电池充电方法、装置及系统与流程

本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其是涉及一种电池充电方法、装置及系统。

背景技术：

新能源汽车是未来出行工具的发展趋势，新能源汽车内设置有用于向整车充电的电池系统，在使用电池系统向整车充电前，需要对电池系统充电。目前，向新能源汽车的电池系统充电时，由于充电电流受到充电电路内高压继电器等电气元件的限制，使得充电电路无法传输较高的充电电流，另外由于各类外设充电电源向电池系统传输的充电电流有限，均导致电池系统的充电时间无法进一步缩短，限制充电效率的提高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池充电方法、装置及系统，可以有效缩短向电池充电所用的时间，进而提高电池的充电效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池充电方法，该方法应用于高压分配组件，其中，高压分配组件与电池管理系统相连；高压分配组件还与待充电的电池相连，电池内设置有多个并联的电池模组，高压分配组件用于切换电池模组之间的连接方式；上述方法包括：接收电池管理系统发送的切换信号；基于切换信号将电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式；接收电池管理系统发送的模组快充信号，以通过外设电源给电池充电；模组快充信号包括快充负闭合信号和快充正闭合信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述基于切换信号将电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式的步骤，包括：基于切换信号控制高压分配组件内的切换继电器闭合，以使电池模块由并行连接方式切换为串行连接方式。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述接收电池管理系统发送模组快充信号，以通过外设电源给所述电池充电的步骤，包括：接收电池管理系统发送模组快充信号，基于模组快充信号与外设电源连通，以使外设电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述接收电池管理系统发送模组快充信号，基于模组快充信号与所述外设电源连通，以使外设电源传输的充电电流传输至各所述电池模组，对各电池模组进行充电的步骤，包括：当电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式后，接收所述电池管理系统发送的快充负闭合信号，基于快充负闭合信号控制高压分配组件内的快充负继电器闭合；当高压分配组件内的快充负继电器闭合后，接收电池管理系统发送的快充正闭合信号，基于快充正闭合信号控制高压分配组件内的快充正继电器闭合，以使外设充电电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：接收电池管理系统发送的电池放电信号，以通过电池向整车放电；电池放电信号包括主负闭合信号和主正闭合信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述接收电池管理系统发送的电池放电信号，以通过电池向整车放电的步骤，包括：接收电池管理系统发送的主负闭合信号；基于主负闭合信号控制高压分配组件内的主负继电器闭合；接收电池管理系统发送的主正闭合信号；基于主正闭合信号控制高压分配组件内的主正继电器闭合，以使各电池模组的放电电流传输至整车，对整车放电。

第二方面，本发明实施例还提供一种电池充电装置，装置应用于高压分配组件，其中，高压分配组件与电池管理系统相连；高压分配组件还与待充电的电池相连，电池内设置有多个并联的电池模组，高压分配组件用于切换电池模组之间的连接方式；装置包括：

切换信号接收模块，用于接收电池管理系统发送切换信号；

切换模块，用于基于切换信号将电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式；

快充信号接收模块，用于接收电池管理系统发送模组快充信号，以通过外设电源给电池充电；模组快充信号包括快充负闭合信号和快充正闭合信号。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述切换模块还用于：基于切换信号控制高压分配组件内的切换继电器闭合，以使电池模块由并行连接方式切换为串行连接方式。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述快充信号接收模块还用于：接收电池管理系统发送模组快充信号，基于快充信号与外设电源连通，以使外设电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电。

第三方面，本发明实施例还提供一种电池充电系统，包括高压分配组件，以及与高压分配组件分别相连的电池管理系统和待充电的电池；其中，电池管理系统用于向高压分配组件发送控制信号；待充电的电池内设置有多个并联的电池模组；高压分配组件用于执行如第一方面至第一方面的第五种可能的实施方式任一项所述的方法。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种电池充电方法、装置及系统，由高压分配组件执行，其中，高压分配组件与电池管理系统相连，高压分配组件还与电池相连，电池中又设置有多个并联的电池模组，当接收到电池管理系统发送的切换信号时，根据该切换信号将电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，再接收电池管理系统发送的模组快充信号，以使外设电源给电池充电。本发明实施例可以在向电池充电前将各电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，在充电电流一致的情况下，由于串行连接方式下施加在电池上的总充电电压为施加在各个电池模组上的充电电压之和，即施加在电池上的总充电电压提高，充电功率也随之提高，因此可以有效缩短电池的充电时间，进而提高电池的充电效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的一种电池充电方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种电池充电方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的高压分配单元与模组系统的连接示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电池充电装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电池充电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，在向新能源汽车的电池系统充电时，由于充电电路内的高压插件、高压继电器和高压导线等电气元件的限制，使得充电电路无法传输较高的充电电流，另外，由于各类外设充电电源传输的充电电流有限，均导致电池系统的充电时间无法进一步缩减，进而无法有效提高电池系统的充电效率，基于此，本发明实施例提供的一种电池充电方法、装置及系统，可以有效缩短向电池系统充电所用的时间，进而提高电池系统的充电效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种电池充电方法进行详细介绍，其中，该方法应用于高压分配组件，进一步的，高压分配组件与bms(batterymanagementsystem，电池管理系统相连；高压分配组件还与待充电的电池相连，电池内设置有多个并联的电池模组，高压分配组件还用于切换各电池模组之间的连接方式，连接方式包括并行连接和串行连接。电池模组可以由多个电池单体通过串并方式连接组成。

参见图1所示的一种电池充电方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤s102，接收所述电池管理系统发送的切换信号。

基于充电安全考虑，因为高压分配组件(也即，高压分配单元)用于切换各电池模组之间的连接方式，且用于在电池模组与外设充电电源之间传输电流，所以当bms系统接收到电池充电指令时，首先应对高压分配组件中所包含的元器件状态进行检测，以判断高压分配组件内的所有元器件是否存在异常，当且仅当高压分配组件内所有元器件均无异常时，才开始对电池进行充电。具体的，判断内容可以包括高压分配组件内所包含的各继电器是否处于无指令断开状态，若各继电器均处于断开状态，则表示高压分配组件无故障。

当确认高压分配组件无异常后，高压分配组件接收bms发送的切换信号，其中，切换信号与高压分配组件内的切换继电器相对应。

步骤s104，基于切换信号将电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式。

当接收到切换信号后，根据该切换信号控制切换继电器闭合，以将各电池模组之间的连接方式由并行连接切换至串行连接。

可以理解的，当各电池模组之间的连接方式为串行连接时，施加在电池上的总充电电压为施加在各个电池模组上的充电电压之和，根据功率、电流和电压的关系，即功率等于电流与电压的乘积，可以得知，在充电电流一直的情况下，充电电压增加，充电功率也随之增加，进而可以达到减少充电时间的目的。

步骤s106，接收电池管理系统发送的模组快充信号，以通过外设电源给电池充电。

当各电池模组之间的连接方式切换为串行连接后，便可以将高压分配组件与外设充电电源之间连通，具体的，接收电池管理系统发送的模组快充信号，将外设电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电，从而实现对电池进行充电。

本发明实施例提供的一种电池充电方法，由高压分配组件执行，其中，高压分配组件与电池管理系统相连，高压分配组件还与电池相连，电池中又设置有多个并联的电池模组，当接收到电池管理系统发送的切换信号时，根据该切换信号将电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，再接收电池管理系统发送的模组快充信号，以使外设电源给电池充电。本发明实施例可以在向电池充电前将各电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，在充电电流一致的情况下，由于串行连接方式下施加在电池上的总充电电压为施加在各个电池模组上的充电电压之和，即施加在电池上的总充电电压提高，充电功率也随之提高，因此可以有效缩短电池的充电时间，进而提高电池的充电效率。

众所周知的，当电路传输的电流较大时，对电路中的导线以及电气元件均会造成一定程度的损耗。本发明因为向电池充电时各电池模组之间的连接方式为串行连接，所以施加在电池上的总充电电压为施加在各个电池模组上的充电电压之和，又因为功率等于电压与电流的乘积，所以在充电功率一致的时候，充电电路传输时的充电电流较小，所以本发明实施例提供的方法，还可以有效缓解充电电流对充电电路的损耗。

为了便于对上述实施例进行理解，本发明实施例还提供了另一种电池充电方法，以电池模组为两个为例，参见图2所述的另一种电池充电方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤s202，接收电池管理系统发送的切换信号。

高压分配单元(也即，高压分配组件)与模组系统1和模组系统2分别连接，其中，模组系统即为前述电池模组，如图3所示的高压分配单元与模组系统的连接示意图，高压分配单元中包含有多个继电器，可以包括预充继电器k1、主正继电器k2、快充正继电器k3、主负继电器k4、超高压快充切换继电器(也即，切换继电器)k5、主正继电器k6、预充继电器k7、和快充负继电器k9。

在对电池进行充电前，需要对上述所有继电器进行检测，判断上述所有继电器是否处于断开状态，进而得知高压分配单元是否异常。在确认各继电器无异常后，接收电池管理系统发送的切换指令。

步骤s204，基于切换信号控制高压分配组件内的切换继电器闭合，以使电池模块由并行连接方式切换为串行连接方式。

基于切换信号控制超高压快充切换继电器k5闭合，从而使模组系统1与模组系统2之间的连接方式由并行连接切换为串行连接。

步骤s206，接收电池管理系统发送模组快充信号，基于快充信号与外设电源连通，以使外设电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电。

本发明实施例进一步给出了通过外设电源向电池充电的过程：

(1)当电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式后，接收电池管理系统发送的快充负闭合信号，基于快充负闭合信号控制高压分配组件内的快充负继电器闭合。

考虑到充电安全问题，应当先接通负极电源，所以当超高压快充切换继电器k5闭合后，基于快充负闭合信号，使上述快充负继电器k9闭合，连接至快充负接口。

(2)当高压分配组件内的快充负继电器闭合后，接收电池管理系统发送的快充正闭合信号，基于快充正闭合信号控制高压分配组件内的快充正继电器闭合，以使外设充电电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电。

当上述快充负继电器k9闭合后，基于快充正闭合信号，使快充正继电器k3闭合，连接至快充正接口，形成快充回路，并通过快充回路将外设充电电源的传输的充电电流传输至各个模组系统，完成对电池的快充。具体的，充电回路包括依次连接的快充正接口、快充正继电器k3、模组系统1、超高压快充切换继电器k5、模组系统2、快充负继电器k9和快充负接口。

本发明实施例提供的方法，在确认高压分配单元无异常后，将各模组系统之间的连接方式切换为串行连接方式，再依次控制继电器闭合，形成快充回路，从而实现对电池的快速充电。本发明实施例在充电电流一致的情况下，由于本发明实施例的充电电压是普通充电电压的两倍，即可得到高于普通充电的两倍充电功率，进而使充电效率是普通充电效率的两倍。另外，在充电功率一直的情况下，由于本发明实施例的充电电流是现有技术充电电流的一半，使得充电电流对充电电路的损耗减少，同时还可以降低对高压插件、高压导线和高压继电器的规格要求。

当电池内存储有电量时，即可通过该电池向整车放电，以图3所示的高压分配单元与模组系统的连接方式为例，本发明实施例还提供了另一种电池充电方法，该方法为接收电池管理系统发送的电池放电信号，以通过电池向整车放电的过程。

考虑到向整车放电同样需要考虑放电安全问题，因此需要检测高压分配单元内的各继电器是否无异常。在确认各继电器无异常后，便可对整车放电。具体的，接收电池管理系统发送的主负闭合信号，基于主负闭合信号控制高压分配组件内的主负继电器闭合；然后接收电池管理系统发送的主正闭合信号，并基于主正闭合信号控制高压分配组件内的主正继电器闭合，以使各电池模组的放电电流传输至整车，通过电池模组向整车放电。

优选的，因为电池输送的放电电流过高，可能对高压分配单元以及整车造成损坏，所以在确认高压分配单元无异常后，先对整车进行预充。首先基于主负闭合信号，使主负继电器k4和主负继电器k8闭合，连接至整车高压负接口，然后控制预充继电器k1和预充继电器k7闭合，连接至整车高压正接口，通过模组系统1和模组系统2对整车进行预充。其中，向整车的预充时间可以为200ms。

当整车高压正接口电压与整车高压正接口电压的差值小于10v时，便可以停止预充，并通过电池模块向整车放电，具体的，首先控制预充继电器k1和预充继电器k7断开，然后接收电池管理系统发送的主正闭合信号，并基于主正闭合信号控制高压分配组件内的主正继电器闭合，以使各电池模组的放电电流传输至所述整车，通过电池模组对整车放电。也即在上述预充继电器k1和预充继电器k7断开后，便可控制主正继电器k2和主正继电器k6闭合，使主正继电器k2和主正继电器k6连接至整车高压正接口，形成电池放电回路，并通过电池放电回路将各个模组系统传输的放电电流传输至整车。在向整车放电时，因为超高压快充切换继电器k5处于断开状态，所以模组系统1和模组系统2并行连接。

综上所述，通过高压分配单元切换各个模组系统之间的连接方式，当模组系统并行连接时，可以通过电池向整车放电，还可以向电池传输普通电流，作为普通充电；当模组系统串行连接时，可以通过外设充电电源向电池快速充电，缩短电池的充电时间，进而提高电池的充电效率。

对于前述实施例提供的电池充电方法，本发明实施例还提供了一种电池充电装置，该装置应用于高压分配组件，其中，高压分配组件与电池管理系统相连；高压分配组件还与待充电的电池相连，电池内设置有多个并联的电池模组，高压分配组件用于切换电池模组之间的连接方式；参见图4所示的一种电池充电方法的结构示意图，该装置包括以下部分：

切换信号接收模块402，用于接收电池管理系统发送切换信号。

切换模块404，用于基于切换信号将所述电池模组由并行连接方式切换为串行连接方式。

快充信号接收模块406，用于接收电池管理系统发送模组快充信号，以通过外设电源给所述电池充电。

本发明实施例提供的一种电池充电装置应用于高压分配组件，当切换信号接收模块接收到电池管理系统发送的切换信号时，切换模块根据该切换信号将电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，再由快充信号接收模块接收电池管理系统发送的模组快充信号，以使外设电源给电池充电。本发明实施例可以在向电池充电前将各电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，在充电电流一致的情况下，由于串行连接方式下施加在电池上的总充电电压为施加在各个电池模组上的充电电压之和，即施加在电池上的总充电电压提高，充电功率也随之提高，因此可以有效缩短电池的充电时间，进而提高电池的充电效率。

进一步的，述切换模块还用于基于切换信号控制高压分配组件内的切换继电器闭合，以使电池模块由并行连接方式切换为串行连接方式。、

进一步的，上述快充信号接收模块还用于：接收电池管理系统发送模组快充信号，基于快充信号与外设电源连通，以使外设电源传输的充电电流传输至各电池模组，对各电池模组进行充电。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例还提供了一种电池充电系统，参见图5所示的一种电池充电系统的结构示意图，该系统包括高压分配组件500，以及与高压分配组件500分别相连的电池管理系统502和待充电的电池504。其中，电池管理系统502用于向高压分配组件发送控制信号，待充电的电池504内设置有多个并联的电池模组，高压分配组件500用于执行上述实施例所提供的方法。

本发明实施例提供的电池充电系统，由高压分配组件接收电池管理系统发送的切换信号，将待充电的电池内的各电池模组之间的连接方式由并行连接切换为串行连接，在充电电流一致的情况下，由于串行连接方式下施加在电池上的总充电电压为施加在各个电池模组上的充电电压之和，即施加在电池上的总充电电压提高，充电功率也随之提高，因此可以有效缩短电池的充电时间，进而提高电池的充电效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。