CN110843605A - 电源切换系统、供电电路的切换方法及电动车 - Google Patents

电源切换系统、供电电路的切换方法及电动车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电源切换系统、供电电路的切换方法及电动车，电源切换系统包括，第一电源单元，第二电源单元和系统切换控制单元，所述系统切换控制单元与所述第一电源单元和所述第二电源单元电连接，所述系统切换控制单元控制所述第一电源单元和所述第二电源单元串联或并联，并控制所述第一电源单元和所述第二电源单元串联与所述第一电源单元和所述第二电源单元并联之间切换，进而实现所述第一电源单元和第二电源单元的充放电过程，本发明还公开了用于上述电源切换系统的供电电路的切换方法，及包括上述电源切换系统的电动车，本发明公开的技术方案可以根据电动车的动力输出自由切换电源单元的工作模式，提高了用户体验。

Description

电源切换系统、供电电路的切换方法及电动车
技术领域
本发明涉及电路控制技术领域，具体涉及电源切换系统、供电电路的切换 方法及电动车。
背景技术
随着锂电池的兴起及国家新能源战略的推进，锂电池电动两轮车在市场上 的占有率越来越高，但受限于行业条件，要么采用小容量的单电池，以便于取 出来充电，要么采用内置大容量电池来提高续驶里程，但只能随车充电，也有 一些企业开始采用双电池布置，但仅限于直接串联或者并联，不能进行双电池 下可以串并联自由切换。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供电源切换系统、供电电路的切换方法及电动 车，在单电池下可以工作，双电池下可以串并联自由切换，可以根据需要自由 切换电源的工作模式。
第一方面，本发明公开了一种电源切换系统，包括，第一电源单元，第二 电源单元和系统切换控制单元，所述系统切换控制单元与所述第一电源单元和 所述第二电源单元电连接，所述系统切换控制单元控制所述第一电源单元和所 述第二电源单元串联或并联，并控制所述第一电源单元和所述第二电源单元串 联与所述第一电源单元和所述第二电源单元并联之间切换，进而实现所述第一 电源单元和第二电源单元的充放电过程。
与现有技术相比，本发明公开的技术方案可以根据具体的需求进行自由切 换，可以切换至单电源工作模式，双电源工作模式，双电源工作模式的串联与 并联的自由切换，可以根据电动车的动力输出自由切换电源单元的工作模式， 提高了用户体验。
第二方面，本发明公开了一种用于至少一种上述技术方案公开的电源切换 系统的供电电路的切换方法，包括：
判断是单电池接入还是双电池接入，如果是双电池接入，控制闭合第一开 关，第二开关，第四开关，打开第三开关和第五开关，所述第一电源单元和第 二电源单元进入串联充放电模式；或，控制闭合第一开关，第二开关，第三开 关和第五开关，打开第四开关，所述第一电源单元和所述第二电源单元进入并 联充放电模式；
在第一电池和第二电池放电的过程中，对比所述第一电池和第二电池的放 电电量，当所述放电电量到达预设阈值时，关闭所述剩余电量较低的电池，进 入单电池放电工作模式；
如果单电池插入，闭合所述第一开关和所述第三开关，打开第二开关，第 四开关和第五开关，所述第一电源单元进入单电源充放电工作模式，或闭合第 二开关和第三开关，打开第一开关，第四开关和第五开关，所述第二电源单元 进入单电源充放电工作模式。
与现有技术相比，本发明公开的电源切换系统的供电电路的切换方法的有 益效果与上述至少一种技术方案公开的一种电源切换系统的有益效果相同，在 此不做赘述。
第三方面，本发明还提供了一种电动车，所述电动车上设置有至少一项上 述技术方案的电源切换系统。
与现有技术相比，本发明公开电动车的有益效果与上述至少一种技术方案 公开的一种电源切换系统的有益效果相同，在此不做赘述。
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一简单地介绍，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 创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种电源切换系统结构示意图；
图2为本发明公开的电源放电过程流程图；
图3为本发明公开的电源充电过程流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实 施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
申请人经过研究发现，现有技术中存在随着锂电池的兴起及国家新能源战 略的推进，锂电池电动两轮车在市场上的占有率越来越高，但受限于行业条件， 要么采用小容量的单电池，以便于取出来充电，要么采用内置大容量电池来提 高续驶里程，但只能随车充电，也有一些企业开始采用双电池布置，但仅限于 直接串联或者并联，不能进行双电池下可以串并联自由切换。
为了解决上述问题，在本发明实施例中公开了一种电源切换系统，包括， 第一电源单元，第二电源单元和系统切换控制单元，所述系统切换控制单元与 所述第一电源单元和所述第二电源单元电连接，所述系统切换控制单元控制所 述第一电源单元和所述第二电源单元串联或并联，并控制所述第一电源单元和 所述第二电源单元串联与所述第一电源单元和所述第二电源单元并联之间切 换，进而实现所述第一电源单元和第二电源单元的充放电过程，通过本发明提 供的技术方案可以根据具体的需求进行自由切换，可以切换至单电源工作模式， 双电源工作模式，双电源工作模式的串联与并联的自由切换，可以根据电动车 的动力输出自由切换电源单元的工作模式，提高了用户体验。
所以为了解决上述问题，以下通过实施例详细说明本发明。
下面结合附图，详细说明本发明的各种非限制性实施方式。
如图1所示，图1为本发明公开的一种电源切换系统结构示意图；
本发明公开了一种电源切换系统，包括，第一电源单元02，第二电源单元 03和系统切换控制单元01，上述第一电源单元02包括第一电源管理系统(未示 出)，第一开关06和第一电源07，上述第一电源管理系统(未示出)包括第一电 源控制单元04，上述第一电源控制单元04和上述系统切换控制单元01电连接， 上述系统切换控制单元01通过上述第一电源控制单元04控制上述第一开关06打 开/关闭；上述第二电源单元03包括第二电源管理系统(未示出)，第二开关08 和第二电源09，上述第二电源管理系统(未示出)包括第二电源控制单元05， 上述第二电源控制单元05和上述系统切换控制单元01电连接，上述系统切换控制单元01通过上述第二电源控制单元05控制上述第二开关08打开/关闭，上述第 一电源管理系统(未示出)和第二电源管理系统(未示出)还分别设置有第一 通讯接口(未示出)和第二通讯接口(未示出)，上述第一通讯接口(未示出) 和第二通讯接口(未示出)分别用于上述第一电源07和第二电源09的状态信息 传输。
需要说明的是，总体来说，上述系统切换控制单元01与上述第一电源单元 02和上述第二电源单元03电连接，上述第一电源单元02和上述第二电源单元03 通过上述系统切换控制单元01进行控制实现上述第一电源单元02和上述第二电 源单元03串联或并联，上述系统切换控制单元01控制上述第一电源单元02和上 述第二电源单元03串联与上述第一电源单元02和上述第二电源单元03并联之间 切换，进而实现上述第一电源单元02和第二电源单元03的充放电过程。
本发明实施例中，上述系统切换控制单元01控制上述第一电源单元02和上 述第二电源单元03串联与上述第一电源单元02和上述第二电源单元03并联之间 切换，进而实现上述第一电源单元02和第二电源单元03的充放电过程，主要通 过控制相关的开关进行实现。
具体的，本发明还包括，第三开关10，第四开关11和第五开关12，上述第 三开关10，第四开关11和第五开关12分别与系统切换控制单元01电连接，当第 一开关06和第二开关08关闭时，通过控制上述第三开关10，第四开关11和第五 开关12的打开或关闭实现上述第一电源单元02和上述第二电源单元03串联与上 述第一电源单元02和上述第二电源单元03并联之间切换。
上述第三开关10设置在第一电源单元02和第二电源单元03的正极端公共端 上，上述第五开关12设置在第一电源单元02和第二电源单元03的负极端公共端 上，上述第四开关11一端与上述第一电源单元02和上述第二电源单元03的正极 端公共端连接，上述第四开关11的另一端与上述第一电源单元02和第二电源单 元03负极端的公共端连接。
上述第一开关06，第二开关08，第三开关10，第四开关11和第五开关12的 工作模式如下，当闭合上述第一开关06和上述第三开关10，打开上述第二开关 08，上述第四开关11和上述第五开关12，上述第一电源单元02进入单电源充放 电工作模式，即通过一个电池进行充电或者放电。
当闭合上述第二开关08和上述第三开关10，打开上述第一开关06，上述第 四开关11和上述第五开关12，上述第二电源单元03进入单电源充放电工作模式， 即通过一个电池进行充电或者放电。
当闭合上述第一开关06，上述第二开关08，上述第三开关10和上述第五开 关12，打开上述第四开关11，上述第一电源单元02和上述第二电源单元03进入 并联充放电模式，即上述第一电源单元02和上述第二电源单元03处于并联状态 进行充电或者放电。
当闭合上述第一开关06，上述第二开关08，上述第四开关11，打开上述第 三开关10和第五开关12，上述第一电源单元02和上述第二电源单元03进入串联 充放电模式，即上述第一电源单元02和上述第二电源单元03处于串联状态进行 充电或者放电。
本发明公开的实施例，上述系统切换控制单元01还包括：比较单元(未示 出)，在上述第一电源07和上述第二电源09放电的过程中，通过上述比较单元(未 示出)比较上述第一电源07和上述第二电源09的放电电量，当上述放电电量到 达预设阈值时，关闭上述剩余电量较低的电源，进入单电源放电工作模式。
需要说明的是，由于在双电池放电过程中，避免电池的电量进行放空，所 以本发明实施例中在系统切换控制单元01中设置有比较单元(未示出)，用于对 第一电源单元02和第二电源单元03中的第一电源管理系统(未示出)和第二电 源管理系统(未示出)获取的第一电源07和第二电源08的电量信息与预设阈值 进行比较，如果其中一个电源的剩余电量达到预设的阈值时，则通过系统切换 控制单元01控制相应的开关打开，并停止电源的输出电量，此时只提供剩余电 量较高的电源进行工作，直到此电源也达到预审阈值时，则通过系统切换控制 单元01控制相应的开关打开，停止电源的输出电量。
与现有技术相比，本发明公开的技术方案可以根据具体的需求进行自由切 换，可以切换至单电源工作模式，双电源工作模式，双电源工作模式的串联与 并联的自由切换，可以根据电动车的动力输出自由切换电源单元的工作模式， 提高了用户体验。
另外一方面，本发明实施例还提供了一种用于电源切换系统的供电电路的 切换方法，包括：
步骤1，判断是单电池接入还是双电池接入，如果是双电池接入，控制闭合 第一开关，第二开关，第四开关，打开第三开关和第五开关，所述第一电源单 元和第二电源单元进入串联充放电模式；或，控制闭合第一开关，第二开关， 第三开关和第五开关，打开第四开关，所述第一电源单元和所述第二电源单元 进入并联充放电模式；
如果单电池插入，闭合所述第一开关和所述第三开关，打开第二开关，第 四开关和第五开关，所述第一电源单元进入单电源充放电工作模式，或闭合第 二开关和第三开关，打开第一开关，第四开关和第五开关，所述第二电源单元 进入单电源充放电工作模式。
步骤2，在第一电池和第二电池放电的过程中，对比所述第一电池和第二电 池的放电电量，当所述放电电量到达预设阈值时，关闭所述剩余电量较低的电 池，进入单电池放电工作模式。
如图3所示，图3为本发明公开的电源放电过程流程图；
如果判断为单电源插入，则通过系统切换控制单元控制切换系统进行上电， 打开单电源供电回路向电动车进行供电，如果在单电源放电的过程中，插入另 外一个电源，形成双电源，经过判断是双电源插入，且双电源插入符合双电源 的串联连接，打开双电源供电回路对电动车进行供电，当双电源在放电的过程 中，如果一个电源放电电量到达预设阈值时，关闭剩余电量较低的电源，进入 单电源放电工作模式。
同样，如果双电源插入，且符合双电源的并联连接，打开双电源供电回路 对电动车进行供电，当双电源在放电的过程中，如果一个电源放电电量到达预 设阈值时，关闭剩余电量较低的电源，进入单电源放电工作模式。
如图3所示，图3为本发明公开的电源充电过程流程图。
需要说明的是，在充电的过程中电源可以随车进行充电，也可以取出电源 进行充电，如果取出电源进行充电，电源的充电过程不能实现串并联的切换。
以下是以充电过程是随车进行充电。
首先一个电源插入进行充电，可以通过系统切换控制单元控制进行单电源 进行充电模式，随后如果插入另外一个电源且满足双电源的并联条件，切换为 双电源并联进行充电，如果不满足双电源并联的条件，则切换为单电源进行充 电。
同样，如果双电源满足串联条件，则切换为双电源串联进行充电，如果不 满足双电源串联的条件，则切换为单电源进行充电。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电动车，上述电动车上设置有上述 的电源切换系统。
与现有技术相比，本发明公开电动车的有益效果与上述技术方案的一种电 源切换系统的有益效果相同，在此不做赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电源切换系统，包括，第一电源单元，第二电源单元和系统切换控制单元，所述系统切换控制单元与所述第一电源单元和所述第二电源单元电连接，其特征在于，所述系统切换控制单元控制所述第一电源单元和所述第二电源单元串联或并联，并控制所述第一电源单元和所述第二电源单元串联与所述第一电源单元和所述第二电源单元并联之间切换，进而实现所述第一电源单元和第二电源单元的充放电过程。
2.如权利要求1所述电源切换系统，其特征在于，所述第一电源单元包括第一电源管理系统，第一开关和第一电源，所述第一电源管理系统包括第一电源控制单元，所述第一电源控制单元和所述系统切换控制单元电连接，所述系统切换控制单元通过所述第一电源控制单元控制所述第一开关打开/关闭；
所述第二电源单元包括第二电源管理系统，第二开关和第二电源，所述第二电源管理系统包括第二电源控制单元，所述第二电源控制单元和所述系统切换控制单元电连接，所述系统切换控制单元通过所述第二电源控制单元控制所述第二开关打开/关闭。
3.如权利要求2所述电源切换系统，其特征在于，所述第一电源管理系统和第二电源管理系统还分别设置有第一通讯接口和第二通讯接口，所述第一通讯接口和第二通讯接口分别用于所述第一电源和第二电源的状态信息传输。
4.如权利要求2所述电源切换系统，其特征在于，还包括，第三开关，第四开关和第五开关，所述第三开关，第四开关和第五开关分别与系统切换控制单元电连接。
5.如权利要求4所述电源切换系统，其特征在于，所述第三开关设置在第一电源单元和第二电源单元的正极端公共端上，所述第五开关设置在第一电源单元和第二电源单元的负极端公共端上，所述第四开关一端与所述第一电源和所述第二电源的正极端公共端连接，所述第四单元的另一端与所述第一电源单元和第二电源单元负极端的公共端连接；
当所述第一开关和所述第三开关都闭合，所述第二开关，所述第四开关和所述第五开关都打开时，所述第一电源单元进入单电源充放电工作模式；
当所述第二开关和所述第三开关都闭合，所述第一开关，所述第四开关和所述第五开关都打开时，所述第二电源单元进入单电源充放电工作模式；
当所述第一开关，所述第二开关，所述第三开关和所述第五开关闭合，所述第四开关打开，所述第一电源单元和所述第二电源单元进入并联充放电模式；
当所述第一开关，所述第二开关，所述第四开关闭合，所述第三开关和第五开关打开，所述第一电源单元和所述第二电源单元进入串联充放电模式。
6.如权利要求2所述电源切换系统，其特征在于，系统切换控制单元包括，比较单元，在所述第一电源和所述第二电源放电的过程中，通过所述比较单元比较所述第一电源和所述第二电源的放电电量，当所述放电电量到达预设阈值时，关闭所述剩余电量较低的电源，进入单电源放电工作模式。
7.一种用于权利要求1至6任一项所述电源切换系统的供电电路的切换方法，其特征在于，包括：
判断是单电池接入还是双电池接入，如果是双电池接入，控制闭合第一开关，第二开关，第四开关，打开第三开关和第五开关，所述第一电源单元和第二电源单元进入串联充放电模式；或，控制闭合第一开关，第二开关，第三开关和第五开关，打开第四开关，所述第一电源单元和所述第二电源单元进入并联充放电模式；
如果单电池插入，闭合所述第一开关和所述第三开关，打开第二开关，第四开关和第五开关，所述第一电源单元进入单电源充放电工作模式，或闭合第二开关和第三开关，打开第一开关，第四开关和第五开关，所述第二电源单元进入单电源充放电工作模式。
在第一电池和第二电池放电的过程中，对比所述第一电池和第二电池的放电电量，当所述放电电量到达预设阈值时，关闭所述剩余电量较低的电池，进入单电池放电工作模式。
8.一种电动车，所述电动车上设置有如权利要求1至7中任一项所述的电源切换系统。
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