CN106918728A - 电动汽车换电模式下动力电池接插电表及其电能计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车换电模式下动力电池接插电表及其电能计量方法。本发明的底壳、上盖及PCB板上均开有正极穿孔、负极穿孔和接地极穿孔；所述上盖的正极穿孔内置用于电压正极采样的正极接触弹片连接器，负极穿孔内置用于电压负极采样的负极接触弹片连接器；所述PCB板上的正极穿孔处设有穿心式电流传感器；所述的底壳上装有一用于与针孔耦合式电池箱连接器插头的所有弱电信号接口连接的插接式连接头；所述的上盖上设有一用于与针孔耦合式电池箱连接器插座的所有接口插槽连接的弱电信号转接器。本发明解决了目前在电动汽车换电模式下动力电池能耗计量的问题，能够快速地安装在标准动力电池上，实现了快速更换，及时计量。

Description

电动汽车换电模式下动力电池接插电表及其电能计量方法

技术领域

本发明涉及车载动力电池电能计量领域，具体地说是一种电动汽车换电模式下动力电池接插电表及其电能计量方法。

背景技术

目前，电动汽车的普及已经是不可阻挡的趋势。采用换电模式对电动汽车进行电能补给也是目前不可或缺的一种方式，那么在换电时如何对电动汽车本次换电使用的电能进行计量就成为目前一个比较热点的问题。

电能计量装置作为法定计量装置，可安装在电动汽车上对使用的电能进行计量，但是由于电动汽车属于车主所有，而电能计量装置涉及金钱结算，会存在窃电的风险；也可以将计量装置安装在动力电池内部，但是由于电能计量装置自身工作需要电能，这样就会导致动力电池存储过程中会产生一定的电能消耗，另外，每台动力电池内置电能计量装置，对电池成本也会有一定的影响，对动力电池的回收利用不利。

因此，提供一种电动汽车换电模式下能够更加快捷、安全、节能的电能计量的方式，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种电动汽车换电模式下安装快捷、安全防窃电同时又节能的接插电表。

为此，本发明采用如下的技术方案：电动汽车换电模式下动力电池接插电表，包括底壳和上盖，

所述的底壳与上盖之间设有一固定在底壳上的PCB板；

所述的底壳、上盖及PCB板上均开有正极穿孔、负极穿孔和接地极穿孔；所述上盖的正极穿孔内置用于电压正极采样的正极接触弹片连接器，负极穿孔内置用于电压负极采样的负极接触弹片连接器；所述PCB板上的正极穿孔处设有穿心式电流传感器；

所述的底壳上装有一用于与动力电池上的针孔耦合式电池箱连接器插头的所有弱电信号接口连接的插接式连接头，该插接式连接头通过转接线与PCB板连接，用于将动力电池的弱电信号接入PCB板中；

所述的上盖上设有一用于与电池箱上的针孔耦合式电池箱连接器插座的所有接口插槽连接的弱电信号转接器，该弱电信号转接器对动力电池提供的弱电信号进行转接，从而将弱电信号传输给针孔耦合式电池箱连接器插座；

通过正、负极接触弹片连接器采样得到的电压数值信号传输给PCB板上的计量模块，通过穿心式电流传感器采样得到的电流数值信号传输给PCB板上的计量模块，通过计量模块计算或结算电量。

在动力电池与电池箱之间插入本发明的接插电表，实现换电模式下动力电池更换时的电量计量和结算。更换动力电池后，动力电池通过电池箱与电动汽车动力机构相连，完成动力输出。

进一步地，所述的弱电信号连接器包括本体、设置在本体上的低压辅助电源端子、通讯信号端子和给PCB板提供在位检测信号的复用端子；低压辅助电源端子受PCB板发出的在位检测信号控制，在动力电池未接入电动汽车或未进行充电时切断低压辅助电源，降低在动力电池存贮期间的电能消耗。通讯信号端子用于连接电动汽车CAN总线，与电动汽车进行通讯。

进一步地，所述的低压辅助电源端子包括低压辅助电源A+端子和低压辅助电源A-端子。

进一步地，所述的上盖上安装一用于实时显示计量模块计算或结算电量结果的LCD显示屏。

进一步地，所述的PCB板上设有备用电源，给动力电池未接入时PCB板提供电源。

进一步地，所述的备用电源，结合接插电表在位检测信号、计量模块的内部事件记录和异常报警记录实现接插电表的防窃电功能。

进一步地，所述底壳的两侧均设有一卡槽，动力电池上设有分别与两个卡槽配合使用的两个倒钩。通过卡槽与倒钩的配合使用，将本发明的底壳固定在动力电池上。

进一步地，所述针孔耦合式电池箱连接器插头上设有动力电池的正极、负极、接地极及定位导向柱，所述的底壳上设有分别与动力电池的正极、负极、接地极及定位导向柱配合使用的定位管；所述的底壳、上盖及PCB板上还开有定位导向柱穿孔。本发明使用时，动力电池的正极、负极、接地极及定位导向柱穿过底壳、电路板及上盖后伸出，再与电池箱上的针孔耦合式电池箱连接器插座配合使用，拆装快速。

进一步地，所述的动力电池上设有定位柱，所述的电池箱上设有与定位柱配合使用的定位孔。

本发明采用的另一技术方案为：上述电动汽车换电模式下动力电池接插电表进行电能计量的方法，其内容如下：

当动力电池未接入时，接插电表进入低功耗模式，定时唤醒检测接插电表的在位状态；

当动力电池接入及接插电表在位时，计量模块启动任务管理功能，进行电能计量处理，接着进行通讯处理和显示处理，即将计量模块计算或结算的电量结果通过PCB板显示在LCD显示屏上；

当接插电表失位时，冻结当前电能计量信息，记录接插电表失位开始、结束的时间及失位前电能计量信息，LCD显示屏显示接插电表在位异常信息，同时将该异常信息通过通讯信号端子上传给车载电脑。

本发明具有如下有益效果：解决了在电动汽车换电模式下动力电池能耗计量的问题，能够快速地安装在标准动力电池上，实现了快速更换，及时计量；同时能够实现了无需每台动力电池或者电动汽车安装计量装置的功能，节省了换电站的运营成本；降低了动力电池存贮期间的电能消耗；实现了防窃电功能。

附图说明

图1-2为本发明的结构分解图；

图3为本发明正面的结构示意图；

图4为本发明背面的结构示意图；

图5为图3中A部的放大图；

图6为图4中B部的放大图；

图7-8为本发明使用时的结构分解图；

图9为现有针孔耦合式电池箱连接器插头的结构示意图；

图10为现有针孔耦合式电池箱连接器插座的结构示意图；

图11为本发明接插电表的工作流程图。

图中，1-底壳，2-上盖，3-PCB板，4-正极穿孔，5-负极穿孔，6-接地极穿孔，7-正极接触弹片连接器，8-负极接触弹片连接器，9-穿心式电流传感器，10-动力电池，11-针孔耦合式电池箱连接器插头，12-插接式连接头，13-电池箱，14-针孔耦合式电池箱连接器插座，15-弱电信号转接器，21-LCD显示屏，23-卡槽，24-倒钩，25-正极，26-负极，27-接地极，28-定位导向柱，29-定位管，30-定位导向柱穿孔，31-定位柱，32-定位孔。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-8所示的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，底壳1与上盖2之间设有一固定在底壳上的PCB板3，所述的底壳1、上盖2及PCB板3上均开有正极穿孔4、负极穿孔5和接地极穿孔6；上盖2的正极穿孔内置用于电压正极采样的正极接触弹片连接器7，负极穿孔内置用于电压负极采样的负极接触弹片连接器8，通过正、负极接触弹片连接器7、8采样得到的电压数值信号传输给PCB板3上的计量模块；PCB板3上的正极穿孔处设有穿心式电流传感器9，通过穿心式电流传感器9采样得到的电流数值信号传输给PCB板3上的计量模块，通过计量模块计算或结算电量。

动力电池10上的针孔耦合式电池箱连接器插头11(如图9所示)与电池箱13上的针孔耦合式电池箱连接器插座14(如图10所示)匹配使用。

所述的底壳1上装有一用于与针孔耦合式电池箱连接器插头11的所有弱电信号接口连接的插接式连接头12，该插接式连接头12通过转接线与PCB板3连接，用于将动力电池的弱电信号接入PCB板3中。

所述的上盖2上设有一用于与孔耦合式电池箱连接器插座14的所有接口插槽连接的弱电信号转接器15，该弱电信号转接器15对动力电池提供的弱电信号进行转接，从而可将弱电信号传输给针孔耦合式电池箱连接器插座14。所述的弱电信号连接器15包括本体，设置在本体上的低压辅助电源A+、A-端子，通讯信号S+、S-端子，给PCB板提供在位检测信号的复用端子CC2；低压辅助电源端子受PCB板发出的在位检测信号控制，在动力电池未接入电动汽车或未进行充电时切断低压辅助电源，降低在动力电池存贮期间的电能消耗。

所述的PCB板2上设有备用电源，给动力电池未接入时PCB板提供电源。所述的备用电源，结合接插电表在位检测信号、计量模块的内部事件记录和异常报警记录实现接插电表的防窃电功能。

所述的上盖2上安装一用于实时显示计量模块计算或结算电量结果的LCD显示屏21。所述底壳1的两侧均设有一卡槽23，动力电池10上设有分别与两个卡槽配合使用的两个倒钩24。

所述针孔耦合式电池箱连接器插头11上设有动力电池的正极25、负极26、接地极27及定位导向柱28，所述的底壳上设有分别与动力电池的正极、负极、接地极及定位导向柱配合使用的定位管29；所述的底壳、上盖及PCB板上还开有定位导向柱穿孔30。所述的动力电池10上设有定位柱31，所述的电池箱13上设有与定位柱31配合使用的定位孔32。

如图11所示，电动汽车换电模式下动力电池接插电表的工作流程，其内容如下：

当动力电池未接入时，接插电表进入低功耗模式，定时唤醒检测接插电表的在位状态；

当动力电池接入及接插电表在位时，计量模块启动任务管理功能，进行电能计量处理，接着进行通讯处理和显示处理，即将计量模块计算或结算的电量结果通过PCB板显示在LCD显示屏上；

当接插电表失位时，冻结当前电能计量信息，记录接插电表失位开始、结束的时间及失位前电能计量信息，LCD显示屏显示接插电表在位异常信息，同时将该异常信息通过通讯信号端子上传给车载电脑。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求的范围中。

Claims (10)

1.一种电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，包括底壳(1)和上盖(2)，

所述的底壳(1)与上盖(2)之间设有一固定在底壳上的PCB板(3)；

所述的底壳(1)、上盖(2)及PCB板(3)上均开有正极穿孔(4)、负极穿孔(5)和接地极穿孔(6)；所述上盖(2)的正极穿孔内置用于电压正极采样的正极接触弹片连接器(7)，负极穿孔内置用于电压负极采样的负极接触弹片连接器(8)；所述PCB板(3)上的正极穿孔处设有穿心式电流传感器(9)；

所述的底壳(1)上装有一用于与动力电池(10)上的针孔耦合式电池箱连接器插头(11)的所有弱电信号接口连接的插接式连接头(12)，该插接式连接头(12)通过转接线与PCB板(3)连接，用于将动力电池的弱电信号接入PCB板(3)中；

所述的上盖(2)上设有一用于与电池箱(13)上的针孔耦合式电池箱连接器插座(14)的所有接口插槽连接的弱电信号转接器(15)，该弱电信号转接器(15)对动力电池提供的弱电信号进行转接，从而将弱电信号传输给针孔耦合式电池箱连接器插座(14)；

所述正、负极接触弹片连接器(7、8)用于将采样得到的电压数值信号传输给PCB板(3)上的计量模块，所述穿心式电流传感器(9)用于将采样得到的电流数值信号传输给PCB板(3)上的计量模块，所述计量模块用于计算或结算电量。

2.根据权利要求1所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述的弱电信号连接器(15)包括本体、设置在本体上的低压辅助电源端子、通讯信号端子和给PCB板提供在位检测信号的复用端子；低压辅助电源端子受PCB板发出的在位检测信号控制，在动力电池未接入电动汽车或未进行充电时切断低压辅助电源，降低在动力电池存贮期间的电能消耗。

3.根据权利要求2所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述的低压辅助电源端子包括低压辅助电源A+端子和低压辅助电源A-端子。

4.根据权利要求1或2所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述的上盖(2)上还装有一用于实时显示计量模块计算或结算电量结果的LCD显示屏(21)。

5.根据权利要求1或2所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述的PCB板(2)上设有备用电源，给动力电池未接入时PCB板提供电源。

6.根据权利要求5所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述的备用电源，结合接插电表在位检测信号、计量模块的内部事件记录和异常报警记录实现接插电表的防窃电功能。

7.根据权利要求1或2所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述底壳(1)的两侧均设有一卡槽(23)，动力电池(10)上设有分别与两个卡槽配合使用的两个倒钩(24)。

8.根据权利要求1或2所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述针孔耦合式电池箱连接器插头(11)上设有动力电池的正极(25)、负极(26)、接地极(27)及定位导向柱(28)，所述的底壳上设有分别与动力电池的正极、负极、接地极及定位导向柱配合使用的定位管(29)；所述的底壳、上盖及PCB板上还开有定位导向柱穿孔(30)。

9.根据权利要求1或2所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表，其特征在于，所述的动力电池(10)上设有定位柱(31)，所述的电池箱(13)上设有与定位柱(31)配合使用的定位孔(32)。

10.利用权利要求1-9任一项所述的电动汽车换电模式下动力电池接插电表进行电能计量的方法，其特征在于，

当动力电池未接入时，接插电表进入低功耗模式，定时唤醒检测接插电表的在位状态；

当动力电池接入及接插电表在位时，计量模块启动任务管理功能，进行电能计量处理，接着进行通讯处理和显示处理，即将计量模块计算或结算的电量结果通过PCB板显示在LCD显示屏上；

当接插电表失位时，冻结当前电能计量信息，记录接插电表失位开始、结束的时间及失位前电能计量信息，LCD显示屏显示接插电表在位异常信息，同时将该异常信息通过通讯信号端子上传给车载电脑。