CN207481819U - 一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路及车辆，通过增加自动充电模块，自动充电模块与电池管理系统连接，自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒所述电池管理系统的第二端口，当自动充电模块的第一端口的输入信号的电压值低于设定值时，自动充电模块唤醒电池管理系统，电池管理系统通过控制第一开关闭合为低压蓄电池供电，自动充电模块能够实时的监控低压蓄电池的电压，该过程不需人为参与，控制流程简单且充电效率高，有效的避免了长期存放低压蓄电池过放的问题，使车辆能够正常启动；同时，在充电过程中只唤醒电池管理系统，降低了充电时的功耗。

Description

一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路及车辆

技术领域

本实用新型属于电动汽车充电技术领域，特别涉及一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路及车辆。

背景技术

纯电动汽车是新能源汽车的重点开发对象，也是近年来改善环境的技术热门之一，电动车辆包括高压和低压两种车载电源系统，其中，高压电源系统主要用于提供整车的驱动动力，而低压电源系统主要用于对整车的低压用电器提供电源输出。目前最常用的低压电源系统为铅酸蓄电池，而铅酸蓄电池自放电情况较为严重，随着形势多样的显示屏，车载WIFI，车载充电口，车载影音设备等车载智能设备增多，且车载智能设备也会一直耗电，因此，纯电动客车在为乘客的出行提供了更多便利的同时，对车载低压蓄电池电量管理提出了新的挑战，一些车辆由于各种原因导致蓄电池亏电，使车辆不能启动影响正常营运。

在整车正常行驶过程中，通常是由车载电源转换模块，例如电源转换器启动输出低压，输出的低压一方面为整车低压系统供电，另一方面为低压蓄电池供电；而在整车搁置或充电过程中，则是由低压蓄电池输出低压，此时，整车的部分低压用电器带电工作，所以在停车尤其是车辆长期搁置的情况下容易产生低压蓄电池亏电的风险，将进一步导致再次上电时由于低压蓄电池电压低无法完成上电的问题。

如图1所示的现有技术中的低压蓄电池充电原理图，在车辆启动或者是在充电时，电池管理系统吸合总负继电器，通过CAN总线或者硬线使能启动DC_DC变换器，为低压蓄电池充电，具体的为：车辆启动后，BMS(电池管理系统)检测到ON档(钥匙电)唤醒信号，与VCU(整车控制器)通讯无故障之后，启动高压上电流程，高压上电成功后，DC_DC(直流/直流转换器)高压输入端口有电压，同时DC_DC也检测唤醒信号，这时DC_DC就会工作，为低压蓄电池充电；在车辆充电时，BMS检测到充电唤醒信号，与充电桩通讯无故障之后，吸合总负继电器，此时DC_DC高压输入端口有电压，同时BMS向DC_DC发送唤醒信号，这时DC_DC也会工作，为低压蓄电池充电。但是车辆在长时间停放时，车上一些接常电的用电器会一直耗电以及蓄电池自身放电消耗蓄电池电量，拉低蓄电池电压，造成蓄电池电压过低，在下次上电时车辆不能正常启动。上述的方法只能解决车辆启动时或充电过程中蓄电池电压过低的问题，对于在车辆长期停放造成蓄电池电压过低的问题不再适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路及车辆，用于解决现有技术中在车辆长期停放时蓄电池电压过低的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路，包括电池管理系统、DC_DC变换器及第一开关，所述电池管理系统控制连接所述第一开关，所述电池管理系统与所述DC_DC变换器通信连接，所述DC_DC变换器的高压端用于与动力电池连接，所述DC_DC变换器的低压端用于与低压蓄电池连接，还包括自动充电模块，所述自动充电模块与所述电池管理系统连接，所述自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒所述电池管理系统的第二端口，所述第一端口用于与低压蓄电池连接，所述第二端口与所述电池管理系统连接。

进一步地，所述自动充电模块还包括用于接收辅助充电电源信号的第三端口，所述第三端口用于与充电桩连接。

进一步地，所述动力电池用于通过充电线路与所述充电桩连接，所述充电线路上串设有第二开关，所述电池管理系统控制连接所述第二开关，所述第二开关用于通过所述DC_DC变换器与低压蓄电池连接。

进一步地，所述自动充电模块还包括用于接收车辆的启动信号的第四端口。

进一步地，所述自动充电模块还包括计时器，所述计时器在第二端口输出唤醒信号后开始计时。

本实用新型还提供了一种车辆，包括纯电动汽车低压蓄电池充电装置，所述纯电动汽车低压蓄电池充电装置包括电池管理系统、DC_DC变换器、第一开关及动力电池，所述电池管理系统控制连接所述第一开关，所述电池管理系统与所述DC_DC变换器通信连接，所述DC_DC变换器的高压端与动力电池连接，所述DC_DC变换器的低压端用于与低压蓄电池连接，还包括自动充电模块，所述自动充电模块与所述电池管理系统连接，所述自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒所述电池管理系统的第二端口，所述第一端口用于与低压蓄电池连接，所述第二端口与所述电池管理系统连接。

进一步地，所述自动充电模块还包括用于接收辅助充电电源信号的第三端口，所述第三端口用于与充电桩连接。

进一步地，所述动力电池用于通过充电线路与所述充电桩连接，所述充电线路上串设有第二开关，所述电池管理系统控制连接所述第二开关，所述第二开关用于通过所述DC_DC变换器与低压蓄电池连接。

进一步地，所述自动充电模块还包括用于接收车辆的启动信号的第四端口。

进一步对，所述自动充电模块还包括计时器，所述计时器在第二端口输出唤醒信号后开始计时。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在车辆长期停放的过程中，通过增加自动充电模块，当与低压蓄电池连接的自动充电模块的第一端口的输入信号的电压值低于设定值时，自动充电模块唤醒电池管理系统，电池管理系统通过控制第一开关闭合为低压蓄电池供电，自动充电模块能够实时的监控低压蓄电池的电压，该过程不需人为参与，控制流程简单且充电效率高，有效的避免了车辆长期停放造成低压蓄电池过放的问题，在下次上电时使车辆能够正常启动；同时，在充电过程中只唤醒电池管理系统，降低了充电时的功耗。

自动充电模块还包括有计时器，在自动充电模块输出唤醒信号后开始计时，当达到计时时间后，停止为低压蓄电池充电，解决了低压蓄电池的过充的问题。

附图说明

图1为现有技术的纯电动汽车低压蓄电池的充电系统结构图；

图2为本实用新型的纯电动汽车低压蓄电池的充电流程图；

图3为本实用新型的纯电动汽车低压蓄电池的充电系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明：

一种纯电动汽车低压蓄电池的充电电路，如图3所示，包括电池管理系统、DC_DC变换器及第一开关，电池管理系统控制连接第一开关，电池管理系统与DC_DC变换器通信连接，DC_DC变换器的高压端与动力电池连接，DC_DC变换器的低压端用于与低压蓄电池连接，还包括自动充电模块，自动充电模块与电池管理系统连接，自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒电池管理系统的第二端口，第一端口用于通过DC_DC变换器与低压蓄电池连接，当低压蓄电池的电压低于设定值时，第二端口输出唤醒信号给电池管理系统，电池管理系统控制第一开关闭合用于为低压蓄电池充电。

进一步地，自动充电模块还包括用于接收辅助电源信号的第三端口，第三端口与直流充电桩或交流充电机连接，动力电池与直流充电桩连接的线路上串设有第二开关，电池管理系统控制连接第二开关，第二开关用于通过DC_DC变换器与低压蓄电池连接，动力电池与交流充电机连接的线路上串设有第三开关，电池管理系统控制连接第三开关，第三开关通过DC_DC变换器与低压蓄电池连接，当电源信号有效时，不为低压蓄电池充电。

进一步地，自动充电模块还包括用于接收车辆的钥匙电信号的第三端口，当车辆的钥匙电信号有效时，不为低压蓄电池充电；自动充电模块还包括计时器，计时器在第二端口输出唤醒信号后开始计时，到达设定时间后停止为低压蓄电池充电口。

本实施例中，第一开关为第一继电器、第二开关为第二继电器及第三开关为第三继电器，其中，电池管理系统控制连接第一继电器的线圈，第一继电器的触点设置在动力电池与DC/DC变换器连接的线路上；该充电装置支持交流充电设备和直流充电设备的充电方式，当采用直流充电桩充电时，电池管理系统控制连接第二继电器的线圈，第二继电器的触点设置在直流充电桩与动力电池连接的线路上，当采用交流充电机充电时，电池管理系统控制连接第三继电器的线圈，第三继电器的触点设置在交流充电机与动力电池连接的线路上。此外，动力电池与低压蓄电池连接的线路上设置有保险丝，动力电池与直流充电桩或交流充电机连接的线路上也设置有保险丝，以保护线路。

具体的，本实施例的自动充电模块采用单片机技术，由核心处理器CPU、程序存储器ROM、输入/输出I/O口组成，该模块的I/O口主要包括电源输入接口、信号输入接口、信号输出接口。其中电源输入接口接电动车上的低压电源，为自动充电模块供电；信号输入接口接入三路电压信号，分别为常电信号、钥匙电信号、辅助电源信号；信号输出接口接BMS唤醒接口，用于唤醒BMS。其中，第一端口用于接收常电信号(此信号为低压蓄电池的电压值)，第二端口用于输出唤醒信号，第四端口用于接收车辆的钥匙电信号，辅助电源端口接收直流充电桩或交流充电机连接是否有效的信号。

自动充电模块的工作原理为：如图2所示，首先判断整车是否为上电状态，则DC_DC变换器工作为低压蓄电池充电，若整车不为上电状态，则判断整车是否为充电状态，若整车是充电状态，则DC_DC变换器工作为低压蓄电池充电，即该自动充电模块接入电源后开始工作，同时检测三路输入信号，当检测到钥匙电信号或者充电机辅助电源信号任意一路时，不管检测到的常电信号是否低于设定值，信号输出接口都不输出信号，此时，直流充电桩或交流充电机处于工作中，所以自动充电模块不输出唤醒信号给BMS。

当只检测到常电信号，没有检测到钥匙电信号以及充电机辅助电源信号，并且该信号电压低于某个值时(这个值根据整车低压电源电压的不同而不同，通过程序修改)，且检测到整车SOC高于二级报警阈值，则该模块的第二端口输出一个唤醒信号(根据BMS对唤醒信号的需求，一般为高电平信号)给BMS；当BMS收到自动充电装置发送的唤醒信号时，BMS开始工作，闭合第一继电器，同时发送DC_DC变换器启动报文到CAN总线上，当DC_DC变换器检测到启动报文和高压输入之后，开始工作，并为低压蓄电池充电。若BMS检测到整车SOC低于二级报警阈值时，BMS则不会吸合第一继电器并发送DC_DC变换器启动报文为低压蓄电池充电，转而为动力电池充电。

自动充电模块还设置有一个计时器，从该模块发送输出唤醒信号时开始计时，时间t根据低压蓄电池的容量以及DC_DC变换器的功率在程序中做调整，当到达设定时间后，自动充电模块断开输出信号，当BMS接收不到该唤醒信号时就断开第一继电器，停止工作；DC_DC变换器检测不到BMS发送的启动报文以及高压时，也停止工作，此时结束对小电瓶的充电。在这里，计时器的设定时间可根据相关计算得到，其计算公式为：

t＝U*C/P

其中，t为充电时间，单位h；U为低压蓄电池满电时开路电压，单位为v；C为低压蓄电池容量，单位Ah；P为DC_DC额定功率，单位为w。

如果BMS检测到电池组的SOC(剩余电量)比较低时，一般为达到二级报警阈值，BMS不吸合总负继电器并向DC_DC变换器发送启动报文为低压蓄电池充电，工作流程如图2所示。

本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括纯电动汽车低压蓄电池充电装置，纯电动汽车低压蓄电池充电装置包括电池管理系统、DC_DC变换器、第一开关及动力电池，电池管理系统控制连接第一开关，电池管理系统与DC_DC变换器通信连接，DC_DC变换器的高压端与动力电池连接，DC_DC变换器的低压端用于与低压蓄电池连接，还包括自动充电模块，自动充电模块与电池管理系统连接，自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒电池管理系统的第二端口，第一端口用于与低压蓄电池连接，第二端口与电池管理系统连接。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于以上所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车低压蓄电池充电电路，其特征在于，包括电池管理系统、DC_DC变换器及第一开关，所述电池管理系统控制连接所述第一开关，所述电池管理系统与所述DC_DC变换器通信连接，所述DC_DC变换器的高压端用于与动力电池连接，所述DC_DC变换器的低压端用于与低压蓄电池连接，还包括自动充电模块，所述自动充电模块与所述电池管理系统连接，所述自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒所述电池管理系统的第二端口，所述第一端口用于与低压蓄电池连接，所述第二端口与所述电池管理系统连接。

2.根据权利要求1所述的纯电动汽车低压蓄电池充电电路，其特征在于，所述自动充电模块还包括用于接收辅助充电电源信号的第三端口，所述第三端口用于与充电桩连接。

3.根据权利要求2所述的纯电动汽车低压蓄电池充电电路，其特征在于，所述动力电池用于通过充电线路与所述充电桩连接，所述充电线路上串设有第二开关，所述电池管理系统控制连接所述第二开关，所述第二开关用于通过所述DC_DC变换器与低压蓄电池连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纯电动汽车低压蓄电池充电电路，其特征在于，所述自动充电模块还包括用于接收车辆的启动信号的第四端口。

5.根据权利要求4所述的纯电动汽车低压蓄电池充电电路，其特征在于，所述自动充电模块还包括计时器，所述计时器在第二端口输出唤醒信号后开始计时。

6.一种车辆，其特征在于，包括纯电动汽车低压蓄电池充电装置，所述纯电动汽车低压蓄电池充电装置包括电池管理系统、DC_DC变换器、第一开关及动力电池，所述电池管理系统控制连接所述第一开关，所述电池管理系统与所述DC_DC变换器通信连接，所述DC_DC变换器的高压端与动力电池连接，所述DC_DC变换器的低压端用于与低压蓄电池连接，还包括自动充电模块，所述自动充电模块与所述电池管理系统连接，所述自动充电模块包括用于接收低压蓄电池电压值的第一端口及输出用于唤醒所述电池管理系统的第二端口，所述第一端口用于与低压蓄电池连接，所述第二端口与所述电池管理系统连接。

7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述自动充电模块还包括用于接收辅助充电电源信号的第三端口，所述第三端口用于与充电桩连接。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述动力电池用于通过充电线路与所述充电桩连接，所述充电线路上串设有第二开关，所述电池管理系统控制连接所述第二开关，所述第二开关用于通过所述DC_DC变换器与低压蓄电池连接。

9.根据权利要求6-8任一项所述的车辆，其特征在于，所述自动充电模块还包括用于接收车辆的启动信号的第四端口。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述自动充电模块还包括计时器，所述计时器在第二端口输出唤醒信号后开始计时。