一种电动汽车电池管理系统、断电恢复方法及电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车电池管理系统、断电恢复方法及电动汽车。

背景技术

在电池管理系统中，高压继电器的控制关乎电池管理系统能否正常工作。在电动汽车的行驶过程中，由于电池包的供电原因或者电池管理控制器复位原因，导致高压继电器断开，电动汽车会迅速断开动力。当电池管理系统强行闭合相应的高压继电器后，回路中可能会产生高压，进而导致高压继电器的结构损坏。因此，存在待改进之处。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电动汽车电池管理系统、断电恢复方法及电动汽车，能够防止反电势对高压继电器造成损伤。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电动汽车电池管理系统，包括：

电池管理控制器，用以发出请求恢复指令；

负载控制器，用以响应于所述请求恢复指令，进入断电模式，并发出相应的负载断电指令；

电机控制器，用以响应于所述请求恢复指令，进入短路保护模式，控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并发出电机断电指令；以及

协调控制器，用以响应于所述负载断电指令与所述电机断电指令，控制所述负载控制器与所述电机控制器进行初始化。

在本发明一实施例中，所述协调控制器还用以响应于加速踏板的加速请求指令，执行扭矩控制，以恢复所述电机的正常工作。

在本发明一实施例中，所述电机控制器用以：

控制所述电机对断电时产生的电能进行消耗，并判断电能是否完成消耗；

若完成消耗，则所述电机控制器向所述协调控制器发出电机断电指令；

若未完成消耗，则所述电机持续对电能进行消耗，直至电能完成消耗为止。

在本发明一实施例中，所述协调控制器还用以：

判断是否接收到所述负载断电指令与所述电机断电指令，其中，所述负载断电指令包括空调断电指令、加热断电指令以及变换断电指令；

若接收到所述负载断电指令与所述电机断电指令，则向所述电池管理控制器发出请求上高压指令；

若未接收到所述电机断电指令、所述空调断电指令、所述加热断电指令以及所述变换断电指令中的一个或多个指令，则进行等待，直至接收到所有的指令为止。

在本发明一实施例中，所述电池管理控制器还用以基于所述请求上高压指令，控制高压继电器动作，以完成上电，并向所述协调控制器发出上电完成指令。

在本发明一实施例中，所述协调控制器还用以响应于所述上电完成指令，控制所述负载控制器与所述电机控制器进行初始化，以恢复所述负载控制器与所述电机控制器的工作。

本发明还提供一种电动汽车断电恢复方法，包括：

响应于电池管理控制器的请求恢复指令，电机控制器进入短路保护模式，负载控制器进入断电模式，并发出相应的负载断电指令；

所述电机控制器控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并发出电机断电指令；

响应于所述负载断电指令与所述电机断电指令，协调控制器控制所述负载控制器与所述电机控制器进行初始化。

在本发明一实施例中，所述电机控制器控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并发出电机断电指令的步骤包括：

控制所述电机对断电时产生的电能进行消耗，并判断电能是否完成消耗；

若完成消耗，则所述电机控制器向所述协调控制器发出电机断电指令；

若未完成消耗，则所述电机持续对电能进行消耗，直至电能完成消耗为止。

在本发明一实施例中，在所述响应于所述负载断电指令与所述电机断电指令，协调控制器控制所述负载控制器与所述电机控制器进行初始化的步骤后，还包括：

响应于加速踏板的加速请求指令，所述协调控制器执行扭矩控制，以恢复所述电机的正常工作。

本发明还提供一种电动汽车，包括所述的电动汽车电池管理系统。

如上所述，本发明提供一种电动汽车电池管理系统、断电恢复方法及电动汽车，当电池管理系统中的高压继电器因意外而断开后，能够及时对电机产生的反电势进行消耗，防止高压继电器重新闭合后，反电势对电池管理系统回路中的电气元件造成损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示为本发明的一种电动汽车电池管理系统的示意图；

图2显示为本发明的一种电动汽车电池管理系统的时序图；

图3显示为一种电动汽车断电恢复方法的流程图；

图4显示为图3中步骤S30的流程图；

图5显示为图3中步骤S40的流程图；

图6显示为图5中步骤S41的流程图。

元件标号说明：

10、电池管理控制器；11、电池管理控制器主板；12、电池管理控制器从板；

20、协调控制器；

30、负载控制器；31、空调控制器；32、加热控制器；33、直流变压控制器；

40、电机控制器；

50、高压继电器；51、主正继电器；52、主负继电器；53、预充继电器；54、预充电阻；

60、电池包；

70、正极充电口；71、充电正继电器；72、充电正接口；

80、负极充电口；81、充电负继电器；82、充电负接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供了一种电动汽车，电动汽车中可设有电池管理系统。电池管理系统可以应用于电动汽车的行驶过程中，其内部的高压继电器突然断开的情景中，以消除回路中电机因断路产生的高压。电池管理系统可以包括电池管理控制器10、协调控制器20、负载控制器30、电机控制器40、高压继电器50以及电池包60。

请参阅图1所示，在本发明的一个实施例中，电池管理控制器10可以为电池控制系统(Battery Management System，BMS)控制器。电池管理控制器10可以用于驱动高压继电器50，以控制高压继电器50的闭合与断开。协调控制器20可与电池管理控制器10通信连接。协调控制器20还可与负载控制器30、电机控制器40通信连接。负载控制器30可以包括空调控制器(AC)31、加热控制器(PTC)32以及直流变压控制器(DCDC)33。电机控制器(PEU)40可以用于控制电动汽车内电机(G)的工作。空调控制器31可以用于控制电动汽车内空调(HEAC)的工作。加热控制器32可以用于控制电动汽车内加热器的工作。直流变换(DCDC)控制器33可以用于将BMS系统中的电路中某一电压等级的直流电源变换其他电压等级直流电源。高压继电器50可以用于控制BMS系统中电路的通断情况。

请参阅图1所示，具体的，电池管理控制器10可以包括电池管理控制器主板11与多个电池管理控制器从板12。电池管理控制器主板11与不同的电池管理控制器从板12之间可以通过菊花链通信连接。不同的电池管理控制器从板12之间也可通过菊花链通信连接。电池管理控制器从板12可以与电池包60电性连接，以获取电池包60的相应信息。电池管理控制器主板11可以通过控制器局域网总线(CAN，Controller Area Network)协议分别与空调控制器31、加热控制器32、直流变压控制器33以及电机控制器40通信连接，以控制空调控制器31、加热控制器32、直流变压控制器33以及电机控制器40的工作。

请参阅图1所示，进一步的，高压继电器50可以包括主正继电器51、主负继电器52、预充继电器53以及预充电阻54。其中，主正继电器51可以电性连接于电池包60的正极与正极充电口70之间。主负继电器52可以电性连接于电池包60的负极与负极充电口80之间。预充继电器53与预充电阻54串联后可以并联在主正继电器51的两端。其中，正极充电口70可以包括串联的充电正继电器71与充电正接口72。负极充电口80可以包括串联的充电负继电器81与充电负接口82。当需要对电池包60进行充电时，外界的充电接口可分别与充电正接口72、充电负接口82电性连接，进而完成充电。当然，空调控制器31、加热控制器32、直流变压控制器33以及电机控制器40可以相互并联后电性连接到BMS系统的回路中。

请参阅图2所示，在本发明的一个实施例中，当出现电池包的供电原因或者电池管理控制器10复位，导致高压继电器50断开时，此时电池管理控制器10可以进行复位处理，并向外发出请求恢复指令。协调控制器20、负载控制器30以及电机控制器40可以用以接收请求恢复指令。

具体的，负载控制器30可以用以响应于请求恢复指令，进入断电模式，并发出相应的负载断电指令。例如，当空调控制器31接收到请求恢复指令后，空调控制器31可以进入断电模式，此时空调控制器31可以控制空调断电，并发出空调断电指令。又例如，当加热控制器32接收到请求恢复指令后，加热控制器32可以进入断电模式，此时加热控制器32可以控制加热器断电，并发出加热断电指令。再例如，当直流变压控制器33接收到请求恢复指令后，直流变压控制器33可以进入断电模式，此时直流变压控制器33可以断电，并发出变换断电指令。

进一步的，电机转子旋转会产生反电势，转速越高，反电势越大。当反电势小于BMS系统回路中的电压时，电流不会经过续流二极管流入BMS系统，对BMS系统无影响。当反电势大于BMS系统回路中的电压时，则电流反方向流动，由电机经续流二极管流入BMS系统回路中，发生电流倒灌。在此时若是电池管理控制器10直接控制高压继电器50闭合，可能会在回路中产生较高的电压，存在击穿稳压电容的风险。因此，电机控制器40可以用以响应于请求恢复指令，进入短路保护(Active short circuit，ASC)模式，控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并发出电机断开指令。ASC模式可以表示为下(上)三桥导通，与电机U、V、W三项形成短路，通过电机定子绕组将产生的反电势耗散掉。

具体的，电机控制器40可以控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并判断电能是否完成消耗。若断电产生的电能完成消耗，则电机控制器40向协调控制器20发出电机断开指令。若断电产生的电能未完成消耗，则电机持续对电能进行消耗，直至电能完成消耗为止，此时电机控制器40向协调控制器20发出电机断开指令。在判断断电产生的电能是否被消耗完成的过程中，可以通过电机控制器40判断电机两端的电压是否下降到预设电压阈值，也可通过电机控制器40判断电机在断电后经过的时间是否达到预设时间阈值。例如，预设电压阈值可以在40V～60V的范围之间，预设电压阈值可以为40V，也可以为50V，还可以为60V。当电机两端的电压小于预设电压阈值后，可以认为断电产生的电能被消耗完成。又例如，预设时间阈值可以在4ms～10ms的范围之间，预设时间阈值可以为4ms，也可以为7ms，还可以为10ms。当电机在断电后经过的时间大于预设时间阈值后，可以认为断电产生的电能被消耗完成。

请参阅图2所示，在本发明的一个实施例中，协调控制器20可以用以响应于负载断开指令与电机断开指令，控制负载控制器30与电机控制器40进行初始化。具体的，协调控制器20可以用以判断是否接收到负载断开指令与电机断开指令。若协调控制器20接收到负载断开指令与电机断开指令，则协调控制器20向电池管理控制器10发出请求上高压指令。若协调控制器20未接收到电机断开指令、空调断开指令、加热断开指令以及变换断开指令中的一个或多个指令，则协调控制器20需要进行等待，直至接收到所有的指令为止。例如，当出现协调控制器20接收到电机断开指令、空调断开指令、加热断开指令，但未接收到变换断开指令时，协调控制器20需要进行等待，直至接收到变换断开指令时为止，此时协调控制器20可以向外发出请求上高压指令。

进一步的，当协调控制器20向外发出请求上高压指令后，电池管理控制器10可以用以接收请求上高压指令，并控制高压继电器50动作，以完成上电。在电池管理控制器10控制高压继电器50完成上电的过程中，先闭合主负继电器52，再闭合预充继电器53，之后再闭合主正继电器51，最后断开预充继电器53。通过预充继电器53的先闭合后断开，能够使回路中的电流先经过预充电阻54，进而能够有效防止回路中因瞬时电压过大而烧毁高压继电器50的引脚。

进一步的，当电池管理控制器10控制高压继电器50完成上电动作后，电池管理控制器10可以向外发出上电完成指令。协调控制器20接收到该上电完成指令后，可以控制负载控制器30与电机控制器40进行初始化，以恢复负载控制器30与电机控制器40的工作。电机控制器40能够将电机重新电性连接到BMS系统的回路中。此时，当车主踩下电动汽车的加速踏板后，加速踏板能够向协调控制器20发出加速请求指令。协调控制器20可以基于加速请求指令，控制电机控制器40执行扭矩控制，进而恢复电机的正常工作。

请参阅图3所示，本发明还提供了一种电动汽车断电恢复方法，断电恢复方法可以应用于上述电池管理系统中。该断电恢复方法与上述实施例中电池管理系统一一对应。断电恢复方法可以包括如下步骤：

步骤S10、电池管理控制器完成复位处理，并发出请求恢复指令；

步骤S20、响应于请求恢复指令，电机控制器进入短路保护模式，负载控制器进入断电模式，并发出相应的负载断电指令，其中，负载控制器包括空调控制器、加热控制器以及直流变压控制器，负载断电指令包括空调断电指令、加热断电指令以及变换断电指令；

步骤S30、电机控制器控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并发出电机断电指令；

步骤S40、响应于电机断电指令与负载断电指令，协调控制器控制负载控制器与电机控制器进行初始化，以恢复负载控制器与电机控制器的工作；

步骤S50、响应于加速踏板的加速请求指令，协调控制器执行扭矩控制，以恢复电机的正常工作。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S10时，具体的，当出现电池包的供电原因或者电池管理控制器10复位，导致高压继电器50断开时，此时电池管理控制器10可以进行复位处理，并向外发出请求恢复指令。协调控制器20、负载控制器30以及电机控制器40可以用以接收请求恢复指令。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S20时，具体的，负载控制器30可以用以响应于请求恢复指令，进入断电模式，并发出相应的负载断电指令。例如，当空调控制器31接收到请求恢复指令后，空调控制器31可以进入断电模式，此时空调控制器31可以控制空调断电，并发出空调断电指令。又例如，当加热控制器32接收到请求恢复指令后，加热控制器32可以进入断电模式，此时加热控制器32可以控制加热器断电，并发出加热断电指令。再例如，当直流变压控制器33接收到请求恢复指令后，直流变压控制器33可以进入断电模式，此时直流变压控制器33可以断电，并发出变换断电指令。电机控制器40可以用以响应于请求恢复指令，进入短路保护(Active short circuit，ASC)模式，控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并发出电机断开指令。

请参阅图4所示，在本发明的一个实施例中，当执行步骤S30时，具体的，步骤S30可包括如下步骤：

步骤S31、电机控制器控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并判断电能是否完成消耗；

步骤S32、若电能完成消耗，则电机控制器向协调控制器发出电机断电指令；

步骤S33、若电能未完成消耗，则电机持续对电能进行消耗，直至电能完成消耗为止。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S30时，具体的，电机控制器40可以控制电机对断电时产生的电能进行消耗，并判断电能是否完成消耗。若断电产生的电能完成消耗，则电机控制器40向协调控制器20发出电机断开指令。若断电产生的电能未完成消耗，则电机持续对电能进行消耗，直至电能完成消耗为止，此时电机控制器40向协调控制器20发出电机断开指令。在判断断电产生的电能是否被消耗完成的过程中，可以通过电机控制器40判断电机两端的电压是否下降到预设电压阈值，也可通过电机控制器40判断电机在断电后经过的时间是否达到预设时间阈值。例如，预设电压阈值可以在40V～60V的范围之间，预设电压阈值可以为40V，也可以为50V，还可以为60V。当电机两端的电压小于预设电压阈值后，可以认为断电产生的电能被消耗完成。又例如，预设时间阈值可以在4ms～10ms的范围之间，预设时间阈值可以为4ms，也可以为7ms，还可以为10ms。当电机在断电后经过的时间大于预设时间阈值后，可以认为断电产生的电能被消耗完成。

请参阅图5所示，在本发明的一个实施例中，当执行步骤S40时，具体的，步骤S40可包括如下步骤：

步骤S41、响应于电机断电指令与负载断电指令，协调控制器发出请求上高压指令；

步骤S42、响应于请求上高压指令，电池管理控制器控制高压继电器动作，以完成上电，并发出上电完成指令；

步骤S43、响应于上电完成指令，协调控制器控制负载控制器与电机控制器进行初始化，以恢复负载控制器与电机控制器的工作。

请参阅图6所示，在本发明的一个实施例中，当执行步骤S41时，具体的，步骤S41可包括如下步骤：

步骤S411、判断协调控制器是否接收到电机断电指令、空调断电指令、加热断电指令以及变换断电指令；

步骤S412、若接收到电机断电指令、空调断电指令、加热断电指令以及变换断电指令，则协调控制器向电池管理控制器发出请求上高压指令；

步骤S413、若未接收到电机断电指令、空调断电指令、加热断电指令以及变换断电指令中的一个或多个指令，则协调控制器进行等待，直至接收到所有的指令为止。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S41时，具体的，协调控制器20可以用以判断是否接收到负载断开指令与电机断开指令。若协调控制器20接收到负载断开指令与电机断开指令，则协调控制器20向电池管理控制器10发出请求上高压指令。若协调控制器20未接收到电机断开指令、空调断开指令、加热断开指令以及变换断开指令中的一个或多个指令，则协调控制器20需要进行等待，直至接收到所有的指令为止。例如，当出现协调控制器20接收到电机断开指令、空调断开指令、加热断开指令，但未接收到变换断开指令时，协调控制器20需要进行等待，直至接收到变换断开指令时为止，此时协调控制器20可以向外发出请求上高压指令。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S42时，具体的，协调控制器20向外发出请求上高压指令后，电池管理控制器10可以用以接收请求上高压指令，并控制高压继电器50动作，以完成上电。在电池管理控制器10控制高压继电器50完成上电的过程中，先闭合主负继电器52，再闭合预充继电器53，之后再闭合主正继电器51，最后断开预充继电器53。通过预充继电器53的先闭合后断开，能够使回路中的电流先经过预充电阻54，进而能够有效防止回路中因瞬时电压过大而烧毁高压继电器50的引脚。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S43时，具体的，当电池管理控制器10控制高压继电器50完成上电动作后，电池管理控制器10可以向外发出上电完成指令。协调控制器20接收到该上电完成指令后，可以控制负载控制器30与电机控制器40进行初始化，以恢复负载控制器30与电机控制器40的工作。电机控制器40能够将电机重新电性连接到BMS系统的回路中。

在本发明的一个实施例中，当执行步骤S50时，具体的，当车主踩下电动汽车的加速踏板后，加速踏板能够向协调控制器20发出加速请求指令。协调控制器20可以基于加速请求指令，控制电机控制器40执行扭矩控制，进而恢复电机的正常工作。

可见，在上述方案中，当电池管理系统中的高压继电器因意外而断开后，能够及时对电机产生的反电势进行消耗，防止高压继电器重新闭合后，反电势对电池管理系统回路中的电气元件造成损伤。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。