具有电池平衡调节的电动汽车低压供电系统及其控制方法与流程

本发明涉及电动汽车供电系统技术领域，具体涉及具有电池平衡调节的电动汽车低压供电系统及其控制方法。

背景技术：

目前市场上新能源汽车应用越来越广泛，己成为汽车行业的主要发展方向，电动汽车安全越来越受到重视。现在大部分新能源汽车，钥匙信号关掉后，作为动力电源系统核心的电源管理模块也就没有了电源，无法在钥匙信号关掉后电源管理模块进行一次安全及可靠性方面的全面评价，也就无法做出预警信息提示及保证下次运行时的安全性。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有现有电动汽车供电系统存在上述不足，提供一种具有电动汽车双路供电系统，能保证停车后电源管理模块在设定时间内继续有电，能对电池进行维护、自检、评价，确保电动汽车下次运行时的安全，提前消除不安全因素，让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内的具有电池平衡调节的电动汽车低压供电系统及其控制方法。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

具有电池平衡调节的电动汽车低压供电系统，包括电池、一号开关、二号开关、电源管理模块、低压负载、一号节点、二号节点、三号节点、钥匙开关模块、整车控制模块、三号开关、电压采样模块和电量转移模块，所述电源管理模块包括电压差值均衡模块和容量差值均衡模块，所述电池包括若干个单体；每个单体的电压采集端分别与电压采样模块连接，每个单体的电量转移端分别与电量转移模块连接，电源管理模块分别与电压采样模块和电量转移模块连接；所述一号开关的一端、二号开关的一端和电池的正极端连接在一号节点上；所述一号开关的另一端和整车控制模块的电源接口正极端连接在三号开关的一端上；二号开关的另一端、三号开关的另一端、电源管理模块的电源接口正极端和低压负载的电源接口正极端均连接在二号节点上；所述电池的负极端、电源管理模块的电源接口负极端、低压负载的电源接口负极端和整车控制模块的电源接口负极端均连接在三号节点上；所述一号开关的控制端和所述三号开关的控制端都分别与钥匙开关模块连接；所述钥匙开关模块与整车控制模块连接；所述整车控制模块与电源管理模块连接；所述二号开关的控制端与电源管理模块连接。

本方案具有电动汽车双路供电系统，能保证停车后电源管理模块在设定时间内继续有电，能对电池进行维护、自检、评价，确保电动汽车下次运行时的安全，提前消除不安全因素，让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内，起到安全保障的作用。

作为优选，一种适用于具有电池平衡调节的电动汽车低压供电系统的控制方法，具有电池平衡调节的低压供电系统的控制方法包括高压上电过程、低压下电过程和电池平衡调节过程；设一号开关和三号开关所在的电池供电回路为一号供电回路，设二号开关所在电池供电回路为二号供电回路；

所述的高压上电过程为：钥匙开关模块给一号开关一个闭合的信号，同时钥匙开关模块也给三号开关一个闭合的信号，一号开关和三号开关随即都闭合，当一号开关和三号开关都闭合后，一号供电回路导通，电源管理模块和低压负载此时只由一号供电回路供电；然后电源管理模块随即进行初始化，并在初始化后进行自检；然后电源管理模块让二号开关闭合，让二号供电回路导通，电源管理模块和低压负载此时由一号供电回路和二号供电回路共同供电，高压上电过程结束；

所述的低压下电过程为：钥匙开关模块给一号开关一个断开的信号，同时钥匙开关模块也给三号开关一个断开的信号，一号开关和三号开关随即都断开，当一号开关和三号开关都断开后，一号供电回路断开，电源管理模块和低压负载此时只由二号供电回路供电，然后电源管理模块对电池进行维护、自检、评价及数据记录保存，数据记录保完后电源管理模块控制二号开关断开，随即二号供电回路断开，电源管理模块和低压负载的两条供电回路都断开，低压下电过程结束。

所述电池平衡调节过程为：在设定的时间范围内，由电源管理模块给电压采样模块发出工作指令，电压采样模块立即对电池的各个单体进行电压信号采样，并把采集到的电压采样信号上传给电源管理模块；然后电源管理模块将收到的电压采样信号送入电压差值均衡模块中进行电压差值计算后得到当前各个单体间的电压差值，如果当前各个单体间的电压差值在预先设定的电压差值范围之外则结束电池平衡调节，如果当前各个单体间的电压差值在预先设定的电压差值范围以内则由电源管理模块将收到的电压采样信号送入容量差值均衡模块中进行容量差值计算后得到当前各个单体间的容量差值，如果当前各个单体间的容量差值大于预先设定的容量差值，则由电源管理模块给电量转移模块指令，电量转移模块立即将容量大的单体中的一部分电量转移到容量小的单体中去直至各个单体间的容量差值在预先设定的容量差值范围内，至此，一次电池平衡调节过程结束，如此往复即可让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内。

本方案具有电动汽车双路供电系统，能保证停车后电源管理模块在设定时间内继续有电，能对电池进行维护、自检、评价，确保电动汽车下次运行时的安全，提前消除不安全因素，让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内，起到安全保障的作用。

作为优选，在电源管理模块内存储有电池的基准OCV曲线，并记录基准OCV曲线的基准压差；

电动汽车停车拔掉钥匙后，电源管理模块则由二号供电回路供电继续供电；当电源管理模块在检测不到整车控制模块的信号后则判断电动汽车处于停车状态；

然后电源管理模块对电池进行维护，维护完成后保持电池静置一段时间h，然后电源管理模块检测电池的停车OCV曲线；并记录停车OCV曲线的停车压差；

将停车压差与基准压差进行对比，若停车压差≥基准压差，则判断电池出现异常，并发出对应报警提示；

所述电源管理模块在下一次上电时，但在电动汽车还未启动前，检测整个电池的启动OCV曲线的启动压差，并用启动压差与基准压差进行对比，若启动压差≥基准压差，判断电池出现异常，并发出对应报警提示。

作为优选，还包括电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程和在停车下电完成后让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时电动汽车高压上电前的自检、评价过程；

(一)、电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程如下：

当钥匙开关模块由ON挡至OOF挡，整车控制模块和电源管理模块检测到熄火指令；

电源管理模块判断高压，整车控制模块通过钥匙开关模块来控制一号开关和三号开关都断开；而电源管理模块则继续控制二号开关闭合；

电源管理模块检测电池温度T，电源管理模块同时也检测电池的单体电压；

根据应用需求自行设定基准温度值T₀，若T≥T₀，由电源管理模块控制低压负载的散热机构给电池散热；并且实时检测电池温度T；

根据应用需求自行设定电池的基准单体压差V₀，若电池的单体压差ΔV≥V₀，由电源管理模块对电池进行均衡，并实时检测单体的电压；

根据应用需求，自行设定温度值T₁＜T₀，电源管理模块检测电池温度，当T＜T₁时，电源管理模块控制散热机构停止散热；电源管理模块检测单体电压最大压差，当ΔV＜V₀，停止均衡；

电源管理模块记录电池的静置时间h，根据应用需求自行设定基准静置时间h1，当静置时间h≥h1时，

由电源管理模块对电池动进行SOC值校正，记录OCV曲线、内阻、绝缘阻值的相关性能参数；

数据都由电源管理模块保存记录；

电源管理模块控制二号开关断开，二号供电回路随即断电；

至此，电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程结束；

(二)、在停车下电完成后，让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时，电动汽车高压上电前的自检、评价过程如下：

当钥匙开关至ON挡时，整车控制模块和电源管理模块检测到启动指令；

整车控制模块控制一号开关闭合，一号供电回路导通；

电源管理模块初始化及自检控制二号开关闭合：二号供电回路导通；

电源管理模块记录OCV曲线、内阻、绝缘阻值的相关性能参数；

电源管理模块对比高压启动前数据和原始存储数据；以及对比停车时和高压启动前电压数据，

(停车压差-启动压差)÷停车时间≥设定电压，则判断电池的内阻异常，并发出对应报警提示；

电源管理模块向整车控制模块报警，保证电动汽车每次运行前的状态安全；

若一切正常则完成高压上电；

至此，在停车下电完成后，让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时，电动汽车高压上电前的自检、评价过程结束。

作为优选，电源管理模块包括比较电路和电流阈值比较器，并采用比较电路输出的高电平信号来触发自检的启动，通过电流阈值比较器检测低压负载的负荷电流是否达到电流门限的阈值来判定比较电路是否输出的高电平信号；

电流阈值比较器的电流检测阈值由该电流阈值比较器的阈值寄存器来设置，设电流阈值比较器的电流检测阈值范围为H1-H2，预先设定标准源输出需要检测的电信号，并设电流阈值比较器的电流检测阈值范围的阈值下限为H1，设电流阈值比较器的电流检测阈值范围的阈值上限为H2，设落在阈值下限H1和阈值上限H2之间的一个值为变量H；并将阈值下限H1、阈值上限H2和变量H一并存储到阈值寄存器中；

当比较电路输出高电平时，判断(H2-H)÷(H-H1)是否大于1，如果(H2-H)÷(H-H1)大于1，则检测电流阈值就等于H，然后结束校准检测；如果(H2-H)÷(H-H1)不大于1，则让H1＝H，并算出新的H＝(H2+H1)÷2，然后将这个新的变量H值赋给阈值寄存器；

当比较电路输出低电平时，判断(H-H1)÷(H2-H)是否大于1，如果(H-H1)÷(H2-H)大于1，则检测电流阈值就等于H1，然后结束校准检测；如果(H-H1)÷(H2-H)不大于1，则让H2＝H，并算出新的H＝(H2+H1)÷2，然后将这个新的变量H值赋给阈值寄存器；

然后由阈值寄存器中新的变量H值来控制比较电路输出的高低电平信号。

本发明能够达到如下效果：

本发明具有电动汽车双路供电系统，能保证停车后电源管理模块在设定时间内继续有电，能对电池进行维护、自检、评价，确保电动汽车下次运行时的安全，提前消除不安全因素，让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内，起到安全保障的作用。

附图说明

图1为本发明的一种电路原理连接结构示意图。

图2为本发明电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程的一种流程示意图。

图3为本发明在停车下电完成后，让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时，电动汽车高压上电前的自检、评价过程的一种流程示意图。

图4为本发明判定比较电路是否输出的高电平信号的一种流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例，具有电池平衡调节的电动汽车低压供电系统，参见图1所示，包括电池1、一号开关2、二号开关3、电源管理模块4、低压负载5、一号节点6、二号节点7、三号节点8、钥匙开关模块9、整车控制模块10、三号开关11、电压采样模块16和电量转移模块17，所述电源管理模块包括电压差值均衡模块18和容量差值均衡模块19，所述电池包括若干个单体；每个单体的电压采集端分别与电压采样模块连接，每个单体的电量转移端分别与电量转移模块连接，电源管理模块分别与电压采样模块和电量转移模块连接。

本实施例的单体共有4个，分别为单体12、单体13、单体14和单体15。

所述一号开关的一端、二号开关的一端和电池的正极端连接在一号节点上；

所述一号开关的另一端和整车控制模块的电源接口正极端连接在三号开关的一端上；

二号开关的另一端、三号开关的另一端、电源管理模块的电源接口正极端和低压负载的电源接口正极端均连接在二号节点上；

所述电池的负极端、电源管理模块的电源接口负极端、低压负载的电源接口负极端和整车控制模块的电源接口负极端均连接在三号节点上；所述一号开关的控制端和所述三号开关的控制端都分别与钥匙开关模块连接；所述钥匙开关模块与整车控制模块连接；所述整车控制模块与电源管理模块连接；所述二号开关的控制端与电源管理模块连接。

所述电池为使用峰谷电计费的充电电池，若当前时间处于谷电计费时间内则对电池进行充电；

若当前时间处于谷电计费时间之外，电源管理模块对电池赋值一个基础电量阈值W，电源管理模块读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前电池的电量值A，电源管理模块计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值T；

电源管理模块计算Am₁+Tm₂，m₁和m₂为设定的加权系数，当Am₁+Tm₂≥W则判定为不需要对电池充电，当Am₁+Tm₂＜W则判定为需要对电池充电。

具有电池平衡调节的低压供电系统的控制方法包括高压上电过程、低压下电过程和电池平衡调节过程；设一号开关和三号开关所在的电池供电回路为一号供电回路，设二号开关所在电池供电回路为二号供电回路；

所述的高压上电过程为：钥匙开关模块给一号开关一个闭合的信号，同时钥匙开关模块也给三号开关一个闭合的信号，一号开关和三号开关随即都闭合，当一号开关和三号开关都闭合后，一号供电回路导通，电源管理模块和低压负载此时只由一号供电回路供电；然后电源管理模块随即进行初始化，并在初始化后进行自检；然后电源管理模块让二号开关闭合，让二号供电回路导通，电源管理模块和低压负载此时由一号供电回路和二号供电回路共同供电，高压上电过程结束；

所述的低压下电过程为：钥匙开关模块给一号开关一个断开的信号，同时钥匙开关模块也给三号开关一个断开的信号，一号开关和三号开关随即都断开，当一号开关和三号开关都断开后，一号供电回路断开，电源管理模块和低压负载此时只由二号供电回路供电，然后电源管理模块对电池进行维护、自检、评价及数据记录保存，数据记录保完后电源管理模块控制二号开关断开，随即二号供电回路断开，电源管理模块和低压负载的两条供电回路都断开，低压下电过程结束。

所述电池平衡调节过程为：在设定的时间范围内，由电源管理模块给电压采样模块发出工作指令，电压采样模块立即对电池的各个单体进行电压信号采样，并把采集到的电压采样信号上传给电源管理模块；然后电源管理模块将收到的电压采样信号送入电压差值均衡模块中进行电压差值计算后得到当前各个单体间的电压差值，如果当前各个单体间的电压差值在预先设定的电压差值范围之外则结束电池平衡调节，如果当前各个单体间的电压差值在预先设定的电压差值范围以内则由电源管理模块将收到的电压采样信号送入容量差值均衡模块中进行容量差值计算后得到当前各个单体间的容量差值，如果当前各个单体间的容量差值大于预先设定的容量差值，则由电源管理模块给电量转移模块指令，电量转移模块立即将容量大的单体中的一部分电量转移到容量小的单体中去直至各个单体间的容量差值在预先设定的容量差值范围内，至此，一次电池平衡调节过程结束，如此往复即可让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内。

在电源管理模块内存储有电池的基准OCV曲线，并记录基准OCV曲线的基准压差；

电动汽车停车拔掉钥匙后，电源管理模块则由二号供电回路供电继续供电；当电源管理模块在检测不到整车控制模块的信号后则判断电动汽车处于停车状态；

然后电源管理模块对电池进行维护，维护完成后保持电池静置一段时间h，然后电源管理模块检测电池的停车OCV曲线；并记录停车OCV曲线的停车压差；

将停车压差与基准压差进行对比，若停车压差≥基准压差，则判断电池出现异常，并发出对应报警提示；

所述电源管理模块在下一次上电时，但在电动汽车还未启动前，检测整个电池的启动OCV曲线的启动压差，并用启动压差与基准压差进行对比，若启动压差≥基准压差，判断电池出现异常，并发出对应报警提示。

还包括电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程和在停车下电完成后让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时电动汽车高压上电前的自检、评价过程；

参见图2所示，(一)、电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程如下：

当钥匙开关模块由ON挡至OOF挡，整车控制模块和电源管理模块检测到熄火指令；

电源管理模块判断高压，整车控制模块通过钥匙开关模块来控制一号开关和三号开关都断开；而电源管理模块则继续控制二号开关闭合；

电源管理模块检测电池温度T，电源管理模块同时也检测电池的单体电压；

根据应用需求自行设定基准温度值T₀，若T≥T₀，由电源管理模块控制低压负载的散热机构给电池散热；并且实时检测电池温度T；

根据应用需求自行设定电池的基准单体压差V₀，若电池的单体压差ΔV≥V₀，由电源管理模块对电池进行均衡，并实时检测单体的电压；

根据应用需求，自行设定温度值T₁＜T₀，电源管理模块检测电池温度，当T＜T₁时，电源管理模块控制散热机构停止散热；电源管理模块检测单体电压最大压差，当△V＜V₀，停止均衡；

电源管理模块记录电池的静置时间h，根据应用需求自行设定基准静置时间h1，当静置时间h≥h1时，

由电源管理模块对电池动进行SOC值校正，记录OCV曲线、内阻、绝缘阻值的相关性能参数；

数据都由电源管理模块保存记录；

电源管理模块控制二号开关断开，二号供电回路随即断电；

至此，电动汽车停车后电池的自检、评价、维护过程结束；

参见图3所示，(二)、在停车下电完成后，让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时，电动汽车高压上电前的自检、评价过程如下：

当钥匙开关至ON挡时，整车控制模块和电源管理模块检测到启动指令；

整车控制模块控制一号开关闭合，一号供电回路导通；

电源管理模块初始化及自检控制二号开关闭合：二号供电回路导通；

电源管理模块记录OCV曲线、内阻、绝缘阻值的相关性能参数；

电源管理模块对比高压启动前数据和原始存储数据；以及对比停车时和高压启动前电压数据，

(停车压差-启动压差)÷停车时间≥设定电压，则判断电池的内阻异常，并发出对应报警提示；

电源管理模块向整车控制模块报警，保证电动汽车每次运行前的状态安全；

若一切正常则完成高压上电；

至此，在停车下电完成后，让电动汽车停车一段时间，当电动汽车再次启动时，电动汽车高压上电前的自检、评价过程结束。

参见图4所示，电源管理模块包括比较电路和电流阈值比较器，并采用比较电路输出的高电平信号来触发自检的启动，通过电流阈值比较器检测低压负载的负荷电流是否达到电流门限的阈值来判定比较电路是否输出的高电平信号；

电流阈值比较器的电流检测阈值由该电流阈值比较器的阈值寄存器来设置，设电流阈值比较器的电流检测阈值范围为H1-H2，预先设定标准源输出需要检测的电信号，并设电流阈值比较器的电流检测阈值范围的阈值下限为H1，设电流阈值比较器的电流检测阈值范围的阈值上限为H2，设落在阈值下限H1和阈值上限H2之间的一个值为变量H；并将阈值下限H1、阈值上限H2和变量H一并存储到阈值寄存器中；

当比较电路输出高电平时，判断(H2-H)÷(H-H1)是否大于1，如果(H2-H)÷(H-H1)大于1，则检测电流阈值就等于H，然后结束校准检测；如果(H2-H)÷(H-H1)不大于1，则让H1＝H，并算出新的H＝(H2+H1)÷2，然后将这个新的变量H值赋给阈值寄存器；

当比较电路输出低电平时，判断(H-H1)÷(H2-H)是否大于1，如果(H-H1)÷(H2-H)大于1，则检测电流阈值就等于H1，然后结束校准检测；如果(H-H1)÷(H2-H)不大于1，则让H2＝H，并算出新的H＝(H2+H1)÷2，然后将这个新的变量H值赋给阈值寄存器；

然后由阈值寄存器中新的变量H值来控制比较电路输出的高低电平信号。

本实施例具有电动汽车双路供电系统，能保证停车后电源管理模块在设定时间内继续有电，能对电池进行维护、自检、评价，确保电动汽车下次运行时的安全，提前消除不安全因素，让各个单体间的容量差保持在预先设定的容量差值范围内，起到安全保障的作用。

上面结合附图描述了本发明的实施方式，但实现时不受上述实施例限制，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变化或修改。