CN110920393A - 一种电动汽车低压电源系统及其低压锂电池充放电方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车低压电源系统及其低压锂电池充放电方法,属于电动汽车技术领域。系统包括动力电池、DCDC逆变电源、低压锂电池;当汽车为非充电状态,且低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC时,低压锂电池处于放电状态;动力电池和低压锂电池均放电供给电动汽车使用;当汽车为充电状态时,或者当汽车为非充电状态且低压锂电池的荷电状态SOC比动力电池的荷电状态SOC低10%时,动力电池经DCDC逆变电源为低压锂电池充电,直至低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC。方法基于上述系统实现。本发明低压锂电池作为储能电源使用,能在常规行驶状态下供电动汽车使用;可在提高车辆续航里程的基础上,降低电池包价格,提升储电效率。

Description

一种电动汽车低压电源系统及其低压锂电池充放电方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,尤其涉及一种电动汽车低压电源系统及其低压锂电池充放电方法。
背景技术
电动汽车低压系统通常使用12V铅酸电池。因铅酸电池寿命短,能量密度低,在车上只能作为低压备用电源使用。纯电动汽车启动后,主要依靠DCDC给低压系统补电。汽车的低压系统(12V电源)主要是车身用电器耗能,包括VCU、BMS、仪表、大屏、日间行车灯、刹车灯、循环水泵、冷却风扇等。低压系统的平均能耗为120~200W。
现有技术是将12V蓄电池电路与整车用电器电路并接在一起,与 DC/DC装置输出端连接。汽车的低压系统通过一个40~60Ah/12V的铅酸电池供电。上述电路并接结构,长时间供电将会造成蓄电池过度放电。如果限制DC/DC的输出电流,就有可能无法满足用电器出现大负荷电流的要求,如果不限制 DC/DC的电流,就会出现蓄电池大电流充电的现象,对蓄电池造成危害。可见,未能充分利用铅酸电池,不能深度放电;铅酸电池作为电源,其利用价值极低;电池使用寿命短,每两三年要更换一个铅酸电池。
发明专利CN201210065682.5公开了一种汽车低压电源充电装置,并具体公开了装置包括汽车DC/DC逆变电源(1)和蓄电池(4),汽车DC/DC逆变电源(1)的输出端不仅对车载用电器(5)供电还通过稳压限流器(3)对蓄电池(4)充电,稳压限流器(3)与能够控制稳压限流器(3)导通或者截止的控制单元(6)连接,在稳压限流器(3)的两端并联续流二极管(2)使蓄电池(4)对车载用电器(5)供电,续流二级管的阳极与蓄电池(4)的正极连接,续流二极管(2)的阴极与汽车DC/DC逆变电源(1)连接,控制单元(6)包括触发器(61)、用于检测蓄电池(4)温度的温度传感器(62)和用于检测蓄电池(4)充电电流的电流传感器(63),触发器(61)内设置有限制最大充电电流,当检测到的蓄电池(4)温度高于设定的极限温度,触发器(61)控制稳压限流器(3)暂停给蓄电池(4)充电。该发明既能满足蓄电池以小电流方式充电又能满足汽车内大负荷用电器对电源的需求。然而,该充电装置需要加入稳压限流器、续流二级管、传感器等器件,充电装置结构复杂,成本提高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题,提出了一种电动汽车低压电源系统及其低压锂电池充放电方法,等效提高电池包能量密度,降低整包价格,提升车辆轻量化系数,提高电池使用寿命。
本发明是通过以下技术方案得以实现的:
本发明提出了一种电动汽车低压电源系统,包括动力电池、DCDC逆变电源、低压锂电池;当汽车为非充电状态,且低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC时,低压锂电池处于放电状态;所述动力电池和所述低压锂电池均放电供给电动汽车使用。
该本发明利用低压锂电池替代铅酸电池,并通过基于荷电状态判断进行的充电策略,可在提高车辆续航里程的基础上,降低电池包价格,降低电池维护保养频率,降低车辆行驶过程DCDC的损耗,提升储电效率。该低压锂电池作为储能电源使用,在常规行驶状态下,用户可以使用低压电源耗能。
作为优选,所述动力电池经DCDC逆变电源连接所述低压锂电池;当汽车为充电状态时,所述动力电池经所述DCDC逆变电源为所述低压锂电池充电直至满电;当汽车为非充电状态且低压锂电池的荷电状态SOC比动力电池的荷电状态SOC低10%时,所述动力电池经所述DCDC逆变电源为所述低压锂电池充电,直至低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC。
作为优选,该系统适用于纯电动汽车或者插电式混合动力汽车。
作为优选,所述低压锂电池电量为汽车低压平均功率与汽车综合工况下完成续航里程时间的乘积。
作为优选,所述低压锂电池可采用车辆动力电池退役梯次利用的电池或生产线淘汰的不能用于动力电池的电池。
作为优选,所述动力电池和所述低压锂电池集成在一个电池包内,所述电池管理系统BMS包括动力电池用BMS和低压锂电池用BMS。
作为优选,所述动力电池和所述低压锂电池独立设置,所述动力电池和所述低压锂电池均具有电池管理系统BMS。
一种采用上述系统的低压锂电池充放电方法,包括:
当汽车为非充电状态,且低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC时,低压锂电池处于放电状态。
作为优选,方法还包括:
当汽车为充电状态时,所述低压锂电池处于充电状态,由动力电池经DCDC逆变电源为其充电直至满电;
当汽车为非充电状态时,所述低压锂电池的荷电状态SOC比所述动力电池的荷电状态SOC低10%时,所述低压锂电池处于充电状态,由动力电池经DCDC逆变电源为其充电,直至低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC。
作为优选,所述低压锂电池放电供给整车控制器或电池管理系统或车灯或水泵或风扇或仪表
本发明具有以下有益效果:
本发明一种电动汽车低压电源系统及其低压锂电池充放电方法,主要应用于纯电动汽车中,该方案优点如下:
1、提高车辆续驶里程,一般可以提升4~6%的续驶里程。
2、等效提高电池包能量密度,降低整包价格,提升车辆轻量化系数。
3、相对于电池包价格而言,梯次利用锂电池价格便宜50%以上。该部分电池可选择从车辆动力电池退役梯次利用的电池,降低出行成本。主电池包配电成本约为100~130¥/km,小电池配电成本仅为30~50¥/km。续航300km~500km的车辆运用该技术可降低成本1000~2500元/车。
4、降低低压电池维护保养频率。
5、降低车辆行驶过程DCDC的损耗,提升储电效率。
附图说明
图1为本发明一种电动汽车低压电源系统的一实施方式下的拓扑连接图;
图2为本发明低压锂电池充放电方法的流程框图;
图3为本发明一种电动汽车低压电源系统的另一实施方式下的拓扑连接图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
如图1,一种电动汽车低压电源系统包括动力电池、DCDC逆变电源、低压锂电池。所述动力电池经DCDC逆变电源连接所述低压锂电池。所述低压锂电池为整车控制器、电池管理系统、车灯、水泵、风扇、仪表等低压用电系统供电。所述动力电池经ACDC整流电源连接车载充电器。
所述低压锂电池电量可根据车辆的实际用电量进行匹配,推荐的配置比重为5%。所述低压锂电池电量还可基于续航里程设计。例如每公里配电量为0.5~0.7kWh。具体可根据如下公式获得:低压锂电池电量=汽车低压平均功率×汽车综合工况下完成续驶里程的时间。例如,某车型低压平均功率为150W,综合工况下完成续驶里程的时间为10h,则低压锂电池配电量为150W*10h=1.5kWh。
在一实施方式下,所述动力电池和所述低压锂电池集成在一个电池包内(如图3),所述电池管理系统BMS包括动力电池用BMS和低压锂电池用BMS。这样可将低压锂电池保护在电池包内,可以取消现有外部独立低压铅酸蓄电池,减重12kg,增加电能1.5~3.5kWh,有效提高整车能量密度。电池包输出高压、低压两个接口,电池热管理以及电池能量管理通过集成的BMS统一控制。能源管理控制逻辑与外部低压电源控制逻辑一致。
在另一实施方式下,所述动力电池和所述低压锂电池独立设置(如图1),所述动力电池和所述低压锂电池均具有电池管理系统BMS。所述低压锂电池具有电池管理系统BMS,能够估算低压锂电池的荷电状态SOC。所述动力电池也具有电池管理系统,能够估算动力电池的荷电状态。
低压锂离子电池充放电控制策略如下:在正常行驶过程中,低压锂电池荷电状态SOC应与动力电池包荷电状态SOC相对应,若低压电池荷电状态SOC比动力电池荷电状态SOC低10%,则启动DCDC逆变电源,所述动力电池经所述DCDC逆变电源为所述低压锂电池充电直至满电。否则,仅在车辆开启充电模式的过程启动DCDC给低压电池充电。
如图2可见,低压锂电池充放电方法包括:当当汽车为非充电状态,且低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC时,低压锂电池处于放电状态。所述低压锂电池放电供给低压用电系统。
方法进一步包括:汽车为充电状态时,所述低压锂电池处于充电状态,由动力电池经DCDC逆变电源为其充电直至满电;当汽车为非充电状态时,所述低压锂电池的荷电状态SOC比所述动力电池的荷电状态SOC低10%时,所述低压锂电池处于充电状态,由动力电池经DCDC逆变电源为其充电,直至低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC。
该系统适用于纯电动汽车或者插电式混合动力汽车。
所述低压锂电池可采用车辆动力电池退役梯次利用的电池或生产线淘汰的不能用于动力电池的电池。这样,可解决车辆每百公里配电量成本。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,包括动力电池、DCDC逆变电源、低压锂电池;当汽车为非充电状态,且低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC时,低压锂电池处于放电状态;所述动力电池和所述低压锂电池均放电供给电动汽车使用。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,所述动力电池经DCDC逆变电源连接所述低压锂电池;当汽车为充电状态时,所述动力电池经所述DCDC逆变电源为所述低压锂电池充电直至满电;当汽车为非充电状态且低压锂电池的荷电状态SOC比动力电池的荷电状态SOC低10%时,所述动力电池经所述DCDC逆变电源为所述低压锂电池充电,直至低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,该系统适用于纯电动汽车或者插电式混合动力汽车。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,所述低压锂电池电量为汽车低压平均功率与汽车综合工况下完成续航里程时间的乘积。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,所述低压锂电池可采用车辆动力电池退役梯次利用的电池或生产线淘汰的不能用于动力电池的电池。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,所述动力电池和所述低压锂电池集成在一个电池包内,所述电池管理系统BMS包括动力电池用BMS和低压锂电池用BMS。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车低压电源系统,其特征在于,所述动力电池和所述低压锂电池独立设置,所述动力电池和所述低压锂电池均具有电池管理系统BMS。
8.一种采用上述权利要求1所述系统的低压锂电池充放电方法,其特征在于,包括:
当汽车为非充电状态,且低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC时,低压锂电池处于放电状态;
所述动力电池和所述低压锂电池均放电供给电动汽车使用。
9.根据权利要求7所述的一种低压锂电池充放电方法,其特征在于,还包括:当汽车为充电状态时,所述低压锂电池处于充电状态,由动力电池经DCDC逆变电源为其充电直至满电;
当汽车为非充电状态时,所述低压锂电池的荷电状态SOC比所述动力电池的荷电状态SOC低10%时,所述低压锂电池处于充电状态,由动力电池经DCDC逆变电源为其充电,直至低压锂电池的荷电状态SOC大于等于动力电池的荷电状态SOC。
10.根据权利要求8所述的一种低压锂电池充放电方法,其特征在于,所述低压锂电池放电供给整车控制器或电池管理系统或车灯或水泵或风扇或仪表。
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