本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車充電，尤其涉及一種動(dòng)力電池系統(tǒng)及其充電方法。

背景技術(shù)：

1、動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車關(guān)鍵部件，其性能優(yōu)劣直接影響續(xù)駛里程。電池充電問題制約著電動(dòng)汽車發(fā)展，快充充電方式的最大優(yōu)點(diǎn)是充電速度快，較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到電池容量80％，但快充電流和電壓較高，短時(shí)間內(nèi)對(duì)電池造成較大沖擊，使電池發(fā)熱甚至使活性物質(zhì)脫落，影響電池的使用壽命。慢充充電根據(jù)電池特性設(shè)計(jì)充電曲線，對(duì)電池進(jìn)行深度充電，提升其充放電效率，延長使用壽命，但充電時(shí)間較長，充電不方便。

2、為了解決電動(dòng)汽車充電時(shí)間長和充電難問題，行業(yè)內(nèi)提出采用換電模式為電動(dòng)汽車補(bǔ)電。通過整體更換電池包、分箱更換電池包或移動(dòng)更換電池包等方式快速為電動(dòng)汽車補(bǔ)電。換電時(shí)間與燃油車加油時(shí)間相當(dāng)，提高了充電的便利性，降低了充電難度。換電模式的優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)電速度快，動(dòng)力電池組采用慢充提前充滿，有利于延長電池使用壽命；換電模式的缺點(diǎn)是跨品牌統(tǒng)一電池結(jié)構(gòu)和參數(shù)的難度很大，不利于行業(yè)創(chuàng)新，對(duì)技術(shù)水平要求較高，設(shè)備成本也較高，電池安全性保障仍是難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決電動(dòng)汽車充電時(shí)間長和充電難的問題，基于此，本發(fā)明提供了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)及其充電方法，從電池模組的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，再匹配合理的電池管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間短、充電方便、充電安全、延長電池壽命及提升續(xù)駛里程的目標(biāo)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明提供了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高壓控制盒和動(dòng)力電池組，高壓控制盒的輸入端與vcu相連，且vcu通過快充充電口/慢充充電口喚醒；高壓控制盒的的輸出端與動(dòng)力電池組相連，動(dòng)力電池組的輸出端與電機(jī)控制器相連。

4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，高壓控制盒包括車載充電機(jī)和電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)管動(dòng)力電池組的電池狀態(tài)信息，并根據(jù)電池狀態(tài)信息向vcu發(fā)送充電需求，vcu則根據(jù)充電需求給車載充電機(jī)/快充充電口發(fā)送充電指令，并向動(dòng)力電池組充電。

5、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，動(dòng)力電池組包括qcbm、scbm1和scbm2，qcbm前端與快充充電口相接，qcbm后端與scbm1、scbm2相接，qcbm、scbm1、scbm2還均與車載充電機(jī)相連。

6、本發(fā)明還提供了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，該充電方法包括分區(qū)域分時(shí)慢充階段和分區(qū)域分時(shí)快充階段，兩個(gè)階段的充電過程分別如下：

7、分區(qū)域分時(shí)慢充階段：當(dāng)充電插頭插入交流充電口喚醒vcu，vuc向電池管理系統(tǒng)發(fā)送反饋充電需求指令，電池管理系統(tǒng)接受指令后分析qcbm、scbm1和scbm2的電池狀態(tài)信息，確定qcbm、scbm1和scbm2是否需要充電，并將充電需求發(fā)送至vcu，vcu接受信息后給車載充電機(jī)發(fā)送充電指令，按照qcbm、scbm1和scbm2順序順次充電；

8、分區(qū)域分時(shí)快充階段：當(dāng)車輛在高速服務(wù)區(qū)需要在快速充電樁進(jìn)行快速充電時(shí)，充電插頭插入快充充電口，喚醒vcu向電池管理系統(tǒng)發(fā)送反饋充電需求指令，電池管理系統(tǒng)接受指令后分析qcbm的電池狀態(tài)信息，并將充電需求發(fā)送至vcu，vcu接受信息后給快充充電口發(fā)送充電指令，向qcbm進(jìn)行快充充電。

9、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，分區(qū)域分時(shí)快充階段，qcbm前端與快充充電口相接進(jìn)行快充，車輛行駛過程中qcbm對(duì)scbm1、scbm2進(jìn)行慢充充電。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，車輛行駛過程中vcu提示駕駛者即將進(jìn)行放電的scbm2或scbm1實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程，并詢問駕駛者是否需要進(jìn)行qcbm對(duì)scbm21或scbm2進(jìn)行慢充，駕駛者根據(jù)到達(dá)目的地的路程確定qcbm對(duì)scbm1或scbm2進(jìn)行慢充的選擇。

11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步地，當(dāng)車輛行駛時(shí)qcbm開始向scbm1進(jìn)行慢充充電時(shí)，scbm2繼續(xù)向電機(jī)控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時(shí)，qcbm完成對(duì)scbm1慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm2電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請(qǐng)求，vcu接到請(qǐng)求信息后通過can總線將充電請(qǐng)求顯示在儀表盤上，提示充電。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地，qcbm完成快速充電，scbm2電量消耗殆盡，則車輛行駛時(shí)qcbm向scbm2進(jìn)行慢充充電，scbm1繼續(xù)向電機(jī)控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時(shí)，qcbm完成對(duì)scbm2慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm1電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請(qǐng)求，vcu接到請(qǐng)求信息后通過can總線將充電請(qǐng)求顯示在儀表盤上，提示充電。

13、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地，車輛滑行或制動(dòng)過程中，vcu根據(jù)當(dāng)前動(dòng)力電池狀態(tài)和制動(dòng)踏板位置信號(hào)，計(jì)算能量回收扭矩并通過can總線給電機(jī)控制器發(fā)送工作狀態(tài)切換指令，啟動(dòng)能量回收，驅(qū)動(dòng)電機(jī)從驅(qū)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電狀態(tài)。

14、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地，制動(dòng)能量回收過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)消耗車輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能發(fā)出交流電，再輸出給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電給動(dòng)力電池充電，儲(chǔ)存在處于非放電狀態(tài)的scbm1或scbm2中。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

16、1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池系統(tǒng)包括qcbm、scbm1、scbm2、車載充電機(jī)和電池管理系統(tǒng)，充電線路設(shè)計(jì)成兩種：(1)qcbm前端與快充充電口相接進(jìn)行快充，qcbm后端與scbm1、scbm2相接，由qcbm對(duì)scbm1、scbm2進(jìn)行慢充充電；(2)qcbm、scbm1和scbm2均與車載充電機(jī)相連，由慢充充電設(shè)備通過慢充口為各電池模塊充電，慢充充電設(shè)備只對(duì)車載充電機(jī)進(jìn)行慢充。能夠?qū)崿F(xiàn)充電時(shí)間短、充電方便、充電安全和延長電池壽命的目的。

17、2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快充和慢充的隨意切換，且快充時(shí)，只需要給qcbm快充即可，行駛過程中再由qcbm向scbm1/scbm2充電，按順序順次充電，當(dāng)qcbm向scbm1慢充時(shí)，scbm2向電機(jī)控制器供電，且直至scbm2消耗殆盡時(shí)，只需要在高速服務(wù)區(qū)對(duì)qcbm即可，然后繼續(xù)形式中交替向scbm2慢充，隨之scbm1向電機(jī)控制器供。節(jié)省了停車充電時(shí)間，可大幅降低整個(gè)充電時(shí)長。

18、3、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)某個(gè)電池模塊出現(xiàn)問題時(shí)直接更換此模塊，不需要更換整個(gè)電池模組，大幅降低使用成本。

技術(shù)特征：

1.一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括高壓控制盒和動(dòng)力電池組，高壓控制盒的輸入端與vcu相連，且vcu通過快充充電口/慢充充電口喚醒；高壓控制盒的的輸出端與動(dòng)力電池組相連，動(dòng)力電池組的輸出端與電機(jī)控制器相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，高壓控制盒包括車載充電機(jī)和電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)管動(dòng)力電池組的電池狀態(tài)信息，并根據(jù)電池狀態(tài)信息向vcu發(fā)送充電需求，vcu則根據(jù)充電需求給車載充電機(jī)/快充充電口發(fā)送充電指令，并向動(dòng)力電池組充電。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)，其特征在于，動(dòng)力電池組包括qcbm、scbm1和scbm2，qcbm前端與快充充電口相接，qcbm后端與scbm1、scbm2相接，qcbm、scbm1、scbm2還均與車載充電機(jī)相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，該充電方法包括分區(qū)域分時(shí)慢充階段和分區(qū)域分時(shí)快充階段，兩個(gè)階段的充電過程分別如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，分區(qū)域分時(shí)快充階段，qcbm前端與快充充電口相接進(jìn)行快充，車輛行駛過程中qcbm對(duì)scbm1、scbm2進(jìn)行慢充充電。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，車輛行駛過程中vcu提示駕駛者即將進(jìn)行放電的scbm2或scbm1實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程，并詢問駕駛者是否需要進(jìn)行qcbm對(duì)scbm21或scbm2進(jìn)行慢充，駕駛者根據(jù)到達(dá)目的地的路程確定qcbm對(duì)scbm1或scbm2進(jìn)行慢充的選擇。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，當(dāng)車輛行駛時(shí)qcbm開始向scbm1進(jìn)行慢充充電時(shí)，scbm2繼續(xù)向電機(jī)控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時(shí)，qcbm完成對(duì)scbm1慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm2電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請(qǐng)求，vcu接到請(qǐng)求信息后通過can總線將充電請(qǐng)求顯示在儀表盤上，提示充電。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，qcbm完成快速充電，scbm2電量消耗殆盡，則車輛行駛時(shí)qcbm向scbm2進(jìn)行慢充充電，scbm1繼續(xù)向電機(jī)控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時(shí)，qcbm完成對(duì)scbm2慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm1電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請(qǐng)求，vcu接到請(qǐng)求信息后通過can總線將充電請(qǐng)求顯示在儀表盤上，提示充電。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，車輛滑行或制動(dòng)過程中，vcu根據(jù)當(dāng)前動(dòng)力電池狀態(tài)和制動(dòng)踏板位置信號(hào)，計(jì)算能量回收扭矩并通過can總線給電機(jī)控制器發(fā)送工作狀態(tài)切換指令，啟動(dòng)能量回收，驅(qū)動(dòng)電機(jī)從驅(qū)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種動(dòng)力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，制動(dòng)能量回收過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)消耗車輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能發(fā)出交流電，再輸出給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電給動(dòng)力電池充電，儲(chǔ)存在處于非放電狀態(tài)的scbm1或scbm2中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)及其充電方法，屬于電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，解決電動(dòng)汽車充電時(shí)間長和充電難的問題，從電池模組的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，再匹配合理的電池管理系統(tǒng)，至此，本動(dòng)力電池系統(tǒng)包括QCBM、SCBM1、SCBM2、車載充電機(jī)和電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種充電模式：(1)QCBM前端與快充充電口相接進(jìn)行快充，QCBM后端與SCBM1、SCBM2相接，由QCBM對(duì)SCBM1、SCBM2進(jìn)行慢充充電；(2)QCBM、SCBM1和SCBM2均與車載充電機(jī)相連，由慢充充電設(shè)備通過慢充口為各電池模塊充電，慢充充電設(shè)備只通過車載充電機(jī)進(jìn)行慢充。能夠?qū)崿F(xiàn)充電時(shí)間短、充電方便、充電安全和延長電池壽命的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：寧磊,梁乾,閆寒乙,付寬,辜文杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2