用于车辆电池组管理系统和方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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。
[0033]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