电池加热控制电路、方法、可读存储介质及车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种电池加热控制电路、方法、可读存储介质及车辆。

背景技术

新能源车辆具有低碳、环保、节能等优点，随着大家对节能环保问题的重视以及国家政策的大力推动，新能源车辆（例如，电动车辆）发展十分迅速，并且，客户对电动车辆应用环境要求多样化，例如，将电动车辆应用在极寒或极热地区。

然而，由于电动车辆的动力锂离子电池本身的工作温度区间较窄，其最佳工作温度区间为15℃至45℃，导致电动车辆在极寒或极热地区运营动力不足，甚至导致车辆趴窝。因此，目前市场上大多新能源车辆都配置有电池热管理系统，以对动力锂离子电池的温度进行调整，使其适应车辆在极寒或极热地区的使用。车辆在极热地区运行时，通过冷却系统已经基本能够将动力锂离子电池的工作温度调整至其最佳工作温度。但是，车辆在极寒地区运行时，通过普通的加热器件温度升高的速率仅为0.3℃/min，一般从-30℃加热到15℃，需要150min，远远满足不了市场车辆运行需求。

相关技术中，可以采用动力锂离子电池自放电加热方法，将温度升高的速率提升至5℃/min及以上，这样，即使电动车辆在极寒-30℃的环境下行驶，车辆仅需加热9min即可使动力锂离子电池的温度达到其最佳工作温度区间。然而，此种加热方式由于温度升高的速率较大，对电池加热控制要求严格，若管理不完善，会使电池温度过高，超出电池承受温度，诱发电池热失控，甚至引起火灾。因此，需要对电池加热进行控制和管理，以确保电池加热的安全性。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池加热控制电路、方法、可读存储介质及车辆，以有效提升电池加热和控制的安全性。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种电池加热控制电路，包括：电池管理系统和电池加热高压回路，所述电路还包括：整车控制器，所述整车控制器分别与所述电池管理系统和所述电池加热高压回路相连；

所述电池管理系统，用于在电池加热过程中，采集所述电池的加热状态信息，并根据所述加热状态信息生成加热状态报文发送给所述整车控制器，以及根据所述加热状态信息，确定所述电池是否满足第一加热终止条件，并在电池满足所述第一加热终止条件时，控制所述电池加热高压回路断开，以终止对所述电池加热；

所述整车控制器，用于根据所述加热状态报文，确定所述电池和/或所述电池管理系统是否满足第二加热终止条件，并在确定满足所述第二加热终止条件时，控制所述电池加热高压回路断开，以终止对所述电池加热。

可选地，所述第一加热终止条件包括所述电池的温度大于第一预设温度，所述第二加热终止条件包括所述电池的温度大于第二预设温度和所述电池管理系统异常，并且，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。

可选地，所述电路还包括第一开关，所述整车控制器和所述电池管理系统分别通过所述第一开关与所述电池加热高压回路中的加热负接触器相连，其中，在所述第一开关的触点与第一不动接触件闭合时，所述电池管理系统能够控制所述加热负接触器导通或断开，以及，在所述第一开关的触点与第二不动接触件闭合时所述加热负接触器断开；

所述整车控制器，用于在确定所述电池和/或所述电池管理系统满足所述第二加热终止条件时，控制所述第一开关的触点由与所述第一不动接触件闭合切换为与所述第二不动接触件闭合，以使所述加热负接触器断开。

可选地，所述第一开关为延时控制开关，所述延时控制开关用于在其断开时防止所述加热负接触器带载断开。

可选地，所述电池管理系统包括四个引脚，其中，第一引脚与所述电池加热高压回路中的加热正接触器相连，用于控制所述加热正接触器的导通和断开，第二引脚与所述加热负接触器相连，用于控制所述加热负接触器的导通和断开，第三引脚与所述整车控制器相连用于检测所述整车控制器的输出状态，并在所述整车控制器的输出状态为控制所述加热负接触器断开时，所述电池管理系统终止所述电池加热，第四引脚与所述电池加热高压回路中的加热功率调节器相连，用于在所述电池的加热被终止时，在所述延时控制开关的延时时长内控制所述电池加热高压回路的电流降为零。

可选地，所述电路还包括第二开关，所述第二开关与所述电池加热高压回路中的加热负接触器相连，用于根据用户操作控制所述加热负接触器导通或断开。

可选地，所述第二开关设置在驾驶仪表盘附近。

本公开第二方面提供一种电池加热管理方法，应用于本公开第一方面所提供的所述电池加热控制电路，所述方法包括：

所述电池管理系统在电池加热过程中，采集所述电池的加热状态信息，并根据所述加热状态信息生成加热状态报文发送给所述整车控制器，以及根据所述加热状态信息，确定所述电池是否满足第一加热终止条件，并在电池满足所述第一加热终止条件时，控制所述电池加热高压回路断开，以终止对所述电池加热；

所述整车控制器根据所述加热状态报文，确定所述电池和/或所述电池管理系统是否满足第二加热终止条件，并在确定满足所述第二加热终止条件时，控制所述电池加热高压回路断开，以终止对所述电池加热。

本公开第三方面提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开第二方面所提供的所述方法的步骤。

本公开第四方面提供一种车辆，包括：如本公开第一方面所提供的所述的电池加热控制电路。

通过上述技术方案，电池管理系统和整车控制器都可以对电池加热进行控制和管理，即便电池管理系统自身存在功能安全缺陷，整车控制器还可以对电池加热进行控制，确保电池加热安全可控。即，采用整车控制器对电池加热控制电路进行冗余控制，有效提升了电池加热和控制的安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电池加热控制电路的框图。

图2是根据一示例性实施例示出一种电池加热控制电路的示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种电池加热过程的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种终止电池加热过程的流程图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种电池加热管理方法的流程图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在相关技术中，对电动车辆的电池加热的控制管理基本是由电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）全权处理，在BMS失控、死机或BMS加热应用程序开发不完善的情况下，会触发电池热失控安全事故。即，在相关技术中，仅通过BMS对电动车辆的电池加热进行管理，主要存在如下缺点：1、电池管理系统自身存在功能安全缺陷，再加上整车运行环境的复杂性，电池管理系统会出现卡机或其它不受控的现象。2、单一的控制模式，可靠度较低，无法确保电池加热和控制的安全性。

鉴于此，本公开提供一种电池加热控制电路、方法、可读存储介质及车辆，以通过多重容错控制，利用整车控制器和电池管理系统同时对电动车辆的电池加热进行管理，可以有效提升电池加热和控制的安全性。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电池加热控制电路的框图。如图1所示，该电池加热控制电路可以包括电池管理系统、电池加热高压回路和整车控制器。

值得说明的是，电池电热高压回路为现有技术中的电池加热高压回路，其可以包括高压配电盒、加热熔断器、加热正接触器、大功率加热器、加热功率调节器、加热负接触器、加热电流传感器。在相关技术中，电池管理系统对加热正接触器、加热功率调节器、加热负接触器进行直接驱动控制，即，仅通过电池管理系统实现对电池加热的控制和管理。如此，在电池管理系统出现异常时易导致对电池加热和控制不准确，诱发电池热失控，甚至引起火灾。

因此，在本公开中，对电池加热控制电路增加了容错控制电路设计，使电池加热更安全。示例地，如图1所示，在电池加热控制电路中增加了整车控制器，以通过整车控制器实现对电池加热的冗余控制，以提升电池加热和控制的安全性。

具体地，在图1中，整车控制器分别与电池管理系统和电池加热高压回路相连。并且，电池管理系统也与电池加热高压回路相连。其中，电池管理系统与电池加热高压回路的具体连接关系可参照相关技术中的电池加热控制电路，此处不再赘述。

电池管理系统用于在电池加热过程中，采集该电池的加热状态信息，根据加热状态信息，确定电池是否满足第一加热终止条件，并在电池满足第一加热终止条件时，控制电池加热高压回路断开，以终止对电池加热。其中，电池的加热状态信息可以包括加热继电器的状态反馈、电池的温度、加热电流等。

此外，电池管理系统还用于根据加热状态信息生成加热状态报文，并将该加热状态报文发送给整车控制器。示例地，电池管理系统可以经由CAN总线将加热状态报文发送给整车控制器。

整车控制器在接收到该加热状态报文后，根据该加热状态报文，确定电池和/或电池管理系统是否满足第二加热终止条件，并在确定满足第二加热终止条件时，控制电池加热高压回路断开，以终止对电池加热。

采用上述技术方案，电池管理系统和整车控制器都可以对电池加热进行控制和管理，即便电池管理系统自身存在功能安全缺陷，整车控制器还可以对电池加热进行控制，确保电池加热安全可控。即，采用整车控制器对电池加热控制电路进行冗余控制，有效提升了电池加热和控制的安全性。

在一种实施例中，上述第一加热终止条件可以包括电池的温度大于第一预设温度，第二加热终止条件包括电池的温度大于第二预设温度和电池管理系统异常，并且，第二预设温度大于第一预设温度。

示例地，电池管理系统判断电池的温度是否大于第一预设温度，若大于，则确定电池满足第一加热终止条件，控制电池加热高压回路断开，以终止对电池加热，否则认为不满足第一加热终止条件，继续对电池进行加热。

又示例地，电池管理系统生成加热状态报文，之后发送给整车控制器。其中，生成加热状态报文的具体方式可以为：电池管理系统按照与整车控制器约定的算法对加热状态信息进行计算得到的一动态值，之后，将加热状态信息和该动态值封装为报文，如此即可得到加热状态报文。整车控制器在接收到该加热状态报文时，也按照该约定的算法对报文中的加热状态信息进行计算，得到另一动态值，并判断加热状态报文中包括的动态值与其计算的另一动态值是否匹配。如果匹配，则认为该电池管理系统正常，否则认为该电池管理系统异常（电池管理系统异常包括电池管理系统卡死或掉线）。值得说明的是，此处所述的匹配可以是两者数值相同，也可以是两者数字的偏差小于预设偏差，本公开对此不作具体限定。

再示例地，整车控制器根据加热状态报文中包括的加热状态信息，判断电池的温度是否大于第二预设温度，若大于，则确定电池满足第二加热终止条件，控制电池加热高压回路断开，以终止对电池加热，否则认为不满足第二加热终止条件，继续使电池管理系统控制电池加热。

如此，通过电池管理系统和整车控制器对电池加热进行控制，可以避免电池出现热失控。

此外，该电池加热控制电路还可以包括第一开关。整车控制器和电池管理系统分别通过第一开关与电池加热高压回路中的加热负接触器相连。其中，在第一开关的触点与第一不动接触件闭合时，电池管理系统能够控制加热负接触器导通或断开，以及，在第一开关的触点与第二不动接触件闭合时加热负接触器断开。整车控制器用于在确定电池和/或电池管理系统满足第二加热终止条件时控制第一开关的触点由与第一不动接触件闭合切换为与第二不动接触件闭合，以使加热负接触器断开。

示例地，该第一开关可以为单刀双掷开关，也可以为延时控制开关。图2是根据一示例性实施例示出一种电池加热控制电路的示意图。在图2中，该电池加热控制电路中的第一开关为延时控制开关。如图2所示，整车控制器和电池管理系统分别通过延时控制开关与电池加热高压回路中的加热负接触器相连。其中，在图2中，延时控制开关的触点与第一不动接触件闭合，此时，电池管理系统能够通过延时控制开关控制加热负接触器导通和断开，即，电池管理系统能够正常控制电池加热高压回路为电池进行加热或终止为电池加热。由于第二不动接触件处于悬空状态无电位，当延时控制开关的触点与第二不动接触件闭合时，加热负接触器的控制线圈失电，主触点断开，电池加热高压回路被断开，电池加热被终止。

整车控制器可以控制延时控制开关的触点与第一不动接触件还是第二不动接触件闭合。例如，当整车控制器确定电池和/或电池管理系统满足第二加热终止条件时，控制第一开关（延时控制开关）的触点由与第一不动接触件闭合切换为与第二不动接触件闭合，以使加热负接触器断开。

示例地，如图2所示，整车控制器的引脚e与延时控制开关的线圈相连，当整车控制器确定电池和/或电池管理系统满足第二加热终止条件时，驱动引脚e输出高电平，使得延时控制开关的线圈得电，进而吸合延时控制开关的触点与第二不动接触件，使得延时控制开关的触点由与第一不动接触件闭合切换为与第二不动接触件闭合。如此，可以使加热负接触器断开。

在本公开中，在整车控制器的引脚e输出高电平时，延时控制开关并不会立即将其触点由与第一不动接触件闭合切换为与第二不动接触件闭合，而是延时一段时间后，再控制其触点由与第一不动接触件闭合切换为与第二不动接触件闭合。值得说明的是，在延时控制开关的延时时长内整车控制器可以控制电池加热高压回路的电流逐渐降为零，以防止加热负接触器带载断开。

示例地，电池管理系统包括四个引脚，其中，第一引脚c与电池加热高压回路中的加热正接触器相连，用于驱动控制加热正接触器的导通和断开。示例地，当第一引脚c输出高电平时，加热正接触器的线圈得电使加热正接触器导通，当第一引脚c输出低电平时，加热正接触器的线圈失电使加热正接触器断开。

第二引脚b与加热负接触器相连，用于控制加热负接触器的导通和断开。示例地，在图2中，第二引脚b通过延时控制开关的第一不动接触件与加热负接触器的线圈相连。当延时控制开关的触点与第一不动接触件闭合且第二引脚b输出高电平时，加热负接触器的线圈得电使加热负接触器导通，当延时控制开关的触点与第一不动接触件闭合且第二引脚b输出低电平时，加热负接触器的线圈失电使加热负接触器断开。

第三引脚a与整车控制器相连用于检测整车控制器的输出状态。在图2中，电池管理系统的第三引脚a为输入引脚，并与整车控制器的引脚e相连，用于检测整车控制器的引脚e输出状态，并在引脚e输出状态为控制加热负接触器断开时，电池管理系统终止电池加热。例如，当引脚e输出高电平时第三引脚a输入为高电平，表明整车控制器控制加热负接触器断开，此时，电池管理系统可以终止电池加热。

在图2中，电池管理系统的第四引脚d与电池加热高压回路中的加热功率调节器相连，在电池管理系统终止电池加热时，该电池管理系统可以通过第四引脚d在延时控制开关的延时时长内控制电池加热高压回路的电流降为零。例如，控制第四引脚d输出的外部电路，以使加热功率调节器控制的电池加热高压回路的电流降为零，从而防止加热负接触器带载断开。

此外，如图2所示，该电路还可以包括第二开关，该第二开关与电池加热高压回路中的加热负接触器相连，用于根据用户操作控制加热负接触器导通或断开。

值得说明的是，在图2中第二开关位于常电24V和延时控制开关之间，当第二开关闭合时，延时控制开关的线圈得电（即，常电24V为延时控制开关的线圈供电），吸合延时控制开关的触点与第二不动接触件，进而使加热负接触器的线圈失电，主触点断开，电池加热高压回路被断开，电池加热被中止。

其中，第二开关可以为手动开关，设置在驾驶仪表盘附近。这样，方便驾驶员根据实际需求来确定是否需要对电池进行加热。例如，当驾驶员短距离移动车辆时，无需对车辆的电池进行加热，此时，驾驶员可以按下第二开关，断开电池加热高压回路，进而终止电池加热。

值得说明的是，在电池加热控制电路中还包括手动维修开关和电流传感器等，本公开对此不作具体限定。

下面以一个完整的实施例对图2所示的电池加热控制电路的工作原理进行说明。图3是根据一示例性实施例示出的一种电池加热过程的流程图。如图3所示，该电池加热过程为：首先，电池管理系统确定电池是否达到开启电池加热条件。其中，开启电池加热条件包括：电池的当前温度达到开启电池加热的温度阈值、第二开关处于断开状态、电池管理系统的第三引脚a的输入表征整车控制器的输出状态为控制加热负接触器导通（例如，第三引脚a的输入为低电平）且电池本身无异常。若确定未达到开启电池加热条件，不对电池进行加热，并向车辆CAN总线发送电池的加热状态信息。

接着，在确定达到开启电池加热条件时，电池管理系统闭合加热正接触器和加热负接触器，并启动加热功率调节器，控制输出加热功率，进入加热状态。之后，采集加热状态信息并发送加热状态报文至车辆CAN总线。

接着，检测电池的加热状态信息是否满足第一加热终止条件，若不满足第一加热终止条件，则继续检测电池的加热状态信息是否满足第一加热终止条件。此处的第一加热终止条件可以包括电池温度大于第一预设温度，还可以包括第二开关为闭合状态，或，电池管理系统的第三引脚a的输入为高电平。之后，在电池的加热状态信息满足第一加热终止条件时，发送电池加热终止报文至CAN总线。

最后，控制加热功率调节器停止功率输出，断开加热正接触器和加热负接触器。

值得说明的是，电池管理单元向CAN总线发送信息，整车控制器从CAN总线上获取电池管理单元发送的信息，以实现电池管理单元和整车控制器的信息交互。

图4是根据一示例性实施例示出的一种终止电池加热过程的流程图。如图4所示，该过程为：电池管理单元BMS在电池加热过程中周期性的通过CAN总线向整车控制器VCU发送加热状态报文。VCU根据该加热状态报文，判断电池和/或电池管理系统是否满足第二加热终止条件。在电池和/或电池管理系统满足第二加热终止条件时，VCU通过CAN总线向BMS发送电池加热异常报警，并控制VCU的引脚e输出高电平。

采用上述技术方案，通过电池管理系统、整车控制器和第二开关实现对电池加热的冗余控制，进一步提升了电池加热和控制的安全性。

基于同一发明构思，本公开还提供一种电池加热管理方法。图5是根据一示例性实施例示出的一种电池加热管理方法的流程图，该方法应用于图1或图2所示的电池加热控制电路。如图5所示，该方法可以包括以下步骤。

在步骤501中，所述电池管理系统在电池加热过程中，采集所述电池的加热状态信息，并根据所述加热状态信息生成加热状态报文发送给所述整车控制器，以及根据所述加热状态信息，确定所述电池是否满足第一加热终止条件，并在电池满足所述第一加热终止条件时，控制所述电池加热高压回路断开，以终止对所述电池加热。

在步骤502中，所述整车控制器根据所述加热状态报文，确定所述电池和/或所述电池管理系统是否满足第二加热终止条件，并在确定满足所述第二加热终止条件时，控制所述电池加热高压回路断开，以终止对所述电池加热。

采用上述技术方案，电池管理系统和整车控制器都可以对电池加热进行控制和管理，即便电池管理系统自身存在功能安全缺陷，还是电池加热控制逻辑存在漏洞，都可以使电池加热安全可控。即，采用整车控制器对电池加热控制电路增加了冗余控制，有效提升了电池加热和控制的安全性。

基于同一发明构思，本公开还提供一种车辆，该车辆包括本公开提供的电池加热控制电路。

图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。如图6所示，该电子设备700可以包括：处理器701，存储器702。该电子设备700还可以包括多媒体组件703，输入/输出（I/O）接口704，以及通信组件705中的一者或多者。

其中，处理器701用于控制该电子设备700的整体操作，以完成上述的电池加热管理方法中的全部或部分步骤。存储器702用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备700的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器702可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件703可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器702或通过通信组件705发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口704为处理器701和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件705用于该电子设备700与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信（Near FieldCommunication，简称NFC），2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件705可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。

在一示例性实施例中，电子设备700可以被一个或多个应用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC）、数字信号处理器（DigitalSignal Processor，简称DSP）、数字信号处理设备（Digital Signal Processing Device，简称DSPD）、可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的电池加热管理方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的电池加热管理方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器702，上述程序指令可由电子设备700的处理器701执行以完成上述的电池加热管理方法。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的电池加热管理方法的代码部分。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。