CN106571656A - 一种电动汽车充电设备的电池状态监测和充电管理系统 - Google Patents

一种电动汽车充电设备的电池状态监测和充电管理系统 Download PDF

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刘振杰
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孙文涛
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种通过采集电动汽车电池充电时的状态信息,在电动汽车充电设备侧实现的电池状态监测和充电管理系统。该系统分别与电动汽车和电动汽车充电设备进行通讯,采集电动汽车在充电时电池的状态信息,实现对电池状态的监测功能,并通过一定的算法实时计算出最优化的充电电流和电压值传送至电动汽车充电设备系统。根据充电设备管理系统的给定值,电动汽车充电设备实时调整输出设定值。

Description

一种电动汽车充电设备的电池状态监测和充电管理系统
技术领域
本发明涉及电动汽车行业、电动汽车电池行业、电动汽车充电设备行业及其它具有交直流充电设备的系统。
背景技术
当今,电动汽车正越来越多的走进人们的生活,其优点在于不采用任何燃料,直接使用电池储存能量然后通过电动机转化成动能,绿色环保,没有污染,能源可再生。
对于电动汽车而言,电池是其最为关键的部件,电池性能及使用寿命直接决定这电动车的使用周期。另外,为电池充电的电动汽车充电设备也是与电动汽车相关的重要配套部件,电动汽车充电设备自身的性能及充电时对电池的工作方式决定着电池的安全与使用寿命。
目前,电动汽车的电池管理系统都是在集成在电动汽车里,当电动汽车充电设备对电池进行充电时,电动汽车充电设备与电动汽车之间通过通讯的方式,接收电动汽车电池管理系统的电池充电参数。这些参数里仅规定了电池允许的最大充电电流及充电电压,电动汽车充电设备根据接收到的最大电流和最大电压来设定自身的输出。由于电动汽车充电设备自身没有电池管理和监测系统,仅能通过电动汽车自身发出的最大电流和电压来设定电动汽车充电设备的输出,但是此时的输出并不是最优化的值。如果输出的电流和电压过大,而实际电池在这样的电流电压下不是充电最快的状态,这样将会造成充电效率的下降及电能在充电线路上的损耗。
因此,一种在电动汽车充电设备侧利用电动汽车传回的电池电压、电流及温度等信息构建的电池状态监测及充电管理系统很有必要。该系统有以下优点:
1.对电池状态实时监控,当电动汽车电池管理系统失效时,电动汽车充电设备自身仍然能够对电池进行状态监测及充电管理。
2.根据对电池电流电压温度信息,管理系统自身通过一定的算法,得到充电最优化的参数配置,提高充电效率。
3.最优化的充电参数,电流、电压等能够降低电能在充电线路上的损耗及实现对电池的保护。
发明内容
本发明设计了一种通过通讯方式采集电动汽车电池的电流、电压、温度等信息,而构建的电池状态监测及充电管理系统。该系统安装在电动汽车充电设备侧,以一定的控制算法得到最优化的充电电流电压输出值,并且该系统与电动汽车充电设备自身的控制系统进行通讯,将最优化的充电电流电压值发送给电动汽车充电设备,电动汽车充电设备将接收到的充电电流电压最优值作为自身输出设定值对电池进行充电。同时将设备自身电流电压采集系统所采集的实际电流电压输出值通过通讯的方式发送给充电管理系统。
另外,该系统通过与电动汽车进行通讯得到的电池状态信息,实时监控电动汽车电池的温度等状态,当电池温度、电流及电压值出现异常时,将警告和故障信号发送至电动汽车充电设备,电动汽车充电设备收到电池警告和故障信号后,不用等待电动汽车自身的电池管理系统发出的指令,电动汽车充电设备自身直接执行减小输出或停机操作,实现对电池的保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中的电池状态监测和充电管理系统框图;
图2为本发明中电动汽车充电设备、充电管理系统及电动汽车的通讯系统示意图;
图3为本发明中的充电管理系统工作示意图;
图4为本发明中电池状态监控系统示意图;
图5为本发明中系统工作步骤流程图。
具体实施方式
本发明所设计的电池状态监测和充电管理系统,如图1。
包括:电动汽车电池状态采集系统、充电管理系统、充电状态监测系统。
1.电动汽车电池状态采集系统
电动汽车与电动汽车充电设备采用国家标准规定的CAN通讯协议进行通讯,在电动汽车和电池通讯的CAN总线上增加一个节点,将该系统接入到此节点上,并设置相应的节点ID号。如图2。这样就将电动汽车、电动汽车充电设备及本发明中的系统都在连接在同一个CAN通讯回路中,能够实现本发明中的系统与电动汽车之间,本发明中的系统与电动汽车充电设备之间的通讯,传输数据。
本发明中的电池状态监测和充电管理系统采集电动汽车电池允许的最大电流、电压值、实时充电的电流、电压值及电池的温度值。这样就实现了对电池参数的采集。
2.充电管理系统
由上述1中得到了电动汽车电池充电允许的最大电流、电压值,充电实时电流、电压值及电池温度值。根据充电过程中电池的电流电压的在单位时间的变化率,再结合电池的实时温度值及电池允许的最大温度值,以一定的控制算法计算出当前最优化的充电输出的电流电压值。再与电池在当前所允许的最大电流电压值进行比较,如果优化值小于最大允许值则取优化值为输出;如果优化值大于允许的最大值则取允许的最大值作为输出。
如图3。
得到以上输出值后,本发明中的充电管理系统通过通讯将输出值发送给电动汽车充电设备,电动汽车充电设备将该值作为最终的输出设定值。
然后,电动汽车充电设备将自身实际的实时电流电压输出值通过通讯再发送给本发明中的充电管理系统供本系统使用。
3.电池状态监测系统
本发明中的系统通过与电动汽车的通讯采集电池当前的所有实时温度值信息、电池所允许的最高温度值、实时电流电压值及允许的最大电流电压值,根据电池允许的最高温度值及允许的最大电流电压值设定报警和故障限值。如图4。当电池实时温度值及电流电压值超过警告限值时,本发明中的电池状态监测系统将该警告信号传送给电动汽车充电设备,以提示电动汽车充电设备当前电池温度警告,应降低输出以保护电池。
当电池实时温度值及电流电压值超过故障限值时,本发明中的电池状态监测系统将该电池故障信号传送给电动汽车充电设备,以提示当前电池温度和电流电压已经异常,应立即停机停止给电池充电,避免造成更严重的故障。
4.系统工作流程
如图5。
步骤1:与电动汽车进行通讯,采集电动汽车电池的最大允许电流、电压,实时的电流、电压值;电池允许的最大温度值和实时温度值。
步骤2:根据步骤1中得到的信息,通过一定的算法计算出当前最优化的电池充电电流电压值,发送给电动汽车充电设备。
步骤3:根据步骤1中得到的信息,计算出合理的警告限值和故障限值并设定。
步骤4:实时监控电池温度状态及电流电压状态,当实时的电池温度及电流电压值超过警告和故障限值时,将该警告或故障信号发送给电动汽车充电设备。
步骤5:返回步骤1,系统循环工作。
需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种安装在电动汽车充电设备侧的电动汽车电池状态监测和充电管理系统,
包括:(1)通过采集电动汽车电池的电压、电流及温度信息实现在电动汽车充电设备侧对电动汽车电池充电进行管理的方法;
(2)通过采集电动汽车电池的温度及电流电压值等信息在电动汽车充电设备侧实现对电动汽车电池充电状态进行监测的方法。
2.一种通过采集电动汽车电池充电电流、电压及温度信息构建的充电管理系统,
包括:(1)通过采集电动汽车电池在充电时的电压、电流及温度信息,根据电流电压单位时间内变化率及实时温度值折算出最优的充电电压和电流的方法;
(2)将充电管理系统折算出的最优的电流电压值与电动汽车实时传送的电池最大允许值进行比较取最小值的方法。
3.一种通过采集电动汽车电池温度及电流电压信息的电池状态监测系统,
包括:(1)通过通讯的方式将电池温度及电流电压信息采集到电池状态监测系统的方法;
(2)通过采集到的电池温度及电流电压信息计算并设置电池状态警告限值和故障限值的方法;
(3)将电池状态监测系统监测的电池警告和故障信号传送给电动汽车充电设备系统的方法。
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