一種電動車組合電池包切換控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動車設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及是一種電動車組合電池包切換控制裝置及方法。本發(fā)明通過物理將電池包殼體分隔為2個部分。由于電池包中有多個性能優(yōu)勢各不相同的多個電池組，可使采用此電池包裝置的汽車的各方面性能均達(dá)到比較理想的水平。本發(fā)明包括第一、第二電池包、傳感器單元、接觸器控制單元等，當(dāng)所述控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，控制第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，控制第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。
【專利說明】
一種電動車組合電池包切換控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動車設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及是一種電動車組合電池包切換控制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的電動汽車所采用的動力電池單元由于受到當(dāng)前技術(shù)的局限，無法使各個方面性能均達(dá)到理想的狀態(tài)。往往是充放電倍率高的電池能量密度低，而能量密度高的電池充放電倍率低；充放電倍率、能量密度、使用壽命等性能方面總是各有優(yōu)劣，需在電池選擇時需進(jìn)行取舍。使得目前電動汽車產(chǎn)品只能在充電時間、動力性能、續(xù)航里程等性能參數(shù)中進(jìn)行選擇，難以做到各方面皆優(yōu)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種電動車組合電池包切換控制裝置基方法。本發(fā)明通過物理將電池包殼體分隔為2個部分，其中獨(dú)立部署具有不同性能優(yōu)勢的電池單元組成的電池包。由于電池包中有多個性能優(yōu)勢各不相同的多個電池組，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)用。可使采用此電池包裝置的汽車的各方面性能均達(dá)到比較理想的水平。進(jìn)一步的，通過BMS系統(tǒng)控制，當(dāng)汽車急需快速充電以便使用時，可使用大功率充電機(jī)對電池包中高充放電倍率的電池組進(jìn)行快速充電，以迅速獲取一定的續(xù)航里程在不同需求的情況下調(diào)用性能最優(yōu)的電池組進(jìn)行工作.本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種電動車組合電池包切換控制裝置包括:
電動汽車上設(shè)置能夠獨(dú)立作為動力源的高能量密度的電池包和高充放電倍率的電池包；
傳感器單元，用于采集電動汽車當(dāng)前運(yùn)行狀況，并將采集到的信號發(fā)送給PCU動力控制單元；
P⑶動力控制單元，用于接收傳感器單元發(fā)送的信號;根據(jù)此信號，判斷汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，PCU動力控制單元發(fā)送平穩(wěn)狀態(tài)信號給接觸器控制單元；否則，P⑶動力控制單元發(fā)送非穩(wěn)定狀態(tài)信號給接觸器控制單元；
接觸器控制單元，用于接收PCU動力控制單元發(fā)送的控制信號，當(dāng)所述控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。
[0004]所述接觸器控制單元包括預(yù)沖接觸接觸器、預(yù)充電阻、主正接觸器、第一主負(fù)接觸器及第二主負(fù)接觸器;預(yù)沖接觸器控制端口、主正接觸器控制端口、第一主負(fù)接觸器控制端口、第二主負(fù)接觸器控制端口分別對應(yīng)與PCU動力控制單元控制端口連接;預(yù)沖接觸器公共端口、主正接觸器公共端口、第一主負(fù)接觸器公共端口、第二主負(fù)接觸器公共端口與PCU動力控制單元公共端口共點(diǎn)連接;預(yù)沖接觸器與主正接觸器動觸頭共點(diǎn)連接作為用電單元正極輸入端;第一主負(fù)接觸器動觸頭、第二主負(fù)接觸器動觸頭共點(diǎn)連接作為用電單元負(fù)極輸入端;預(yù)沖接觸器靜觸頭通過預(yù)充電阻與高充放電倍率的電池包及高能量密度的電池包正極輸出端共點(diǎn)連接;第一主負(fù)接觸器靜觸頭、第二主負(fù)接觸器靜觸頭分別對應(yīng)與高充放電倍率的電池包負(fù)極、高能量密度的電池包負(fù)極連接;主正接觸器靜觸頭與高充放電倍率的電池包正極輸出端、高能量密度的電池包正極輸出端共點(diǎn)連接。
[0005]—種電動車組合電池包切換控制裝置還包括BMS電池管理系統(tǒng);對高充放電倍率的電池包及高能量密度的電池包進(jìn)行SOC計(jì)算及工作狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測。
[0006]所述用電裝置指的是被充電裝置或者放電裝置。
[0007]所述傳感器單元包括用于檢測車身穩(wěn)定狀態(tài)的傳感器、檢測油門速度的傳感器。
[0008]—種電動車組合電池包切換控制方法包括:
步驟1:電動汽車啟動后，PCU動力控制單元首先控制預(yù)沖接觸器接通，同時主正接觸器斷開，第一主負(fù)接觸器或第二主負(fù)接觸器接通;然后主正接觸器接通，預(yù)沖接觸器斷開，此時高充放電倍率的電池包通過主正接觸器、第一主負(fù)接觸器與用戶裝置接通；
步驟2: PCU動力控制單元接收傳感器發(fā)送的信號;根據(jù)此信號，判斷汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，PCU動力控制單元發(fā)送平穩(wěn)狀態(tài)信號給接觸器控制單元;否則，P⑶動力控制單元發(fā)送非穩(wěn)定狀態(tài)信號給接觸器控制單元；
步驟3:當(dāng)控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。
[0009]—種電動車組合電池包切換控制方法還包括對高充放電倍率的電池包及高能量密度的電池包進(jìn)行SOC計(jì)算及工作狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測的BMS電池管理系統(tǒng)。
[0010]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
I)本發(fā)明通過物理將電池包殼體分隔為2個部分高能量密度的電池包和高充放電倍率的電池包，其中獨(dú)立部署具有不同性能優(yōu)勢的電池單元組成的電池包。通過BMS點(diǎn)出管理系統(tǒng)控制，在不同需求的情況下調(diào)用性能最優(yōu)的電池組進(jìn)行工作。
[0011]2)由于電池包中有多個性能優(yōu)勢各不相同的多個電池組，可一根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)用。可使采用此電池包裝置的汽車的各方面性能均達(dá)到比較理想的水平。
[0012]3)當(dāng)車輛起步加速或爬坡等工況下，電動機(jī)發(fā)出功率大，所需電池放電電流大。此時可調(diào)用電池包中高充放電倍率的電池組工作，以達(dá)到理想性能。
[0013]4)當(dāng)車輛低速平穩(wěn)行駛時，電動機(jī)工作穩(wěn)定且功率低，所需電池放電電流小。此時可調(diào)用電池包中高能量密度的電池組工作，以達(dá)到較長的續(xù)航里程。
[0014]5 )當(dāng)汽車急需快速充電以便使用時，可使用大功率充電機(jī)對電池包中高充放電倍率的電池組進(jìn)行快速充電，以迅速獲取一定的續(xù)航里程。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中: 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0017]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0018]1、電動車上配置兩個電池包，且兩個電池包為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳感器單元檢測到電動汽車的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于非平穩(wěn)運(yùn)算狀態(tài)時，PCU動力控制單元通過與高充放電倍率的電池包連接的第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)接觸器斷電；當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)動狀態(tài)時，P⑶動力控制單元通過與高能量密度電池包連接的第二主負(fù)接觸器通電，同時第一主負(fù)接觸器斷電，這樣可以有效增加電動車的續(xù)駛里程。
[0019]2、BMS電池管理系統(tǒng)作用:包括SOC計(jì)算或者動態(tài)監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)功能，其中SOC計(jì)算指的是準(zhǔn)確估測動力電池組的荷電狀態(tài)(State of Charge，S卩SOC)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池的損傷。動態(tài)監(jiān)測動力電池組的工作狀態(tài)指的是在電池充放電過程中，實(shí)時采集電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。
[0020]3、電池包系統(tǒng)中每個電池組獨(dú)立安裝，通過BMS電源管理系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0021]4、用電裝置指的是被充電裝置或者放電裝置。被充電裝置指的是被本專利裝置充電的裝置，放電裝置指的是給本專利裝置充電的裝置。給被充電裝置充電時每個電池組單獨(dú)使用，當(dāng)一個電池組電量不足時切換至另一個繼續(xù)使用。沖電時每個電池組單獨(dú)充電，當(dāng)一個電池組充滿后切換至另一個電池組繼續(xù)充電，直至全部充滿。
[0022]5、非穩(wěn)定狀態(tài)指的是起步、加速、爬坡及高速行駛等狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)指的是汽車勻速行駛、長下坡及待機(jī)等不需要電機(jī)以大功率工作的狀態(tài)。
[0023]6、預(yù)沖接觸器、主正接觸器、第一主負(fù)接觸器(圖1中的主負(fù)接觸器一)、第二主負(fù)接觸器(圖1中的主負(fù)接觸器二)都是接觸器，其工作原理是:線圈和靜觸頭是固定不動的，當(dāng)線圈的控制端及公共端通電后，產(chǎn)生的電磁力克服彈簧的反作用力，將銜鐵吸合并使動；接觸器靜觸頭接觸，從而接通主電路，即此接觸器通電。當(dāng)線圈斷電時，由于電磁吸力消失，銜鐵依靠彈簧的反作用力而跳開，動觸頭和靜觸頭也隨之分離，切斷主電路，即此接觸器斷電。PCU動力控制單元的公共端是接地端，PCU動力控制單元控制端分別輸出控制電平信號，當(dāng)PCU動力控制單元控制端與公共端產(chǎn)生壓差時，接觸器的線圈的控制端及公共端通電，進(jìn)而使得動靜觸頭之間產(chǎn)生相應(yīng)動作。
[0024]7、接觸器，可以被MOS管或IGBT等通過控制端實(shí)現(xiàn)輸入輸出端導(dǎo)通的器件代替。
[0025]8、其中預(yù)充電阻指的是電阻。
[0026]9、用電裝置指的是被充電裝置或者放電裝置。被充電裝置指的是被本專利裝置充電的裝置，放電裝置指的是給本專利裝置充電的裝置。
[0027]工作過程是:
I)電動汽車啟動后，PCU動力控制單元首先控制預(yù)沖接觸器接通，同時主正接觸器斷開，對應(yīng)第一主負(fù)接觸器(圖1中的主負(fù)接觸器一)或第二主負(fù)接觸器接通(圖1中的主負(fù)接觸器二)。然后主正接觸器接通，預(yù)沖接觸器斷開，此時高充放電倍率的電池包通過主正接觸器、第一主負(fù)接觸器(或第二主負(fù)接觸器)與用戶裝置接通；
2)PCU動力控制單元接收傳感器發(fā)送的信號;根據(jù)此信號，判斷汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，P⑶動力控制單元發(fā)送平穩(wěn)狀態(tài)信號給接觸器控制單元;否則，P⑶動力控制單元發(fā)送非穩(wěn)定狀態(tài)信號給接觸器控制單元;(PCU動力控制單元接收傳感器發(fā)送的信號，控制第一主負(fù)接觸器或第二主負(fù)接觸器導(dǎo)通，進(jìn)而使得高能量密度的電池包及高充放電倍率的電池包之一導(dǎo)通，是現(xiàn)有技術(shù)，即通過PCU動力控制單元通過控制端口發(fā)送控制信號給第一主負(fù)接觸器或第二主負(fù)接觸器)
3)當(dāng)控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包(對應(yīng)附圖1中的電池包一)導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包(對應(yīng)附圖1中的電池包二)導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。
[0028]本裝置包括:高能量密度的電池包、高充放電倍率的電池包、BMS電池管理系統(tǒng)、傳感器單元、接觸器控制單元以及P⑶動力控制單元。
[0029]傳感器單元，用于采集電動汽車當(dāng)前運(yùn)行狀況，并將采集到的信號發(fā)送給P⑶動力控制單元；
PCU動力控制單元，用于接收傳感器發(fā)送的信號;根據(jù)此信號，判斷汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，PCU動力控制單元發(fā)送平穩(wěn)狀態(tài)信號給接觸器控制單元;否則，PCU動力控制單元發(fā)送非穩(wěn)定狀態(tài)信號給接觸器控制單元(判斷及發(fā)送控制信號的)；
接觸器控制單元，用于接收PCU動力控制單元發(fā)送的控制信號，當(dāng)所述控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，控制第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，控制第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。
[0030]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動車組合電池包切換控制裝置，其特征在于包括: 電動汽車上設(shè)置能夠獨(dú)立作為動力源的高能量密度的電池包和高充放電倍率的電池包； 傳感器單元，用于采集電動汽車當(dāng)前運(yùn)行狀況，并將采集到的信號發(fā)送給P⑶動力控制單元； P⑶動力控制單元，用于接收傳感器單元發(fā)送的信號;根據(jù)此信號，判斷汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，PCU動力控制單元發(fā)送平穩(wěn)狀態(tài)信號給接觸器控制單元；否則，P⑶動力控制單元發(fā)送非穩(wěn)定狀態(tài)信號給接觸器控制單元； 接觸器控制單元，用于接收PCU動力控制單元發(fā)送的控制信號，當(dāng)所述控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動車組合電池包切換控制裝置，其特征在于所述接觸器控制單元包括預(yù)沖接觸接觸器、預(yù)充電阻、主正接觸器、第一主負(fù)接觸器及第二主負(fù)接觸器;預(yù)沖接觸器控制端口、主正接觸器控制端口、第一主負(fù)接觸器控制端口、第二主負(fù)接觸器控制端口分別對應(yīng)與PCU動力控制單元控制端口連接;預(yù)沖接觸器公共端口、主正接觸器公共端口、第一主負(fù)接觸器公共端口、第二主負(fù)接觸器公共端口與P⑶動力控制單元公共端口共點(diǎn)連接;預(yù)沖接觸器與主正接觸器動觸頭共點(diǎn)連接作為用電單元正極輸入端;第一主負(fù)接觸器動觸頭、第二主負(fù)接觸器動觸頭共點(diǎn)連接作為用電單元負(fù)極輸入端;預(yù)沖接觸器靜觸頭通過預(yù)充電阻與高充放電倍率的電池包及高能量密度的電池包正極輸出端共點(diǎn)連接;第一主負(fù)接觸器靜觸頭、第二主負(fù)接觸器靜觸頭分別對應(yīng)與高充放電倍率的電池包負(fù)極、高能量密度的電池包負(fù)極連接;主正接觸器靜觸頭與高充放電倍率的電池包正極輸出端、高能量密度的電池包正極輸出端共點(diǎn)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動車組合電池包切換控制裝置，其特征在于還包括BMS電池管理系統(tǒng);對高充放電倍率的電池包及高能量密度的電池包進(jìn)行SOC計(jì)算及工作狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動車組合電池包切換控制裝置，其特征在于所述用電裝置指的是被充電裝置或者放電裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動車組合電池包切換控制裝置，其特征在于所述傳感器單元包括用于檢測車身穩(wěn)定狀態(tài)的傳感器、檢測油門速度的傳感器。6.基于權(quán)利要求2所述的一種電動車組合電池包切換控制方法，其特征在于包括: 步驟1:電動汽車啟動后，PCU動力控制單元首先控制預(yù)沖接觸器接通，同時主正接觸器斷開，第一主負(fù)接觸器或第二主負(fù)接觸器接通;然后主正接觸器接通，預(yù)沖接觸器斷開，此時高充放電倍率的電池包通過主正接觸器、第一主負(fù)接觸器與用戶裝置接通； 步驟2: PCU動力控制單元接收傳感器發(fā)送的信號；根據(jù)此信號，判斷汽車運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)汽車處于平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)時，PCU動力控制單元發(fā)送平穩(wěn)狀態(tài)信號給接觸器控制單元;否則，P⑶動力控制單元發(fā)送非穩(wěn)定狀態(tài)信號給接觸器控制單元； 步驟3:當(dāng)控制信號是平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第一主負(fù)接觸器通電，同時第二主負(fù)控制器斷電，使得高能量密度的電池包導(dǎo)通，使得高能量密度的電池包給用戶裝置供電；當(dāng)所述控制信號為非平穩(wěn)狀態(tài)信號時，第二主負(fù)控制器通電，同時第一主負(fù)控制器斷電，使得高充放電倍率的電池包導(dǎo)通，使得高充放電倍率的電池包給用戶裝置供電。7.基于權(quán)利要求6所述的一種電動車組合電池包切換控制方法，其特征在于還包括對高充放電倍率的電池包及高能量密度的電池包進(jìn)行SOC計(jì)算及工作狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測的BMS電池管理系統(tǒng)。
【文檔編號】H01M10/42GK106058340SQ201610620087
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月2日
【發(fā)明人】李佳楠, 寇芯晨, 向建明, 張明, 李軍營
【申請人】威馬中德汽車科技成都有限公司