CN108099860A - 一种电动汽车充更换电站系统及其控制方法 - Google Patents

一种电动汽车充更换电站系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车充更换电站系统及其控制方法。它包括中央处理器、供配电系统、充电控制系统和电池更换系统，供配电系统、充电控制系统和电池更换系统均与中央处理器连接，供配电系统包括一次设备、二次设备和站用电源，二次设备安装在一次设备上，所述的一次设备和站用电源连接，充电控制系统包括直流充电机和电池均衡电路，直流充电机通过电池均衡电路与电动汽车的电池连接，电池更换系统包括预备电池和更换设备，预备电池置于更换设备上。本发明的有益效果是：快速更换电池，节约时间，满足用户的使用需求，安全可靠性高，适用范围广，充电效率高，还能够对电池进行修复，并且能够实时监控电池的性能，确保车辆的安全。

Description

一种电动汽车充更换电站系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电相关技术领域，尤其是指一种电动汽车充更换电站系统及其控制方法。
背景技术
随着城市化、工业化进程的加速，汽车工业得到飞速发展。同时国际原油供求矛盾逐步加深，全球气候变暖日益明显。在此背景下，加速发展电动汽车充电设施建设，搭建电动汽车产业发展平台，对于推动低碳经济发展和低碳城市建设，降低汽车污染排放，优化能源消费结构，保障国家能源安全，促进环境与人类和谐发展等方面具有重要意义。
现有的电动汽车充电站往往仅仅只具备进行充电功能，满足电动汽车充电的需求，而随着电动汽车的普及推广，对于电动汽车的整体性能要求也越来越高，充电站单一的充电功能并不能满足用户的需求，例如：用户在跑高速时，会因为电池性能的影响导致用户需要频繁跑充电站进行充电，既降低了工作效率，又大大浪费时间，而充电站并不能直观的了解电动汽车中电池的实际情况，导致用户并不能作出合理的判断来满足使用需求。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种能够快速更换电池且能够满足用户使用需求的电动汽车充更换电站系统及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动汽车充更换电站系统，包括中央处理器、供配电系统、充电控制系统和电池更换系统，所述的供配电系统、充电控制系统和电池更换系统均与中央处理器连接，所述的供配电系统包括一次设备、二次设备和站用电源，所述的二次设备安装在一次设备上，所述的一次设备和站用电源连接，所述的充电控制系统包括直流充电机和电池均衡电路，所述的直流充电机通过电池均衡电路与电动汽车的电池连接，所述的电池更换系统包括预备电池和更换设备，所述的预备电池置于更换设备上。
供配电系统主要为充电控制系统提供电源；充电控制系统为电动汽车的电池箱提供直流电能，具备与电池箱内BMS通信的功能，并能根据BMS提供的信息通过中央处理器对电池箱进行充电控制和管理；电池更换系统为需要更换电池的用户提供更换电池的服务。当充电控制系统检测到电池需要更换时，亦或者用户认为充电时间过长，选择电池更换系统为电动汽车快速更换电池，以满足用户的不同需求。
作为优选，所述的一次设备包括变压器、隔离开关、断路器和互感器，所述的变压器、隔离开关、断路器、互感器和站用电源依次连接，所述的二次设备包括电表、保护继电器和通讯模块，所述的电表和保护继电器均安装在互感器与站内电源之间，所述的二次设备通过通讯模块与中央处理器连接。通过二次设备的设计，能够准确的监控一次设备中的运行状态，从而确保站内电源的正常供应，以确保整个充更换电站的正常运行。
作为优选，所述的充电控制系统内设有ID控制盒，所述的站用电源通过ID控制盒与直流充电机连接，所述的ID控制盒与中央处理器连接。通过ID控制盒的设计，一方面能够定位每一个充电控制系统，同时还能够正在充电的电动汽车进行通讯，提取相关信息来检测电池性能。
作为优选，所述的更换设备包括升降机构、拆装机械臂和更换架，所述的预备电池安装在更换架上，所述的升降机构和拆装机械臂均与中央处理器连接。通过更换设备的设计，实现了自动化快速更换电池的目的，能够快速有效的提高更换电池效率，从而确保用户使用的需求。
本发明还提供了一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，具体包括如下步骤：
(1)用户根据自己的需求进行选择，如果选择电池充电，则进入到步骤(2)中；如果选择电池换电，则进入到步骤(5)中；
(2)电动汽车的电池与充电控制系统的电池均衡电路连接，电动汽车的电池管理系统与充电控制系统的ID控制盒进行通讯，判断电动汽车的电池性能并通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户；
(3)充电完成过程中，根据用户选择的充电模式以及实际的充电时间来预计可用里程数；
(4)充电完成之后，选择相应的支付方式进行结算；
(5)通过更换设备对电动汽车的电池进行更换预备电池，更换完成后进入到步骤(4)中。
上述控制方法的设计，一方面能够满足用户的不同需求，即可选择充电，又可选择直接更换电池；另一方面，用户在选择充电时，充电控制系统既能够自动检测电池性能，又能够对电池进行修复操作；此外，通过上述控制方法的设计，无论电动汽车的电池是否存在问题，都能够确保电动汽车能够正常使用。
作为优选，在步骤(2)中，电池均衡电路首先对电动汽车的电池进行检测，了解电动汽车的电池均衡性，如果电动汽车的电池不均衡，则在充电过程中，电池均衡电路对电动汽车的电池进行自动修复，如果修复不成功，则通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户电池存在安全隐患需要进行电池更换，如果用户选择继续充电则进入到步骤(3)中，如果用户选择更换电池，则进入到步骤(5)中。通过上述步骤的设计，一方面能够实现了电池的自动修复，另一方面还能够告知用户电池性能状况，并给出合理的建议，使得用户能够实时了解车辆情况，确保车辆的安全使用。
作为优选，在步骤(2)中，ID控制盒读取电动汽车的电池管理系统信息，包括上一次充电到本次充电之间的车辆里程数、上一次充电到本次充电之间的电池使用电量和车辆总里程数，中央处理器内设置了每万公里电池电容量损失系数，通过车辆总里程数以及每万公里电池电容量损失系数来计算电动汽车车辆的电池电容量损失值，然后根据上一次充电到本次充电之间的车辆里程数将上一次充电到本次充电之间的电池使用电量减去电池电容量损失值来计算百公里的电损耗值，若该电损耗值在允许范围之内，则进入到步骤(3)中，若该电损耗值超过允许范围，则提醒用户电动汽车电池存在问题，以便用户及时排除故障问题，确保车辆的安全使用。这样设计，如果电池未进行修复，则可以判断电池性能的好坏；如果电池进行修复了，则可以判断修复后的电池性能，判断该电池能够修复，如果不能修复则需要告知用户更换电池。
作为优选，在步骤(3)中，充电模式包括慢充模式、正常模式和快充模式，中央处理器经ID控制盒通过电动汽车的电池管理系统实时读取电池的温度信息，在选择快充模式时，当电池温度超过设定范围，则自动跳到正常模式，并记录快充模式下的充电时间，若在正常模式下，电池温度还超过设定范围，则自动跳到慢充模式，并记录正常模式下的充电时间，若在慢充模式下，电池温度还超过设定范围，则自动停止充电，并记录慢充模式下的充电时间，然后通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户电池存在问题。通过判断电池充电时候的温度值来判断电池的性能，以确保电动汽车的安全。
作为优选，在步骤(4)中，结算操作之后，通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户是否需要票据打印，如果不需要打印，则只需要启动电动汽车离开即可；如果需要打印，通过仪表台上的触控显示屏选择打印方式，打印方式包括手动输入打印和自动输入打印，手动输入打印模式下，用户预先将票据信息存入手机端并通过输入手机号码进行票据信息打印；自动输入打印模式下，用户将票据信息制作成二维码，然后通过该电动汽车充更换电站系统的扫描口扫描相对应的二维码即可。通过上述方法的设计，大大提高了用户对票据打印的效率。
作为优选，在步骤(5)中，具体操作如下：中央处理器识别电动汽车相应电池的型号，然后根据电池型号选择相对应的预备电池安装在更换架上，之后升降机构将车辆顶起之后，通过拆装机械臂将装有电池的电动汽车底板整体拆卸下来，并通过拆装机械臂将安装有预备电池的更换架安装到电动汽车上即可。通过上述方式的设计，能够大大提高电池更换效率，节约时间。
本发明的有益效果是：快速更换电池，节约时间，满足用户的使用需求，安全可靠性高，适用范围广，充电效率高，还能够对电池进行修复，并且能够实时监控电池的性能，确保车辆的安全。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图中：1.中央处理器，2.供配电系统，3.充电控制系统，4.电池更换系统，5.一次设备，6.二次设备，7.站用电源，8.ID控制盒，9.直流充电机，10.电池均衡电路，11.更换设备，12.预备电池。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1所述的实施例中，一种电动汽车充更换电站系统，包括中央处理器1、供配电系统2、充电控制系统3和电池更换系统4，供配电系统2、充电控制系统3和电池更换系统4均与中央处理器1连接，供配电系统2包括一次设备5、二次设备6和站用电源7，二次设备6安装在一次设备5上，一次设备5和站用电源7连接，充电控制系统3包括直流充电机9和电池均衡电路10，直流充电机9通过电池均衡电路10与电动汽车的电池连接，电池更换系统4包括预备电池12和更换设备11，预备电池12置于更换设备11上。一次设备5包括变压器、隔离开关、断路器和互感器，变压器、隔离开关、断路器、互感器和站用电源7依次连接，二次设备6包括电表、保护继电器和通讯模块，电表和保护继电器均安装在互感器与站内电源之间，二次设备6通过通讯模块与中央处理器1连接。充电控制系统3内设有ID控制盒8，站用电源7通过ID控制盒8与直流充电机9连接，ID控制盒8与中央处理器1连接。更换设备11包括升降机构、拆装机械臂和更换架，预备电池12安装在更换架上，所述的升降机构和拆装机械臂均与中央处理器1连接。其中：供配电系统2中设有供配电控制器，二次设备6中的电表、保护继电器和通讯模块均与供配电控制器连接。
本发明还提供了一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，具体包括如下步骤：
(1)用户根据自己的需求进行选择，如果选择电池充电，则进入到步骤(2)中；如果选择电池换电，则进入到步骤(5)中；
(2)电动汽车的电池与充电控制系统3的电池均衡电路10连接，电动汽车的电池管理系统与充电控制系统3的ID控制盒8进行通讯，判断电动汽车的电池性能并通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户；
电池均衡电路10首先对电动汽车的电池进行检测，了解电动汽车的电池均衡性，如果电动汽车的电池不均衡，则在充电过程中，电池均衡电路10对电动汽车的电池进行自动修复，如果修复不成功，则通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户电池存在安全隐患需要进行电池更换，如果用户选择继续充电则进入到步骤(3)中，如果用户选择更换电池，则进入到步骤(5)中；
ID控制盒8读取电动汽车的电池管理系统信息，包括上一次充电到本次充电之间的车辆里程数、上一次充电到本次充电之间的电池使用电量和车辆总里程数，中央处理器1内设置了每万公里电池电容量损失系数，通过车辆总里程数以及每万公里电池电容量损失系数来计算电动汽车车辆的电池电容量损失值，然后根据上一次充电到本次充电之间的车辆里程数将上一次充电到本次充电之间的电池使用电量减去电池电容量损失值来计算百公里的电损耗值，若该电损耗值在允许范围之内，则进入到步骤(3)中，若该电损耗值超过允许范围，则提醒用户电动汽车电池存在问题，以便用户及时排除故障问题，确保车辆的安全使用；
(3)充电完成过程中，根据用户选择的充电模式以及实际的充电时间来预计可用里程数；
充电模式包括慢充模式、正常模式和快充模式，中央处理器1经ID控制盒8通过电动汽车的电池管理系统实时读取电池的温度信息，在选择快充模式时，当电池温度超过设定范围，则自动跳到正常模式，并记录快充模式下的充电时间，若在正常模式下，电池温度还超过设定范围，则自动跳到慢充模式，并记录正常模式下的充电时间，若在慢充模式下，电池温度还超过设定范围，则自动停止充电，并记录慢充模式下的充电时间，然后通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户电池存在问题；
(4)充电完成之后，选择相应的支付方式进行结算；
结算操作之后，通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户是否需要票据打印，如果不需要打印，则只需要启动电动汽车离开即可；如果需要打印，通过仪表台上的触控显示屏选择打印方式，打印方式包括手动输入打印和自动输入打印，手动输入打印模式下，用户预先将票据信息存入手机端并通过输入手机号码进行票据信息打印；自动输入打印模式下，用户将票据信息制作成二维码，然后通过该电动汽车充更换电站系统的扫描口扫描相对应的二维码即可
(5)通过更换设备11对电动汽车的电池进行更换预备电池12，更换完成后进入到步骤(4)中；
具体操作如下：中央处理器1识别电动汽车相应电池的型号，然后根据电池型号选择相对应的预备电池12安装在更换架上，之后升降机构将车辆顶起之后，通过拆装机械臂将装有电池的电动汽车底板整体拆卸下来，并通过拆装机械臂将安装有预备电池12的更换架安装到电动汽车上即可。
供配电系统2主要为充电控制系统3提供电源；充电控制系统3为电动汽车的电池箱提供直流电能，具备与电池箱内BMS通信的功能，并能根据BMS提供的信息通过中央处理器1对电池箱进行充电控制和管理；电池更换系统4为需要更换电池的用户提供更换电池的服务。当充电控制系统3检测到电池需要更换时，亦或者用户认为充电时间过长，选择电池更换系统4为电动汽车快速更换电池，一方面能够满足用户的不同需求，即可选择充电，又可选择直接更换电池；另一方面，用户在选择充电时，充电控制系统3既能够自动检测电池性能，又能够对电池进行修复操作；此外，通过上述控制方法的设计，无论电动汽车的电池是否存在问题，都能够确保电动汽车能够正常使用。

Claims (10)

1.一种电动汽车充更换电站系统，其特征是，包括中央处理器(1)、供配电系统(2)、充电控制系统(3)和电池更换系统(4)，所述的供配电系统(2)、充电控制系统(3)和电池更换系统(4)均与中央处理器(1)连接，所述的供配电系统(2)包括一次设备(5)、二次设备(6)和站用电源(7)，所述的二次设备(6)安装在一次设备(5)上，所述的一次设备(5)和站用电源(7)连接，所述的充电控制系统(3)包括直流充电机(9)和电池均衡电路(10)，所述的直流充电机(9)通过电池均衡电路(10)与电动汽车的电池连接，所述的电池更换系统(4)包括预备电池(12)和更换设备(11)，所述的预备电池(12)置于更换设备(11)上。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充更换电站系统，其特征是，所述的一次设备(5)包括变压器、隔离开关、断路器和互感器，所述的变压器、隔离开关、断路器、互感器和站用电源(7)依次连接，所述的二次设备(6)包括电表、保护继电器和通讯模块，所述的电表和保护继电器均安装在互感器与站内电源之间，所述的二次设备(6)通过通讯模块与中央处理器(1)连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充更换电站系统，其特征是，所述的充电控制系统(3)内设有ID控制盒(8)，所述的站用电源(7)通过ID控制盒(8)与直流充电机(9)连接，所述的ID控制盒(8)与中央处理器(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充更换电站系统，其特征是，所述的更换设备(11)包括升降机构、拆装机械臂和更换架，所述的预备电池(12)安装在更换架上，所述的升降机构和拆装机械臂均与中央处理器(1)连接。
5.一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，其特征是，具体包括如下步骤：
(1)用户根据自己的需求进行选择，如果选择电池充电，则进入到步骤(2)中；如果选择电池换电，则进入到步骤(5)中；
(2)电动汽车的电池与充电控制系统(3)的电池均衡电路(10)连接，电动汽车的电池管理系统与充电控制系统(3)的ID控制盒(8)进行通讯，判断电动汽车的电池性能并通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户；
(3)充电完成过程中，根据用户选择的充电模式以及实际的充电时间来预计可用里程数；
(4)充电完成之后，选择相应的支付方式进行结算；
(5)通过更换设备(11)对电动汽车的电池进行更换预备电池(12)，更换完成后进入到步骤(4)中。
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，其特征是，在步骤(2)中，电池均衡电路(10)首先对电动汽车的电池进行检测，了解电动汽车的电池均衡性，如果电动汽车的电池不均衡，则在充电过程中，电池均衡电路(10)对电动汽车的电池进行自动修复，如果修复不成功，则通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户电池存在安全隐患需要进行电池更换，如果用户选择继续充电则进入到步骤(3)中，如果用户选择更换电池，则进入到步骤(5)中。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，其特征是，在步骤(2)中，ID控制盒(8)读取电动汽车的电池管理系统信息，包括上一次充电到本次充电之间的车辆里程数、上一次充电到本次充电之间的电池使用电量和车辆总里程数，中央处理器(1)内设置了每万公里电池电容量损失系数，通过车辆总里程数以及每万公里电池电容量损失系数来计算电动汽车车辆的电池电容量损失值，然后根据上一次充电到本次充电之间的车辆里程数将上一次充电到本次充电之间的电池使用电量减去电池电容量损失值来计算百公里的电损耗值，若该电损耗值在允许范围之内，则进入到步骤(3)中，若该电损耗值超过允许范围，则提醒用户电动汽车电池存在问题，以便用户及时排除故障问题，确保车辆的安全使用。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，其特征是，在步骤(3)中，充电模式包括慢充模式、正常模式和快充模式，中央处理器(1)经ID控制盒(8)通过电动汽车的电池管理系统实时读取电池的温度信息，在选择快充模式时，当电池温度超过设定范围，则自动跳到正常模式，并记录快充模式下的充电时间，若在正常模式下，电池温度还超过设定范围，则自动跳到慢充模式，并记录正常模式下的充电时间，若在慢充模式下，电池温度还超过设定范围，则自动停止充电，并记录慢充模式下的充电时间，然后通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户电池存在问题。
9.根据权利要求5所述的一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，其特征是，在步骤(4)中，结算操作之后，通过汽车仪表台上的触控显示屏告知用户是否需要票据打印，如果不需要打印，则只需要启动电动汽车离开即可；如果需要打印，通过仪表台上的触控显示屏选择打印方式，打印方式包括手动输入打印和自动输入打印，手动输入打印模式下，用户预先将票据信息存入手机端并通过输入手机号码进行票据信息打印；自动输入打印模式下，用户将票据信息制作成二维码，然后通过该电动汽车充更换电站系统的扫描口扫描相对应的二维码即可。
10.根据权利要求5所述的一种电动汽车充更换电站系统的控制方法，其特征是，在步骤(5)中，具体操作如下：中央处理器(1)识别电动汽车相应电池的型号，然后根据电池型号选择相对应的预备电池(12)安装在更换架上，之后升降机构将车辆顶起之后，通过拆装机械臂将装有电池的电动汽车底板整体拆卸下来，并通过拆装机械臂将安装有预备电池(12)的更换架安装到电动汽车上即可。
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