汽车、动力电池直流充电电路及其充电方法与流程

本发明涉及汽车动力电池充电技术领域，尤其涉及一种汽车、动力电池直流充电电路及其充电方法。

背景技术：

低碳经济发展要求新能源汽车开发出更先进、更环保的技术，从而实现低消耗、低排放，动力电池如锂电池的运用及电动汽车的开发使新能源汽车减低能耗，且可达到零排放。

目前，对电动汽车中锂电池进行充电是按照国家标准，利用充电桩对锂电池进行充电，且在低温快速充电时，通常采用一边对锂电池进行热管理，一边对锂电池进行充电的方式，具体地，将锂电池和正温度系数热敏电阻器并联在充电桩的两端，由充电桩为正温度系数热敏电阻器进行供电，使其对锂电池进行加热，与此同时，由充电桩为锂电池进行充电，也就是说，现有技术中，为了防止低温充电对锂电池的性能造成损伤，通常采用对锂电池的热管理和充电同时进行的方式，而此方式中，在开始对锂电池进行充电时，锂电池的热管理也是刚刚开始，此时锂电池的温度还比较低，从而易造成锂电池性能的损伤，进而缩短锂电池的使用寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种汽车、动力电池直流充电电路及其充电方法，主要目的是避免在低温下对动力电池进行充电时对其性能造成损伤，以延长动力电池的使用寿命。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种动力电池直流充电电路，包括：

动力电池、千欧级电阻单元、加热件和第一开关单元；

所述动力电池与所述千欧级电阻单元串联后共同与所述加热件并联，形成并联电路，所述并联电路的第一连接端和第二连接端用于连接充电桩，所述第一开关单元与所述千欧级电阻单元并联；

当所述动力电池的温度值小于第一预设值时，断开所述第一开关单元，所述充电桩用于与所述加热件形成回路并为所述加热件供电，使所述加热件对所述动力电池进行加热；当所述动力电池的温度值大于所述第一预设值时，闭合所述第一开关单元，所述充电桩用于与所述动力电池形成回路并为所述动力电池充电。

进一步地，该动力电池直流充电电路还包括：

第二开关单元，所述第二开关单元和所述千欧级电阻单元串联；

所述第一开关单元与相串联的所述第二开关单元和所述千欧级电阻单元并联；

当所述动力电池的温度值小于第一预设值时，断开所述第一开关单元，闭合所述第二开关单元，当所述动力电池的温度值大于所述第一预设值时，闭合所述第一开关单元，断开所述第二开关单元。

进一步地，该动力电池直流充电电路还包括：

控制单元，所述控制单元与所述第一开关单元和所述第二开关单元均连接；

第一检测单元，所述第一检测单元与所述控制单元连接，用于检测所述动力电池的温度值，并向所述控制单元发送与所述温度值相对应的第一控制信号；

所述控制单元用于接收所述第一控制信号并判断当所述温度值小于所述第一预设值时，控制所述第一开关单元断开，所述第二开关单元闭合,当所述温度值大于所述第一预设值时，控制所述第一开关单元闭合，所述第二开关单元断开。

进一步地，该动力电池直流充电电路还包括：

温度检测模块，所述温度检测模块用于检测所述动力电池的温度值，并将所述温度值输出；

当所述温度值小于所述第一预设值时，断开所述第一开关单元，闭合所述第二开关单元,当所述温度值大于所述第一预设值时，闭合所述第一开关单元，断开所述第二开关单元。

具体地，所述控制单元还与所述加热件连接，所述控制单元还用于判断当所述温度值大于或等于第二预设值时，控制所述加热件停止对所述动力电池进行加热；

所述第二预设值大于所述第一预设值。

进一步地，该动力电池直流充电电路还包括：

第三开关单元和第四开关单元，所述第三开关单元连接于所述第一连接端，所述第四开关单元连接于所述第二连接端；

当所述第一连接端和所述第二连接端连接有所述充电桩时，闭合所述第三开关单元和所述第四开关单元，当所述第一连接端和所述第二连接端没有连接所述充电桩时，断开所述第三开关单元和所述第四开关单元。

具体地，所述第三开关单元和所述第四开关单元还均与所述控制单元连接；

所述动力电池直流充电电路还包括第二检测单元，所述第二检测单元用于检测所述第一连接端和所述第二连接端之间是否连接有所述充电桩的状态信息，并向所述控制单元发送与所述状态信息相对应的第二控制信号；

所述控制单元还用于接收所述第二控制信号并判断当所述状态信息为所述第一连接端和所述第二连接端之间连接有所述充电桩时，控制所述第三开关单元和所述第四开关单元闭合，当所述状态信息为所述第一连接端和所述第二连接端之间没有连接所述充电桩时，控制所述第三开关单元和所述第四开关单元断开。

进一步地，该动力电池直流充电电路还包括：

变换器和空调，所述变换器和所述空调均与所述加热件并联；

第五开关单元，所述第五开关单元与所述动力电池串联。

具体地，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述第四开关单元和所述第五开关单元均为继电器。

第二方面，本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的动力电池直流充电电路。

第三方面，本发明实施例还提供一种动力电池直流充电电路的充电方法，应用于上述的动力电池直流充电电路，包括：

将充电桩连接于动力电池直流充电电路的第一连接端和第二连接端；

当所述动力电池的温度值小于第一预设值时，将第一开关单元断开，使所述充电桩为加热件供电，所述加热件对所述动力电池进行加热；

当所述动力电池的温度值大于所述第一预设值时，将第一开关单元闭合，使所述充电桩为所述动力电池充电。

借由上述技术方案，本发明汽车、动力电池直流充电电路及其充电方法至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的技术方案，通过将千欧级电阻单元与动力电池串联后再共同与加热件并联，形成并联电路，实现了当充电桩连接在该并联电路的第一连接端和第二连接端连端之间欲对处于低温的动力电池进行充电时，可以先将第一开关单元断开，使千欧级电阻单元与动力电池单元串联，充电桩便会因千欧级电阻单元的存在而不能与动力电池形成回路，从而不能对动力电池进行充电，此时充电桩仅能与加热件形成回路并为加热件供电，使加热件为动力电池加热，直至电池的温度升高至大于第一预设值时，再通过闭合第一开关单元将千欧级电阻单元短路，充电桩才会通过第一开关单元与动力电池形成回路并为动力电池充电，与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案在对低温动力电池进行充电时，可以首先通过断开第一开关单元实现对动力电池进行加热，待动力电池温度上升至可以充电时，再闭合第一开关单元实现对动力电池充电，有效避免了在低温下对动力电池进行充电时易对其性能造成损伤的弊端，延长了动力电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种动力电池直流充电电路的结构示意图；

图2为图1中第一连接端和第二连接端连接有充电桩的结构示意图；

图3为图1所示动力电池直流充电电路的控制部分的结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种动力电池直流充电电路的充电方法流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明申请的汽车、动力电池直流充电电路及其充电方法的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种动力电池直流充电电路，包括动力电池1、千欧级电阻单元2、加热件3和第一开关单元4；动力电池1与千欧级电阻单元2串联后共同与加热件3并联，形成并联电路，该并联电路的第一连接端11和第二连接端12用于连接充电桩5，第一开关单元4与千欧级电阻单元2并联；当动力电池1的温度值小于第一预设值时，断开第一开关单元4，充电桩5用于与加热件3形成回路并为加热件3供电，使加热件3对动力电池1进行加热；当动力电池1的温度值大于第一预设值时，闭合第一开关单元4，充电桩5用于与动力电池1形成回路并为动力电池1充电。

该动力电池1直流充电电路，可以应用在电动汽车中实现对其动力电池1的充电，且所述动力电池1可以为电动汽车常用的锂电池。千欧级电阻单元2与动力电池1串联，第一开关单元4与千欧级电阻单元2并联，当充电桩5连接在第一连接端11和第二连接端12之间，第一开关单元4断开时，由于千欧级电阻的阻值很大，使得充电桩5的输出电流无法流过千欧级电阻，从而不能与动力电池1形成回路，进而不能对动力电池1进行充电，此时，充电桩5的输出电流仅能流过加热件3，使充电桩5与加热件3形成回路，实现为加热件3供电，从而使其为动力电池1进行加热；当动力电池1的温度升高至大于第一预设值时，闭合第一开关单元4，使第一开关单元4将千欧级电阻单元2短路，充电桩5的输出电流才可以通过第一开关单元4流过动力电池1，实现对动力电池1进行充电。

其中，千欧级电阻单元2可以采用具有千欧级阻值的电阻，或者其它具有千欧级阻值的器件，以实现通过与动力电池1串联的大电阻来阻止充电桩5的电流流至动力电池1，需要说明的是，此处的“阻止”并非严格意义上的阻止，因为会存在微弱电流通过千欧级电阻单元2流过动力电池1，只是该微弱电流对动力电池1来说，可以忽略不计。加热件3可以采用正温度系数热敏电阻器，且其对动力电池1的加热方式可以为对动力电池1中的水循环系统进行加热，以实现对动力电池1的加热。而第一预设值可以为零度，通常情况下，动力电池1的温度处于零下时，对其充电会对其性能造成损伤，而当其温度上升至零上时，即可对其充电，且不会对其性能造成损伤。

本发明实施例提供的动力电池直流充电电路，通过将千欧级电阻单元与动力电池串联后再共同与加热件并联，形成并联电路，实现了当充电桩连接在该并联电路的第一连接端和第二连接端连端之间欲对处于低温的动力电池进行充电时，可以先将第一开关单元断开，使千欧级电阻单元与动力电池单元串联，充电桩便会因千欧级电阻单元的存在而不能与动力电池形成回路，从而不能对动力电池进行充电，此时充电桩仅能与加热件形成回路并为加热件供电，使加热件为动力电池加热，直至电池的温度升高至大于第一预设值时，再通过闭合第一开关单元将千欧级电阻单元短路，充电桩才会通过第一开关单元与动力电池形成回路并为动力电池充电，与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案在对低温动力电池进行充电时，可以首先通过断开第一开关单元实现对动力电池进行加热，待动力电池温度上升至可以充电时，再闭合第一开关单元实现对动力电池充电，有效避免了在低温下对动力电池进行充电时易对其性能造成损伤的弊端，延长了动力电池的使用寿命。

为了保证千欧级电阻单元2的正常工作，防止其损坏，参见图2，该动力电池直流充电电路还包括第二开关单元6，该第二开关单元6与千欧级电阻单元2串联；第一开关单元4与相串联的第二开关单元6和千欧级电阻单元2并联；当动力电池1的温度值小于第一预设值时，断开第一开关单元4，闭合第二开关单元6，当动力电池1的温度值大于第一预设值时，闭合第一开关单元4，断开第二开关单元6。通过第二开关单元6的设置，实现了当动力电池1的温度值大于第一预设值，充电桩5为动力电池1充电时，可以通过断开第二开关单元6来断开千欧级电阻单元2在整个电路中的连接目的，防止了当第一开关单元4失效时，千欧级电阻单元2被烧毁，从而保证了千欧级电阻单元2的正常工作而不会被损坏。当然，当动力电池1的温度值小于第一预设值时，充电桩5为加热件3供电使其为动力电池1加热时，可以闭合第二开关单元6，使千欧级电阻单元2连接在电路中，以阻止充电桩5为动力电池1充电。

进一步地，参见图2和图3，该动力电池直流充电电路还包括控制单元7，该控制单元7与第一开关单元4和第二开关单元6均连接；第一检测单元8，该第一检测单元8与控制单元7连接，用于检测动力电池1的温度值，并向控制单元7发送与温度值相对应的第一控制信号；控制单元7用于接收该第一控制信号并判断当温度值小于第一预设值时，控制第一开关单元4断开，第二开关单元6闭合，当温度值大于第一预设值时，控制第一开关单元4闭合，第二开关单元6断开。通过控制单元7和第一检测单元8的设置，实现了第一开关单元4和第二开关单元6的自动控制，便于使用。其中，控制单元7和第一检测单元8可以为电池管理系统中的组成部件，也就是说，由电池管理系统对动力电池1的温度值进行检测，以及对第一开关单元4和第二开关单元6的断开或闭合进行控制，而电池管理系统对动力电池1温度的检测及对开关的控制均为现有技术，此处不再赘述。

当然，在一个替代的实施例中，该动力电池直流充电电路还可以包括温度检测模块(图中未标出)，该温度检测模块用于检测动力电池的温度值，并将温度值输出；当温度值小于第一预设值时，断开第一开关单元，闭合第二开关单元,当温度值大于第一预设值时，闭合第一开关单元，断开第二开关单元。其中，操作人员可以对温度检测模块输出的温度值进行观察，并将观察到的温度值与第一预设值进行对比，当温度值小于第一预设值时，断开第一开关单元，闭合第二开关单元，使加热件对动力电池进行加热；当温度值大于第一预设值时，闭合第一开关单元，断开第二开关单元，使充电桩对动力电池进行充电。具体地，该动力电池直流充电电路还可以包括与温度检测模块连接的显示模块，用于显示温度检测模块所检测到的温度值，以便于操作人员观察。

其中，参见图2和图3，控制单元7还与加热件3连接，控制单元7还用于判断当温度值等于或大于第二预设值时，控制加热件3停止对动力电池1进行加热；第二预设值大于第一预设值。所述的第二预设值可以为对动力电池1进行热管理的阈值，该阈值可以使得动力电池1以最佳的充电速度进行充电。即当动力电池1的温度上升至第二预设值时，控制单元7会控制加热件3停止对动力电池1进行加热，以使得动力电池1能够以最佳的充电速度进行充电。也就是说，当动力电池1的温度值上升至第一预设值时，加热件3可以继续为动力电池1进行加热，即对动力电池1边加热边充电，当动力电池1的温度值上升至第二预设值时，加热件3停止对动力电池1进行加热，即仅对动力电池1充电，结合上述说明可知，该动力电池直流充电电路可以具有以下三个工作模式，第一，对动力电池1的仅加热不充电工作模式；第二，对动力电池1的边加热边充电工作模式；第三，对动力电池1的仅充电不加热工作模式。

为了防止汽车行驶过程中，参见图1和图2，动力电池1的充电口带电而造成安全隐患，该动力电池直流充电电路还包括第三开关单元9和第四开关单元13，该第三开关单元9连接于第一连接端11，第四开关单元13连接于第二连接端12；当第一连接端11和第二连接端12连接有充电桩5时，闭合第三开关单元9和第四开关单元13，当第一连接端11和第二连接端12没有连接充电桩5时，断开第三开关单元9和第四开关单元13。也就是说，当动力电池1需要充电时，闭合第三开关单元9和第四开关单元13，供充电桩5为动力电池1充电，当无需为动力电池1充电时，断开第三开关单元9和第四开关单元13，使得第一连接端11和第二连接端12不带电，进而使得动力电池1的充电口不带电，消除了汽车行驶过程中的安全隐患。

为了便于使用，参见图1、图2和图3，第三开关单元9和第四开关单元13还均与控制单元7连接；动力电池直流充电电路还包括第二检测单元14，第二检测单元14用于检测第一连接端11和第二连接端12之间是否连接有充电桩5的状态信息，并向控制单元7发送与状态信息相对应的第二控制信号；控制单元7还用于接收该第二控制信号并判断当状态信息为第一连接端11和第二连接端12之间连接有充电桩5时，控制第三开关单元9和第四开关单元13闭合，当状态信息为第一连接端11和第二连接端12之间没有连接充电桩5时，控制第三开关单元9和第四开关单元13断开。通过将第三开关单元9和第四开关单元13还均与控制单元7连接，以及第二检测单元14的设置，实现了第三开关单元9和第四开关单元13的自动控制，便于使用。其中，第二检测单元14亦可以为电池管理系统中的组成部件，也就是说，由电池管理系统对第一连接端11和第二连接端12之间是否连接有充电桩5的状态信息进行检测，以及对第三开关单元9和第四开关单元13的断开或闭合进行控制，而电池管理系统对所述状态信息的检测及对开关的控制均为现有技术，此处不再赘述。

进一步地，参见图1或图2，该动力电池直流充电电路还包括变换器15和空调16，该变换器15和空调16均与加热件3并联；第五开关单元17，该第五开关单元17与动力电池1串联。其中，第五开关单元17亦可以与控制单元7连接，即与电池管理系统连接，当汽车熄火且处于非充电状态时，汽车的整车控制器会向电池管理系统发送控制命令，电池管理系统会根据该控制命令控制第五开关单元17和第一开关单元4断开，以节省能源。当然，当汽车在行进过程中或处于充电状态时，电池管理系统会根据整车控制器的相应控制命令控制第五开关单元17和第一开关单元4闭合。

具体地，前述的第一开关单元4、第二开关单元6、第三开关单元9、第四开关单元13和第五开关单元17均可以为继电器。

本发明实施例还提供了一种汽车，包括前述的动力电池直流充电电路。

本发明实施例提供的汽车，包括动力电池直流充电电路，其通过将千欧级电阻单元与动力电池串联后再共同与加热件并联，形成并联电路，实现了当充电桩连接在该并联电路的第一连接端和第二连接端连端之间欲对处于低温的动力电池进行充电时，可以先将第一开关单元断开，使千欧级电阻单元与动力电池单元串联，充电桩便会因千欧级电阻单元的存在而不能与动力电池形成回路，从而不能对动力电池进行充电，此时充电桩仅能与加热件形成回路并为加热件供电，使加热件为动力电池加热，直至电池的温度升高至大于第一预设值时，再通过闭合第一开关单元将千欧级电阻单元短路，充电桩才会通过第一开关单元与动力电池形成回路并为动力电池充电，与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案在对低温动力电池进行充电时，可以首先通过断开第一开关单元实现对动力电池进行加热，待动力电池温度上升至可以充电时，再闭合第一开关单元实现对动力电池充电，有效避免了在低温下对动力电池进行充电时易对其性能造成损伤的弊端，延长了动力电池的使用寿命。

本发明实施例还提供了一种动力电池直流充电电路的充电方法，应用于上述的动力电池直流充电电路，参见图4，该方法包括如下步骤：

步骤101，将充电桩连接于动力电池直流充电电路的第一连接端和第二连接端。

其中，充电桩可以与电池管理系统连接，并在充电桩检测到动力电池的电压时，向充电桩下达可以输出电流并对动力电池进行充电的命令，具体地，充电桩的输出端可以与第一连接端连接，以使其与动力电池的正极连接，充电桩的输入端可以与第二连接端连接，以使其与动力电池的负极连接。

步骤102，当动力电池的温度值小于第一预设值时，将第一开关单元断开，使充电桩为加热件供电，加热件对动力电池进行加热。

其中，如前所述，第一预设值可以为零度，也就是说，当动力电池的温度值低于零度时，件第一开关单元断开，使电路中的千欧级电阻单元与动力电池串联，以使得充电桩的输出电流仅能流过加热件而不能流过动力电池，从而实现仅为加热件供电，加热件对动力电池的加热，而不能对动力电池进行充电的目的。

步骤103，当动力电池的温度值大于第一预设值时，将第一开关单元闭合，使充电桩为所述动力电池充电。

其中，当动力电池的温度值上升至大于零度时，将第一开关单元闭合，使电路中的千欧级电阻单元被短路，以使得充电桩的输出电流能够通过第一开关单元流过动力电池，实现对动力电池充电的目的。

本发明实施例提供的动力电池直流充电电路的充电方法，当充电桩连接在该第一连接端和第二连接端连端之后，通过先将第一开关单元断开，使千欧级电阻单元与动力电池单元串联，实现了充电桩因千欧级电阻单元的存在而不能与动力电池形成回路，从而不能对动力电池进行充电，而仅能与加热件形成回路并为加热件供电，使加热件为动力电池加热的目的，直至电池的温度升高至大于第一预设值时，再通过闭合第一开关单元将千欧级电阻单元短路，充电桩才会通过第一开关单元与动力电池形成回路并为动力电池充电，与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案在对低温动力电池进行充电时，可以首先通过断开第一开关单元实现对动力电池进行加热，待动力电池温度上升至可以充电时，再闭合第一开关单元实现对动力电池充电，有效避免了在低温下对动力电池进行充电时易对其性能造成损伤的弊端，延长了动力电池的使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。