样点的电压进行测量与比较，即可实现对主负继电器K2粘连情况的检测，检测过程更加简单且容易操作。
本申请的电池包高压系统设置有放电回路与快充回路两条回路，主负继电器K2设置在放电回路中，快充负继电器K4设置在快充回路中，因此，当电池包处于充电状态时，主负继电器K2处于断开状态，减少了电池包高压系统整体发热量的产生，延长了主负继电器K2以及电池包整体的使用寿命。此外，电池包高压放电回路的负极只有主负继电器K2一个继电器，通过设置A、B、C三处采样点，分别测量VAB与VAC并进行计算与比较，即可检测主负继电器K2的粘连情况，操作简单容易实现。
以上所述仅是本申请的较佳实施方式而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电池包高压系统，其特征在于，包括电池单元、主正继电器、主负继电器、快充正继电器、快充负继电器、放电接口以及快充接口，其中：所述电池单元、所述主正继电器、所述放电接口及所述主负继电器依次串联成放电回路；所述电池单元、所述主正继电器、所述快充正继电器、所述快充接口及所述快充负继电器依次串联成快充回路。
2.根据权利要求1所述的电池包高压系统，其特征在于，还包括与所述主正继电器并联的主预充模块，所述主预充模块包括串联的主预充继电器与主预充电阻。
3.根据权利要求1所述的电池包高压系统，其特征在于，还包括与所述快充正继电器并联的快充预充模块，所述快充预充模块包括串联的快充预充继电器与快充预充电阻。
4.根据权利要求1所述的电池包高压系统，其特征在于，还包括第一采样点A、第二采样点B与第三采样点C，所述第一采样点A设置在所述主正继电器的输出端，所述第二采样点B与所述第三采样点C分别设置在所述主负继电器的两端。
5.根据权利要求1所述的电池包高压系统，其特征在于，还包括分流器与熔断器，所述分流器串联于所述电池单元与所述主负继电器之间，所述熔断器与所述电池单元串联。
6.根据权利要求1所述的电池包高压系统，其特征在于，所述电池单元包括至少两个电池模组，每个所述电池模组均包括依次串联的电池单体。
7.一种如权利要求1所述的电池包高压系统的控制方法，其特征在于，包括：获取上电指令，控制所述主正继电器、所述主负继电器、所述快充正继电器及所述快充负继电器的通断顺序；
放电上电过程中，先闭合所述主负继电器，再闭合所述主正继电器；
快充上电过程中，先闭合所述快充负继电器，再闭合所述主正继电器，再闭合所述快充正继电器。
8.根据权利要求7所述的电池包高压系统的控制方法，其特征在于，所述电池包高压系统还包括与所述主正继电器并联的主预充模块，所述主预充模块包括串联的主预充继电器与主预充电阻，所述闭合所述主正继电器包括：
先闭合所述主预充继电器，完成预充后，再闭合所述主正继电器，断开所述主预充继电器。
9.根据权利要求7所述的电池包高压系统的控制方法，其特征在于，所述电池包高压系统还包括与所述快充正继电器并联的快充预充模块，所述快充预充模块包括串联的快充预充继电器与快充预充电阻，所述闭合所述快充正继电器包括：
先闭合所述快充预充继电器，完成预充后，再闭合所述快充正继电器，断开所述快充预充继电器。
10.根据权利要求7所述的电池包高压系统的控制方法，其特征在于，
在所述主正继电器的输出端设置第一采样点A，在所述主负继电器的两端分别设置第二采样点B与第三采样点C；
分别测量AB之间的电压VAB与AC之间的电压VAC；
若(VAB-VAC)/VAB＜0.5％，则所述主负继电器粘连。
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