一种电动汽车电池模组充放电路及其控制方法和装置与流程

1.本发明涉及电池充放控制技术领域，具体涉及一种电动汽车电池模组充放电路及其控制方法和装置。


背景技术：

2.随着环保政策以及国家能源安全的的要求，电动汽车在近些年得到了巨大发展。与传统燃油车相比，续航里程问题制约电动汽车市场接受度的重要原因。
3.为了解决电动汽车的续航问题，当前主要有两种发展路径，其一串联更多的电池模组，提升整车的平台电压，增大整车电池容量；其二采用并联模组的方式增加整车电池容量，整车平台电压保持不变。方案一对整车绝缘以及其他零部件的要求较高，高压安全方面需要进行充分验证，此外电池电压的提高也会导致正极材料、电解液界面的稳定性降低，引起副反应的增加，严重影响锂离子电池的循环性能。方案二中由于电池工艺以及材料差异，在突然上高压瞬间由于模组压差导致的较大环路电路，严重情况下会造成电池损坏。
4.因此，如何实现电池模组的安全上下电功能，是目前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电动汽车电池模组充放电路及其控制方法和装置，以实现电池模组的安全上下电功能。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供了以下方案：
7.第一方面，本发明实施例提供一种电动汽车电池模组充放电路，所述电动汽车电池模组充放电路包括至少一个电池单元；
8.所述电池单元中设有第一充放支路、第二充放支路和预充支路；
9.所述第一充放支路中设有依次串联连接的第一主正继电器、第一电池模组和第一主负继电器；
10.所述第二充放支路中设有依次串联连接的第二主正继电器、第二电池模组和第二主负继电器；
11.所述预充支路中设有串联连接的预充继电器和预充电阻；
12.所述第一充放支路和所述第二充放支路并联在a端和b端之间；所述a端连接正极连接端；所述b端连接负极连接端；
13.所述预充支路的一端连接所述a端，其相对的另一端连接所述第二电池模组的正极。
14.在一种可能的实施例中，所述电池单元还包括快充继电器；其中，快充供电端通过所述快充继电器连接所述a端。
15.第二方面，本发明实施例提供了一种基于第一方面任一所述电动汽车电池模组充放电路的控制方法，所述方法包括：
16.在接收到高压上电指令时，闭合第一主负继电器、第二主负继电器和预充继电器，
对第二电池模组进行预充电；
17.若第二主正继电器两端电压均衡，则闭合第一主正继电器，对第一电池模组进行预充电；
18.若所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压均衡，则闭合所述第二主正继电器，并断开所述预充继电器，完成电池单元的高压上电过程。
19.在一种可能的实施例中，所述完成电池单元的高压上电过程之后，所述方法还包括：
20.在接收到高压下电指令时，断开所述第一主正继电器、所述第二主正继电器、所述第一主负继电器和所述第二主负继电器，完成所述电池单元的高压下电过程。
21.在一种可能的实施例中，所述电池单元还包括快充继电器；其中，快充供电端通过快充继电器连接a端；
22.所述完成所述电池单元的高压下电过程之后，所述方法还包括：
23.在接收到快充高压上电指令时，闭合所述第一主负继电器、所述第二主负继电器、所述快充继电器和所述预充继电器，对所述第二电池模组进行预充电；
24.若所述第二主正继电器两端电压均衡，则闭合所述第一主正继电器，对所述第一电池模组进行预充电；
25.若所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压均衡，则闭合所述第二主正继电器，并断开所述预充继电器，完成所述电池单元的快充高压上电过程。
26.在一种可能的实施例中，所述完成所述电池单元的快充高压上电过程之后，所述方法还包括：
27.在接收到快充高压下电指令时，断开快充继电器、第一主正继电器、第二主正继电器、第一主负继电器和第二主负继电器，完成所述电池单元的快充高压下电过程。
28.在一种可能的实施例中，若所述第二主正继电器中靠近a端一侧电压与远离所述a端一侧电压之比大于设定比例，则认定所述第二主正继电器两端电压均衡；
29.若所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压之差的绝对值小于设定阈值，则认定所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压均衡。
30.第三方面，本发明实施例提供了一种基于第一方面任一所述电动汽车电池模组充放电路的控制装置，所述装置包括：
31.第一控制模块，用于在接收到高压上电指令时，闭合第一主负继电器、第二主负继电器和预充继电器，对第二电池模组进行预充电；
32.第二控制模块，用于在第二主正继电器两端电压均衡时，闭合第一主正继电器，对第一电池模组进行预充电；
33.第三控制模块，用于在所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压均衡时，闭合所述第二主正继电器，并断开所述预充继电器，完成电池单元的高压上电过程。
34.在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
35.第四控制模块，用于完成电池单元的高压上电过程之后，在接收到高压下电指令时，断开所述第一主正继电器、所述第二主正继电器、所述第一主负继电器和所述第二主负
继电器，完成所述电池单元的高压下电过程。
36.在一种可能的实施例中，所述电池单元还包括快充继电器；其中，快充供电端通过快充继电器连接a端；
37.所述装置还包括：
38.第五控制模块，用于完成所述电池单元的高压下电过程之后，在接收到快充高压上电指令时，闭合所述第一主负继电器、所述第二主负继电器、所述快充继电器和所述预充继电器，对所述第二电池模组进行预充电；
39.第六控制模块，用于在所述第二主正继电器两端电压均衡时，闭合所述第一主正继电器，对所述第一电池模组进行预充电；
40.第七控制模块，用于在所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压均衡时，闭合所述第二主正继电器，并断开所述预充继电器，完成所述电池单元的快充高压上电过程。
41.在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
42.第八控制模块，用于完成所述电池单元的快充高压上电过程之后，在接收到快充高压下电指令时，断开快充继电器、第一主正继电器、第二主正继电器、第一主负继电器和第二主负继电器，完成所述电池单元的快充高压下电过程。
43.在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
44.第一认定模块，用于在所述第二主正继电器中靠近a端一侧电压与远离所述a端一侧电压之比大于设定比例时，认定所述第二主正继电器两端电压均衡；
45.第二认定模块，用于在所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压之差的绝对值小于设定阈值时，认定所述第一电池模组的正极电压与所述第二电池模组的正极电压均衡。
46.第四方面，本发明实施例提供一种上下电控制设备，包括：
47.存储器，用于存储计算机程序；
48.处理器，用于执行所述计算机程序以实现第二方面中所述的控制方法的步骤。
49.第五方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时以实现第二方面中所述的控制方法的步骤。
50.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
51.本发明在电池单元的并联连接的第一充放支路和第二充放支路之间，设置了一路预充支路，利用该预充支路，不但能够实现第一充放支路和第二充放支路的预充高压上电操作，还能够起到第一电池模组与第二电池模组之间的电压均衡作用，从而有效保证了并联电池组的上下电安全。
附图说明
52.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
53.图1是本发明实施例提供的一种电动汽车电池模组充放电路的连接示意图；
54.图2是本发明实施例提供的一种电动汽车电池模组充放电路的控制方法的流程图；
55.图3是本发明实施例提供的一种电动汽车电池模组充放电路的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
56.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
57.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电动汽车电池模组充放电路的连接示意图，该电动汽车电池模组充放电路包括至少一个电池单元。
58.电池单元中设有第一充放支路、第二充放支路和预充支路。
59.第一充放支路中设有依次串联连接的第一主正继电器k1、第一电池模组e1和第一主负继电器k2。
60.第二充放支路中设有依次串联连接的第二主正继电器k3、第二电池模组e2和第二主负继电器k5。预充支路中设有串联连接的预充继电器k4和预充电阻r1。
61.第一充放支路和第二充放支路并联在a端和b端之间；a端连接正极连接端；b端连接负极连接端。
62.具体的，在上述电路中，a端通过第一主正继电器k1连接第一电池模组e1的正极，第一电池模组e1的负极通过第一主负继电器k2连接b端；a端通过第二主正继电器k3连接第二电池模组e2的正极，第二电池模组e2的负极通过第二主负继电器k5连接b端。
63.预充支路的一端连接a端，其相对的另一端连接第二电池模组e2的正极。
64.这样，上述电动汽车电池模组充放电路可以存在以下工作模式：
65.当第一主正继电器k1、第一主负继电器k2、第二主正继电器k3和第二主负继电器k5闭合，且预充继电器k4断开时，电动汽车电池模组充放电路处于正常高压工作状态；
66.当第一主正继电器k1和第二主正继电器k3断开，且预充继电器k4和第二主负继电器k5闭合时，电动汽车电池模组充放电路处于对第二电池模组e2的预充电工作状态；
67.当第二主正继电器k3断开，且预充继电器k4、第一主正继电器k1、第二主负继电器k5和第二主负继电器k5闭合时，电动汽车电池模组充放电路处于对第一电池模组e1的预充电工作状态。
68.这样，通过对相应继电器的开关控制，可以利用一路预充支路，既能够实现第一充放支路和第二充放支路的预充高压上电操作，又起到第一电池模组e1与第二电池模组e2之间的电压均衡作用，从而有效保证了并联电池组的上下电安全。
69.在实际应用中，电池单元还包括快充继电器k6；其中，快充供电端通过快充继电器k6连接所述a端。
70.这样，上述电动汽车电池模组充放电路还可以增加以下工作模式：
71.当快充继电器k6、第一主正继电器k1、第一主负继电器k2、第二主正继电器k3和第二主负继电器k5闭合，且预充继电器k4断开时，电动汽车电池模组充放电路处于正常高压
快充工作状态；
72.当第一主正继电器k1和第二主正继电器k3断开，且快充继电器k6、预充继电器k4和第二主负继电器k5闭合时，电动汽车电池模组充放电路处于对第二电池模组e2的预充电工作状态；
73.当第二主正继电器k3断开，且快充继电器k6、预充继电器k4、第一主正继电器k1、第二主负继电器k5和第二主负继电器k5闭合时，电动汽车电池模组充放电路处于对第一电池模组e1的预充电工作状态。
74.这样，通过对相应继电器的开关控制，可以利用一路预充支路，既能够实现第一充放支路和第二充放支路的快充高压上电操作，又起到第一电池模组e1与第二电池模组e2之间的电压均衡作用，从而有效保证了并联电池组快充上下电安全。
75.基于与上述电路同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种电动汽车电池模组充放电路的控制方法，该方法应用于上述电动汽车电池模组充放电路的控制端，如图2所示为该方法实施例的流程图，具体包括步骤11至步骤13。
76.步骤11，在接收到高压上电指令时，闭合第一主负继电器k2、第二主负继电器k5和预充继电器k4，对第二电池模组e2进行预充电。
77.步骤12，若第二主正继电器k3两端电压均衡，则闭合第一主正继电器k1，对第一电池模组e1进行预充电。
78.具体的，若第二主正继电器k3中靠近a端一侧电压(u3)与远离a端一侧电压(u2)之比大于设定比例，则认定第二主正继电器k3两端电压均衡。在实际应用中，该设定比例可以根据实际需求灵活设定，本实施例中将该设定比例设为0.95。
79.具体的，若第二主正继电器k3两端电压均衡，则说明第二电池模组e2的预充电过程完成。
80.步骤13，若所述第一电池模组e1的正极电压与所述第二电池模组e2的正极电压均衡，则闭合所述第二主正继电器k3，并断开所述预充继电器k4，完成电池单元的高压上电过程。
81.具体的，若第一电池模组e1的正极电压(u1)与第二电池模组e2的正极电压(u2)之差的绝对值小于设定阈值，则认定第一电池模组e1的正极电压与第二电池模组e2的正极电压均衡。在实际应用中，该设定阈值可以根据实际需求灵活设定，本实施例中将该设定阈值设为0.5v。
82.具体的，若第一电池模组e1的正极电压与第二电池模组e2的正极电压均衡，则说明第一电池模组e1的预充电过程完成。
83.本实施例中，利用一路预充支路，不但能够实现第一充放支路和第二充放支路的预充高压上电操作，还能够起到第一电池模组e1与第二电池模组e2之间的电压均衡作用，从而有效保证了并联电池组的上下电安全。
84.在完成电池单元的高压上电过程之后，在接收到高压下电指令时，可以断开第一主正继电器k1、第二主正继电器k3、第一主负继电器k2和第二主负继电器k5，完成电池单元的高压下电过程。
85.上述电动汽车电池模组充放电路的电池单元还包括快充继电器k6；其中，快充供电端通过快充继电器k6连接a端，这样，在完成电池单元的高压下电过程之后，本实施例还
可以提供一种快充高压上下电的控制方案，具体包括步骤21至步骤23。
86.步骤21，在接收到高压上电指令时，闭合第一主负继电器k2、第二主负继电器k5和预充继电器k4，对第二电池模组e2进行预充电。
87.步骤22，若第二主正继电器k3两端电压均衡，则闭合第一主正继电器k1，对第一电池模组e1进行预充电。
88.具体的，若第二主正继电器k3中靠近a端一侧电压(u3)与远离a端一侧电压(u2)之比大于设定比例，则认定第二主正继电器k3两端电压均衡。在实际应用中，该设定比例可以根据实际需求灵活设定，本实施例中将该设定比例设为0.95。
89.具体的，若第二主正继电器k3两端电压均衡，则说明第二电池模组e2的预充电过程完成。
90.步骤23，若所述第一电池模组e1的正极电压与所述第二电池模组e2的正极电压均衡，则闭合所述第二主正继电器k3，并断开所述预充继电器k4，完成电池单元的高压上电过程。
91.具体的，若第一电池模组e1的正极电压(u1)与第二电池模组e2的正极电压(u2)之差的绝对值小于设定阈值，则认定第一电池模组e1的正极电压与第二电池模组e2的正极电压均衡。在实际应用中，该设定阈值可以根据实际需求灵活设定，本实施例中将该设定阈值设为0.5v。
92.具体的，若第一电池模组e1的正极电压与第二电池模组e2的正极电压均衡，则说明第一电池模组e1的预充电过程完成。
93.本实施例中，利用一路预充支路，不但能够实现第一充放支路和第二充放支路的快充高压上电操作，还能够起到第一电池模组e1与第二电池模组e2之间的电压均衡作用，从而有效保证了并联电池组的快充上下电安全。
94.在完成电池单元的快充高压上电过程之后，在接收到快充高压下电指令时，断开快充继电器k6、第一主正继电器k1、第二主正继电器k3、第一主负继电器k2和第二主负继电器k5，完成所述电池单元的快充高压下电过程。
95.基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种电动汽车电池模组充放电路的控制装置，该方法应用于上述电动汽车电池模组充放电路的控制端，，如图3所示为该装置实施例的结构示意图，所述装置包括：
96.第一控制模块31，用于在接收到高压上电指令时，闭合第一主负继电器k2、第二主负继电器k5和预充继电器k4，对第二电池模组e2进行预充电；
97.第二控制模块32，用于在第二主正继电器k3两端电压均衡时，闭合第一主正继电器k1，对第一电池模组e1进行预充电；
98.第三控制模块33，用于在所述第一电池模组e1的正极电压与所述第二电池模组e2的正极电压均衡时，闭合所述第二主正继电器k3，并断开所述预充继电器k4，完成电池单元的高压上电过程。
99.在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
100.第四控制模块，用于完成电池单元的高压上电过程之后，在接收到高压下电指令时，断开所述第一主正继电器k1、所述第二主正继电器k3、所述第一主负继电器k2和所述第二主负继电器k5，完成所述电池单元的高压下电过程。
101.在一种可能的实施例中，所述电池单元还包括快充继电器k6；其中，快充供电端通过快充继电器k6连接a端；
102.所述装置还包括：
103.第五控制模块，用于完成所述电池单元的高压下电过程之后，在接收到快充高压上电指令时，闭合所述第一主负继电器k2、所述第二主负继电器k5、所述快充继电器k6和所述预充继电器k4，对所述第二电池模组e2进行预充电；
104.第六控制模块，用于在所述第二主正继电器k3两端电压均衡时，闭合所述第一主正继电器k1，对所述第一电池模组e1进行预充电；
105.第七控制模块，用于在所述第一电池模组e1的正极电压与所述第二电池模组e2的正极电压均衡时，闭合所述第二主正继电器k3，并断开所述预充继电器k4，完成所述电池单元的快充高压上电过程。
106.在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
107.第八控制模块，用于完成所述电池单元的快充高压上电过程之后，在接收到快充高压下电指令时，断开快充继电器k6、第一主正继电器k1、第二主正继电器k3、第一主负继电器k2和第二主负继电器k5，完成所述电池单元的快充高压下电过程。
108.在一种可能的实施例中，所述装置还包括：
109.第一认定模块，用于在所述第二主正继电器k3中靠近a端一侧电压与远离所述a端一侧电压之比大于设定比例时，认定所述第二主正继电器k3两端电压均衡；
110.第二认定模块，用于在所述第一电池模组e1的正极电压与所述第二电池模组e2的正极电压之差的绝对值小于设定阈值时，认定所述第一电池模组e1的正极电压与所述第二电池模组e2的正极电压均衡。
111.基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前文任一所述控制方法的步骤。
112.基于与前述实施例中同样的发明构思，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文任一所述控制方法的步骤。
113.本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
114.本发明实施例在电池单元的并联连接的第一充放支路和第二充放支路之间，设置了一路预充支路，利用该预充支路，不但能够实现第一充放支路和第二充放支路的预充高压上电操作，还能够起到第一电池模组与第二电池模组之间的电压均衡作用，从而有效保证了并联电池组的上下电安全。
115.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
116.本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(模块、系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程
序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
117.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
118.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
119.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
120.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。