CN106004486A - 一种电动汽车高倍率充电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车高倍率充电系统，包括电动汽车、电池系统、控制器、直流充电机、油箱、加热器、冷却器和油泵；电池系统按照行业标准设置在电动汽车上；电池系统包括电池箱外壳、电池模组、电池管理单元、电池温度传感器、油位传感器、高压分配模块、液压接头、油管和航插；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统结构简单，价格低廉，便于推广；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还能够通过油浸增大电池模组与导热介质的接触面积，加快电池模组的热交换速度，最终实现电动汽车的快速充电；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还包括有远程终端，控制器能够通过无线通信模块将电池系统的充电信息发送给远程终端以供以后查询和统计使用。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车充电系统领域，尤其涉及一种电动汽车高倍率充电系统。
背景技术
21世纪以来，各地汽车保有量飞速增长，对传统不可再生能源的需求越来越大，近年空气质量的持续恶化，迫使我们寻求新的清洁能源，随着汽车工业和电池技术的发展，电动汽车无疑成为解决这些问题的重要方向之一。
充电时间长是制约目前电动汽车发展的重要因素之一，实现快速充电对电动汽车的发展和推广有重大意义，也是电动汽车取得发展的前提条件之一；但一方面由于锂电池在大电流快速充电的过程中，由于电池的内阻会导致电池温度的急剧升高，出现局部过热现象，严重时甚至还会导致电池热失控爆炸；另一方面由于电池模组排布过于集中，大电流充电时必定会出现充电温度不均衡的现象，这种现象将将导致整个电池组的寿命缩短；在极冷条件下，电池充电效率较低甚至无法充电。
为了解决电池过热或过冷问题，现阶段，国内大多数厂家采用的都是用空气为主要导热介质来给电池散热或加热；但是由于空气的比热容比较小，加热或冷却速度慢；并且如果空气湿度大，还可能使电池发生短路，造成不可估量的后果。
发明内容
本发明目的在于提供一种电动汽车高倍率充电系统，能够合理的控制电动汽车快速充电时电池系统的温度，改善电池系统的热不均衡现象，实现智能快速充电，并延长电池使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种电动汽车高倍率充电系统，包括电动汽车、电池系统、控制器、直流充电机、油箱、加热器、冷却器和油泵；
控制器采用工业计算机；
电池系统按照行业标准设置在电动汽车上；
电池系统包括电池箱外壳、电池模组、电池管理单元、电池温度传感器、油位传感器、高压分配模块、液压接头、油管和航插；
电池模组由多块并联的电池构成，多块并联的电池均固定设置在电池箱外壳内，电池模组之间、电池模组与电池箱外壳内壁之间均不接触；
电池管理单元固定设置在电池箱外壳上；
每个电池模组表面均固定连接有用于采集电池温度信号的电池温度传感器；
油位传感器竖直固定在电池箱外壳的底部，油位传感器用于采集电池箱外壳内的油位信号；
高压分配模块固定设置在电池箱外壳内，且高压分配模块外部设置有密封壳；
电池箱外壳上分别开设有左油孔和右油孔，左油孔和右油孔上均密封连接有液压接头，电池箱外壳外部还固定设有航插，航插外部绝缘密封；
油箱上开设有第一油孔和第二油孔，油箱内设置有油箱温度传感器，油箱温度传感器用于采集油箱内的温度信号，油箱温度传感器的输出端与控制器通过CAN总线通信连接；
油泵包括第一油泵和第二油泵，第一油泵采用双向泵，第一油泵的第一端通过油管与第一油孔密封连通，第一油泵的第二端通过油管与左油孔连通；第二油泵的进油端通过油管与第二油孔密封连通，第二油泵的出油端通过油管与右油孔密封连通；
加热器和冷却器均设置在油箱内部，加热器和冷却器的输入端均与控制器的输出端连接，第一油泵和第二油泵的输入端均通过油泵控制电路与控制器的输出端连接；
电池温度传感器和油位传感器的输出端均CAN总线与控制器通信连接；
电池管理单元、电动汽车的汽车管理单元、直流充电机均通过CAN总线与控制器通信连接；
电池管理单元和电动汽车的汽车管理单元也通过CAN总线通信连接。
所述的电池箱外壳内设置有下垫板，下垫板水平固定在电池箱外壳的底面上方，多块电池均匀的固定在下垫板上且电池不与电池箱外壳的内壁接触，下垫板上开设有多个油孔，油孔开设的位置与相邻的两块电池之间的空隙的位置相对应。
所述的电池箱外壳上开设的油孔上设置有过滤网。
还包括远程终端，所述的控制器上集成有无线通信模块，控制器通过无线通信模块与远程终端通信连接，所述的远程终端采用工控机。
所述的无线通信模块采用WIFI模块或者GPRS模块。
本发明所述的电动汽车高倍率充电系统结构简单，价格低廉，便于推广；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还能够通过油浸增大电池模组与导热介质的接触面积，加快电池模组的热交换速度，最终实现电动汽车的快速充电；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还包括有远程终端，控制器能够通过无线通信模块将电池系统的充电信息发送给远程终端以供以后查询和统计使用。
附图说明
图1为本发明所述电池系统的结构示意图；
图2为本发明所述电动汽车高倍率充电系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明所述的一种电动汽车高倍率充电系统，包括电动汽车、电池系统、控制器、直流充电机、油箱、加热器、冷却器和油泵；
其中，控制器采用处理速度快的工业计算机；
电池系统按照行业标准设置在电动汽车规定的位置上；电池系统包括电池箱外壳1、电池模组2、电池管理单元3、电池温度传感器5、油位传感器6、高压分配模块4、液压接头7、油管8和航插9；
优选方案为，电池箱外壳1为由上箱盖和下箱盖固定连接形成的带空腔的箱体，上箱盖右端的上部开设有右油孔，下箱盖的左端底部开设有左油孔，保证当油由左油孔进入电池箱外壳1、右油孔排出电池箱外壳1时，油能够将电池模组2完全包裹；电池模组2由多块并联的电池构成，多块并联的电池均固定设置在电池箱外壳1内；电池模组2之间、电池模组2与电池箱外壳1壁之间均不接触，以保证各电池模组2之间、各电池模组2与电池箱外壳1壁之间能够形成油通道；优选方案为：电池箱外壳1内设置有下垫板，下垫板水平固定在电池箱外壳1底面上方，电池模组2均匀的固定在下垫板上且电池模组2不与电池箱外壳1的内壁接触，下垫板上还开设有多个油孔，油孔开设的位置与相邻的电池模组2之间的空隙的位置相对应；当油进入电池箱外壳1后就能够顺着下垫板上的油孔包裹电池，并与电池进行热交换，达到改变电池温度的目的；为了防止油中的残渣等杂质损坏电池系统，右油孔和左油孔外均固定有过滤网；
电池管理单元3固定设置在电池箱外壳1上，电池管理单元3属于现有成熟技术，这里不再赘述；每个电池模组2表面均固定连接有用于采集电池温度信号的温度传感器；油位传感器6竖直设置在电池箱外壳1的底部；高压分配模块4固定设置在电池箱外壳1内，且高压分配模块4外部设置有密封壳，以防止油侵入高压分配模块4造成设备损坏（高压分配模块4属于现有成熟技术，这里不再赘述）；电池箱外壳1外部还固定设有航插9，航插9外部绝缘密封，温度传感器和油位传感器6的输出端均通过航插9与控制器通信连接，优选方案为：航插9与控制器之间通过CNN总线通信。
右油孔和左油孔上均密封连接有液压接头7，油箱上开设有第一油孔和第二油孔，油箱内还设置有油箱温度传感器，油箱温度传感器用于采集油箱内的温度信号，油箱温度传感器的输出端与控制器的输入端通信连接；油泵包括第一油泵和第二油泵，第一油泵采用双向泵，第一油泵的第一端通过油管8与第一油孔密封连通，第一油泵的第二端通过油管8与电池箱外壳1左侧的左油孔连通；第二油泵的进油端通过油管8与电池箱外壳1右端的右油孔密封连通，第二油泵的出油端通过油管8与第二油孔密封连通；第二油泵用于将电池箱外壳1内的油抽回到油箱中；
加热器和冷却器均设置在油箱内部，加热器和冷却器的输入端均与控制器的输出端连接，第一油泵和第二油泵的输入端均通过油泵控制电路与控制器的控制输出端连接，控制器能够控制加热器和冷却器对油箱中的油进行加热或者冷却（利用控制器控制加热器和冷却器对油进行加热或者冷却工作属于现有成熟技术，这里不再赘述。）。
电池温度传感器5和油位传感器6的输出端均通过航插9和CAN总线与控制器通信连接；
电池管理单元3、电动汽车的汽车管理单元、直流充电机均通过CAN总线与控制器通信连接；
电池管理单元3和电动汽车的汽车管理单元也通过CAN总线通信连接。
本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还包括远程终端，所述的控制器上集成有无线通信模块，控制器通过无线通信模块与远程终端通信连接，所述的远程终端可以采用工控机。
在使用本发明所述的电动汽车高倍率充电系统对电动汽车的电池系统进行充电时，首先将直流充电机的输出端与电池系统的电池管理连接；然后开启直流充电机，利用直流充电机对电动汽车的电池系统进行充电；在此过程中，控制器接收电池模组2表面电池温度传感器5发送的电池温度信号，若电池模组2表面的温度低于行业内规定的标准温度，则控制器控制油箱内的加热器开启，对油箱中的油进行加热，使油箱中的油温升高；同时，控制器控制第一油泵和第二油泵工作，第一油泵将油箱中的加热后的油输送到电池系统的电池箱外壳1内，进入电池箱外壳1内的油经过下垫板上的油孔包裹电池模组2，并与电池模组2之间进行热交换，升高电池块的温度，以加快电池系统的充电进程；同时，第二油泵将进行热交换后的油由电池箱外壳1内抽出来并重新输送到油箱中；若控制器检测到电池系统的温度过高，则控制器控制冷却器对油箱中的油进行冷却降温，同时冷缺降温后的油经第一油泵抽送向电池箱外壳1内，并经第二油泵由电池箱外壳1抽回到油箱，形成循环回路，并在循环的过程中完成热交换，降低电池模组2的温度（图1中的箭头方向为充电时油的流通方向）；充电工作完成以后，电池管理单元3将充电完成信号发送给控制器，控制器控制直流充电机断电，同时，控制器通过油泵控制电路控制第一油泵变向、第二油泵断电，由于左油孔开设在电池箱外壳1下箱盖的左端底部，因此第一油泵能够方便的将电池系统电池箱外壳1内的油抽干净；当控制器收到油位传感器6发送的电池箱外壳1内的油已经抽干净的信号之后，控制器控制第一油泵停止工作，电动汽车的电池系统充电工作完成。
在电动汽车的电池系统充电时，电池管理单元3将电池系统的充电信息通过CAN总线发送给电动汽车的整车控制器（VCU），由于电动汽车的汽车管理单元通过CAN总线与控制器通信连接，所以汽车管理单元能够将电池系统的充电信息发送给控制器，控制器能够通过无线通信模块将电池系统的充电信息发送给远程终端，供后期查询、统计使用；无线通信模块可采用WIFI模块或者GPRS模块。
本发明所述的电动汽车高倍率充电系统结构简单，价格低廉，便于推广；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还能够通过油浸增大电池模组2与导热介质的接触面积，加快电池模组2的热交换速度，最终实现电动汽车的快速充电；本发明所述的电动汽车高倍率充电系统还包括有远程终端，控制器能够通过无线通信模块将电池系统的充电信息发送给远程终端以供以后查询和统计使用。
Claims (5)
1.一种电动汽车高倍率充电系统，其特征在于：包括电动汽车、电池系统、控制器、直流充电机、油箱、加热器、冷却器和油泵；
控制器采用工业计算机；
电池系统按照行业标准设置在电动汽车上；
电池系统包括电池箱外壳、电池模组、电池管理单元、电池温度传感器、油位传感器、高压分配模块、液压接头、油管和航插；
电池模组由多块并联的电池构成，多块并联的电池均固定设置在电池箱外壳内，电池模组之间、电池模组与电池箱外壳内壁之间均不接触；
电池管理单元固定设置在电池箱外壳上；
每个电池模组表面均固定连接有用于采集电池温度信号的电池温度传感器；
油位传感器竖直固定在电池箱外壳的底部，油位传感器用于采集电池箱外壳内的油位信号；
高压分配模块固定设置在电池箱外壳内，且高压分配模块外部设置有密封壳；
电池箱外壳上分别开设有左油孔和右油孔，左油孔和右油孔上均密封连接有液压接头，电池箱外壳外部还固定设有航插，航插外部绝缘密封；
油箱上开设有第一油孔和第二油孔，油箱内设置有油箱温度传感器，油箱温度传感器用于采集油箱内的温度信号，油箱温度传感器的输出端与控制器通过CAN总线通信连接；
油泵包括第一油泵和第二油泵，第一油泵采用双向泵，第一油泵的第一端通过油管与第一油孔密封连通，第一油泵的第二端通过油管与左油孔连通；第二油泵的进油端通过油管与第二油孔密封连通，第二油泵的出油端通过油管与右油孔密封连通；
加热器和冷却器均设置在油箱内部，加热器和冷却器的输入端均与控制器的输出端连接，第一油泵和第二油泵的输入端均通过油泵控制电路与控制器的输出端连接；
电池温度传感器和油位传感器的输出端均CAN总线与控制器通信连接；
电池管理单元、电动汽车的汽车管理单元、直流充电机均通过CAN总线与控制器通信连接；
电池管理单元和电动汽车的汽车管理单元也通过CAN总线通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车高倍率充电系统，其特征在于：所述的电池箱外壳内设置有下垫板，下垫板水平固定在电池箱外壳的底面上方，多块电池均匀的固定在下垫板上且电池不与电池箱外壳的内壁接触，下垫板上开设有多个油孔，油孔开设的位置与相邻的两块电池之间的空隙的位置相对应。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车高倍率充电系统，其特征在于：所述的电池箱外壳上开设的油孔上设置有过滤网。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车高倍率充电系统，其特征在于：还包括远程终端，所述的控制器上集成有无线通信模块，控制器通过无线通信模块与远程终端通信连接，所述的远程终端采用工控机。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车高倍率充电系统，其特征在于：所述的无线通信模块采用WIFI模块或者GPRS模块。
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