一種具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合動力汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，電動汽車所能采用的電池種類僅包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰電池等幾種電化學電池以及極少數(shù)的幾種以物理方式儲能的電池?，F(xiàn)有的電動汽車用電池的使用壽命遠不能滿足實際需要，是長期以來制約電動汽車發(fā)展的主要原因之一。
[0003]電池管理系統(tǒng)是電動汽車動力電池的重要組成部分，其作用是提高電池使用的安全性，同時對電池進行有效管理，提高使用效率。傳統(tǒng)的混動力汽車中，發(fā)電機控制器接收整車控制器的信號控制車載發(fā)電機對動力電池充電。整車控制器的信號是基于駕駛工況在平衡功率能量的基礎(chǔ)上生成的。但是動力電池中的單體電池在生產(chǎn)時就存在差異，使用時不均勻的內(nèi)部環(huán)境逐漸增大了這些差異。而同時，發(fā)電機控制器又不能根據(jù)電池的實際使用情況對電池進行充電，極有可能在充電中導致電池被過分充電，動力電池內(nèi)部可能會發(fā)生嚴重的化學反應，甚至導致起火燃燒的嚴重事故。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的電池管理系統(tǒng)無法實時檢測單體電池或電池組中的實時參數(shù)并對充電過程進行主動干預，存在一定程度的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中電池管理系統(tǒng)無法實時檢測充電參數(shù)并對充電過程進行主動干預的問題。具體為:
一種具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)，包括主動防護控制模塊;所述主動防護控制模塊包括:
數(shù)據(jù)采集單元，用于在動力電池充電過程中從電池管理系統(tǒng)獲得動力電池的實時充電參數(shù)；
數(shù)據(jù)存儲單元，用于存儲動力電池的充電參數(shù)告警值；
數(shù)據(jù)分析單元，用于比較實時充電參數(shù)和充電參數(shù)告警值;生成所述充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間，并將實時充電參數(shù)和充電參數(shù)告警值的閾值進行比較；
輸出控制單元，如果實時充電參數(shù)屬于告警值閾值區(qū)間，輸出控制信號至發(fā)電機控制器，控制發(fā)電機停止向電池充電；
以及中央處理器，用于調(diào)用數(shù)據(jù)存儲單元中的充電參數(shù)告警值并控制輸出控制單元輸出控制信號。
[0006]進一步的，所述數(shù)據(jù)采集單元中還包括模式采集模塊，所述模式采集模塊從ECU獲得充電模式。
[0007]更進一步的，如果工作在能量回饋模式，則所述數(shù)據(jù)采集單元通過電池管理單元獲得發(fā)電機的實時充電參數(shù);如果工作在駐車充電模式，則所述數(shù)據(jù)采集單元通過電池管理單元獲得車載充電機的實時充電參數(shù)。
[0008]更進一步的，在數(shù)據(jù)分析單元中，如果所述實時充電參數(shù)不屬于所述充電參數(shù)告警值的數(shù)值范圍區(qū)間，則生成充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間并分別將實時充電參數(shù)與充電參數(shù)告警值的閾值進行比較;如果實時充電參數(shù)屬于充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間，所述輸出控制單元輸出控制信號至發(fā)電機控制器或車載充電機，控制停止向電池充電。
[0009]更進一步的，如果所述實時充電參數(shù)屬于所述充電參數(shù)告警值的數(shù)值范圍區(qū)間，則所述數(shù)據(jù)存儲單元記錄該時刻的實時充電參數(shù)。
[0010]更進一步的，所述數(shù)據(jù)存儲單元累加記錄出現(xiàn)實時充電參數(shù)屬于充電參數(shù)告警值的數(shù)值范圍區(qū)間的情況的次數(shù)。
[0011]優(yōu)選的，所述充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間滿足以下條件X2〈Ymax〈(l+K)X2，X2為充電參數(shù)告警值數(shù)值范圍的上限。
[0012]優(yōu)選的，所述充電參數(shù)包括單體電壓、組電壓、組電流、單體電池溫度和組電池溫度、電壓米樣誤差和電流米樣誤差。
[0013]本發(fā)明所提供的充電系統(tǒng)，通過設(shè)置主動防護控制模塊，實現(xiàn)混合動力車內(nèi)部的自動充電保護，當動力電池需求充電時主動防護控制模塊可以在線實時監(jiān)控BMS充電過程中數(shù)據(jù)情況并在充電異常是主動地控制發(fā)電機或車載充電機終止充電。從而保證BMS和動力電池僅在正常充電狀態(tài)時工作，最大程度地保護充電過程的安全。
[0014]本發(fā)明同時公開了一種應用上述充電系統(tǒng)的充電方法，具體包括以下步驟: a，動力電池生成充電請求信號；
b，主動防護控制模塊的數(shù)據(jù)采集單元通過總線與電池管理系統(tǒng)建立通信連接；
C，數(shù)據(jù)采集單元中的模式信號采集模塊和ECU建立通信，模式信號采集模塊從ECU獲得充電模式；
d，如果工作在能量回饋模式，數(shù)據(jù)采集單元在線采集發(fā)電機控制器的實時充電參數(shù)；如果工作在駐車充電模式，數(shù)據(jù)采集單元在線采集車載充電機的實時充電參數(shù)；
e,判定電池管理系統(tǒng)是否輸出告警信號或故障信號；如果接收到告警信號或故障信號，貝lJ中止充電；
f，數(shù)據(jù)分析單元從數(shù)據(jù)存儲單元中調(diào)取充電參數(shù)告警值，并將實時充電參數(shù)與充電參數(shù)告警值進行比較；
g，數(shù)據(jù)分析單元生成充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間；
h，分別將實時充電參數(shù)與充電參數(shù)告警值的閾值進行比較;如果實時充電參數(shù)屬于充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間，所述輸出控制單元輸出控制信號至發(fā)電機控制器或車載充電機，控制停止向電池充電。
[0015]進一步的，如果實時充電參數(shù)屬于充電參數(shù)告警值的數(shù)值范圍區(qū)間，則數(shù)據(jù)存儲單元記錄該時刻的實時充電參數(shù)并累加記錄出現(xiàn)次數(shù)；
所述充電參數(shù)告警值的閾值范圍滿足以下條件Χ2〈Υ.χ〈(1+Κ)Χ2，Χ2為充電參數(shù)告警值數(shù)值范圍的上限;其中Ke(O，0.Do
[0016]本發(fā)明所提出充電方法，可以實時檢測單體電池或電池組中的實時參數(shù)并對充電過程進行主動干預，杜絕了安全隱患。具有安全可靠且實用性高的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明所提出的具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所提出的充電防護方法一種實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]參見圖1所示為本發(fā)明所公開的具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。與現(xiàn)有技術(shù)中的充電系統(tǒng)完全不同，本實施例中包括主動防護控制模塊I。其中，所述主動防護控制模塊I包括數(shù)據(jù)采集單元11-1、數(shù)據(jù)存儲單元12、數(shù)據(jù)分析單元13、輸出控制單元16和中央處理器14。
[0021]具體來說，數(shù)據(jù)采集單元11-1用于在動力電池充電過程中從電池管理系統(tǒng)2獲得動力電池的實時充電參數(shù)。數(shù)據(jù)存儲單元12用于存儲動力電池的充電參數(shù)告警值，數(shù)據(jù)分析單元13用于比較實時充電參數(shù)和充電參數(shù)告警值，還用于生成充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間并將實時充電參數(shù)和充電參數(shù)告警值的閾值區(qū)間進行比較。輸出控制單元16用于在實時充電參數(shù)屬于告警值閾值區(qū)間的條件下，輸出控制信號至發(fā)電機控制器5，控制發(fā)電機6停止向電池充電；還包括中央處理器14，用于調(diào)用數(shù)據(jù)存儲單元12中的充電參數(shù)告警值并控制輸出控制單元16輸出控制信號。
[0022]具有主動防護功能的混合動力汽車充電系統(tǒng)的工作流程如下:首先，作為充電系統(tǒng)的一部分，主動防護控制模塊I的輸入端分別通過總線連接電池管理系統(tǒng)2和ECU3，輸出端通過總線分別連接發(fā)電機控制器5和車載充電機4。當動力電池需求充電時，電池管理系統(tǒng)2生成并發(fā)出充電請求，主動防護控制模塊I和電池管理系統(tǒng)2之間建立通信連接。主動防護控制模塊I的數(shù)據(jù)采集單元11-1從電池管理系統(tǒng)2中獲取充電參數(shù)。充電參數(shù)包括電池的需求充電電流和電壓，電池的額定充電電壓和電流，電池組總電壓、單體電池溫度、電池組總溫度，電池S0C、電池管理系統(tǒng)2生成的告警信號和故障信息。
[0023]主動防護控制模塊I還和ECU3建立通信。主動防護控制模塊I的數(shù)據(jù)采集單元11-1中的模式采集模塊從ECU3中獲取混動力汽車的工作模式。ECU3反饋混動力汽車工作在能量回饋模式或駐車充電模式。主動防護控制模塊I首先判斷從BMS獲得的充電參數(shù)中是否有告警信號或故障信息。如果有告警信號或故障信息，則終止充電。如果沒有告警信號或故障信息，動力電池即通過發(fā)電機6或車載充電機4開始充電。
[0024]動力電池開始充電的同時，主動防護控制模塊I通過時鐘電路調(diào)取時間信號。數(shù)據(jù)采集模塊開始實時在線采集電池管理系統(tǒng)2生成的實時充電參數(shù)，如果工作在能量回饋模式，則數(shù)據(jù)采集單元11-1通過電池管理系統(tǒng)2獲得發(fā)電機控制器5的實時充電參數(shù)，而如果工作在駐車充電模式，則數(shù)據(jù)采集單元11-1通過電池管理單元獲得車載充電機4的實時充電參數(shù)。數(shù)據(jù)存儲單元12中存儲動力電池的充電參數(shù)告警值。中央處理器14同時調(diào)用數(shù)據(jù)存儲模塊中的充電參數(shù)告警值，數(shù)據(jù)分析單元13比較實時充電參數(shù)和充電參數(shù)告警值。
[0025]充電參數(shù)告警值設(shè)置為一個范圍區(qū)間，以常用磷酸鐵鋰單體電池電壓為例，正常額定電壓為3.2V。對應的，數(shù)據(jù)存儲單元12中的告警