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CN107399287B - 用于助推启动的车辆电力系统 - Google Patents

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CN107399287B CN201611009656.5A CN201611009656A CN107399287B CN 107399287 B CN107399287 B CN 107399287B CN 201611009656 A CN201611009656 A CN 201611009656A CN 107399287 B CN107399287 B CN 107399287B
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Abstract

本发明涉及一种用于助推启动的车辆电力系统,包括:辅助电池;第一继电器,其具有与所述辅助电池连接的第一端;用于助推启动的电源连接端子,当开始助推启动时所述电源连接端子与外部电源连接;第二继电器,其具有与所述电源连接端子连接的第一端和与所述第一继电器的第二端电连接的第二端;以及重连开关,其具有与所述辅助电池和所述电源连接端子二者连接的第一端以及与用于接通所述第一继电器的控制端子连接的第二端。重连开关响应于重连输入信号使其第一端和第二端彼此电连接,由此将外部电力施加于所述控制端子,并接通所述第一继电器。

Description

用于助推启动的车辆电力系统
技术领域
本公开总体涉及一种用于助推启动的车辆电力系统。更具体地,本公开涉及一种用于助推启动的车辆电力系统,其中在开始助推启动时根据需要接通继电器,该继电器连接在辅助电池和车辆系统之间,并且当辅助电池的电压小于或等于阈值时继电器被断开。
背景技术
环保电动车辆或者燃料电池车辆通常包括为车辆启动提供电力、并为在低电压下工作的装置提供低压电力的辅助电池(被称为“低压电池”)。
然而,当辅助电池是锂电池时,应避免电池的完全放电。因此,当辅助电池的充电状态小于或等于阈值电压时,可采用继电器用于阻断辅助电池与车辆系统之间的连接。为了重新启动其中辅助电池被继电器电阻断的车辆,继电器被人工接通以使辅助电池和车辆系统电连接。然而,当辅助电池放电且不能重新启动车辆系统时,需要利用外部电力驱动车辆的助推启动(jumpstarting)过程。
传统地,提供用于助推启动的独立电源连接端子,该独立电源连接端子与车辆的低电压系统连接,由此通过采用用于助推启动的独立电源连接端子向车辆的低电压系统提供电力来启动车辆系统。
连接辅助电池和车辆系统的继电器通过辅助电池的电力而接通,然而,当辅助电池的电压小于接通继电器所需的电压时,不能接通继电器。因而,辅助电池不能被再充电的问题发生了。
上述内容仅旨在帮助理解本发明公开的背景,并非意在表示本发明公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
为了实现上述目标,根据本发明公开的一个方面,提供一种用于助推启动的车辆电力系统,其中在开始助推启动时接通继电器,该继电器连接在辅助电池和车辆系统之间,当辅助电池的电压小于或等于阈值时断开继电器,并且即使在当辅助电池的电压小于接通继电器所需的电压时也能接通继电器。
为了实现上述目标,根据本发明公开的一个方面,用于助推启动的车辆电力系统包括:辅助电池;第一继电器,其具有与所述辅助电池连接的第一端;用于助推启动的电源连接端子,当开始助推启动时所述电源连接端子与外部电源连接;第二继电器,其具有与所述电源连接端子连接的第一端和与所述第一继电器的第二端电连接的第二端;以及重连开关,其具有与所述辅助电池和所述电源连接端子二者连接的第一端以及与用于接通所述第一继电器的控制端子连接的第二端。重连开关可响应于重连输入信号使其第一端和第二端彼此电连接,由此将所述电源连接端子接收到的外部电力施加于所述控制端子,并接通所述第一继电器。
在一个实施方式中,系统还可包括:用于监测所述辅助电池的电压的控制器,其在所述辅助电池的电压小于或等于阈值时断开所述第一继电器,并接通所述第二继电器。
在一个实施方式中,控制器可以包括与所述第二继电器的第二端电连接的电源端子,并且当所述第二继电器接通时,由所述电源连接端子接收的外部电力被输入到所述电源端子。
在一个实施方式中,控制器可以监测所述重连开关的第二端的电力状态,并在当电力信号被施加至所述重连开关的第二端时,确定接收到用于接通所述第一继电器的重连输入信号。
在一个实施方式中,当用于接通所述第一继电器的重连输入信号维持阈值时段或更长时,所述控制器可输出警告信号。
在一个实施方式中,系统还可包括:接线盒,其在所述第一继电器的第二端、所述第二继电器的第二端和所述控制器的电源端子之间形成电连接。
在一个实施方式中,当在所述第二继电器接通且外部电力施加于所述电源连接端子的状态中重连输入信号被施加至所述重连开关时,所述第一继电器被接通且所述辅助电池通过外部电力充电。
具有解决上述问题的途径的用于助推启动的车辆电力系统可以在开始助推启动时在任何时候重连(接通)将辅助电池和车辆系统彼此阻断的继电器。特别地,即使辅助电池可能处于不能提供足够的电压来接通继电器的过放电状态,继电器也可以通过利用用于助推启动的外部电力来接通。
并且,根据用于助推启动的车辆电力系统,系统可以利用外部电力给辅助电池充电,并通过利用控制器监测辅助电池的电压来防止辅助电池的过充电。
并且,根据用于助推启动的车辆电力系统,当重连开关保持在ON状态时,重连开关用于将连接/阻断辅助电池与车辆系统的继电器接通,由此对重连开关的状态进行检测并输出警告信号。因此,可以避免不必要的能量消耗和继电器损坏。
附图说明
本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点从下面结合附图的详细描述中变得清晰,其中:
图1是依据本公开示例性实施方式的用于助推启动的车辆电力系统的框图;且
图2是解释了依据本公开示例性实施方式的用于助推启动的车辆电力系统的操作的流程图。
具体实施方式
下文中,将参照附图详细描述本公开的具体实施方式。
图1是依据本公开示例性实施方式的用于助推启动的车辆电力系统的框图。
参见图1,依据本发明公开的实施方式的用于助推启动的车辆电力系统包括辅助电池100、第一继电器R1、用于助推启动的电源连接端子300、第二继电器R2和重连开关SW。另外,依据本发明公开的实施方式的用于助推启动的车辆电力系统还可包括控制器200和接线盒400。
辅助电池100是储存电能并输出低电压(例如,大约12V)电力的元件。辅助电池100可以提供启动车辆所需的电力。在一些情况下,电力可以用于在车辆运行期间为设备提供低电压电力。
锂电池或者铅酸电池可以用作辅助电池100。目前,铅酸电池由于其较低的价格通常被用作辅助电池100。然而,由于锂电池具有高的可靠性和较长寿命,锂电池被期望取代铅酸电池。然而,当锂电池放电至低于一定电压时,电池的表现迅速地退化。因此,当电压减少到一定水平以下时,需要继电器R1来阻断电池与车辆系统的连接。
本发明公开的一个示例性实施方式涉及用于助推启动的车辆电力系统,其在辅助电池100(特别是锂电池)处于放电状态(辅助电池100不能提供启动车辆所需电压的状态)时通过使用外部电力启动车辆系统。
第一继电器R1是连接或者阻断辅助电池100(特别是锂电池)与车辆系统之间电连接的元件。当辅助电池100正常工作时,第一继电器R1被控制在连接状态,即ON状态。当辅助电池100的电压处于某一阈值或更小时,第一继电器R1被控制在断开状态,即OFF状态。
第一继电器R1的第一端可连接至辅助电池100,且第一继电器R1的第二端可连接至车辆系统。
第一继电器R1包括用于接收用来控制第一继电器R1状态的输入信号的控制单元,因而第一继电器R1的状态可以响应于输入信号被控制为ON/OFF。具体地,第一继电器R1的一个控制单元可以接收输入信号来接通第一继电器,其它控制单元可以接收输入信号来断开第一继电器R1。
本公开的一个示例性实施方式包括用于助推启动的电源连接端子300,其与外部电源连接。用于助推启动的电源连接端子300可以通过第二继电器R2与车辆系统电连接或断开。
第二继电器R2是用来在车辆系统需要外部电力时连接用于助推启动的电源连接端子300和车辆系统的元件。第二继电器R2的连接状态可以由控制器200确定。
第二继电器R2的第一端连接至用于助推启动的电源连接端子300,第二继电器R2的第二端可与车辆系统连接。第二继电器R2的第二端可以通过接线盒400与第一继电器的第二端和控制器200电连接。
重连开关SW是在第一继电器R1断开时用于施加信号以接通第一继电器R1的元件。重连开关SW可以包括依据外部输入信号相互连接或相互断开的第一和第二端。重连开关SW的第一端与用于助推启动的电源连接端子300连接,且重连开关SW的第二端可以与接收接通信号的第一继电器R1的控制单元连接。
控制器200监测辅助电池100的电压,并在辅助电池100的电压等于或小于阈值时断开第一继电器R1,接通第二继电器R2。控制器200可构造为用于控制辅助电池100的电池管理系统(BMS)的控制器。
并且,控制器200可以包括与第一继电器R1的第二端和继电器R2的第二端电连接以接收电力的电源端子,从而接收电力。
另外,控制器200监测接收输入接通信号的第一继电器R1的控制单元的电力状态。当电力信号被施加于重连开关SW的第二端时,控制器200确定接收到用于接通第一继电器R1的输入接通信号。
接线盒400是与车辆电力系统低电压运行相关的元件互相电连接的元件。接线盒400包括多个终端,且它们可以彼此电互连。因此,连接至接线盒400的多个设备可以彼此电互连。
如图1所示,接线盒400可连接至第一继电器R1的第二端、第二继电器R2的第二端以及控制器200的电源端子B+。并且,接线盒400可连接至低电压DC-DC转换器(未示出)的输出端。低电压DC-DC转换器将主电池(高电压电池)的高电压转换为低电压。
图2是解释了依据本公开示例性实施方式的用于助推启动的车辆电力系统的操作的流程图。
首先,在步骤S11,控制器200监测辅助电池100的输出电压且确定辅助电池100是否放电。例如,在步骤S11,辅助电池100的输出电压通过控制器200监测,且控制器200确定由安装在辅助电池100输出端上的电压传感器(未示出)检测的电压量。控制器200可以理解为包括配置成电池管理系统(BMS)的控制器的概念,因为控制器200包含监测辅助电池100电压的功能。
接下来,在步骤S12,当控制器200确定辅助电池100处于放电状态时,控制器200通过断开第一继电器R1而电阻断辅助电池100和接线盒400之间的连接。换句话说,辅助电池100与车辆系统电断开。同时,控制器200通过接通第二继电器R2而使用于助推启动的电源连接端子300与接线盒400电连接。换句话说,用于助推启动的电源连接端子300与接线盒400电连接。
在步骤S12,控制器200可以连接至接收接通信号的第一继电器R1的控制单元,向控制单元直接提供控制信号并断开第一继电器R1。
接下来,在步骤S13,通过外部电力执行助推启动,这是通过连接外部电力至用于助推启动的电源连接端子300。连接到用于助推启动的电源连接端子300的外部电力经由接线盒400提供给控制器200的电源端子。因此,控制器200能够执行正常的控制操作。
因此,如步骤S11和S12中所述,优选在外部电源连接到用于助推启动的电源连接端子300的时刻第一继电器R1处于断开状态。这是因为,如果在外部电源连接到用于助推启动的电源连接端子300的时刻第一继电器R1被接通,过电流瞬间流入辅助电池100,辅助电池100和第一继电器R1可能被损坏。同样,考虑到外部电源(例如,另一辆车的电池)连接至用于助推启动的电源连接端子300,流入辅助电池100的过电流可能导致外部电源或包括外部电源设备的其他设备(如,车辆)发生故障或失效。
然后,当重连开关SW的两个端子响应于输入信号而彼此电连接时,用于助推启动的电源连接端子300和用于接通第一继电器R1的控制单元电连接。由于外部电力提供给用于助推启动的电源连接端子300,外部电压被施加于控制单元从而接通第一继电器R1。因此,第一继电器R1通过施加的电压被接通。
传统地,第一继电器R1通过辅助电池100而重新连接。当辅助电池100处于过放电状态且不能够提供足够的电压来控制第一继电器R1时,辅助电池100不能接通第一继电器R1。然而,在本公开的一个示例性实施方式中,用于助推启动的电源连接端子300和接通第一继电器R1的控制单元通过重连开关SW而电连接。即使辅助电池100处于过放电状态,第一继电器R1也可被接通,使得辅助电池100和车辆系统电连接。
然后,由于第一继电器R1被接通,由连接至用于助推启动的电源连接端子300的外部电源提供的电能可经过接线盒400并提供给辅助电池100。因此,辅助电池100可通过电能充电。
然后,控制器200监测辅助电池100的电压,当电压值高于阈值时,控制器200确定辅助电池已充分地充电以正常工作。然后,控制器200可以断开第二继电器R2,电阻断用于助推启动的电源连接端子300和车辆系统的连接,并断开连接至助推启动的电源连接端子300的外部电力。
此外,控制器200可以监测连接至控制单元以接通第一继电器R1的重连开关SW的端子的电力状态。
当电力信号被施加于连接重连开关SW和第一继电器R1的控制单元的线路上时,控制器200可以确定接收到用于接通第一继电器R1的重连输入信号。同样,当重连输入信号维持预设的阈值时段或更长时,控制器200输出警告信号,以告知重连开关SW仍然处于ON状态。因此,可以防止辅助电池100或者外部电力不必要的能量消耗,同样可以避免对第一继电器R1的损害。
如上所述,本公开的多个示例性实施方式可以在开始助推启动状态下的任意时刻重连(接通)将辅助电池和车辆系统彼此阻断的继电器。特别地,即使辅助电池处于过放电状态且辅助电池不能提供充足电压用于接通继电器,继电器也可以通过提供给助推启动的外部电力来启动。
通过利用这些特征,本公开的多个示例性实施方式能够利用外部电力给辅助电池充电,并且通过控制器监测辅助电池的电压来防止辅助电池的过充电。
另外,当重连开关被维持在ON状态时,重连开关用于接通连接/阻断辅助电池和车辆系统的继电器,由此本公开的多个示例性实施方式检测到ON状态且输出警告。因此,可以避免不必要的能量消耗和继电器损坏。
虽然出于示例说明的目的描述了本公开的示例性实施方式,但本领域技术人员将意识到,在不脱离所附权利要求的范围和精神的情况下,各种修改、添加和替换是可能的。

Claims (6)

1.一种用于助推启动的车辆电力系统,所述系统包括:
辅助电池;
第一继电器,其具有与所述辅助电池连接的第一端;
用于助推启动的电源连接端子,当开始助推启动时所述电源连接端子与外部电源连接;
第二继电器,其具有与所述电源连接端子连接的第一端和与所述第一继电器的第二端电连接的第二端;以及
重连开关,其具有与所述辅助电池和所述电源连接端子二者连接的第一端以及与用于接通所述第一继电器的控制端子连接的第二端,
其中,所述重连开关响应于重连输入信号使其第一端和第二端彼此电连接,由此将所述电源连接端子接收到的外部电力施加于所述控制端子,并接通所述第一继电器,并且
当在所述第二继电器被接通且外部电力被施加于所述电源连接端子的状态中重连输入信号被施加至所述重连开关时,所述第一继电器被接通且所述辅助电池通过外部电力充电。
2.如权利要求1所述的系统,其还包括:
用于监测所述辅助电池的电压的控制器,其在所述辅助电池的电压小于或等于阈值时断开所述第一继电器,并接通所述第二继电器。
3.如权利要求2所述的系统,其中所述控制器包括与所述第二继电器的第二端电连接的电源端子,并且当所述第二继电器接通时,由所述电源连接端子接收的外部电力被输入到所述电源端子。
4.如权利要求2所述的系统,其中所述控制器监测所述重连开关的第二端的电力状态,并在当电力信号被施加至所述重连开关的第二端时,确定接收到用于接通所述第一继电器的重连输入信号。
5.如权利要求4所述的系统,其中当用于接通所述第一继电器的重连输入信号维持阈值时段或更长时,所述控制器输出警告信号。
6.如权利要求3所述的系统,其还包括:
接线盒,其在所述第一继电器的第二端、所述第二继电器的第二端和所述控制器的电源端子之间形成电连接。
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