一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法

一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法

摘要：本发明公开了一种电动汽车低压锂电池的管理方法，包括步骤：S1.判断电池传感器IBS是否被唤醒，若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S2；S2.判断预设的定时唤醒时间是否到达，若是，则执行步骤S3；S3.获取电池传感器IBS监测到的与低压锂电池相关的数据信息，并判断获取的与低压锂电池相关的数据信息是否正常，若是，则不做处理；若否，则执行步骤S4；S4.将不正常的信息发送至整车控制器VCU，并进行相应的处理。本发明使用低压锂电池保护板实现了车辆低压锂电池的监测和保护，确保锂电池在工作过程中的安全与可靠性。且通过定时监测和智能补电功能确保锂电池不会因为长期静置而导致的欠压问题。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110313997.6

专利申请（专利权）人：浙江合众新能源汽车有限公司
权利人地址：浙江省嘉兴市桐乡市梧桐街道同仁路988号

专利发明（设计）人： 王忠民 ,肖江

主权利要求:一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法。
背景技术
[0002] 目前新能源纯电动车多数使用传统的铅酸电池为整车提供启动和低压供电。
[0003] 铅酸电池能量密度较低，在相同容量的情况下，铅酸蓄电池的重量是锂电池的3 5~倍，锂电池比蓄电池体积要小30%。锂电池的使用寿命是铅酸电池的3‑6倍左右。对于同样完全充电的锂电池和蓄电池，在相同温度下，采用不同倍率的放电电流，锂电池的放电输出特性非常稳定，而蓄电池的放电输出特性有很大的差别，会造成动力不稳定。且铅酸电池内部无监测和保护电路，经常出现蓄电池亏电的情况。
[0004] 针对以上技术问题，故需对其进行改进。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法。
[0006] 为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] 一种电动汽车低压锂电池的管理方法，包括步骤：
[0008] S1.判断电池传感器IBS是否被唤醒，若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S2；
[0009] S2.判断预设的定时唤醒时间是否到达，若是，则执行步骤S3；
[0010] S3.获取电池传感器IBS监测到的与低压锂电池相关的数据信息，并判断获取的与低压锂电池相关的数据信息是否正常，若是，则不做处理；若否，则执行步骤S4；
[0011] S4.将不正常的信息发送至整车控制器VCU，并进行相应的处理。
[0012] 进一步的，所述步骤S3中电池传感器IBS监测到的与低压锂电池相关的数据信息具体包括低压锂电池的单体电压、温度、SOC。
[0013] 进一步的，所述步骤S4中进行相应的处理包括若监测到单体电压过低时，电池传感器IBS通过CAN网络唤醒整车，并请求整车控制器VCU开启DCDC为低压锂电池进行充电。
[0014] 进一步的，所述步骤S4中进行相应的处理包括若监测到低压锂电池的温度过低时，电池传感器IBS控制低压锂电池中的PTC加热开关闭合，并通过DCDC为PTC加热。
[0015] 进一步的，所述步骤S4中进行相应的处理包括若监测到低压锂电池的SOC小于第一预设阈值时，启动DCDC为低压锂电池恒流充电。
[0016] 相应的，还提供一种整车低压供电电源切换方法，包括步骤：
[0017] S1.加载整车行车的工作模式；
[0018] S2.判断加载的工作模式是否为长续航模式，若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S5；
[0019] S3.关闭DCDC的输出，采用低压锂电池为整车提供低压电能；
[0020] S4.判断低压锂电池的SOC是否大于第二预设阈值，若是，则继续执行步骤S3；若否，则执行步骤S5；
[0021] S5.开启DCDC的输出，采用DCDC为整车提供低压电能，且行车的工作模式切换为长寿命模式。
[0022] 进一步的，所述步骤S2中的长续航模式中可延长的里程估计公式，表示为：
[0023]
[0024] 其中，A表示低压锂电池的电量；D%表示低压锂电池放电深度；η表示百公里能耗；S表示可延长的里程。
[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0026] 1、本发明使用低压锂电池保护板实现了车辆低压锂电池的监测和保护，确保锂电池在工作过程中的安全与可靠性。
[0027] 2、通过定时监测和智能补电功能确保锂电池不会因为长期静置而导致的欠压问题。
[0028] 3、IBS可以实时检测电池单体的电压，具备过压、欠压分级报警功能，并将单体电压信息和故障报警信息实时发送给VCU；且IBS可以实现温度、SOC、电流的分级报警功能，将实时上传相关数据。
[0029] 4、IBS可以调节整车DCDC输出电压，确保充电电流满足电芯的设计要求；
[0030] 5、在行车过程中断开DCDC使用低压锂电池为整车提供低压供电，减少了动力电池的消耗，提高了整车的续航里程。
[0031] 6、IBS管理低压锂池工作在理想的工程环境中，相比传统蓄电池提高了整车低压供电电池的寿命。
[0032] 7、IBS管理功能的低压锂电池，具有体积小、重量轻等优点，降低整车重量，提高整车续航。
附图说明
[0033] 图1是实施例一提供的一种电动汽车低压锂电池的管理方法流程图；
[0034] 图2是实施例二提供的一种整车低压供电电源切换方法流程图。
具体实施方式
[0035] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036] 本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种电动汽车低压锂电池的管理方法及整车电源切换方法。
[0037] 实施例一
[0038] 本实施例提供一种电动汽车低压锂电池的管理方法，如图1所示，包括步骤：
[0039] S1.判断电池传感器IBS是否被唤醒，若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S2；
[0040] S2.判断预设的定时唤醒时间是否到达，若是，则执行步骤S3；
[0041] S3.获取电池传感器IBS监测到的与低压锂电池相关的数据信息，并判断获取的与低压锂电池相关的数据信息是否正常，若是，则不做处理；若否，则执行步骤S4；
[0042] S4.将不正常的信息发送至整车控制器VCU，并进行相应的处理。
[0043] 本实施例提出的是一种替代传统铅酸启动电池的低压锂电池管理系统。其中低压锂电池使用的是功率型电池，低压锂电池管理系统可以实时监测锂电池的温度、单体电压、充放电电流等基本信息，经过电池荷电状态(SOC)评估，确定锂电池的运行状态，评估电池健康（SOH）。
[0044] 低压锂电池的组成部分包括：锂电池结构外壳、电池管理系统BMS、电流传感器、温度传感器、电池加热PTC、线束和连接器等等。其中，低压锂电池采用1P4S磷酸铁锂电芯，输出电压范围：10V～14.8V；采用低压锂电池替代原整车铅酸蓄电池为整车提供低压供电电源，在全温度范围内支持整车低压上电功能。
[0045] 低压锂电池中的电池保护板具有控制充电开关、放电开关和PTC加热开关的功能，电池保护板放电控制为常闭开关。充电开关和PTC加热开关为常开开关。即整车未休眠或未上电前低压锂电池持续为整车提供低压供电电源。
[0046] 在本实施例中，IBS可独立控制充电开关和放电开关。放电开关为常闭开关，充电开关为常开开关。
[0047] 在步骤S1中，判断电池传感器IBS是否被唤醒，若是，则执行步骤S3；若否，则执行步骤S2；
[0048] 电池传感器IBS被唤醒的方式有两种，一种是车辆被唤醒（包括钥匙唤醒、充电唤醒），此时IBS也同时被唤醒；另一种是整车低压下电后，通过手机APP设定定时唤醒时间间隔，当定时唤醒时间到达后，IBS被唤醒。
[0049] 若当前处于整车低压下电时，则是基于唤醒时间间隔将IBS唤醒，需执行步骤S2。
[0050] 在步骤S2中，判断预设的定时唤醒时间是否到达，若是，则执行步骤S3。
[0051] 当处于整车低压下电时，若当前IBS没有被唤醒，则进一步判断唤醒时间间隔是否到达，若没有，则继续等待，若到达，则执行步骤S3。
[0052] 需要说明的是，本实施例的唤醒时间可通过APP进行设置，若没有设置，则采用默认的定时唤醒时间，如30分钟。
[0053] 在步骤S3中，获取电池传感器IBS监测到的与低压锂电池相关的数据信息，并判断获取的与低压锂电池相关的数据信息是否正常，若是，则不做处理；若否，则执行步骤S4。
[0054] 在步骤S4中，将不正常的信息发送至整车控制器VCU，并进行相应的处理。
[0055] 其中，与低压锂电池相关的数据信息具体包括低压锂电池的单体电压、温度、SOC等。
[0056] 若当前IBS的唤醒是通过车辆唤醒后：
[0057] IBS被唤醒，则此时IBS上电，实时监测电池的单体电压、温度、SOC、电流等数据。
[0058] 当IBS检测到低压锂电池出现热失控、过温、过流、过压、欠压以及SOC异常等严重故障后，发送相应故障码给VCU，同时请求断开主继电器，12V锂电池进入故障模式，此故障模式下电后清除。
[0059] 若当前处于整车低压下电时：
[0060] 设IBS的定时唤醒时间到达后，IBS被唤醒，监测电池的单体电压、温度、SOC等关键参数。如果未发现异常，则IBS进入休眠模式，等待再一次定时唤醒或整车低压上电。如果监测到单体电压过低或温度过低，则IBS通过CAN网络唤醒整车，请求VCU开启DCDC为锂电池进行充电；如果监测到温度过低，则IBS控制PTC加热开关闭合，通过DCDC为PTC加热；如果监测的低压锂电池的SOC小于设定的初始值时，则启动DCDC为低压锂电池恒流充电，低压锂电池电池管理系统通过请求DCDC输出电压值，调节充电电流，确保充电过程的安全性。
[0061] 在本实施例中，IBS监测低压锂电池的单体电压、温度、SOC等信息，当检测到任一信息异常，就会将相应的信息和故障报警信息实时发送给VCU，确保低压锂电池在工作过程中的安全与可靠性。
[0062] 与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
[0063] 1、使用低压锂电池保护板实现了车辆低压锂电池的监测和保护，确保锂电池在工作过程中的安全与可靠性。
[0064] 2、通过定时监测和智能补电功能确保锂电池不会因为长期静置而导致的欠压问题。
[0065] 3、IBS可以实时检测电池单体的电压，具备过压、欠压分级报警功能，并将单体电压信息和故障报警信息实时发送给VCU；同理IBS可以实现温度、SOC、电流的分级报警功能，将实时上传相关数据。
[0066] 4、IBS可以调节整车DCDC输出电压，确保充电电流满足电芯的设计要求；
[0067] 5、IBS管理低压锂池工作在理想的工程环境中，相比传统蓄电池提高了整车低压供电电池的寿命。
[0068] 6、IBS管理功能的低压锂电池，具有体积小、重量轻等优点，降低整车重量，提高整车续航。
[0069] 实施例二
[0070] 本实施例提供一种整车低压供电电源切换方法，该方法基于实施例一中的一种电动汽车低压锂电池的管理方法，如图2所示，包括步骤：
[0071] A1.加载整车行车的工作模式；
[0072] A2.判断加载的工作模式是否为长续航模式，若是，则执行步骤A3；若否，则执行步骤A5；
[0073] A3.关闭DCDC的输出，采用低压锂电池为整车提供低压电能；
[0074] A4.判断低压锂电池的SOC是否大于第二预设阈值，若是，则继续执行步骤A3；若否，则执行步骤A5；
[0075] A5.开启DCDC的输出，采用DCDC为整车提供低压电能，且行车的工作模式切换为长寿命模式。
[0076] 在本实施例中，搭载低压锂电池的车辆，在行车过程中可以单独使用锂电池为整车低压设备提供供电，也可以使用DCDC为整车提供低压供电。而目前新能源汽车普遍使用DCDC为整车提供低压供电。低压蓄电池除启动时使用外，更主要的目的是在整车下电后为整车提供低压供电。因此，本实施例提供了一种可根据用户需要提供个性化行车模式（包括长续航模式和长寿命模式）。
[0077] 一种整车低压供电电源切换方法的具体实现方式如下：
[0078] 用户可以通过APP设置行车工作模式，若果用户未设置，则使用默认的工作模式，如长寿命模式。
[0079] 当系统加载好整车行车模式后，判断加载的模式是否为长续航模式，若当前工作模式不是长续航模式，即当前工作模式为长寿命模式，则使能DCDC输出，采用DCDC为整车低压设备提供低压电能。
[0080] 若当前工作模式为长续航模式，则关闭DCDC，采用低压锂电池为整车低压设备提供低压电能；进一步判断低压锂电池的SOC是否大于第二预设阈值（如20%），如大于，则继续使用低压锂电池为整车低压设备提供低压电能，若否，则采用DCDC为整车低压设备提供低压电能，此时，使能DCDC输出后，DCDC还可以为低压锂电池充电，此时将行车模式切换为长寿命模式。
[0081] 在本实施例中，采用长续航模式可以延长行车里程，具体可延长的里程估计公式，表示为：
[0082]
[0083] 其中，A表示低压锂电池的电量；D%表示低压锂电池放电深度（电池放出的容量占额定容量的百分数）；η表示百公里能耗；S表示可延长的里程。
[0084] 假设，低压锂电池的电量为A=2kWh，放电深度D=80，百公里能耗η=12.5kWh/100km，则计算得出可延长的里程为：
[0085]
[0086] 与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
[0087] 1、在行车过程中断开DCDC使用低压锂电池为整车提供低压供电，减少了动力电池的消耗，提高了整车的续航里程。
[0088] 2、IBS管理低压锂池工作在理想的工程环境中，相比传统蓄电池提高了整车低压供电电池的寿命。
[0089] 3、IBS管理功能的低压锂电池，具有体积小、重量轻等优点，降低整车重量，提高整车续航。
[0090] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

专利地区：浙江

专利申请日期：2021-03-24

专利公开日期：2022-12-30

专利公告号：CN113071370B