一种断继电器控制加热装置的方法及汽车

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种断继电器控制加热装置的方法及汽车。

背景技术

锂电池低温下电极反应速率低，充电过程漫长；同时，低温工况还会导致电池负极析锂，影响电池寿命和电池安全。目前主要使用PTC电池加热技术，将低温中的电池预先提高温度到正常运行的水平，然而该技术加热速率有限，用户仍需等待较长时间才能进行正常充电，因而仍然无法解决低温下使用便利性问题。为克服动力电池低温局限性，打开高寒地区纯电动汽车市场，行业内越来越多研究机构投入到动力电池的快速加热技术的研究。

目前，因为动力电池低温下充电慢，所带来的高寒地区使用便利性差的问题，主机厂主要通过PTC(Positive Temperature Coefficient，正的温度系数)技术将电池温度提高到锂电池正常运行温度后再进行充电。然而，PTC的功率一般为5kW左右，加热速度约0.6℃/min，电池低温充满电的时间约2个小时左右，用户需等待较长时间，因而依然没有解决纯电动汽车使用便利性问题。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种断继电器控制加热装置的方法及汽车，解决现有动力电池低温充电困难，充电效率低，以及带来的使用便利性差的技术问题。

一方面，提供一种断继电器控制加热装置的方法，包括以下步骤：

步骤S1，整车控制模块检测车辆工况信息，并判断该工况信息是否满足预设的触发充电条件，当满足时，输出充电请求信号；

步骤S2，电池管理模块响应于充电请求信号，控制高压回路继电器进入预充电模式并判断预充电是否成功；当预充电成功时，电池管理模块控制高压回路继电器进入充电模式；

步骤S3，当进入充电模式时，电池管理模块检测动力电池温度是否低于预设的快速加热低温阈值，若电池温度低于预设的快速加热低温阈值，则检测整车状态是否满足进入快速加热模式，获得检测结果；

步骤S4，当检测结果为满足时，电池管理模块控制高压回路继电器开启快速加热装置，进入快速加热模式；

步骤S5，电池管理模块实时检测动力电池温度，当电池温度满足预设的工况阈值时，电池管理模块控制高压回路继电器关闭快速加热装置，退出快速加热模式，进入正常充电模式。

优选地，在步骤S2中，所述控制高压回路继电器进入预充电模式，具体包括：

电池管理模块控制闭合预充继电器、快充继电器、总负继电器、急停正继电器及急停负继电器，进入预充电模式。

优选地，在步骤S2中，所述判断预充电是否成功，具体包括：

判断预充继电器、快充继电器、总负继电器、急停正继电器及急停负继电器是否都闭合成功，若都闭合成功，则判定预充电成功，若其中一个闭合不成功，则判定预充电不成功；

当预充电成功时，电池管理模块控制闭合总正继电器进入充电模式；

当预充电不成功时，电池管理模块向整车控制模块输出故障信号，整车控制模块控制退出充电流程。

优选地，在步骤S3中，所述检测整车状态是否满足进入快速加热模式，具体包括：

电池管理模块检测加热装置是否满足开启快速加热模式，当满足时，向整车控制模块输出检测信号；当不满足时，退出快速加热模式并进入正常充电模式；

整车控制模块响应于检测信号，检测整车状态是否满足开启快速加热模式；当满足时，限制整车负载功率为0，向电池管理模块返回加热指令；当不满足时，退出快速加热模式并进入正常充电模式；

电池管理模块将接收的加热指令与输出的检测信号匹配，若匹配成功，则生成检测结果为满足；若匹配不成功，则生成检测结果为不满足。

优选地，在步骤S4中，所述控制高压回路继电器开启快速加热装置，具体包括：

电池管理模块通过断开总正继电器，开启快速加热装置；

电池管理模块确定总正继电器是否断开成功，若断开成功，则连接的充电桩发送电压电流请求并向整车控制模块发送成功信号；若断开不成功，则退出充电加热模式和充电模式，记录并反馈断开总正继电器失败信息；

整车控制模块响应于成功信号，向连接的充电桩实时转发电池管理模块充电需求，进入快速加热模式。

优选地，所述步骤S4还包括：当快速加热模式开启后，整车控制模块检测快速加热回路的电压、电流，当确定快速加热回路的电压和电流稳定时，控制整车恢复负载功率；

电池管理模块、整车控制模块持续进行故障检测，当检测到故障信号时，退出快速加热模式。

优选地，在步骤S5中，所述控制高压回路继电器关闭快速加热装置，具体包括：

在快速加热过程中电池管理模块实时检测动力电池温度，当电池温度满足预设的工况阈值时，输出停止加热请求信号；

整车控制模块响应于停止加热请求信号，与充电桩交互调整输出的电流和电压保持稳定状态，并限制整车高压负载的功率为0，并返回停止加热指令；

电池管理模块响应于停止加热指令通过闭合总正继电器关闭快速加热装置，退出快速加热模式。

优选地，所述步骤S5还包括：电池管理模块通过检测加热回路是否无导通，确定加热模式是否正常退出，当检测加热回路无导通时，判定加热模式正常退出；当检测加热回路有导通时，判定加热模式未正常退出；

当确定加热模式正常退出时，整车控制模块开放负载功率限制，进入正常充电模式；

当确定加热模式未正常退出时，上报故障信息并限制整车高压功率，或者通过安全急停装置断开高压回路。

另一方面，还提供一种汽车，通过所述的断继电器控制加热装置的方法控制加热装置实现动力电池的充电，该汽车包括：电池管理模块、整车控制模块、快速加热装置、高压回路继电器；

所述整车控制模块，用于检测车辆工况信息，并判断该工况信息是否满足预设的触发充电条件；

所述电池管理模块，用于控制高压回路继电器进入预充电模式并判断预充电是否成功；当进入充电模式时，电池管理模块检测动力电池温度是否低于预设的快速加热低温阈值，根据检测结果确定开启快速加热装置进入快速加热模式；还用于在快速加热过程中电池管理模块实时检测电池温度，当电池温度满足预设的工况阈值时，关闭快速加热装置并退出快速加热模式；

所述高压回路继电器，用于控制开启或关闭快速加热装置；

所述快速加热装置，用于在电池温度低于预设的快速加热低温阈值时，被电池管理模块控制对动力电池进行加热。

优选地，还包括：故障检测模块，设置于所述电池管理模块内，用于持续进行故障检测，当检测到故障信号时，退出快速加热模块；

所述安全急停装置，用于在高压回路继电器无法正常断开的情况下，紧急断开高压回路继电器。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的断继电器控制加热装置的方法及汽车，通过控制高压继电器对相关的动力电池快速率的加热技术进行安全控制；还可以对快速加热装置进行安全稳定的控制——在软件发生故障，或是继电器发生故障(如继电器粘连，继电器无法断开的情况下)，导致加热功能无法退出时，发出故障报警并通过安全急停装置，避免高压回路无法正常断开、快速加热功能无法关闭带来的安全隐患，同时还能预防动力电池持续耗电，导致电量过低无法启动车辆，或损害电池增加维修成本的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例中一种断继电器控制加热装置的方法的主流程示意图。

图2为本发明实施例中一种断继电器控制加热装置的方法的逻辑示意图。

图3为本发明实施例中一种断继电器控制加热装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，为本发明提供的一种断继电器控制加热装置的方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，整车控制模块(VCU，Vehicle control unit)检测车辆工况信息，并判断该工况信息是否满足预设的触发充电条件，当满足时，输出充电请求信号；可以理解的是，通过整车控制模块与车载的相关交互系统进行信息交互，可以获得实时的车辆状况数据，根据这些数据可判断在需要充电时，是否满足充电条件，并可以判断可进行哪种充电模式，这里所说充电模式包括直流充电模式或交流充电模式。具体地，当直流充电功能使用条件满足时，可向电池管理模块(BMS，BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)输出请求进入直流充电模式；当交流充电功能使用条件满足时，可向电池管理模块输出请求进入交流充电模式。

步骤S2，电池管理模块响应于充电请求信号，控制高压回路继电器进入预充电模式并判断预充电是否成功；当预充电成功时，电池管理模块控制高压回路继电器进入充电模式；可以理解的是，当确定具体充电条件后，电池管理模块控制闭合总负继电器、快充继电器、预充继电器、安急停正继电器及急停负继电器进行预充电。

具体实施例中，进入预充后需要判断判断预充电是否成功，具体过程为，判断预充继电器、快充继电器、总负继电器、急停正继电器及急停负继电器是否都闭合成功，若都闭合成功，则判定预充电成功，若其中一个闭合不成功，则判定预充电不成功；当预充电成功时，电池管理模块控制闭合总正继电器进入充电模式；当预充电不成功时，电池管理模块向整车控制模块输出故障信号，整车控制模块控制退出充电流程。

步骤S3，当进入充电模式时，电池管理模块检测动力电池温度是否低于预设的快速加热低温阈值，若电池温度低于预设的快速加热低温阈值，则检测整车状态是否满足进入快速加热模式，获得检测结果；可以理解的是，当车辆的动力电池开始充电后，若处于低温状态，则会导致动力电池低温充电困难，充电效率低，及其带来的使用便利性。电池管理模块通过判断此时动力电池的温度，则可以确定是否需要对电池进行加热，使其处于适合的温度状态。具体地，快速加热低温阈值根据实际电池合理设定，包含但不限于0℃±5℃区间的值。根据具体的车辆工况可以选择进行不同的加热模式，如驻车快速加热、行车快速加热等，具体可以根据预设加热条件和工况进行适配，选择对应的加热模式。

具体实施例中，电池管理模块判断是否可以进行电池加热(进入快速加热模式)时，需要整车控制模块的配合，具体过程：电池管理模块检测加热装置是否满足开启快速加热模式也就是，根据预设的开启条件对快速加热装置进行判断，当满足时，向整车控制模块输出检测信号；当不满足时，退出快速加热模式并进入正常充电模式；整车控制模块响应于检测信号，检测整车状态是否满足开启快速加热模式，也就是，根据预设的开启条件对整车的设备进行判断；当满足时，限制整车负载功率为0，向电池管理模块返回加热指令，此处对负载功耗进行限制是为了确保正常进入和退出低温断继电器快速加热模式，需要整个高压系统在切换时保持电流稳定，将高压负载进行限制；当不满足时，退出快速加热模式并进入正常充电模式；电池管理模块将接收的加热指令与输出的检测信号匹配，若匹配成功，则生成检测结果为满足；若匹配不成功，则生成检测结果为不满足，此处进行信号匹配是为了确保电池管理模块和整车控制模块确定的满足条件时间统一，避免由于延时或其他原因导致两项检测不统一，导致出现安全隐患或故障。

步骤S4，当检测结果为满足时，电池管理模块控制高压回路继电器开启快速加热装置，进入快速加热模式；可以理解的是，当确定电池需要加热，且具备加热条件后，电池管理模块可以控制继电器开启快速加热装置，进行加热。

具体实施例中，具体开启快速加热装置的方式为，电池管理模块通过断开总正继电器，开启快速加热装置；电池管理模块确定总正继电器是否断开成功，若断开成功，则连接的充电桩发送电压电流请求并向整车控制模块发送成功信号；若断开不成功，则退出充电加热模式和充电模式，记录并反馈断开总正继电器失败信息；整车控制模块响应于成功信号，向连接的充电桩实时转发电池管理模块充电需求，进入快速加热模式。

具体地，确定快速加热装置开启成功后，整车控制模块检测快速加热回路的电压、电流，当确定快速加热回路的电压和电流稳定时，控制整车恢复负载功率；

再具体地，电池管理模块、整车控制模块持续进行故障检测，当检测到故障信号时，退出快速加热模式，如检测到刷卡停机或故障信号时退出低温断继电器快速加热模式。

步骤S5，电池管理模块实时检测动力电池温度，当电池温度满足预设的工况阈值时，电池管理模块控制高压回路继电器关闭快速加热装置，退出快速加热模式，进入正常充电模式。可以理解的是，当电池温度升高至阈值温度(根据实际电池合理设定，包含但不限于5℃±5℃区间的值)发送停止加热指令。

具体实施例中，具体停止加热的过程为，在快速加热过程中电池管理模块实时检测动力电池温度，当电池温度满足预设的工况阈值时，输出停止加热请求信号；整车控制模块响应于停止加热请求信号，与充电桩交互调整输出的电流和电压保持稳定状态，并限制整车高压负载的功率为0，并返回停止加热指令；电池管理模块响应于停止加热指令通过闭合总正继电器关闭快速加热装置，退出快速加热模式。

具体地，在进行关闭操作后，需要检测是否关闭成功，电池管理模块通过检测加热回路是否无导通，确定加热模式是否正常退出，当检测加热回路无导通时，判定加热模式正常退出；当检测加热回路有导通时，判定加热模式未正常退出；当确定加热模式正常退出时，整车控制模块开放负载功率限制，进入正常充电模式；当确定加热模式未正常退出时，上报故障信息并限制整车高压功率，或者通过安全急停装置断开高压回路。可以理解的是，退出加热模式后可能存在的情况包括加热回路仍然有一定电流，或加热功能显示无法关闭，说明有继电器黏连等故障的可能性，则可以通过安全急停开关对高压回路进行安全断路。

如图3所示，本发明的实施例还提供一种汽车，通过所述的方法控制加热装置实现动力电池的充电，该汽车包括：电池管理模块、整车控制模块、快速加热装置、高压回路继电器；

所述整车控制模块，用于检测车辆工况信息，并判断该工况信息是否满足预设的触发充电条件；

所述电池管理模块，用于控制高压回路继电器进入预充电模式并判断预充电是否成功；当进入充电模式时，电池管理模块检测动力电池温度是否低于预设的快速加热低温阈值，根据检测结果确定开启快速加热装置进入快速加热模式；还用于在快速加热过程中电池管理模块实时检测电池温度，当电池温度满足预设的工况阈值时，关闭快速加热装置并退出快速加热模式；包括：温度检测模块，对电池系统内温度进行采集和分析的电池管理模块；电流检测模块，对电池总线电流进行采集和分析的电池管理模块；电压检测模块，对电池系统内电压进行采集和分析的电池管理模块。故障检测模块，设置于所述电池管理模块内，用于持续进行故障检测，当检测到故障信号时，退出快速加热模块。

所述高压回路继电器，用于控制开启或关闭快速加热装置；包含总正继电器、总负继电器、预充继电器、快充继电器、安全急停开关，加热装置开关。

所述快速加热装置，用于在电池温度低于预设的快速加热低温阈值时，被电池管理模块控制对动力电池进行加热。

所述安全急停装置(安全急停开关)，用于在高压回路继电器无法正常断开的情况下，紧急断开高压回路继电器。

关于本实施中，该汽车通过所述的断继电器控制加热装置的方法控制加热装置实现动力电池的充电的具体过程，可参考上述断继电器控制加热装置的方法的内容，在此不再赘述。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的断继电器控制加热装置的方法，。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。