CN106058340A - 一种电动车组合电池包切换控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动车设备领域，尤其是涉及是一种电动车组合电池包切换控制装置及方法。本发明通过物理将电池包壳体分隔为2个部分。由于电池包中有多个性能优势各不相同的多个电池组，可使采用此电池包装置的汽车的各方面性能均达到比较理想的水平。本发明包括第一、第二电池包、传感器单元、接触器控制单元等，当所述控制信号是平稳状态信号时，控制第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，控制第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
Description
技术领域
本发明涉及电动车设备领域，尤其是涉及是一种电动车组合电池包切换控制装置及方法。
背景技术
目前的电动汽车所采用的动力电池单元由于受到当前技术的局限，无法使各个方面性能均达到理想的状态。往往是充放电倍率高的电池能量密度低，而能量密度高的电池充放电倍率低；充放电倍率、能量密度、使用寿命等性能方面总是各有优劣，需在电池选择时需进行取舍。使得目前电动汽车产品只能在充电时间、动力性能、续航里程等性能参数中进行选择，难以做到各方面皆优。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种电动车组合电池包切换控制装置基方法。本发明通过物理将电池包壳体分隔为2个部分，其中独立部署具有不同性能优势的电池单元组成的电池包。由于电池包中有多个性能优势各不相同的多个电池组，可根据实际需求进行调用。可使采用此电池包装置的汽车的各方面性能均达到比较理想的水平。进一步的，通过BMS系统控制，当汽车急需快速充电以便使用时，可使用大功率充电机对电池包中高充放电倍率的电池组进行快速充电，以迅速获取一定的续航里程在不同需求的情况下调用性能最优的电池组进行工作.
本发明采用的技术方案如下：
一种电动车组合电池包切换控制装置包括：
电动汽车上设置能够独立作为动力源的高能量密度的电池包和高充放电倍率的电池包；
传感器单元,用于采集电动汽车当前运行状况，并将采集到的信号发送给PCU动力控制单元；
PCU动力控制单元，用于接收传感器单元发送的信号；根据此信号，判断汽车运行状态，当汽车处于平稳运行状态时，PCU动力控制单元发送平稳状态信号给接触器控制单元；否则，PCU动力控制单元发送非稳定状态信号给接触器控制单元；
接触器控制单元，用于接收PCU动力控制单元发送的控制信号，当所述控制信号是平稳状态信号时，第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
所述接触器控制单元包括预冲接触接触器、预充电阻、主正接触器、第一主负接触器及第二主负接触器；预冲接触器控制端口、主正接触器控制端口、第一主负接触器控制端口、第二主负接触器控制端口分别对应与PCU动力控制单元控制端口连接；预冲接触器公共端口、主正接触器公共端口、第一主负接触器公共端口、第二主负接触器公共端口与PCU动力控制单元公共端口共点连接；预冲接触器与主正接触器动触头共点连接作为用电单元正极输入端；第一主负接触器动触头、第二主负接触器动触头共点连接作为用电单元负极输入端；预冲接触器静触头通过预充电阻与高充放电倍率的电池包及高能量密度的电池包正极输出端共点连接；第一主负接触器静触头、第二主负接触器静触头分别对应与高充放电倍率的电池包负极、高能量密度的电池包负极连接；主正接触器静触头与高充放电倍率的电池包正极输出端、高能量密度的电池包正极输出端共点连接。
一种电动车组合电池包切换控制装置还包括BMS电池管理系统；对高充放电倍率的电池包及高能量密度的电池包进行SOC计算及工作状态的动态监测。
所述用电装置指的是被充电装置或者放电装置。
所述传感器单元包括用于检测车身稳定状态的传感器、检测油门速度的传感器。
一种电动车组合电池包切换控制方法包括:
步骤1：电动汽车启动后，PCU动力控制单元首先控制预冲接触器接通，同时主正接触器断开，第一主负接触器或第二主负接触器接通；然后主正接触器接通，预冲接触器断开，此时高充放电倍率的电池包通过主正接触器、第一主负接触器与用户装置接通；
步骤2：PCU动力控制单元接收传感器发送的信号；根据此信号，判断汽车运行状态，当汽车处于平稳运行状态时，PCU动力控制单元发送平稳状态信号给接触器控制单元；否则，PCU动力控制单元发送非稳定状态信号给接触器控制单元；
步骤3：当控制信号是平稳状态信号时，第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
一种电动车组合电池包切换控制方法还包括对高充放电倍率的电池包及高能量密度的电池包进行SOC计算及工作状态的动态监测的BMS电池管理系统。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1）本发明通过物理将电池包壳体分隔为2个部分高能量密度的电池包和高充放电倍率的电池包，其中独立部署具有不同性能优势的电池单元组成的电池包。通过BMS点出管理系统控制，在不同需求的情况下调用性能最优的电池组进行工作。
2）由于电池包中有多个性能优势各不相同的多个电池组，可一根据实际需求进行调用。可使采用此电池包装置的汽车的各方面性能均达到比较理想的水平。
3）当车辆起步加速或爬坡等工况下，电动机发出功率大，所需电池放电电流大。此时可调用电池包中高充放电倍率的电池组工作，以达到理想性能。
4）当车辆低速平稳行驶时，电动机工作稳定且功率低，所需电池放电电流小。此时可调用电池包中高能量密度的电池组工作，以达到较长的续航里程。
5）当汽车急需快速充电以便使用时，可使用大功率充电机对电池包中高充放电倍率的电池组进行快速充电，以迅速获取一定的续航里程。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
1、电动车上配置两个电池包，且两个电池包为并联结构，当传感器单元检测到电动汽车的运行状态，当汽车处于非平稳运算状态时，PCU动力控制单元通过与高充放电倍率的电池包连接的第一主负接触器通电，同时第二主负接触器断电；当汽车处于平稳运动状态时，PCU动力控制单元通过与高能量密度电池包连接的第二主负接触器通电，同时第一主负接触器断电，这样可以有效增加电动车的续驶里程。
2、BMS电池管理系统作用：包括SOC计算或者动态监测动力电池组的工作状态功能，其中SOC计算指的是准确估测动力电池组的荷电状态 (State of Charge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤。动态监测动力电池组的工作状态指的是在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。
3、电池包系统中每个电池组独立安装，通过BMS电源管理系统进行控制。
4、用电装置指的是被充电装置或者放电装置。被充电装置指的是被本专利装置充电的装置，放电装置指的是给本专利装置充电的装置。给被充电装置充电时每个电池组单独使用，当一个电池组电量不足时切换至另一个继续使用。冲电时每个电池组单独充电，当一个电池组充满后切换至另一个电池组继续充电，直至全部充满。
5、非稳定状态指的是起步、加速、爬坡及高速行驶等状态。稳定状态指的是汽车匀速行驶、长下坡及待机等不需要电机以大功率工作的状态。
6、预冲接触器、主正接触器、第一主负接触器（图1中的主负接触器一）、第二主负接触器（图1中的主负接触器二）都是接触器，其工作原理是：线圈和静触头是固定不动的，当线圈的控制端及公共端通电后，产生的电磁力克服弹簧的反作用力，将衔铁吸合并使动；接触器静触头接触，从而接通主电路，即此接触器通电。当线圈断电时，由于电磁吸力消失，衔铁依靠弹簧的反作用力而跳开，动触头和静触头也随之分离，切断主电路，即此接触器断电。PCU动力控制单元的公共端是接地端，PCU动力控制单元控制端分别输出控制电平信号，当PCU动力控制单元控制端与公共端产生压差时，接触器的线圈的控制端及公共端通电，进而使得动静触头之间产生相应动作。
7、接触器，可以被MOS管或IGBT等通过控制端实现输入输出端导通的器件代替。
8、其中预充电阻指的是电阻。
9、用电装置指的是被充电装置或者放电装置。被充电装置指的是被本专利装置充电的装置，放电装置指的是给本专利装置充电的装置。
工作过程是：
1）电动汽车启动后，PCU动力控制单元首先控制预冲接触器接通，同时主正接触器断开，对应第一主负接触器（图1中的主负接触器一）或第二主负接触器接通（图1中的主负接触器二）。然后主正接触器接通，预冲接触器断开，此时高充放电倍率的电池包通过主正接触器、第一主负接触器（或第二主负接触器）与用户装置接通；
2）PCU动力控制单元接收传感器发送的信号；根据此信号，判断汽车运行状态，当汽车处于平稳运行状态时，PCU动力控制单元发送平稳状态信号给接触器控制单元；否则，PCU动力控制单元发送非稳定状态信号给接触器控制单元；（PCU动力控制单元接收传感器发送的信号，控制第一主负接触器或第二主负接触器导通，进而使得高能量密度的电池包及高充放电倍率的电池包之一导通，是现有技术，即通过PCU动力控制单元通过控制端口发送控制信号给第一主负接触器或第二主负接触器）
3）当控制信号是平稳状态信号时，第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包（对应附图1中的电池包一）导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包（对应附图1中的电池包二）导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
本装置包括：高能量密度的电池包、高充放电倍率的电池包、BMS电池管理系统、传感器单元、接触器控制单元以及PCU动力控制单元。
传感器单元,用于采集电动汽车当前运行状况，并将采集到的信号发送给PCU动力控制单元；
PCU动力控制单元，用于接收传感器发送的信号；根据此信号，判断汽车运行状态，当汽车处于平稳运行状态时，PCU动力控制单元发送平稳状态信号给接触器控制单元；否则，PCU动力控制单元发送非稳定状态信号给接触器控制单元（判断及发送控制信号的）；
接触器控制单元，用于接收PCU动力控制单元发送的控制信号，当所述控制信号是平稳状态信号时，控制第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，控制第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (7)
1.一种电动车组合电池包切换控制装置，其特征在于包括：
电动汽车上设置能够独立作为动力源的高能量密度的电池包和高充放电倍率的电池包；
传感器单元,用于采集电动汽车当前运行状况，并将采集到的信号发送给PCU动力控制单元；
PCU动力控制单元，用于接收传感器单元发送的信号；根据此信号，判断汽车运行状态，当汽车处于平稳运行状态时，PCU动力控制单元发送平稳状态信号给接触器控制单元；否则，PCU动力控制单元发送非稳定状态信号给接触器控制单元；
接触器控制单元，用于接收PCU动力控制单元发送的控制信号，当所述控制信号是平稳状态信号时，第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
2.根据权利要求1所述的一种电动车组合电池包切换控制装置，其特征在于所述接触器控制单元包括预冲接触接触器、预充电阻、主正接触器、第一主负接触器及第二主负接触器；预冲接触器控制端口、主正接触器控制端口、第一主负接触器控制端口、第二主负接触器控制端口分别对应与PCU动力控制单元控制端口连接；预冲接触器公共端口、主正接触器公共端口、第一主负接触器公共端口、第二主负接触器公共端口与PCU动力控制单元公共端口共点连接；预冲接触器与主正接触器动触头共点连接作为用电单元正极输入端；第一主负接触器动触头、第二主负接触器动触头共点连接作为用电单元负极输入端；预冲接触器静触头通过预充电阻与高充放电倍率的电池包及高能量密度的电池包正极输出端共点连接；第一主负接触器静触头、第二主负接触器静触头分别对应与高充放电倍率的电池包负极、高能量密度的电池包负极连接；主正接触器静触头与高充放电倍率的电池包正极输出端、高能量密度的电池包正极输出端共点连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动车组合电池包切换控制装置，其特征在于还包括BMS电池管理系统；对高充放电倍率的电池包及高能量密度的电池包进行SOC计算及工作状态的动态监测。
4.根据权利要求2所述的一种电动车组合电池包切换控制装置，其特征在于所述用电装置指的是被充电装置或者放电装置。
5.根据权利要求2所述的一种电动车组合电池包切换控制装置，其特征在于所述传感器单元包括用于检测车身稳定状态的传感器、检测油门速度的传感器。
6.基于权利要求2所述的一种电动车组合电池包切换控制方法，其特征在于包括:
步骤1：电动汽车启动后，PCU动力控制单元首先控制预冲接触器接通，同时主正接触器断开，第一主负接触器或第二主负接触器接通；然后主正接触器接通，预冲接触器断开，此时高充放电倍率的电池包通过主正接触器、第一主负接触器与用户装置接通；
步骤2：PCU动力控制单元接收传感器发送的信号；根据此信号，判断汽车运行状态，当汽车处于平稳运行状态时，PCU动力控制单元发送平稳状态信号给接触器控制单元；否则，PCU动力控制单元发送非稳定状态信号给接触器控制单元；
步骤3：当控制信号是平稳状态信号时，第一主负接触器通电，同时第二主负控制器断电，使得高能量密度的电池包导通，使得高能量密度的电池包给用户装置供电；当所述控制信号为非平稳状态信号时，第二主负控制器通电，同时第一主负控制器断电，使得高充放电倍率的电池包导通，使得高充放电倍率的电池包给用户装置供电。
7.基于权利要求6所述的一种电动车组合电池包切换控制方法，其特征在于还包括对高充放电倍率的电池包及高能量密度的电池包进行SOC计算及工作状态的动态监测的BMS电池管理系统。
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