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CN105336994B - 用于车辆电池组管理系统和方法 - Google Patents

用于车辆电池组管理系统和方法 Download PDF

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CN105336994B
CN105336994B CN201410341273.2A CN201410341273A CN105336994B CN 105336994 B CN105336994 B CN 105336994B CN 201410341273 A CN201410341273 A CN 201410341273A CN 105336994 B CN105336994 B CN 105336994B
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Ooros Automotive Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种车辆电池组管理系统和方法。所述系统包括：分别设置在所述电池组的正极和负极与车辆负载之间并与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接的正极开关和负极开关；设置在所述电池组和车辆负载之间的串联地电连接的预充电电阻和预充电开关；第一开关，所述第一开关的第一端连接于所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间，且所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；以及电池管理单元，用于控制闭合和/或断开正极开关、负极开关、预充电开关和/或第一开关，以实现由所述电池组为车辆负载预充电、由电池组向车辆负载供电或由预充电电阻将车辆负载放电。

Description

用于车辆电池组管理系统和方法
技术领域
本发明大体涉及车辆电气领域，更具体地涉及一种车辆电池组管理系统和方法。
背景技术
在车辆中，高压(HV)系统，包括电池、逆变器、马达等，具有严格的安全性要求。特别是在紧急情况下，如发生事故时，快速并可靠地将高压电源，例如电池组，从高压系统的其他部分，例如车辆负载断开，是至关重要的。此外重要的一点是尽可能快地将高压系统的其他部分放电，以防止电荷失控地消散。例如，防止系统组件，如电缆，被损坏时产生电弧事件。此外，在车辆负载，如电动马达或供电逆变器单元向高压系统的其他部分继续供电的情况下，如由于事故后或失去对转换器的控制后导致车轮自由旋转的情况下，尽管高压母线、高压电池已经完全断开，但剩余能量的释放系统将失效，并导致高压系统其他部分在长时间内在电力方面是不安全的。在这种情况下，当车辆碰撞发生时，需要提供更快、更可靠的解决方案来断开电池组与车辆负载或使车辆负载放电。
另一方面，车辆中使用的电池，在一定的温度范围内，例如锂电池，其内部电阻随着温度的变化而显著变化。当温度升高时锂电池内部电阻降低，锂电池的效率随之提高，电池能够在更高的功率水平工作。而当温度非常低时，锂电池根本不能工作。因此，当锂电池的温度过低时，需要将锂电池加热，才能在寒冷环境中使用。通常，利用车辆的风冷系统，通过使用驾驶室中的空气作为加热或冷却的来源，来对锂电池加热。然而当温度非常低时，湿热的驾驶室空气可导致水蒸气在冷的电池组部件上凝结。如果需要去除凝结，仍需要从内部对电池组进行加热，需要提供额外的加热部件以及为加热部件提供电能的电源，使电池电路的结构更加复杂，增加了成本。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种车辆电池组管理系统和方法,以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
依据本发明的第一方面，提供了一种车辆电池组管理系统，所述系统包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和车辆负载之间，所述正极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；预充电电阻和预充电开关，所述预充电电阻和所述预充电开关串联地电连接，且串联的所述预充电电阻和所述预充电开关设置在所述电池组和车辆负载之间，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并将所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；第一开关，所述第一开关的第一端连接于所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间，且所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；电池管理单元，用于断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，所述电池管理单元用于闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时，所述电池管理单元用于断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关，以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
根据本发明的一实施方式，所述电池管理单元还用于：在由所述电池组向车辆负载供电后，通过闭合所述第一开关对电池组加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池组是串联地电连接的多个电池单元，所述预充电电阻设置为与所述多个电池单元中的每个电池单元之间的距离相等。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热；并且所述预充电电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池组包括串联地电连接的多个电池单元，所述预充电电阻是串联地电连接的若干个预充电电阻，所述若干个预充电电阻平均分布在所述多个电池单元周围。
根据本发明的一实施方式，其中所述多个电池单元由所述车辆的液冷系统散热；所述若干个预充电电阻紧靠所述多个电池单元。
根据本发明的一实施方式，所述系统还包括：若干个第二开关，所述若干个第二开关中的每一个分别与所述若干个预充电电阻中的每个预充电电阻并联地电连接；并且所述电池管理单元还用于：闭合所述第一开关；分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以控制所述多个电池单元中的每一个的温度。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池管理单元用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
根据本发明的一实施方式，所述电池管理单元还用于：在车辆发生事故时，当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，断开所述预充电开关且闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
根据本发明的一实施方式，其中在所述预充电电阻外设置有金属壳。
根据本发明的一实施方式，所述系统还包括：所述预充电电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。
根据本发明的第二方面，提供了一种车辆电池组管理系统，所述系统包括：正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；预充电电阻和预充电开关，所述预充电电阻和所述预充电开关串联地电连接，并且串联的所述预充电电阻和所述预充电开关设置在所述电池组和车辆负载之间，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并将所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；第一开关，所述第一开关的第一端连接于在所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间且将所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；电池管理单元，用于断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，所述电池管理单元用于闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，所述电池管理单元用于闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
根据本发明的一实施方式，所述电池管理单元用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：在由所述电池组向车辆负载供电后，通过闭合所述第一开关对电池组加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池管理单元还用于：测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
根据本发明的第三方面，提供了一种车辆电池组管理方法，所述方法包括：在所述电池组的正极和车辆负载之间串联地设置正极开关；在所述电池组的负极和车辆负载之间串联地设置负极开关；在所述电池组和车辆负载之间设置串联地电连接的预充电电阻和预充电开关，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；设置一第一开关，将所述第一开关的第一端连接于所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间且将所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关，以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
根据本发明的一实施方式，其中在预充电完成后闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电之后，所述方法还包括：通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度。
根据本发明的一实施方式，其中通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度包括：测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池组是串联地电连接的多个电池单元，所述方法还包括：将所述预充电电阻设置为与所述多个电池单元中的每个电池单元之间的距离相等。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热；并且所述方法还包括：将所述预充电电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。
根据本发明的一实施方式，其中所述电池组包括串联地电连接的多个电池单元，所述预充电电阻是串联地电连接的若干个预充电电阻，所述方法还包括：将所述若干个预充电电阻平均分布在所述多个电池单元周围。
根据本发明的一实施方式，其中所述多个电池单元由所述车辆的液冷系统散热；并且所述方法还包括：将所述若干个预充电电阻紧靠所述多个电池单元。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：将所述若干个预充电电阻中的每个预充电电阻分别与一第二开关并联地电连接；并且其中通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度包括：闭合所述第一开关；分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以控制所述多个电池单元中的每一个的温度。
根据本发明的一实施方式，其中在车辆发生事故时，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以为所述车辆负载放电包括：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：在车辆发生事故时，当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，断开所述预充电开关且闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：在所述预充电电阻外设置金属壳。
根据本发明的一实施方式，所述方法还包括：将所述预充电电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。
根据本发明的第四方面，提供了一种车辆电池组管理方法，所述方法包括：在所述电池组的正极和车辆负载之间串联地设置正极开关；在所述电池组的负极和车辆负载之间串联地设置负极开关；在所述电池组和车辆负载之间设置一串联地电连接的预充电电阻和预充电开关，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；设置一第一开关，将第一开关的第一端连接于在所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间且将所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
根据本发明的一实施方式，其中在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开包括：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。
根据本发明的一实施方式，其中在预充电完成后闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电之后，所述方法还包括：通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度。
根据本发明的一实施方式，其中通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度包括：测量所述电池组的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
总之，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理系统和方法，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命，还能将电池从车辆负载断开，并有效地将车辆负载中的剩余电荷放电；即使电池组与车辆负载无法断开，也能通过电阻将车辆负载放电，这种方案有效且可靠；能够控制车辆电池组的温度，分别控制电池组各区域周围的热量，对每个电池单元分别调整温度，同时能够根据需要控制电池组升温的速度，使热量平均分布，以使所有的电池单元加热具有相同的温度；能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本；此外，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理系统和方法既适用于使用风冷系统的车辆，也适用于使用液冷系统的车辆。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是根据本发明一实施方式中用于控制电池组的温度的装置的示意图；
图2是根据本发明一实施方式中电池组中多个电池单元与若干个第一电阻的示意图；
图3是根据本发明一实施方式的系统100中各开关闭合或断开时车辆负载的电压以及电池组的温度变化的曲线图；
图4是根据本发明一实施方式的车辆电池组管理方法200的流程图；以及
图5是根据本发明一实施方式的车辆电池组管理方法300的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应当理解，本领域技术人员能够设想出尽管没有在本说明书中明确描述或者记载、但是实现了本发明并且包含在本发明精神、原理与范围内的各种结构。本说明书中引述的所有例子与条件性语言都是出于说明和教导的目的，以帮助读者理解发明人对现有技术做出贡献的原理与概念，并且应该被理解为不限于这些具体引述的例子与条件。此外，为了更清楚地说明，省略了对于已知装置、电路和方法的详细描述，以不混淆本发明的描述。应理解，除非特别说明，此处描述的各实施方式中的特征可以互相组合。
本领域技术人员应理解，本发明的示例性的实施方式中所列举的各部件的数量仅是为了说明的目的，而不应当理解为对本发明的限制。本发明中各部件可以具有其他的数量，而不偏离本发明的范围。
在本说明书中，每个单元的功能可以通过使用专用硬件、或者能够与适当的软件相结合来执行处理的硬件来实现。这样的硬件或专用硬件可以包括专用集成电路(ASIC)、各种其它电路、各种处理器等。当由处理器实现时，该功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或者多个独立的处理器(其中某些可能被共享)来提供。另外，处理器不应该被理解为专指能够执行软件的硬件，而是可以隐含地包括、而不限于数字信号处理器(DSP)硬件、用来存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失存储设备。
实施方式一
根据本发明的第一方面，提供了一种车辆电池组管理系统100，所述系统100包括：正极开关120，设置在所述电池组110的正极和车辆负载101之间，所述正极开关120与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接；负极开关130，设置在所述电池组110的负极和车辆负载101之间，所述负极开关130与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接；预充电电阻140和预充电开关150，所述预充电电阻140和所述预充电开关150串联地电连接，且串联的所述预充电电阻140和所述预充电开关150设置在所述电池组110和车辆负载101之间，其中，所述预充电电阻140的第一端与所述预充电开关150的第一端连接，所述预充电电阻140的第二端连接于所述正极开关120和所述车辆负载101之间，并将所述预充电开关150的第二端连接于所述正极开关120和所述电池组110的正极之间；第一开关160，所述第一开关160的第一端连接于所述预充电电阻140的第一端和所述预充电开关150的第一端之间，且所述第一开关160的第二端连接在所述负极开关130和所述车辆负载101之间；电池管理单元170，用于断开所述第一开关160和所述正极开关120、闭合所述负极开关130和所述预充电开关150，以由所述电池组110为所述车辆负载101预充电；在预充电完成后，所述电池管理单元170用于闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电；且在车辆发生事故时，所述电池管理单元170用于断开所述正极开关120和所述负极开关130，并闭合所述第一开关160，以由所述预充电电阻140为所述车辆负载101放电。
根据本发明的实施方式，电池组110，如锂电池组，是对车辆的高压系统100的其他部分，如逆变器或马达，供电的电源。
图1示出了本发明的一非限制性且示例性的实施方式。应当理解，图1中所表示的每个单元的连接关系仅为示例，本领域技术人员完全可以采用其它的连接关系，只要在这样的连接关系下每个单元也能够实现本发明的功能即可。
如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的车辆电池组管理系统100包括正极开关120和负极开关130。正极开关120设置在所述电池组110的正极和所述车辆负载101之间，所述正极开关120与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。负极开关130设置在所述电池组110的负极和所述车辆负载101之间，所述负极开关130与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。
系统100还包括预充电电阻140和预充电开关150，所述预充电电阻140和所述预充电开关150串联地电连接，并且串联的所述预充电电阻140和所述预充电开关150设置在所述电池组110和车辆负载101之间，其中，所述预充电电阻140的第一端与所述预充电开关150的第一端连接，所述预充电电阻140的第二端连接于所述正极开关120和所述车辆负载101之间，并将所述预充电开关150的第二端连接于所述正极开关120和所述电池组110的正极之间。
系统100还包括第一开关160，所述第一开关160的第一端连接于所述预充电电阻140的第一端和所述预充电开关150的第一端之间，且所述第一开关160的第二端连接在所述负极开关130和所述车辆负载101之间。
系统100还包括电池管理单元170，用于断开所述第一开关160和所述正极开关120、闭合所述负极开关130和所述预充电开关150，以由所述电池组110为所述车辆负载101预充电。当正极开关120、负极开关130和第一开关160均断开，整个电池电路中没有电流。若不经过预充电过程，而将电池组110直接设置为对车辆负载101的正常供电状态，需同时闭合正极开关120和负极开关130，此时会在电路中产生一个瞬间电流尖峰，严重影响电池电路中各元件的使用寿命。因此，在闭合正极开关120和负极开关130以由电池组110向车辆负载101供电之前，电池管理单元170先断开所述第一开关160和所述正极开关120，使电路处于断电状态；然后，电池管理单元170闭合预充电开关150和负极开关130，此时，预充电电阻140与电池组110和负载101串联连接，由预充电电阻140充当一部分负载，从而避免瞬间电流尖峰，延长电池电路中各元件的使用寿命。在预充电完成后，所述电池管理单元170用于闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电，此时预充电电阻140中没有电流。在车辆发生事故时，所述电池管理单元170用于断开所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110与车辆负载101之间断电，并闭合所述第一开关160，此时预充电电阻140与车辆负载101串联连接，通过预充电电阻140为所述车辆负载101放电。
根据本发明的示例性实施方式，所述电池管理单元170还用于：在由所述电池组110向车辆负载101供电后，通过闭合所述第一开关160对电池组110加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关160。在由所述电池组110向车辆负载101供电后，正极开关120和负极开关130均闭合；当闭合第一开关160时，预充电电阻140通电产生热量从而加热电池组110；在加热完成后，断开第一开关160时，预充电电阻140中没有电流，不再产生热量，从而维持电池组110的温度或使电池组110的温度经散热逐渐降低。这种方式使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。
根据本发明的示例性实施方式，所述电池管理单元170还用于：测量所述电池组110的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关160；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关160，以控制所述电池组110的温度。如图1所示，电池管理单元170闭合正极开关120和负极开关130以由电池组110向车辆负载供电；电池管理单元170测量电池组110的温度T；将所测量的电池组110的温度T与预先确定的温度阈值T0相比较，可选地，预先确定的温度阈值T0可以是电池组110工作效率最高时的温度。可选地，所述检测到的电池组110的温度T可以是由一个温度传感器直接测得的温度，也可以是一组温度传感器检测到的温度的平均值或按照其他算法得出的电池组110温度。当所测量的温度T小于温度阈值T0，电池管理单元170闭合第一开关160，则第一开关160将预充电电阻140与电池组110并联地电连接，预充电电阻140通电后产生热量，从而加热电池组110。当所测量的温度T等于或大于温度阈值T0，电池管理单元170断开闭合的第一开关160，则预充电电阻140中没有电流，不再产生热量，从而将电池组110的温度T维持在温度阈值T0或使电池组110的温度T经散热逐渐降低到温度阈值T0。这种方式使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。
根据本发明的示例性实施方式，所述电池组110是串联地电连接的多个电池单元111-119，所述预充电电阻140设置为与所述多个电池单元111-119中的每个电池单元之间的距离相等。可选地，电池组110可包括多个电池单元111-119，这些电池单元111-119可以以各种组合串联和/或并联连接，以提供需要的电压和能量。例如，电池组110可包括多个串联连接的电池单元111-119，每个电池单元还可包括多个串联和/或并联连接的电池。为了包装、安装、安全管理和控制等目的，这些电池单元111-119可以设置为独立的模块。例如，对于一个具有96个串联连接的电池的电池组110，可将电池组110设置为12个串联连接的电池单元，每个电池单元可设置为独立的模块，每个模块包括8个串联连接的电池。本领域技术人员应理解，本发明的示例性的实施方式中所列举的各部件的数量仅是为了说明的目的，而不应当理解为对本发明的限制。本发明中各部件可以具有其他的数量，而不偏离本发明的范围。可选地，可将多个电池单元111-119均匀分布在以预充电电阻140为圆心的圆周上。可选地，可将多个电池单元111-119均匀分布在以预充电电阻140为球心的球面上。这种方式使得预充电电阻140对电池组110中的各电池单元均匀地加热。
根据本发明的示例性实施方式，所述电池组110由所述车辆的风冷系统散热；并且所述预充电电阻140设置在所述风冷系统的空气入口处。车辆的风冷系统使用驾驶室中的空气作为加热或冷却的来源，来对电池组110加热或散热。通过将预充电电阻140设置在所述风冷系统的空气入口处，使得驾驶室中的空气在经过空气入口处时，被设置在所述风冷系统的空气入口的预充电电阻140加热，加热后的空气快速到达并包围电池组110，对电池组110加热。这种方式，能够将热量更快地传递到电池组110，并增加了电池组110参与热传递的接触面积，从而使电池组110更快地升温。
根据本发明的示例性实施方式，所述电池组110包括串联地电连接的多个电池单元111-119，所述预充电电阻140是串联地电连接的若干个预充电电阻，所述若干个预充电电阻140平均分布在所述多个电池单元111-119周围，以能够更均匀地控制电池组110的温度。可选地，电池单元111-119的数量可以等于预充电电阻140的数量，也可以不等于预充电电阻140的数量。可选地，如图2所示，电池组110可包括多个，如9个串联地电连接的电池单元111-119，预充电电阻140是若干个，如四个串联地电连接的预充电电阻141-144，这四个预充电电阻141-144可被配置为平均分布在电池组110，即电池单元111-119周围。可选地，该电池组110可具有其他数量的电池单元111-119。可选地，预充电电阻140也可以是其他数量的预充电电阻。图2示出了根据本发明的示例性实施方式中电池组110中多个电池单元111-119与若干个预充电电阻140的示意图。如图2所示，当电池组110中的电池单元111-119沿一直线依次等距地排列时，预充电电阻141可设置在电池单元112处，预充电电阻142设置在电池单元114处，预充电电阻143设置在电池单元116处，预充电电阻144设置在电池单元118处，以使电池组110的各部分均匀加热。可选地，可将四个预充电电阻141-144设置为一个模块，将9个电池单元111-119均匀分布在以该模块为圆心的圆周上。可选地，可将9个电池单元111-119设置为一个模块，将四个预充电电阻141-144均匀分布在以该模块为球心的球面上。可选地，可将9个电池单元111-119设置为一个模块，将四个预充电电阻141-144均匀分布在以该模块为圆心的圆周上。可选地，预充电电阻140可紧靠电池组110设置，也可设置为距离电池组110一段距离。
根据本发明的示例性实施方式，所述多个电池单元111-119由所述车辆的液冷系统散热；所述若干个预充电电阻140紧靠所述多个电池单元111-119，以使热量可从预充电电阻140直接传递到电池组110，从而将电池组110的各部分均匀加热。如图2所示，系统100的电池组110包括9个电池单元111-119，且4个预充电电阻141-144平均分布在电池单元111-119周围。当电池组110由所述车辆的液冷系统散热时，预充电电阻141设置为紧靠电池单元112，预充电电阻142设置为紧靠电池单元114，预充电电阻143设置为紧靠电池单元116，预充电电阻144设置为紧靠电池单元118，以使热量可从预充电电阻140直接传递到电池组110，从而将电池组110的各部分均匀加热。可选地，可将四个预充电电阻141-144设置为一个模块，将9个电池单元111-119紧靠该模块均匀分布。可选地，可将9个电池单元111-119设置为一个模块，将四个预充电电阻141-144紧靠该模块均匀分布。
根据本发明的示例性实施方式，系统100还包括：若干个第二开关181-184，所述若干个第二开关181-184中的每一个分别与所述若干个预充电电阻140中的每个预充电电阻140并联地电连接；并且所述电池管理单元170还用于：闭合所述第一开关160；分别闭合或断开若干个所述第二开关181-184中的每一个，以控制所述多个电池单元111-119中的每一个的温度。
如图2所示，所述电池组110包括串联的一组电池单元111-119，例如包括串联的9个电池单元111-119的一组电池单元111-119，以及串联的若干个预充电电阻140，例如4个预充电电阻141-144。系统100还包括若干个第二开关181-184，例如4个第二开关181-184，每个第二开关分别181-184与一个预充电电阻140并联地电连接，例如第二开关181与预充电电阻141并联地电连接，第二开关182与预充电电阻142并联地电连接，第二开关183与预充电电阻143并联地电连接，且第二开关184与预充电电阻144并联地电连接。电池管理单元170还用于：闭合正极开关120和负极开关130，以由电池组110对车辆负载供电，并闭合第一开关160，以使与其串联的预充电电阻141-144通电；分别闭合或断开若干个所述第二开关181-184中的每一个，分别使与其并联的预充电电阻141-144短路或正常工作，以分别控制所述多个电池单元111-119中的每一个的温度。例如，闭合正极开关120和负极开关130，并闭合第一开关160后，电池管理单元170可闭合第二开关182，使与其并联的预充电电阻142短路而不产生热量；同时断开第二开关181、183和184，使与其并联的预充电电阻141、143和144正常工作而产生热量，从而加热设置在预充电电阻141、143和144附近的多个电池单元111-119。可选地，电池管理单元170可以同时闭合多个第二开关，断开其他第二开关。可选地，电池管理单元170可以在多个时间间隔内依次闭合多个第二开关181-184，每个时间间隔内只闭合一个第二开关，断开其他第二开关。
根据本发明的示例性实施方式，可选地，所述电池管理单元170与车辆控制单元或安全气囊控制单元通信连接。所述电池管理单元170用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，断开所述正极开关120和所述负极开关130，并闭合所述第一开关160，以由所述预充电电阻140为所述车辆负载101放电。
根据本发明的示例性实施方式，其中所述电池管理单元170还用于：在车辆发生事故时，当所述正极开关120和所述负极开关130无法断开时，断开所述预充电开关150且闭合所述第一开关160，由所述预充电电阻140消耗所述电池组110的能量。当正极开关120和负极开关130失效、无法断开时，电池管理单元170断开预充电开关150且闭合所述第一开关160，使预充电电阻140与电池组110和车辆负载101电连接，通过预充电电阻140消耗电池组110的能量。检测正极开关120和负极开关130是否无法断开可以使用现有技术中的任何方式，例如通过检测电池组110温度或者检测电路电流等来实现。
根据本发明的示例性实施方式，其中，在所述预充电电阻140外设置有金属壳，以更快速、有效地放热。
根据本发明的示例性实施方式，所述预充电电阻140设置为棱柱状、圆柱状或片状。
图3示出了根据本发明的实施方式的系统100中各开关闭合或断开时车辆负载101的电压以及电池组110的温度变化的曲线图。
如图3所示，在时间间隔t1中，电池管理单元170断开正极开关120、负极开关130、预充电开关150和第一开关160。此时，电池组110并没有向车辆负载101供电，预充电电阻140中没有电流、并未加热电池组110，车辆负载101的电压为0，电池组110的温度T等于环境温度并低于温度阈值T0。可选地，当车辆发生事故时，电池管理单元170断开正极开关120、负极开关130、预充电开关150，并闭合第一开关160，以由预充电电阻140将车辆负载101放电。
在时间间隔t2中，为了避免同时闭合正极开关120和负极开关130而导致在电路中产生瞬间电流尖峰，电池管理单元170使第一开关160和正极开关120仍保持断开，此时电路处于断电状态；然后，电池管理单元170闭合预充电开关150和负极开关130，此时，预充电电阻140与电池组110和车辆负载101串联连接，预充电电阻140充当一部分负载，由电池组110向车辆负载101供电，车辆负载101的电压V缓慢上升，从而避免瞬间电流尖峰。当车辆负载101的电压V达到正常工作电压V0时，闭合正极开关120，随后断开预充电开关150，此时预充电电阻140中无电流，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态。在时间间隔t2中，第一开关160一直保持断开，未加热电池组110，电池组110的温度T仍等于环境温度并低于温度阈值T0。
在时间间隔t3中，电池管理单元170使正极开关120和负极开关130保持闭合，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态；预充电开关150保持断开，此时预充电电阻140中无电流；车辆负载101的电压V保持在正常工作电压V0。在时间间隔t3中，第一开关160一直保持断开，预充电电阻140中没有电流、并未加热电池组110，电池组110的温度T仍等于环境温度并低于温度阈值T0。
在时间间隔t4中，电池管理单元170使正极开关120和负极开关130保持闭合，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态；预充电开关150保持断开；车辆负载101的电压V保持在正常工作电压V0。当电池管理单元170检测到电池组110的温度T小于温度阈值T0，闭合第一开关160，预充电电阻140中有电流且产生热量，并加热电池组110，电池组110的温度T增加至温度阈值T0。
在时间间隔t5中，电池管理单元170使正极开关120和负极开关130保持闭合，电池组110处于向车辆负载101的正常供电状态；预充电开关150保持断开；车辆负载101的电压V保持在正常工作电压V0。当电池管理单元170检测到电池组110的温度T等于或大于温度阈值T0，断开第一开关160，预充电电阻140中没有电流且不再产生热量，电池组110的温度T保持在温度阈值T0或经散热逐渐降低至温度阈值T0。
在时间间隔t6中，例如车辆发生事故时，电池管理单元170断开所述正极开关120和所述负极开关130，以使电池组110与车辆负载101之间断电，并闭合所述第一开关160，此时预充电电阻140与车辆负载101串联连接，通过预充电电阻140为所述车辆负载101放电，使车辆负载101的电压快速降低为0。此时，预充电电阻140有电流且产生热量，并短暂加热电池组110，因放电时间很短，故电池组110的温度T上升并不明显。
放电完全后，在时间间隔t7中，电池管理单元170断开正极开关120、负极开关130、第一开关160和预充电开关150。此时，电池组110没有向车辆负载101供电，预充电电阻140中没有电流、并未加热电池组110，车辆负载101的电压为0，电池组110的温度T逐渐下降至环境温度。可选地，电池管理单元170可以一直闭合第一开关160，直到对电池组110进行预充电。
总之，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理系统100，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命，还能将电池从车辆负载101断开，并有效地将车辆负载101中的剩余电荷放电；即使电池组110与车辆负载101无法断开，也能通过电阻将车辆负载101放电，这种方案有效且可靠；能够控制车辆电池组110的温度，分别控制电池组110各区域周围的热量，对每个电池单元分别调整温度，同时能够根据需要控制电池组110升温的速度，使热量平均分布，以使所有的电池单元111-119加热具有相同的温度；能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本；此外，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理系统100既适用于使用风冷系统的车辆，也适用于使用液冷系统的车辆。
实施方式二
根据本发明的第二方面，提供了一种车辆电池组管理系统100，所述系统100包括：正极开关120，设置在所述电池组110的正极和所述车辆负载101之间，所述正极开关120与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接；负极开关130，设置在所述电池组110的负极和所述车辆负载101之间，所述负极开关130与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接；预充电电阻140和预充电开关150，所述预充电电阻140和所述预充电开关150串联地电连接，并且串联的所述预充电电阻140和所述预充电开关150设置在所述电池组110和车辆负载101之间，其中，所述预充电电阻140的第一端与所述预充电开关150的第一端连接，所述预充电电阻140的第二端连接于所述正极开关120和所述车辆负载101之间，并将所述预充电开关150的第二端连接于所述正极开关120和所述电池组110的正极之间；第一开关160，所述第一开关160的第一端连接于在所述预充电电阻140的第一端和所述预充电开关150的第一端之间且将所述第一开关160的第二端连接在所述负极开关130和所述车辆负载101之间；电池管理单元170，用于断开所述第一开关160和所述正极开关120、闭合所述负极开关130和所述预充电开关150，以由所述电池组110为所述车辆负载101预充电；在预充电完成后，所述电池管理单元170用于闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电；且在车辆发生事故时检测所述正极开关120和所述负极开关130是否无法断开；当所述正极开关120和所述负极开关130无法断开时，所述电池管理单元170用于闭合所述第一开关160，由所述预充电电阻140消耗所述电池组110的能量。
根据本发明的实施方式，电池组110，如锂电池组，是对车辆的高压系统的其他部分，如逆变器或马达，供电的电源。
如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的车辆电池组管理系统100包括正极开关120和负极开关130。正极开关120设置在所述电池组110的正极和所述车辆负载101之间，所述正极开关120与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。负极开关130设置在所述电池组110的负极和所述车辆负载101之间，所述负极开关130与所述电池组110和所述车辆负载101串联地电连接。
系统100还包括预充电电阻140和预充电开关150，所述预充电电阻140和所述预充电开关150串联地电连接，并且串联的所述预充电电阻140和所述预充电开关150设置在所述电池组110和车辆负载101之间，其中，所述预充电电阻140的第一端与所述预充电开关150的第一端连接，所述预充电电阻140的第二端连接于所述正极开关120和所述车辆负载101之间，并将所述预充电开关150的第二端连接于所述正极开关120和所述电池组110的正极之间。
系统100还包括第一开关160，所述第一开关160的第一端连接于所述预充电电阻140的第一端和所述预充电开关150的第一端之间，且所述第一开关160的第二端连接在所述负极开关130和所述车辆负载101之间。
系统100还包括电池管理单元170，用于断开所述第一开关160和所述正极开关120、闭合所述负极开关130和所述预充电开关150，以由所述电池组110为所述车辆负载101预充电。当正极开关120、负极开关130和第一开关160均断开，整个电池电路中没有电流。若不经过预充电过程，而将电池组110直接设置为对车辆负载101的正常供电状态，需同时闭合正极开关120和负极开关130，此时会在电路中产生一个瞬间电流尖峰，严重影响电池电路中各元件的使用寿命。因此，在闭合正极开关120和负极开关130以由电池组110向车辆负载101供电之前，电池管理单元170先断开所述第一开关160和所述正极开关120，使电路处于断电状态；然后，电池管理单元170闭合预充电开关150和负极开关130，此时，预充电电阻140与电池组110和负载101串联连接，由预充电电阻140充当一部分负载，从而避免瞬间电流尖峰，延长电池电路中各元件的使用寿命。在预充电完成后，所述电池管理单元170用于闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电，此时预充电电阻140中没有电流。在车辆发生事故时，所述电池管理单元170还适于：在车辆发生事故时检测所述正极开关120和所述负极开关130是否断开；当正极开关120和负极开关130失效、无法断开时，电池管理单元170闭合所述第一开关160，使预充电电阻140与电池组110和车辆负载101电连接，通过预充电电阻140消耗电池组110的能量。
根据本发明的实施方式，所述电池管理单元170用于：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，检测所述正极开关120和所述负极开关130是否无法断开。可选地，电池管理单元170与车辆控制单元或安全气囊控制单元通信连接。
根据本发明的实施方式，所述电池管理单元170还用于：在由所述电池组110向车辆负载101供电后，通过闭合所述第一开关160对电池组110加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关160。在由所述电池组110向车辆负载101供电后，正极开关120和负极开关130均闭合；电池管理单元170闭合第一开关160，预充电电阻140通电产生热量从而加热电池组110；在加热完成后，电池管理单元170断开第一开关160，预充电电阻140中没有电流，不再产生热量，从而维持电池组110的温度或使电池组110的温度经散热逐渐降低。这种方式使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。
根据本发明的实施方式，所述电池管理单元170还用于：测量所述电池组110的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关160；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关160，以控制所述电池组110的温度。如图1所示，电池管理单元170闭合正极开关120和负极开关130以由电池组110向车辆负载101供电；电池管理单元170测量电池组110的温度T；将所测量的电池组110的温度T与预先确定的温度阈值T0相比较，可选地，预先确定的温度阈值T0可以是电池组110工作效率最高时的温度。可选地，所述检测到的电池组110的温度T可以是由一个温度传感器直接测得的温度，也可以是一组温度传感器检测到的温度的平均值或按照其他算法得出的电池组110温度。当所测量的温度T小于温度阈值T0，电池管理单元170闭合第一开关160，则第一开关160将预充电电阻140与电池组110并联地电连接，预充电电阻140通电后产生热量，从而加热电池组110。当所测量的温度T等于或大于温度阈值T0，电池管理单元170断开闭合的第一开关160，则预充电电阻140中没有电流，不再产生热量，从而将电池组110的温度T维持在温度阈值T0或使电池组110的温度T经散热逐渐降低到温度阈值T0。这种方式使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。
对实施方式一中的车辆电池组管理系统100的上述描述也可应用于根据本发明的实施方式二中的车辆电池组管理系统100，为了简要的目的，在此不再赘述。
总之，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理系统100，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命，还能将电池从车辆负载101断开，并有效地将车辆负载101中的剩余电荷放电；即使电池组110与车辆负载101无法断开，也能通过电阻将车辆负载101放电，这种方案有效且可靠；能够控制车辆电池组110的温度，分别控制电池组110各区域周围的热量，同时能够根据需要控制电池组110升温的速度，能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。
实施方式三
根据本发明的第三方面，相应于如实施方式一所述的根据本发明的车辆电池组管理系统100，提供了一种车辆电池组管理方法200。
图4示出了根据本发明示例性实施方式的车辆电池组管理方法200的流程图。
如图4所示，方法200包括：步骤S210：在所述电池组110的正极和车辆负载101之间串联地设置正极开关120；步骤S220：在所述电池组110的负极和车辆负载101之间串联地设置负极开关130；步骤S230：在所述电池组110和车辆负载101之间设置串联地电连接的预充电电阻140和预充电开关150，其中，所述预充电电阻140的第一端与所述预充电开关150的第一端连接，所述预充电电阻140的第二端连接于所述正极开关120和所述车辆负载101之间，并所述预充电开关150的第二端连接于所述正极开关120和所述电池组110的正极之间；步骤S240：设置一第一开关160，将所述第一开关160的第一端连接于所述预充电电阻140的第一端和所述预充电开关150的第一端之间且将所述第一开关160的第二端连接在所述负极开关130和所述车辆负载101之间；步骤S250：断开所述第一开关160和所述正极开关120、闭合所述负极开关130和所述预充电开关150，以由所述电池组110为所述车辆负载101预充电；在预充电完成后，闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电；且在车辆发生事故时，断开所述正极开关120和所述负极开关130，并闭合所述第一开关160，以由所述预充电电阻140为所述车辆负载101放电。
根据本发明的示例性实施方式，其中在预充电完成后闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电之后，所述方法200还包括：通过闭合所述第一开关160对电池组110加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关160。
根据本发明的示例性实施方式，通过闭合或断开所述第一开关160，控制所述电池组110的温度包括：测量所述电池组110的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关160；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关160，以控制所述电池组110的温度。
根据本发明的示例性实施方式，其中所述电池组110是串联地电连接的多个电池单元111-119，所述方法200还包括：将所述预充电电阻140设置为与所述多个电池单元111-119中的每个电池单元之间的距离相等。
根据本发明的示例性实施方式，其中所述电池组110由所述车辆的风冷系统散热；并且所述方法200还包括：将所述预充电电阻140设置在所述风冷系统的空气入口处。
根据本发明的示例性实施方式，其中所述电池组110包括串联地电连接的多个电池单元111-119，所述预充电电阻140是串联地电连接的若干个预充电电阻140，所述方法200还包括：将所述若干个预充电电阻140平均分布在所述多个电池单元111-119周围。
根据本发明的示例性实施方式，其中所述多个电池单元111-119由所述车辆的液冷系统散热；并且所述方法200还包括：将所述若干个预充电电阻140紧靠所述多个电池单元111-119。
根据本发明的示例性实施方式，所述方法200还包括：将所述若干个预充电电阻140中的每个预充电电阻140分别与一第二开关并联地电连接；并且其中通过闭合或断开所述第一开关160，控制所述电池组110的温度包括：闭合所述第一开关160；分别闭合或断开若干个所述第二开关181-184中的每一个，以控制所述多个电池单元111-119中的每一个的温度。
根据本发明的示例性实施方式，其中在车辆发生事故时，断开所述正极开关120和所述负极开关130，并闭合所述第一开关160以为所述车辆负载101放电包括：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，断开所述正极开关120和所述负极开关130，并闭合所述第一开关160以为所述车辆负载101放电。
根据本发明的示例性实施方式，所述方法200还包括：在车辆发生事故时，当所述正极开关120和所述负极开关130无法断开时，断开所述预充电开关150且闭合所述第一开关160，由所述预充电电阻140消耗所述电池组110的能量。
根据本发明的示例性实施方式，所述方法200还包括：在所述预充电电阻140外设置金属壳。
根据本发明的示例性实施方式，所述方法200还包括：将所述预充电电阻140设置为棱柱状、圆柱状或片状。
对实施方式一中车辆电池组管理系统100的上述描述也可应用于根据本发明的车辆电池组管理的方法200，为了简要的目的，在此不再赘述。
总之，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理方法，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命，还能将电池从车辆负载101断开，并有效地将车辆负载101中的剩余电荷放电；即使电池组110与车辆负载101无法断开，也能通过电阻将车辆负载101放电，这种方案有效且可靠；能够控制车辆电池组110的温度，分别控制电池组110各区域周围的热量，对每个电池单元111-119分别调整温度，同时能够根据需要控制电池组110升温的速度，使热量平均分布，以使所有的电池单元111-119加热具有相同的温度；能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本；此外，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理系统100和方法既适用于使用风冷系统的车辆，也适用于使用液冷系统的车辆。
实施方式四
根据本发明的第四方面，相应于如实施方式二所述的根据本发明的车辆电池组管理系统100，提供了一种车辆电池组管理方法300。
图5示出了根据本发明示例性实施方式的车辆电池组管理方法300的流程图。
如图5所示，方法300包括：步骤S310：在所述电池组110的正极和车辆负载101之间串联地设置正极开关120；步骤S320：在所述电池组110的负极和车辆负载101之间串联地设置负极开关130；步骤S330：在所述电池组110和车辆负载101之间设置一串联地电连接的预充电电阻140和预充电开关150，其中，所述预充电电阻140的第一端与所述预充电开关150的第一端连接，所述预充电电阻140的第二端连接于所述正极开关120和所述车辆负载101之间，并所述预充电开关150的第二端连接于所述正极开关120和所述电池组110的正极之间；步骤S340：设置一第一开关160，将第一开关160的第一端连接于在所述预充电电阻140的第一端和所述预充电开关150的第一端之间且将所述第一开关160的第二端连接在所述负极开关130和所述车辆负载101之间；步骤S350：断开所述第一开关160和所述正极开关120、闭合所述负极开关130和所述预充电开关150，以由所述电池组110为所述车辆负载101预充电；在预充电完成后，闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关150，以由所述电池组110向车辆负载101供电；且在车辆发生事故时检测所述正极开关120和所述负极开关130是否无法断开；当所述正极开关120和所述负极开关130无法断开时，闭合所述第一开关160，由所述预充电电阻140消耗所述电池组110的能量。
根据本发明的示例性实施方式，其中在车辆发生事故时检测所述正极开关120和所述负极开关130是否无法断开包括：在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；响应于所述事故信号，检测所述正极开关120和所述负极开关130是否无法断开。
根据本发明的示例性实施方式，其中在预充电完成后闭合所述正极开关120和所述负极开关130，断开所述预充电开关，以由所述电池组110向车辆负载101供电之后，所述方法还包括：通过闭合所述第一开关160对电池组110加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关160。
根据本发明的示例性实施方式，其中通过闭合或断开所述第一开关160，控制所述电池组110的温度包括：测量所述电池组110的温度；将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关160；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关160，以控制所述电池组110的温度。
对实施方式二中车辆电池组管理系统100的上述描述也可应用于根据本发明的车辆电池组管理的方法300，为了简要的目的，在此不再赘述。
总之，本发明的实施方式提供的车辆电池组管理方法，提供了一种快速、可靠和安全的方案，不仅能够有效避免电池电路中的瞬间电流尖峰，延长各部件的使用寿命，还能将电池从车辆负载101断开，并有效地将车辆负载101中的剩余电荷放电；即使电池组110与车辆负载101无法断开，也能通过电阻将车辆负载101放电，这种方案有效且可靠；能够控制车辆电池组110的温度，分别控制电池组110各区域周围的热量，同时能够根据需要控制电池组110升温的速度，能够对电池电路工作时产生的大量局部热量进行管理；使用通电后自身能产生热量的电阻作为加热元件，不需要设置为加热器件供电的额外的电源，简化了电池电路的结构，降低了成本。
在本说明书中，说明了大量的具体细节。然而，应当理解，本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实施方式中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不使读者混淆对本说明书的原理的理解。
本领域技术人员可以理解，可以对各实施方式中的装置中的模块进行自适应性地改变，并且把它们设置在与该实施方式不同的一个或多个装置中。除了特征或处理相互排斥的情况之外，可以采用任何组合，对本说明书中公开的任何方法的所有步骤或者任何装置的所有模块进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征都可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
应当注意，上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不偏离所附权利要求的范围的情况下，可设计出各种替代实施方式。在权利要求书中，特征的排序并不意味着特征的任何特定顺序，并且特别地，方法权利要求中各步骤的顺序并不意味着这些步骤必须按照该顺序来执行。相反地，这些步骤可以以任何适当的顺序执行。在权利要求书中，不应将位于括号内的任何参考标记理解成对权利要求的限制。术语“包括”或“包含”不排除存在未列在权利要求中的模块或步骤。位于模块或步骤之前的术语“一”或“一个”不排除存在多个这样的模块或步骤。术语“第一”、“第二”、以及“第三”等的使用不表示任何顺序，可将这些术语解释为名称。

Claims (28)

1.一种车辆电池组管理系统，其特征在于，所述系统包括：
正极开关，设置在所述电池组的正极和车辆负载之间，所述正极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；
负极开关，设置在所述电池组的负极和车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；
预充电电阻和预充电开关，所述预充电电阻和所述预充电开关串联地电连接，且串联的所述预充电电阻和所述预充电开关设置在所述电池组和车辆负载之间，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并将所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；
第一开关，所述第一开关的第一端连接于所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间，且所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；
电池管理单元，用于断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，所述电池管理单元用于闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时，所述电池管理单元用于断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关，以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电；
其中所述电池管理单元还用于：
在由所述电池组向车辆负载供电后，通过闭合所述第一开关对电池组加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关；
其中所述电池管理单元还用于：
测量所述电池组的温度；
将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较，所述预先确定的温度阈值是所述电池组工作效率最高时的温度；
当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电池组是串联地电连接的多个电池单元，所述预充电电阻设置为与所述多个电池单元中的每个电池单元之间的距离相等。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热；并且所述预充电电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述电池组包括串联地电连接的多个电池单元，所述预充电电阻是串联地电连接的若干个预充电电阻，所述若干个预充电电阻平均分布在所述多个电池单元周围。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述多个电池单元由所述车辆的液冷系统散热；所述若干个预充电电阻紧靠所述多个电池单元。
6.如权利要求4或5所述的系统，还包括：
若干个第二开关，所述若干个第二开关中的每一个分别与所述若干个预充电电阻中的每个预充电电阻并联地电连接；并且所述电池管理单元还用于：
闭合所述第一开关；
分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以控制所述多个电池单元中的每一个的温度。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述电池管理单元用于：
在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；
响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述电池管理单元还用于：
在车辆发生事故时，当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，断开所述预充电开关且闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
9.如权利要求1所述的系统，其中
在所述预充电电阻外设置有金属壳。
10.如权利要求1所述的系统，还包括：
所述预充电电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。
11.一种车辆电池组管理系统，其特征在于，所述系统包括：
正极开关，设置在所述电池组的正极和所述车辆负载之间，所述正极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；
负极开关，设置在所述电池组的负极和所述车辆负载之间，所述负极开关与所述电池组和所述车辆负载串联地电连接；
预充电电阻和预充电开关，所述预充电电阻和所述预充电开关串联地电连接，并且串联的所述预充电电阻和所述预充电开关设置在所述电池组和车辆负载之间，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并将所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；
第一开关，所述第一开关的第一端连接于在所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间且将所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；
电池管理单元，用于断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，所述电池管理单元用于闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，所述电池管理单元用于闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量；
其中所述电池管理单元还用于：
在由所述电池组向车辆负载供电后，通过闭合所述第一开关对电池组加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关；
其中所述电池管理单元还用于：
测量所述电池组的温度；
将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较，所述预先确定的温度阈值是所述电池组工作效率最高时的温度；
当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述电池管理单元用于：
在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；
响应于所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。
13.一种车辆电池组管理方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述电池组的正极和车辆负载之间串联地设置正极开关；
在所述电池组的负极和车辆负载之间串联地设置负极开关；
在所述电池组和车辆负载之间设置串联地电连接的预充电电阻和预充电开关，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；
设置一第一开关，将所述第一开关的第一端连接于所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间且将所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；
断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关，以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
14.如权利要求13所述的方法，其中在预充电完成后闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电之后，所述方法还包括：
通过闭合所述第一开关对电池组加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关。
15.如权利要求14所述的方法，其中通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度包括：
测量所述电池组的温度；
将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；
当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述电池组是串联地电连接的多个电池单元，所述方法还包括：
将所述预充电电阻设置为与所述多个电池单元中的每个电池单元之间的距离相等。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述电池组由所述车辆的风冷系统散热；并且所述方法还包括：
将所述预充电电阻设置在所述风冷系统的空气入口处。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述电池组包括串联地电连接的多个电池单元，所述预充电电阻是串联地电连接的若干个预充电电阻，所述方法还包括：
将所述若干个预充电电阻平均分布在所述多个电池单元周围。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述多个电池单元由所述车辆的液冷系统散热；并且所述方法还包括：
将所述若干个预充电电阻紧靠所述多个电池单元。
20.如权利要求18或19所述的方法，还包括：
将所述若干个预充电电阻中的每个预充电电阻分别与一第二开关并联地电连接；并且
其中通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度包括：
闭合所述第一开关；
分别闭合或断开若干个所述第二开关中的每一个，以控制所述多个电池单元中的每一个的温度。
21.如权利要求13所述的方法，其中在车辆发生事故时，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以为所述车辆负载放电包括：
在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；
响应于所述事故信号，断开所述正极开关和所述负极开关，并闭合所述第一开关以由所述预充电电阻为所述车辆负载放电。
22.如权利要求13所述的方法，还包括：
在车辆发生事故时，当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，断开所述预充电开关且闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
23.如权利要求13所述的方法，还包括：
在所述预充电电阻外设置金属壳。
24.如权利要求13所述的方法，还包括：
将所述预充电电阻设置为棱柱状、圆柱状或片状。
25.一种车辆电池组管理方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述电池组的正极和车辆负载之间串联地设置正极开关；
在所述电池组的负极和车辆负载之间串联地设置负极开关；
在所述电池组和车辆负载之间设置一串联地电连接的预充电电阻和预充电开关，其中，所述预充电电阻的第一端与所述预充电开关的第一端连接，所述预充电电阻的第二端连接于所述正极开关和所述车辆负载之间，并所述预充电开关的第二端连接于所述正极开关和所述电池组的正极之间；
设置一第一开关，将第一开关的第一端连接于在所述预充电电阻的第一端和所述预充电开关的第一端之间且将所述第一开关的第二端连接在所述负极开关和所述车辆负载之间；
断开所述第一开关和所述正极开关、闭合所述负极开关和所述预充电开关，以由所述电池组为所述车辆负载预充电；在预充电完成后，闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电；且在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开；当所述正极开关和所述负极开关无法断开时，闭合所述第一开关，由所述预充电电阻消耗所述电池组的能量。
26.如权利要求25所述的方法，其中在车辆发生事故时检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开包括：
在车辆发生事故时，接收车辆控制单元或安全气囊控制单元的事故信号；
响应于所述事故信号，检测所述正极开关和所述负极开关是否无法断开。
27.如权利要求25所述的方法，其中在预充电完成后闭合所述正极开关和所述负极开关，断开所述预充电开关，以由所述电池组向车辆负载供电之后，所述方法还包括：
通过闭合所述第一开关对电池组加热以及在加热完成后断开闭合的所述第一开关。
28.如权利要求27所述的方法，其中通过闭合或断开所述第一开关，控制所述电池组的温度包括：
测量所述电池组的温度；
将所测量的温度与预先确定的温度阈值相比较；
当所测量的温度小于所述温度阈值时，闭合所述第一开关；以及当所测量的温度等于或大于所述温度阈值时，断开闭合的所述第一开关，以控制所述电池组的温度。
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