电池控制方法和实现电池控制方法的电池系统与流程

电池控制方法和实现电池控制方法的电池系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月31日提交的韩国专利申请no.10-2020-0189775的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于本文中。
技术领域
3.本发明涉及一种用于对电动车辆的电池进行充电和/或放电的电池控制方法，以及实现所述电池控制方法的电池系统。


背景技术：

4.本部分中的陈述仅提供与本发明有关的背景技术信息，并不构成现有技术。
5.与传统的内燃机车辆不同，诸如电动车辆(ev)和混合动力车辆(hev)的环保车辆是通过电源供电、利用电机的动力驱动的。
6.由于环保车辆利用电机的动力而移动，所以除了高压大容量电池(以下称为主电池)外，车辆还安装有低压dc-dc转换器(ldc)，以将主电池的电压转换为低电压，从而对辅助电池进行充电。辅助电池是对车辆的启动和车辆的各种电气组件进行供电的典型的车辆电池。
7.ldc将主电池的电压改变为由车辆的电气组件负载使用的电压。尤其是，当车辆中安装有自动驾驶功能时，经常采用单独的ldc，以便提供适用于高计算能力和高功耗电气组件负载的充足的电力。由于采用附加的ldc，车辆的生产成本增加，并且车辆的空间效率可能会变差。
8.本背景部分公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

9.本发明提供了一种电池控制方法和实现所述电池控制方法的电池系统，其中，具有交流-直流(ac-dc)和直流-直流(dc-dc)双向电力转换拓扑的慢速充电器(车载充电器；obc)配置为：在充电模式下，对从外部充电装置供应的交流电进行转换，以对高压主电池进行充电，在放电模式下，对从主电池放电的高压电进行转换，以将转换后的电力供应至与自动驾驶相关的电气组件负载。
10.具体地，在充电模式下，可以形成包括入电口、第一继电器和双向obc的充电路径，并且在放电模式下，可以形成包括双向obc和第二继电器的放电路径。
11.电池系统可以包括主电池、入电口、双向车载充电器(obc)和继电器，所述入电口通过出电口连接至外部充电装置；所述双向车载充电器配置为在充电模式下，通过入电口将从外部充电装置供应的交流电转换为直流电，对主电池进行充电，并且在放电模式下，通过将从主电池放电的高压直流电转换为低压直流电，将转换后的电力供应至负载；所述继电器配置为控制双向obc和入电口之间的电连接或者双向obc和负载之间的电连接。
12.电池系统可以进一步包括控制器，所述控制器配置为在充电模式下，将指示交流电转换为直流电的ac-dc电力控制信号发送至双向obc。
13.控制器可以进一步配置为在放电模式下，将指示高电压直流电转换为低压直流电的dc-dc电力控制信号发送至双向obc。
14.控制器可以进一步配置为当接收到入电口的连接信号和钥匙关断信号时，确定出充电模式；当接收到入电口的断开信号和钥匙接通信号时，确定出放电模式。
15.继电器可以进一步包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器连接在入电口和双向obc的第二端之间；所述第二继电器连接在负载和双向obc的第二端之间。
16.控制器可以配置为在充电模式下，通过将接通电平的继电器控制信号发送至第一继电器、并且将关断电平的继电器控制信号发送至第二继电器，形成充电路径。
17.控制器可以配置为在放电模式下，通过将关断电平的继电器控制信号发送至第一继电器、并且将接通电平的继电器控制信号发送至第二继电器，形成放电路径。
18.继电器可以包括单刀双掷(spdt)电路，以选择性地切换双向车载充电器和入电口之间的电连接，或双向车载充电器和负载之间的电连接。
19.控制器可以配置为通过将用于控制双向obc和入电口之间的电连接的控制信号发送至继电器，以形成充电路径。
20.控制器可以配置为通过将用于控制双向obc和负载之间的电连接的控制信号发送至继电器，以形成放电路径。
21.电池控制方法可以包括模式确定、形成电力传输路径和电力传输，所述模式确定用于确定出对主电池进行充电的充电模式或者对负载进行供电的放电模式；所述形成电力传输路径用于通过控制继电器的切换，在充电模式下形成充电路径，在放电模式下形成放电路径；所述传输电力是在充电模式下，控制双向obc将从外部充电装置供应的交流电转换为直流电、并且通过充电路径将转换后的直流电供应至主电池，对主电池进行充电，在放电模式下，控制双向obc将从主电池放电的高压直流电转换为低压直流电、并且通过放电路径将转换后的低压直流电供应至负载。
22.在充电模式下，电力传输可以将指示从交流电转换为直流电的ac-dc电力控制信号发送至双向obc。
23.在放电模式下，电力传输可以将指示从高压直流电转换为低压直流电的dc-dc电力控制信号发送至双向obc。
24.在模式确定中，当接收到钥匙关断信号和通过出电口连接至外部充电装置的入电口的连接信号时，可以确定出充电模式；当接收到入电口的断开信号和钥匙接通信号时，可以确定出放电模式。
25.在形成电力传输路径中，继电器可以将双向obc和通过出电口连接至外部充电装置的入电口电连接，从而形成充电路径。充电路径可以包括入电口、双向obc和主电池。
26.在本发明的一种实施方案中，由于不单独需要用于对与自动驾驶相关的电气组件负载进行供电的低压dc-dc转换器(ldc)，因此可以实现制造成本的降低和车辆重量的减轻。
27.根据本文提供的描述，进一步的应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅旨在说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
28.为了可以很好地理解本发明，现在将描述参考附图通过示例的方式给出的本发明的各种实施方案，其中：
29.图1示出了根据本发明的一种实施方案的电池系统。
30.图2a和图2b示出了根据本发明的一种实施方案的图1中的继电器的变体。
31.图3示出了根据本发明的一种实施方案的充电模式下的电力传输路径。
32.图4示出了根据本发明的一种实施方案的放电模式下的电力传输路径。
33.图5为示出根据本发明的一种实施方案的电池控制方法的流程图。
34.本文中描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
35.以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
36.在下文中，将参考附图详细描述本说明书中公开的示例性实施方案。在本说明书中，相同的或相似的组件将通过相同的或相似的附图标记表示，并且将省略其重复描述。以下描述中使用的组件的术语“模块”和/或“单元”仅用于便于描述本说明。因此，这些术语本身并没有将它们彼此区分开来的含义或作用。在描述本说明书的示例性实施方案时，当确定对本发明相关公知技术的详细描述可能模糊本发明的主旨时，将省略对其的详细描述。提供附图仅为了使本说明书中公开的示例性实施方案易于理解，而不解释为限制本说明书中公开的精神，应当理解，本发明包括在不背离本发明的范围和精神的情况下的所有修改形式、等效形式和替代形式。
37.包括诸如第一、第二等序数的术语将仅用于描述各种组件，并且不应解释为限制这些组件。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开来。
38.应当理解，当一个组件称为“连接”或“联接”到另一个组件时，该组件可以直接连接或直接联接到另一个组件，或者可以连接或联接到另一个组件，并在其间插入其它组件。此外，应当理解，当一个组件称为“直接连接”或“直接联接”到另一组件时，该组件可以直接连接或直接联接到另一组件，而没有其它组件插入其间。
39.将进一步理解，本说明书中使用的术语“包括”和“具有”指定存在所述特征、数值、步骤、操作、组件、部件或其组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数值、步骤、操作、组件、部件或其组合。
40.图1示出了根据本发明的一些实施方案的电池系统，图2a和图2b示出了根据本发明的一些实施方案的图1中的继电器的变体。
41.参考图1，电池系统100包括入电口10、继电器20、双向车载充电器(obc)30、主电池40、低压dc-dc转换器(ldc)50、辅助电池60、自动驾驶负载70和控制器80。
42.当入电口10连接至出电口2时，入电口10通过外部电缆3连接至外部充电装置1。例如，出电口2可以包括用于将出电口2与入电口10联接的联接装置(未示出)，并且入电口10可以包括用于根据从控制器80发送的控制信号锁定出电口2的联接装置的锁定装置(未示出)。当入电口10的锁定装置处于锁定状态时，控制器80可以控制车辆不启动，例如，不允许将电力传输至驱动电机。
43.继电器20根据从控制器80接收的继电器控制信号rc进行切换。例如，继电器20可以使入电口10和双向obc 30互连，从而形成充电路径。再如，继电器20可以使双向obc 30和自动驾驶负载70互连，从而形成放电路径。
44.在本发明的一些实施方案中，继电器20可以包括第一继电器21和第二继电器22。例如，参考图1，第一继电器21可以使入电口10和双向obc 30电连接或断开。第二继电器22可以使双向obc 30和自动驾驶负载70电连接或断开。
45.在本发明的一些实施方案中，继电器20可以配置为包括第一接触点和第二接触点的单刀开关。例如，参考图2a和图2b，继电器20可以配置为包括选择性地接通和关断两个电连接端子(接触点)的电路的单刀开关(例如，单刀双掷(spdt)开关)。此时，继电器20可以选择性地切换入电口10和双向obc 30之间的电连接，或者切换自动驾驶负载70和双向obc 30之间的电连接。此时，图2a是充电模式下的继电器20的连接状态的示例，图2b是放电模式下的继电器20的连接状态的示例。
46.在下文中，将继电器20从断开状态变为闭合状态称为“接通”，将继电器20从闭合状态变为断开状态称为“关断”。接通和关断统称为“切换”。
47.双向obc 30包括ac-dc和dc-dc双向功率转换拓扑，并且根据从控制器80发送的电力控制信号pcs传输用于进行充电或放电的电力。控制器80可以产生用于控制双向obc 30的电力传输的方向和电力传输量的电力控制信号pcs。双向obc 30的第一端连接至主电池40，双向obc 30的第二端可以通过继电器20选择性地连接至入电口10或自动驾驶负载70。
48.例如，在通过外部充电装置1供应的电力对主电池40进行充电的充电模式中，电力通过充电路径供应至主电池40。此时，充电路径可以包括通过出电口2连接至外部充电装置1的入电口10、双向obc 30和主电池40。双向obc 30可以根据从控制器80发送的ac-dc电力控制信号pcs_1，将从外部充电装置1供应的交流电转换为直流电，并将转换后的电力供应至主电池40，以进行充电。
49.再如，在将从主电池40放电的电力供应至自动驾驶负载70的放电模式中，电力通过放电路径供应至自动驾驶负载70。此时，放电路径可以包括主电池40、双向obc 30和自动驾驶负载70。双向obc 30可以根据从控制器80发送的dc-dc电力控制信号pcs_2，将从主电池40放电的高压直流电转换为适用于自动驾驶负载70的低压直流电，并将转换后的直流电供应至自动驾驶负载70。
50.那么，通常用于将从主电池40放电的高压直流电转换为低压直流电并且将转换后的电力供应至自动驾驶负载70的单独的组件(例如，连接在主电池40和自动驾驶负载70之间的第二ldc)可以移除，从而实现成本和车辆重量的降低。此时，第一ldc可以对应于图3所示的ldc。
51.主电池40可以配置为串联/并联的方式电连接的多个电池单元(未示出)模块。主电池40中采用的电池单元的数量可以适当地设置，例如，适用于对车辆的驱动电机进行供电。此外，主电池40可以由多个串联或者并联连接的电池组配置，其中每个电池组形成为多个串联连接的电池单元。即，电池模块中的电池组的数量、电池单元的数量及其连接关系可以根据所需的电力负载而适当地设计。
52.ldc 50将高压电转换为低压电，以对辅助电池60进行充电。例如，在充电模式下，ldc 50可以将从双向obc 30供应的高压电转换为低压电，以对辅助电池60进行充电。再如，
在放电模式下，ldc 50可以将从主电池40供应的高压电转换为低压电，以对辅助电池60进行充电。
53.辅助电池60可以通过电连接对车辆的电气组件负载进行供电。例如，辅助电池60可以通过ldc 50利用从双向obc 30或主电池40供应的电力进行充电。此时，电气组件负载可以包括水泵、空调系统、转向灯、前照灯、车窗刷等，以在电动车辆或混合动力车辆的正常驾驶模式下为驾驶员提供便利，但不限于此。
54.自动驾驶负载70包括用于在电动车辆或混合动力车辆的自动驾驶模式下为驾驶员提供便利的各种电气组件负载。例如，自动驾驶负载70可以包括需要高计算能力的传感器、电动助力转向等。传统上，通常采用单独的ldc来为自动驾驶负载70供应足够的电力。然而，在本发明的一些实施方案中，通过控制使自动驾驶负载70和双向obc 30互连的继电器20的切换，对自动驾驶负载70进行供电，从而无需单独的ldc。
55.控制器80确定出车辆的充电模式或放电模式，并且将控制信号发送至继电器20和双向obc 30，以对主电池40进行充电或对自动驾驶负载70进行供电。
56.图1至图4将控制器80示为独立的装置，但不限于此。控制器可以安装在双向obc 30中，或者可以实现为诸如车辆充电管理系统(vehicle charging management system，vcms)的控制系统。
57.图3示出了根据本发明的一些实施方案的充电模式下的电力传输路径。
58.图4示出了根据本发明的一些实施方案的放电模式下的电力传输路径。
59.图5为示出根据本发明的一些实施方案的电池控制方法的流程图。
60.在下文中，将参考图1至图5详细描述根据本发明的一些实施方案的电池控制方法和实现所述电池控制方法的电池系统。
61.首先，在步骤s10中，控制器80基于入电口状态信号cc和钥匙状态信号ds确定出电动车辆的充电模式或放电模式。
62.入电口状态信号cc可以由检测入电口10和出电口2之间的连接状态或断开状态的传感器(未示出)发送。钥匙状态信号ds可以由检测车辆是否启动的传感器(未示出)发送。
63.当接收到入电口10的连接信号cc1和钥匙关断信号ds1时，控制器80可以确定出主电池的充电模式。
64.当接收到入电口10的断开信号cc2和钥匙接通信号ds2时，控制器80可以确定出主电池的放电模式。例如，钥匙接通信号ds2是表示车辆已启动(例如准备行驶，即准备对驱动电机进行供电)的信号，钥匙关断信号ds1是表示车辆已熄火的信号。
65.不应将钥匙接通和钥匙关断信号中使用的术语钥匙理解为意味着必须使用实际的钥匙。车辆可以通过各种其他方案进行启动和熄火，例如按钮、移动设备认证等。
66.随后，在步骤s20中，控制器80根据充电模式或放电模式控制继电器20的切换，以形成电力传输路径，即充电路径或放电路径。
67.参考图3，当入电口10通过出电口2连接到外部充电装置1并且车辆已熄火以进入充电模式时，控制器80可以将接通电平的继电器控制信号rc_1发送至位于入电口10和双向obc 30的第二端之间的第一继电器21，并且将关断电平的继电器控制信号rc_2发送至位于自动驾驶负载70和双向obc 30的第二端之间的第二继电器22，从而形成充电路径。
68.在本发明的一些实施方案中，在进入充电模式时，控制器80可以通过控制继电器
20将入电口10和双向obc 30电连接，形成充电路径。此时，继电器20可以配置为包括选择性地接通和关断两个电连接端子(接触点)的电路的单刀开关(例如，单刀双掷(spdt)开关)。
69.参考图4，当入电口10通过出电口2与外部充电装置1断开并且车辆已启动以进入放电模式时，控制器80可以将关断电平的继电器控制信号rc_1发送至位于入电口10和双向obc 30的第二端之间的第一继电器21，并且将接通电平的继电器控制信号rc_2发送至位于自动驾驶负载70和双向obc 30的第二端之间的第二继电器22，从而形成放电路径。
70.再如，在进入放电模式时，控制器80可以通过控制继电器20将自动驾驶负载70和双向obc 30电连接，形成放电路径。此时，继电器20可以配置为包括选择性地接通和关断两个电连接端子(接触点)的电路的单刀开关(例如，单刀双掷(spdt)开关)。
71.随后，在步骤s30中，控制器80将电力控制信号pcs发送至双向obc 30，以对主电池40或自动驾驶负载70进行供电。
72.参考图3，在充电模式中，控制器80可以将ac-dc电力控制信号pcs_1发送至双向obc 30，从而使得从外部充电装置1供应的交流电可以转换为直流电，以对主电池40进行充电。此时，ac-dc电力控制信号pcs_1可以包括关于要转换的电量的信息。
73.参考图4，在放电模式中，控制器80可以将dc-dc电力控制信号pcs_2发送至双向obc 30，从而使得从主电池40放电的高压直流电可以转换为适用于自动驾驶负载70的低压直流电，并供应至自动驾驶负载70。此时，dc-dc电力控制信号pcs_2可以包括关于要转换的电量的信息。
74.尽管已经结合目前认为是实际的示例性实施方案描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于所公开的实施方案。相反，本发明旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。