CN117485200A - 防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开关于一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法和系统，所述车载低压电池包括电芯和开关器件，所述控制方法包括：在车载低压电池的正极和负极与搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制开关器件断开，以切断搭电设备与电芯之间的电连接；在搭电结束后，控制开关器件闭合，以接通车载发电设备与电芯之间的电连接，以通过车载发电设备给电芯充电。由此，本公开在不增加车载低压电池硬件电路的基础上，通过在搭电过程中控制开关器件断开，并在搭电结束后控制开关器件闭合，即控制开关器件延时闭合的控制策略，能够有效地防止车载低压电池在搭电过程中过充，以实现对电芯的保护。

Description

防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法和系统
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法和系统。
背景技术
随着新能源汽车技术的发展，12V的车载低压电池也应用了锂电池，但因一些情况如12V锂电池长时间没有得到充电可能会导致12V锂电池发生亏电的问题，一旦12V锂电池亏电到一定程度，12V锂电池为了保护自身电芯不发生过放现象，会主动切断输出，这样整车失去低压电源，此时就需要通过搭电设备给12V锂电池进行搭电，但是12V锂电池对搭电设备的输出电压有较高要求。
相关技术是在12V锂电池中加入额外的电路设计，这样一旦12V锂电池遇到搭电场景，会主动切换到额外的硬件电路，通过额外的硬件电路调节搭电设备的输出电压，以给电芯充电，从而可以防止电芯过充现象的发生，保护电芯。虽然，通过改变12V锂电池硬件电路可以防止电芯过充，但是这样会增加12V锂电池硬件电路的冗余设计和硬件成本。
因此，如何在不增加12V锂电池硬件电路的基础上防止12V锂电池在搭电过程中过充的发生是目前亟待解决的问题。
发明内容
本公开提供一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法和系统。
根据本公开实施例的第一方面，提出一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法，所述车载低压电池包括电芯和开关器件，所述开关器件的第一端作为所述车载低压电池的正极，所述开关器件的第二端与所述电芯的正极连接，所述电芯的负极作为所述车载低压电池的负极，所述控制方法包括：
在所述车载低压电池的正极和负极与搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制所述开关器件断开，以切断所述搭电设备与所述电芯之间的电连接；
在搭电结束后，控制所述开关器件闭合，以接通车载发电设备与所述电芯之间的电连接，以通过所述车载发电设备给所述电芯充电。
在本公开的一个实施例之中，所述控制所述开关器件闭合之前，还包括：
获取搭电结束后的时长，直至所述时长达到设定时长。
在本公开的一个实施例之中，所述在所述车载低压电池的正极和负极与对应的所述搭电设备的正极和负极连接进行搭电过程中，控制所述开关器件断开之前，还包括：
获取所述电芯的电参数；
根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否亏电；
在所述电芯亏电的情况下，控制报警模块发出报警信息；其中，所述报警信息用于表征所述电芯亏电的报警信息。
在本公开的一个实施例之中，所述在搭电结束后，控制所述开关器件闭合，以接通车载发电设备与所述电芯之间的电连接，以通过所述车载发电设备给所述电芯充电之后，还包括：
获取所述电芯的电参数；
根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否满电；
在所述电芯满电的情况下，控制所述车载发电设备调整输出电压。
根据本公开实施例的第二方面，提出了一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统，包括：车载低压电池、搭电设备和车载发电设备，所述车载低压电池和所述车载发电设备并联连接；其中，
所述车载低压电池，包括电芯、开关器件和控制模块，所述开关器件的第一端作为所述车载低压电池的正极，所述开关器件的第二端与所述电芯的正极连接，所述电芯的负极作为所述车载低压电池的负极，所述开关器件的第三端与所述控制模块连接，所述控制模块用于在所述车载低压电池的正极和负极与所述搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制所述开关器件断开，以切断所述搭电设备与所述电芯之间的电连接，并在搭电结束后，控制所述开关器件闭合，以接通车载发电设备与所述电芯之间的电连接，以通过所述车载发电设备给所述电芯充电。
在本公开的一个实施例之中，所述车载低压电池还包括：计时模块，所述计时模块与所述控制模块连接，所述计时模块用于对搭电结束后的时长进行计时；
所述控制模块还用于获取所述时长，并判断所述时长是否达到设定时长，以及在所述时长达到所述设定时长的情况下，控制所述开关器件闭合。
在本公开的一个实施例之中，所述车载低压电池还包括：电压采集模块和报警模块，所述控制模块分别与所述电压采集模块和所述报警模块连接，所述电压采集模块用于采集所述电芯的电参数，所述控制模块还用于根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否亏电，并在所述电芯亏电的情况下，控制所述报警模块发出报警信息；其中，所述报警信息用于表征所述电芯亏电的报警信息。
在本公开的一个实施例之中，所述控制模块还用于根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否满电，并在确定所述电芯满电的情况下，控制所述车载发电设备调整输出电压。
在本公开的一个实施例之中，所述车载发电设备包括：调压模块，所述调压模块与所述控制模块之间建立通信连接，所述调压模块用于根据所述电芯的电参数，对所述车载发电设备的输出电压进行调整。
在本公开的一个实施例之中，所述开关器件为场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、绝缘栅双极晶体管IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor)和继电器中的一种。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本公开的车载低压电池包括电芯和开关器件，开关器件的第一端作为车载低压电池的正极，开关器件的第二端与电芯的正极连接，电芯的负极作为车载低压电池的负极，本共公开的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法，在车载低压电池的正极和负极与搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制开关器件断开，以切断搭电设备与电芯之间的电连接；在搭电结束后，控制开关器件闭合，以接通车载发电设备与电芯之间的电连接，以通过车载发电设备给电芯充电。由此，在不增加车载低压电池硬件电路的基础上，通过在搭电过程中控制开关器件断开，并在搭电结束后控制开关器件闭合，即控制开关器件延时闭合的软件控制策略，可以有效地防止车载低压电池在搭电过程中过充的发生，以实现对电芯的保护。
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，并不能限制本公开。
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，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
图1是根据本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统的示意图；
图2是根据本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法的流程图。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
下面参考附图描述本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法和系统。
在介绍本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法之前，先来介绍下在车载低压电池亏电的情况下如何进行搭电。
搭电流程如下：准备两根搭电线和搭电电源如可以是一辆可以供电的救援车；确保救援车和车载低压电池亏电的车辆都应该在熄火状态下对电瓶进行操作，将车载低压电池盒的卡扣取下即可打开车载低压电池的保护盖，露出车载低压电池的正极和负极，一般红色“+”为正极；确认好车载低压电池的正负极，如果无法分辨，切忌随意搭电；取一根搭电线，一头连接亏电的车载低压电池的正极，另一头连接搭电电源的正极；取另一根搭电线，先连接搭电电源的负极，再把另一头连接在亏电的车载低压电源的负极；两根搭电线搭好之后，先启动有电的车辆，之后再启动亏电的车辆，然后车辆负载如仪表灯会顺利亮起；亏电的车辆启动之后由车载发电设备供电，就可以把搭电线拆掉，例如，具体可以是先拆负极后拆正极。
图1是根据本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统的示意图。
如图1所示，本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统100，包括：车载低压电池10、搭电设备30和车载发电设备20。
其中，车载低压电池10和车载发电设备20并联连接。车载低压电池10包括控制模块11、电芯12和开关器件13，控制模块11和开关器件13可以集成设置在电池管理系统BMS(Battery Management System)中，其中，开关器件13的第一端作为车载低压电池10的正极，开关器件13的第二端与电芯12的正极连接，电芯12的负极作为车载低压电池10的负极，开关器件13的第三端与控制模块11连接，控制模块11用于在车载低压电池10的正极和负极与搭电设备30的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制开关器件13断开，以切断搭电设备30与电芯12之间的电连接，并在搭电结束后，控制开关器件13闭合，以接通车载发电设备20与电芯12之间的电连接，以通过车载发电设备20给电芯12充电。
需要说明的是，当车辆为新能源车时，车载发电设备20为新能源车中的DC-DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流变换器)；当车辆为燃油车时，车载发电设备20为燃油车中的发电机。
在该实施例中，控制模块11在车载低压电池10的正极与搭电设备30的正极通过一根搭电线连接且车载低压电池10的负极与搭电设备30的负极通过另一根搭电线连接的情况下，即在通过搭电设备30给亏电的车辆进行搭电的过程中，控制开关器件13断开，这样可以切断搭电设备30与电芯12之间的电连接，以避免搭电设备30直接给亏电的车载低压电池10充电。由于搭电过程一般是30s，在搭电的30s结束后，控制模块11控制开关器件13闭合，这样可以接通车载发电设备20与电芯12之间的电连接，以便通过车载发电设备20给电芯12充电。
由此，本公开可以在不增加车载低压电池硬件电路的基础上，通过在搭电过程中控制开关器件断开，并在搭电结束后控制开关器件闭合，即控制开关器件延时闭合的软件控制策略，可以有效地防止车载低压电池在搭电过程中过充的发生，以实现对电芯的保护。
在本公开的一个实施例之中，车载低压电池10还包括：计时模块(图中未示出)，计时模块与控制模块11连接，计时模块用于对搭电结束后的时长进行计时；控制模块11还用于获取搭电结束后的时长，并判断搭电结束后的时长是否达到设定时长，以及在搭电结束后的时长达到设定时长的情况下，控制开关器件13闭合。其中，设定时长可以根据实际需要进行选择，例如，可以为5s。
在该实施例中，在搭电结束后，控制模块11如果直接控制开关器件13闭合，则会导致车载发电设备20没有足够的时间调节输出给电芯12充电的电压，此时很可能会因为当前车载发电设备20输出的电压较高，导致电芯12过流。因此，本公开在搭电结束后，通过计时模块对搭电结束后的时长进行计时，控制模块11实时获取搭电结束后的时长，并对搭电结束后的时长进行判断，直至搭电结束后的时长达到设定时长时，控制开关器件13闭合，这样是为了给车载发电设备20留下足够的调节电压的时间，以便车载发电设备20可以输出合适的电压，以给电芯12充电。
在本公开的一个实施例之中，继续参考图1，车载低压电池10还包括：电压采集模块14和报警模块(图中未示出)，电压采集模块14可以设置在电池管理系统中，控制模块11分别与电压采集模块14和报警模块连接，电压采集模块的两个采集端分别与电芯12的正极和负极连接，电压采集模块14用于采集电芯12的电参数；控制模块11还用于根据电芯12的电参数，判断电芯12是否亏电，并在电芯12亏电的情况下，控制报警模块发出报警信息；其中，报警信息用于表征电芯12亏电的报警信息。
在本公开的一个实施例之中，控制模块11还用于根据电芯12的电参数，判断电芯12是否满电，并在确定电芯12满电的情况下，控制车载发电设备20调整输出电压。
在本公开的一个实施例之中，车载发电设备20包括：调压模块(图中未示出)，调压模块与控制模块11之间建立通信连接，调压模块用于根据电芯12的电参数，对车载发电设备20的输出电压进行调整。
继续结合图1进行说明，控制模块11实时获取通过电压采集模块14采集电芯12的电参数如电压、电量等，并根据电芯12的电参数判断电芯12是否亏电，例如判断电压是否小于设定电压如8V，和/或，判断电量是否小于设定电量如10％。其中，如果电压小于设定电压如8V，和/或，电量小于设定电量如10％，则确定电芯12亏电，并在电芯12亏电的情况下，控制报警模块发出电芯12亏电的报警信息，以提醒用户需要及时给电芯12充电，避免车辆无法启动。
在确定电芯12亏电时，控制开关器件13断开，此时VB电压较低，需要搭电设备30搭电，即将车载低压电池10的正极与搭电设备30的正极通过一根搭电线连接且车载低压电池10的负极与搭电设备30的负极通过另一根搭电线连接，在通过两根搭电线将搭电设备30与车载低压电池10连接好之后，启动车辆，车载发电设备20可正常输出，以给车辆负载40(车辆负载40可以包括低压负载和高压负载)供电。此时，由于开关器件13处于断开状态，所以搭电设备30不会直接给电芯12充电，但此时搭电设备30处于接入状态，输出电压VD较高，如果此时控制开关器件13闭合，则电芯12会被高电压VD充电，导致电流过大造成电芯12过流。如果在规定的时间如30s内取走了搭电线，即搭电结束，控制模块11则在搭电结束即30s后再延时5s后控制开关器件13闭合，这样能够确保电芯12不会被VD充电，而是被通过车载发电设备20中调压模块调节后得到合适的电压VG充电。
在通过电压VG对电芯12充电过程中，控制模块11实时获取电芯12的电参数，并根据电芯12的电参数，判断电芯12是否满电，并在确定电芯12满电的情况下，不再继续给电芯12充电，而将车载发电设备20的输出电压调整至合适电压，以分别给车辆负载40如低压负载和高压负载供电。
由此，本公开的车载低压电池不需要增加额外的硬件电路来保护电芯过充，而是仅仅靠软件控制设计就可以规避此问题，简单且节省硬件成本。
在本公开的一个实施例之中，开关器件13为场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT和继电器中的一种。
其中，当开关器件13为MOSFET时，开关器件13的第一端为MOSFET的漏极，开关器件13的第二端为MOSFET的源极，开关器件13的第二端为MOSFET的栅极。
当开关器件13为IGBT时，开关器件13的第一端为IGBT的集电极，开关器件13的第二端为IGBT的发射极，开关器件13的第二端为IGBT的基极。
当开关器件13为继电器时，开关器件13包括开关和线圈，开关器件13的第一端为开关的一端，开关器件13的第二端为开关的另一端，开关器件13的第三端为线圈的连接端。
综上所述，本公开实施例提出的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统，包括：车载低压电池、搭电设备和车载发电设备，车载低压电池和车载发电设备并联连接；其中，车载低压电池，包括电芯、开关器件和控制模块，开关器件的第一端作为车载低压电池的正极，开关器件的第二端与电芯的正极连接，电芯的负极作为车载低压电池的负极，开关器件的第三端与控制模块连接，控制模块用于在车载低压电池的正极和负极与搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制开关器件断开，以切断搭电设备与电芯之间的电连接，并在搭电结束后，控制开关器件闭合，以接通车载发电设备与电芯之间的电连接，以通过车载发电设备给电芯充电。由此，本公开在不增加车载低压电池硬件电路、节省硬件成本的基础上，通过在搭电过程中控制开关器件断开，并在搭电结束后控制开关器件闭合，即控制开关器件延时闭合的软件控制策略，可以有效地防止车载低压电池在搭电过程中过充的发生，以实现对电芯的保护。
图2是根据本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法的流程图。
在本公开的实施例中，如图1所示，车载低压电池10包括电芯12和开关器件13，开关器件13的第一端作为车载低压电池10的正极，开关器件13的第二端与电芯12的正极连接，电芯12的负极作为车载低压电池10的负极。
如图2所示，本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法，包括：
S201，在车载低压电池的正极和负极与搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制开关器件断开，以切断搭电设备与电芯之间的电连接。
S202，在搭电结束后，控制开关器件闭合，以接通车载发电设备与电芯之间的电连接，以通过车载发电设备给电芯充电。
在本公开的一个实施例之中，控制开关器件闭合之前，还包括：
获取搭电结束后的时长，直至搭电结束后的时长达到设定时长。
在本公开的一个实施例之中，在车载低压电池的正极和负极与对应的搭电设备的正极和负极连接进行搭电过程中，控制开关器件断开之前，还包括：
获取电芯的电参数；
根据电芯的电参数，判断电芯是否亏电；
在电芯亏电的情况下，控制报警模块发出报警信息；其中，报警信息用于表征电芯亏电的报警信息。
在本公开的一个实施例之中，在搭电结束后，控制开关器件闭合，以接通车载发电设备与电芯之间的电连接，以通过车载发电设备给电芯充电之后，还包括：
获取电芯的电参数；
根据电芯的电参数，判断电芯是否满电；
在电芯满电的情况下，则控制车载发电设备调整输出电压。
需要说明的是，本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法中未披露的细节，请参考本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统中所披露的细节，具体这里不再赘述。
本公开实施例的防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法，在车载低压电池的正极和负极与对应的搭电设备的正极和负极连接进行搭电过程中，控制开关器件断开，以切断搭电设备与电芯之间的电连接，并在搭电结束后，控制开关器件闭合，以接通车载发电设备与电芯之间的电连接，以通过车载发电设备给电芯充电。由此，本公开在不增加车载低压电池硬件电路、节省硬件成本的基础上，通过在搭电过程中控制开关器件断开，并在搭电结束后控制开关器件闭合，即控制开关器件延时闭合的软件控制策略，可以有效地防止车载低压电池在搭电过程中过充的发生，以实现对电芯的保护。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制方法，其特征在于，所述车载低压电池包括电芯和开关器件，所述开关器件的第一端作为所述车载低压电池的正极，所述开关器件的第二端与所述电芯的正极连接，所述电芯的负极作为所述车载低压电池的负极，所述控制方法包括：
在所述车载低压电池的正极和负极与搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制所述开关器件断开，以切断所述搭电设备与所述电芯之间的电连接；
在搭电结束后，控制所述开关器件闭合，以接通车载发电设备与所述电芯之间的电连接，以通过所述车载发电设备给所述电芯充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述开关器件闭合之前，还包括：
获取搭电结束后的时长，直至所述时长达到设定时长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述车载低压电池的正极和负极与对应的所述搭电设备的正极和负极连接进行搭电过程中，控制所述开关器件断开之前，还包括：
获取所述电芯的电参数；
根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否亏电；
在所述电芯亏电的情况下，控制报警模块发出报警信息；其中，所述报警信息用于表征所述电芯亏电的报警信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在搭电结束后，控制所述开关器件闭合，以接通车载发电设备与所述电芯之间的电连接，以通过所述车载发电设备给所述电芯充电之后，还包括：
获取所述电芯的电参数；
根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否满电；
在所述电芯满电的情况下，控制所述车载发电设备调整输出电压。
5.一种防止车载低压电池在搭电过程中过充的控制系统，其特征在于，包括：车载低压电池、搭电设备和车载发电设备，所述车载低压电池和所述车载发电设备并联连接；其中，
所述车载低压电池，包括电芯、开关器件和控制模块，所述开关器件的第一端作为所述车载低压电池的正极，所述开关器件的第二端与所述电芯的正极连接，所述电芯的负极作为所述车载低压电池的负极，所述开关器件的第三端与所述控制模块连接，所述控制模块用于在所述车载低压电池的正极和负极与所述搭电设备的正极和负极对应连接进行搭电过程中，控制所述开关器件断开，以切断所述搭电设备与所述电芯之间的电连接，并在搭电结束后，控制所述开关器件闭合，以接通车载发电设备与所述电芯之间的电连接，以通过所述车载发电设备给所述电芯充电。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述车载低压电池还包括：计时模块，所述计时模块与所述控制模块连接，所述计时模块用于对搭电结束后的时长进行计时；
所述控制模块还用于获取所述时长，并判断所述时长是否达到设定时长，以及在所述时长达到所述设定时长的情况下，控制所述开关器件闭合。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述车载低压电池还包括：电压采集模块和报警模块，所述控制模块分别与所述电压采集模块和所述报警模块连接，所述电压采集模块用于采集所述电芯的电参数，所述控制模块还用于根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否亏电，并在所述电芯亏电的情况下，控制所述报警模块发出报警信息；其中，所述报警信息用于表征所述电芯亏电的报警信息。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制模块还用于根据所述电芯的电参数，判断所述电芯是否满电，并在确定所述电芯满电的情况下，控制所述车载发电设备调整输出电压。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述车载发电设备包括：调压模块，所述调压模块与所述控制模块之间建立通信连接，所述调压模块用于根据所述电芯的电参数，对所述车载发电设备的输出电压进行调整。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述开关器件为场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT和继电器中的一种。
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