CN102299533B - 插电式混合动力汽车电池管理系统及其控制识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种插电式混合动力汽车电池管理系统及其控制识别方法，包括车载蓄电池、车载ACDC充电器、充电插头及电池管理系统，车载蓄电池输出正端通过控制开关K1连接二极管D1正极，车载ACDC充电器输入端外接220伏市电，车载ACDC充电器的低压输出正端连接二极管D2正极，D1、D2的负极分别连接电池管理系统的电源口（Vcc），电池管理系统AD1和AD2两个电压采样口分别连接D1、D2正极。通过供电电源来源的识别可以实现插电式混合动力汽车在行驶或充电状态的识别，进行行驶状态和充电状态的逻辑定义和程序保护动作，确保各种操作逻辑下的充电优先，保证充电期间的安全。

Description

插电式混合动力汽车电池管理系统及其控制识别方法

技术领域

本发明涉及汽车电子控制领域，尤其是指一种插电式混合动力汽车电池管理系统及其控制识别方法。

背景技术

插电式混合动力汽车有两种方式对动力电池进行充电，一种是通过电机和电机控制器将发动机发出的多余功率或者整车制动回收能量转化为电能供给电池，另一种是利用外部直流或交流电源，通过电源转换器将电能直接供给电池。我们既要实现这两种充电方式，使任何一种充电方式都能独立可靠、方便有效的进行，又要从驾驶习惯、行车安全、充电安全等角度进行不同充电模式的优先级定义、各种可能的操作逻辑保护，因此我们必须实现对这两种充电模式进行有效的识别及必要的保护。

公开日为2009年12月9日、公开号为CN101599654A的发明涉及一种电动汽车充电系统，包括车载插座，所述的车载插座的一端与智能电流识别电路的输入端相连，智能电流识别电路分两路输出，一路直接接电池组的输入端，另一路经车载整流器接电池组的输入端。本发明通过设置智能电流识别电路对外接电流进行自动识别，若外接的是直流电源，则直接对电池组充电；若外接的是交流电源，则通过车载整流器对电池组充电。该发明将交流市电慢充方式与充电站直流快冲方式整合到一起，但是两种充电方式都是外接充电插头，不能用于车辆行驶状态，另外也缺少充电时车辆意外启动的保护措施。发明内容

为了解决现有插电式混合动力汽车充电缺少识别和保护的问题，本发明提供了一种插电式混合动力汽车电池管理系统及其控制识别方法，可以两种模式对电池管理系统供电，可自动识别电池管理系统的供电方式，并可在车辆外部充电中意外启动时采取保护措施。

本发明所采用的技术方案是：一种插电式混合动力汽车电池管理系统，包括车载蓄电池、车载ACDC充电器、充电插头及电池管理系统，车载蓄电池的输出正端连接控制开关K1的a端，K1的b端与二极管D1的正极电连接，车载ACDC充电器的输入端通过充电插头连接220伏市电，车载ACDC充电器的低压输出正端与二极管D2的正极电连接，车载ACDC充电器的高压输出端通过受电池管理系统控制的高压继电器回路与汽车的动力电池组电连接，二极管D1、D2的负极分别与电池管理系统的电源口Vcc电连接，车载蓄电池的输出负端、车载ACDC充电器的低压输出负端和电池管理系统的接地端均和车身电连接且共地，电池管理系统设有AD1和AD2两个电压采样口，AD1和AD2分别与二极管D1、D2的正极电连接。

作为优选，车载蓄电池输出正端的输出电压为直流12伏，车载ACDC充电器低压输出正端的输出电压为直流12伏，车载ACDC充电器高压输出端的输出电压为直流330伏。

如此设计可以为电池管理系统提供完全独立的两路12V供电电源：在正常行车模式时，从12V蓄电池引出，受控制开关K1控制通断后向电池管理系统供电；在外接充电模式时，市电220V经充电插头、车载ACDC充电器，向电池管理系统供电。电池管理系统的AD1和AD2两个电压采样口分别对这两路进行采样，判断识别出电池管理系统的供电方式。控制开关可以为继电器或一般开关等。

作为优选，电池管理系统内设有报警系统，报警系统为声或光报警装置。当外接充电模式时，车辆意外启动，报警系统会自动报警。

作为优选，电池管理系统和车辆的整车控制器通过CAN通讯连接，整车控制器的电源口Vcc2端分别与二极管D1的正极、控制开关K1的b端（输出端）连接。整车控制器由车载蓄电池供电，若主继电器K1闭合，则整车控制器（HCU）得电工作，并与电池管理系统实现CAN通信。

作为优选，高压继电器回路和电池管理系统通过高压控制回路连接。电池管理系统通过高压控制回路对高压继电器回路高压控制。

作为优选，动力电池组和电池管理系统通过温度电压采样电路连接。动力电池组的温度、电压等参数变量通过温度电压采样电路传送给电池管理系统。

插电式混合动力汽车电池管理系统的控制识别方法，采用如下步骤：

（1）判断AD2是否采到12伏电压，若是则进入步骤（2），若否则进入步骤（3）；

（2）判断AD2采样12伏电压是否持续3秒（该值可依据实际需要选择）及以上，若是则判定当前车辆处于外接充电模式，电池管理系统由接通220伏市电的车载ACDC充电器供电，并进入步骤（4），若否则进入步骤（3）；

（3）确定AD2未采到12伏电压后，判断AD1是否采到12伏电压，若是则判定当前车辆处于行驶中充电模式，电池管理系统车载蓄电池供电，若否则判定当前车辆处于非充电状态，此时无论判定结果都结束识别；

（4）外接充电模式下，判断AD1是否采样到12伏电压，若否则结束识别，若是则表明K1已经闭合，整车控制器已得电工作，此时电池管理系统会通过CAN发送请求进入外接充电模式指令，整车控制器收到指令，进行相应判断和操作后，返回允许进入外接充电模式的指令，电池管理系统获得该指令后就会控制给整车动力系统供电的高压继电器回路，切断或者禁止动力电池向整车动力系统的电流输出。

电池管理系统能够自动识别当前的供电电源来源：电池管理系统通过AD1和AD2采样电压，如果AD1采样到12V电压，则表明当前从12V蓄电池供电，整车主继电器打开，整车已处于上电状态；如果AD2采样到12V电压，则表明当前从车载ACDC充电器供电，外接充电插头与市电220V电网已经连接。

作为优选，上述步骤（4）中，AD1、AD2均采到12伏电压时，报警系统发出声或光报警信号。报警信号可以为单一声信号，或者单一光信号，也可以为声和光的混合信号。

本发明的技术效果是：通过供电电源来源的识别可以实现整车行驶或充电状态的识别，进行行驶状态和充电状态的逻辑定义和程序保护动作，确保各种操作逻辑下的充电优先，严格保证充电期间的车辆、人员、电网安全。

附图说明

图1是本发明的电路结构框图；

图2是本发明的原理流程图。

图中，1-车载蓄电池，2-车载ACDC充电器，3-充电插头，4-220伏市电，5-高压继电器回路，6-动力电池组，7-电池管理系统，8-整车控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，一种插电式混合动力汽车电池管理系统，包括车载蓄电池1、车载ACDC充电器2、充电插头3及电池管理系统7，车载蓄电池1的输出正端通过主继电器K1与二极管D1的正极电连接，车载ACDC充电器2的输入端通过充电插头连接220伏市电4，车载ACDC充电器2的低压输出正端与二极管D2的正极电连接，车载ACDC充电器2的高压输出端通过受电池管理系统7控制的高压继电器回路5与汽车的动力电池组6电连接，二极管D1、D2的负极分别与电池管理系统7的电源口（Vcc）电连接，车载蓄电池1的输出负端、车载ACDC充电器2的低压输出负端和电池管理系统7的接地端均和车身电连接且共地，电池管理系统7设有AD1和AD2两个电压采样口，AD1和AD2分别与二极管D1、D2的正极电连接。

电池管理系统7和车辆的整车控制器8通过CAN通讯连接，整车控制器8的电源口（Vcc2）端分别与二极管D1的正极、主继电器K1电连接。电池管理系统7设有声报警装置，电池管理系统7分别通过高压控制回路和温度电压采样电路连接高压继电器回路5和动力电池组6，动力电池组6的温度电压采样后传到电池管理系统7，电池管理系统7高压控制高压继电器回路5。

电池管理系统7的电源口Vcc有两路来源，一路来自12V车载蓄电池1，通过主继电器K1控制通断，经二极管D1输入；一路从家用电网220V的市电4，经充电插头3连接后，由车载ACDC充电器2变换后输出12V，经二极管D2输入；12V车载蓄电池1、车载ACDC充电器2的12V输出以及电池管理系统7的负极共地，在车上都和车身相连。车载ACDC充电器2可输出两路不同的直流电压，一路为直流12V，用做电池管理系统7的低压电源，该路不受控，一旦连上220V市电4就有输出；一路为直流330V，通过受电池管理系统7控制的高压继电回路5给动力电池组6充电，并可受控于电池管理系统7进行电流调节和输出通断。电池管理系统7有AD1和AD2两个电压采样口，分别在二极管D1和D2前进行电压采样，由于二极管的反向截止特性，因此当有任何一路断开时，该路采样点将无法采到12伏电压，因此可借此判断该路供电断开。

按照车辆设计要求，正常情况下，在车辆正常行驶过程中，电池管理系统7的12伏由12伏车载蓄电池1供给，在外接充电过程中，电池管理系统7的12伏由市电4经车载ACDC充电器2供给。如果AD1采到12伏而AD2未采到12伏，则可判定当前车辆处于正常行驶模式，如果AD1未采到12伏而AD2采到12伏，则可判定当前车辆处于外接充电模式，此时应锁定车辆动力系统，限制车辆行驶，以防出现对充电插头3及连接电缆的强行拖拽，引发漏电、短路等安全隐患，导致电击火灾等安全事故。考虑到充电过程中对充电设备及电网的有效保护，从安全级别优先的角度，我们可以设计充电模式为优先模式，即无论当前处于何种模式，一旦AD2持续3秒采样到12伏，无论AD1是否采样到12伏，设计认为当前已进入充电模式，如果此时当AD1采样到12伏，则说明钥匙K1闭合，整车控制器8得电工作，报警装置发出报警信号（报警装置是由BMS控制的），此时电池管理系统6会通过CAN发送请求进入AC模式指令，整车控制器8收到指令，进行相应判断和操作后，会返回允许进入AC模式的指令，BMS获得该指令后就会控制高压继电器回路5的相应继电器，切断或者禁止动力电池组6向整车动力系统的电流输出，车辆无法上强电启动行驶。   报警

实施例2

实施例2中的电池管理系统设有光报警装置，其余和实施例1相同。

实施例3

实施例3中的电池管理系统设有声和光报警装置，声和光报警信号分别标识不同状态，其余和实施例1相同。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种插电式混合动力汽车电池管理系统，包括车载蓄电池、车载ACDC充电器、充电插头及电池管理系统，其特征在于：所述车载蓄电池的输出正端连接控制开关K1的a端，K1的b端与二极管D1的正极电连接，所述车载ACDC充电器的输入端通过充电插头连接220伏市电，车载ACDC充电器的低压输出正端与二极管D2的正极电连接，车载ACDC充电器的高压输出端通过受电池管理系统控制的高压继电器回路与汽车的动力电池组电连接，所述二极管D1、D2的负极分别与电池管理系统的电源口Vcc电连接，车载蓄电池的输出负端、车载ACDC充电器的低压输出负端和电池管理系统的接地端均和车身电连接且共地，所述电池管理系统设有AD1和AD2两个电压采样口，AD1和AD2分别与二极管D1、D2的正极电连接；所述电池管理系统和车辆的整车控制器通过CAN通讯连接，所述的整车控制器的电源口Vcc2端分别与二极管D1的正极、控制开关K1的b端电连接。

2.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池管理系统，其特征在于：所述车载蓄电池输出正端的输出电压为直流12伏。

3.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池管理系统，其特征在于：所述车载ACDC充电器低压输出正端的输出电压为直流12伏。

4.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池管理系统，其特征在于：所述车载ACDC充电器高压输出端的输出电压为直流330伏。

5.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池管理系统，其特征在于：所述高压继电器回路和电池管理系统通过高压控制回路连接。

6.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池管理系统，其特征在于：所述动力电池组和电池管理系统通过温度电压采样电路连接。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的插电式混合动力汽车电池管理系统，其特征在于：所述的电池管理系统内设有报警系统，所述的报警系统为声或光报警装置。

8.一种如权利要求1所述的插电式混合动力汽车电池管理系统的控制识别方法，其特征在于：采用如下步骤：

（1）判断AD2是否采到12伏电压，若是则进入步骤（2），若否则进入步骤（3）；

（2）判断AD2采样12伏电压是否持续3秒及以上，若是则判定当前车辆处于外接充电模式，电池管理系统由接通220伏市电的车载ACDC充电器供电，并进入步骤（4），若否则进入步骤（3）；

（3）确定AD2未采到12伏电压后，判断AD1是否采到12伏电压，若是则判定当前车辆处于行驶中充电模式，电池管理系统车载蓄电池供电，若否则判定当前车辆处于非充电状态，此时无论判定结果都结束识别；

（4）外接充电模式下，判断AD1是否采样到12伏电压，若否则结束识别，若是则表明K1闭合，整车控制器已经得电工作，此时电池管理系统会通过CAN向整车控制器发送请求进入外接充电模式指令，整车控制器收到指令，进行相应判断和操作后，返回允许进入外接充电模式的指令，电池管理系统获得该指令后就会控制高压继电器回路的相应继电器，切断或者禁止动力电池向整车动力系统的电流输出。

9.根据权利要求8所述的插电式混合动力汽车电池管理系统的控制识别方法，其特征在于：所述步骤（4）中，AD1、AD2均采到12伏电压时，报警系统发出声或光报警信号。

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