CN112952968A - 储电装置及包含该储电装置的电动车电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储电装置及包含该储电装置的电动车电源系统，储电装置包括：在放电状态时，第一控制器控制第一放电支路与第一锂电池、负载连接，第一控制器控制第二放电支路与第一锂电池、第三放电支路连接，第二控制器控制第三放电支路与第二锂电池、负载连接，实现两组电池的串联供电；在充电的状态时，第一控制器控制第一充电支路与第一锂电池、充电部件连接，第一控制器控制第二充电支路与第一锂电池、充电部件连接；第二控制器控制第三充电支路与第二锂电池、充电部件连接，第二控制器控制第四充电支路与第二锂电池、充电部件连接，实现两组电池的并联充电。

Description

储电装置及包含该储电装置的电动车电源系统
技术领域
本发明属于电动车电池技术领域，具体涉及一种储电装置及包含该储电装置的电动车电源系统。
背景技术
由于锂电池具有能量密度高、充电效率高、使用寿命长等诸多优点，电动车包含电动摩托车、电动轻便摩托车、电动自行车、电动滑板车、电动三轮车等车辆多采用锂电池进行供电。
现有电动车使用两个或者多个锂电池供电时基本都采用锂电池串联方式，其优势为串联形成的电压高，放电效率高，多个锂电池电压不均衡时也可以使用，但是在充电时也采用串联充电方式，串联回路的电流相同，充电电流为无法根据各锂电池不同进行调整，在各锂电池电量不一致时，无法解决锂电池电压不平衡问题，特别是新旧电池混用时，充电电流为恒定的电流值，会导致旧电池老化更快，同时串联充电方式存在成本高、安全性低、影响电池寿命等缺点。
在充电时采用并联方式的优势有充电电压较低，可根据不同锂电池的电量进行控制充电电流，解决锂电池电压不平衡问题。
目前各种并联充电方式都采用外部对插座或插头进行拔插进行切换，或者是用外部开关或者继电器进行切换，且都没考虑到充电均衡问题及未充电时的锂电池之间的互充电带来的影响。
在申请号CN200910097371.5专利中，一种蓄电池组串并联转换的方法，其主要内容是在电池组上连接一六芯插座，放电时与控制器连接，形成串联输出，充电时与充电插头连接，形成并联充电。充电时插头内设计有均衡电阻达到均衡充电。
此专利仅在铅酸电池为动力的电动车上使用，且结构简单，采用插座拔插来切换串并联方式，由于铅酸电池无法控制电池输出，整个拔插过程，都是带电操作，有一定的安全隐患，且仅涉及一个均衡电阻来实现均衡充电，整个均衡充电的电流是无法控制的，当两个电池电压差过大，均衡电流过大，甚至会烧坏均衡电阻。
在申请号CN201480055112.5专利中，使用单个或多个电池单元为电动车供电的系统和方法，其主要内容为电路元件具有将当个电能储存装置藕接值牵引电机的第一电传导状态，以及将多个电能储存装置耦接至原动机的第二非电传导状态。在设置多个电能储存装置耦接后，可通过不可逆地破坏电路元件，是的电路元件发生从第一状态至第二状态的转变，或者通过控制器将电路元件从第一状态转变为第二状态。
此专利在多个电池串并联的方式转换中需通过一个或多个切换装置进行切换，由于电动车供电回路中，会存在较大的电流，此切换装置需承受所有的电流，其成本较高，且此专利还设计一个易碎元件，此易碎元件在作用后需要服务人员进行更换，操作复杂。且此专利中提出的电池并联方式后，无防止电池均衡的结构或装置，故两个或多个电池直接存在压差时，电池间会形成逆流充电，在逆流电流过大时，可能存在一定的隐患，特别是电池组中存在新旧电池并联充电时，无法对新旧电池进行控制电流充电，可能导致旧电池衰减更快，影响电池使用寿命。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种储电装置，包括：第一电池组件、第二电池组件；
所述第一电池组件包括：第一锂电池、第一控制器、第一放电支路、第二放电支路、第一充电支路和第二充电支路；
所述第二电池组件包括：第二锂电池、第二控制器、第三放电支路、第四放电支路、第三充电支路和第四充电支路；
在放电状态时，所述第一控制器控制所述第一放电支路与所述第一锂电池、负载连接，所述第一控制器控制所述第二放电支路与所述第一锂电池、所述第三放电支路连接，所述第二控制器控制所述第三放电支路与所述第二锂电池、负载连接；
在充电的状态时，所述第一控制器控制所述第一充电支路与所述第一锂电池、充电部件连接，所述第一控制器控制所述第二充电支路与所述第一锂电池、充电部件连接；所述第二控制器控制所述第三充电支路与所述第二锂电池、充电部件连接，所述第二控制器控制所述第四充电支路与所述第二锂电池、充电部件连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一放电支路设置有第一放电开关组件，所述第一放电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断；所述第二放电支路设置有第二放电开关组件，所述第二放电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断。
作为本发明的进一步改进，所述第一充电支路设置有第一充电开关组件，所述第一充电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断；所述第二充电支路设置有第二充电开关组件，所述第二充电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断。
作为本发明的进一步改进，所述第三放电支路设置有第三放电开关组件，所述第三放电开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断；所述第四放电支路设置有第四放电开关组件，所述第四放电开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断。
作为本发明的进一步改进，所述第三充电支路设置有第三充电开关组件，所述第三充电开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断；所述第四充电支路设置有第四开关组件，所述第四开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断。
作为本发明的进一步改进，所述第一电池组件、所述第二电池组件均设置有CAN通讯接口。
此外，本发明还提供了电动车电源系统，其特征在于，包括上述的储能装置，其特征在于，还包括：电动车充电器、电机控制器；
在放电状态时，所述第一放电支路与所述第一锂电池、所述电机控制器连接，所述第二控制器控制所述第三放电支路与所述第二锂电池、所述电机控制器连接；
在充电的状态时，所述第一充电支路与所述第一锂电池、所述电动车充电器连接，所述第二充电支路与所述第一锂电池、所述电动车充电器连接；所述第三充电支路与所述第二锂电池、所述电动车充电器连接，所述第四充电支路与所述第二锂电池、所述电动车充电器连接。
作为本发明的进一步改进，所述电动车充电器设置有第一供电支路和第二供电支路；
所述第一供电支路的两端分别连接电源和第一充电支路；
所述第二供电支路的两端分别连接电源和第三充电支路；
所述第一供电支路和所述第二供电支路通过开关组件连接。
作为本发明的进一步改进，所述充电部件设置有CAN通讯接口。
作为本发明的进一步改进，所述电机控制器设置有CAN通讯接口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在放电的状态时，第一控制器和第二控制器控制第一电池组件、第二电池组件进行串联，实现两组电池的串联供电，在充电的状态时，第一控制器控制第一电池组件与充电部件连接，第二控制器控制第二电池组件与充电部件连接，并且第一控制器、第二控制器控制第一电池组件、第二电池组件之间断开连接，实现两组电池的并联充电，此外，本发明还能在低成本的前提下，避免使用高成本的切换装置。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1为实施例1所述储电装置的结构示意图；
图2为实施例2所述电动车电源系统的结构示意图。
标记说明：1、第一电池组件；101、第一锂电池；102、第一控制器；103、第一放电支路；104、第二放电支路；105、第一充电支路；106、第二充电支路；107、第一充电正极输入口；108、第一放电正极输出口；109、第一放电负极输出口；110、第一充电负极输入口；2、第二电池组件；201、第二锂电池；202、第二控制器；203、第三放电支路；204、第四放电支路；205、第三充电支路；206、第四充电支路；207、第二充电正极输入口；208、第二放电正极输出口；209、第二放电负极输出口；210、第二充电负极输入口；3、电动车充电器；31、第一供电支路；32、第二供电支路；33、开关组件；4、电机控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供了一种储电装置，如图1所示，包括：第一电池组件1、第二电池组件2；其中，第一电池组件1包括：第一锂电池101、第一控制器102、第一放电支路103、第二放电支路104、第一充电支路105和第二充电支路106；第二电池组件2包括：第二锂电池201、第二控制器202、第三放电支路203、第四放电支路204、第三充电支路205和第四充电支路206；在放电状态时，第一控制器102控制第一放电支路103与第一锂电池101、负载连接，第一控制器102控制第二放电支路104与第一锂电池101、第三放电支路203连接，第二控制器202控制第三放电支路203与第二锂电池201、负载连接；在充电的状态时，第一控制器102控制第一充电支路105与第一锂电池101、充电部件连接，第一控制器102控制第二充电支路106与第一锂电池101、充电部件连接；第二控制器202控制第三充电支路205与第二锂电池201、充电部件连接，第二控制器202控制第四充电支路206与第二锂电池201、充电部件连接。
具体地，第一电池组件1设置有第一充电正极输入口107、第一放电正极输出口108、第一放电负极输出口109、第一充电负极输入口110；第二电池组件2设置有第二充电正极输入口207、第二放电正极输出口208、第二放电负极输出口209、第二充电负极输入口210；第一锂电池101的正极与第一放电支路103的输入端、第一充电支路105的输入端连接，第一放电支路103的输出端通过第一放电正极输出口108与负载的正极连接，第一锂电池101的负极与第二放电支路104的输入端、第二充电支路106的输入端连接，第二放电支路104的输出端连接有第一放电负极输出口109，第三放电支路203的输出端连接有第二放电正极输出口208，第一放电负极输出口109通过电线与第二放电正极输出口208连接，第一充电支路105通过第一充电正极输入口107与充电部件的正极连接，第二充电支路106通过第一充电负极输入口110与充电部件的负极连接；第四放电支路204通过第二放电负极输出口209与负载的负极连接，第三充电支路205通过第二充电正极输入口207与充电部件的正极连接，第四充电支路206通过第二充电负极输入口210与负载的负极连接。
具体的，第一放电支路103设置有第一放电开关组件33，第一放电开关组件33包括顺次串联的MOS管1和MOS管2，MOS管1、MOS管2在第一控制器102的控制下开通或者关断；第二放电支路104设置有第二放电开关组件33，第二放电开关组件33包括顺次串联的MOS管3和MOS管4，MOS管3、MOS管4在第一控制器102的控制下开通或者关断。
第一充电支路105设置有第一充电开关组件33，第一充电开关组件33包括顺次串联的MOS管5和MOS管6，MOS管5、MOS管6在第一控制器102的控制下开通或者关断；第二充电支路106设置有第二充电开关组件33，第二充电开关组件33包括顺次串联的MOS管7和MOS管8，MOS管7、MOS管8在第一控制器102的控制下开通或者关断。
第三放电支路203设置有第三放电开关组件33，第三放电支路203包括顺次串联的MOS管9和MOS管10，MOS管9、MOS管10在第二控制器202的控制下开通或者关断；第四放电支路204设置有第四放电开关组件33，第四放电开关组件33包括顺次串联的MOS管11和MOS管12，第四放电开关组件33在第二控制器202的控制下开通或者关断。
第三充电支路205设置有第三充电开关组件33，第三充电开关组件33包括顺次串联的MOS管13和MOS管14，MOS管13、MOS管14在第二控制器202的控制下开通或者关断；第四充电支路206设置有第四开关组件33，第四充电支路206包括顺次串联的MOS管15和MOS管16，MOS管15、MOS管16在第二控制器202的控制下开通或者关断。
本实施例中的储能装置采用CAN通讯方式，所以，第一电池组件1、第二电池组件2均设置有CAN通讯接口。
接下来结合具体的实施过程对本实施例作进一步解释，如下：
在放电的过程中，第一控制器102控制MOS管1、MOS管2、MOS管3和MOS管4开通，控制MOS管5、MOS管6、MOS管7和MOS管8关断；第二控制器202控制MOS管9、MOS管10、MOS管11和MOS管12开通，控制MOS管13、MOS管14、MOS管15和MOS管16关断，此时，第一锂电池101正极-第一放电支路103-电机控制器4正极输入口连通，第一锂电池101-第二放电支路104-第三放电支路203-第二锂电池201-第四放电支路204-电机控制器4负极输入口连通，从而实现第一电池组件1与第二电池组件2的串联供电。
在充电的过程中，第一控制器102控制MOS管5、MOS管6、MOS管7和MOS管8开通，控制MOS管1、MOS管2、MOS管3和MOS管4关断；第二控制器202控制MOS管13、MOS管14、MOS管15和MOS管16开通，控制MOS管9、MOS管10、MOS管11和MOS管12关断，此时，第一电池组件1、第二电池组件2充电实现并联充电。
实施例2
本实施例提供了一种电动车电源系统，如图2所示，包括实施例1中的储能装置，还包括：电动车充电器3、电机控制器4；在放电状态时，第一放电支路103与第一锂电池101、电机控制器4连接，第二控制器202控制第四放电支路204与第二锂电池201、电机控制器4连接；在充电的状态时，第一充电支路105与第一锂电池101、电动车充电器3连接，第二充电支路106与第一锂电池101、电动车充电器3连接；第三充电支路205与第二锂电池201、电动车充电器3连接，第四充电支路206与第二锂电池201、电动车充电器3连接。
进一步的，电动车充电器3设置有第一供电支路31和第二供电支路32；第一供电支路31的两端分别连接电源和第一充电支路105；第二供电支路32的两端分别连接电源和第三充电支路205；第一供电支路31和第二供电支路32通过开关组件33连接。
电动车充电器3上设置有两个独立的充电正极输出口，分别为第一电池组件1、第二电池组件2进行独立供电，在仅有一个电池组件与电动车充电器3连接时，电动车充电器3可输出最大电流给电池组件进行充电，可节省充电时间，同时控制未连接电池组件的充电正极输出口停止输出，保证用电安全。
电动车电源系统在第一电池组件1或者第二电池组件2非车载充电时，可使用同一个电动车充电器3与第一电池组件1或者第二电池组件2以并联方式进行均衡充电并保护第一电池组件1或者第二电池组件2之间的逆流充电。
为了便于对第一电池组件1或者第二电池组件2的充电电流进行控制，开关组件33包括顺次串联的MOS管23、MOS管24，如电动车充电器3只连接一个电池组件时，控制MOS管23、MOS管24开通，电池组件便可实现2倍的充电电流，实现快速充电的需求。
具体的，第一供电支路31上设置有顺次串联的MOS管19、MOS管20，第二供电支路32上设置有顺次串联的MOS管21、MOS管22。
电动车电源系统的第一电池组件1和第二电池组件2可以根据外部是否连接电动车充电器3来控制充电状态和放电状态，同时电动车充电器3根据第一电池组件1和第二电池组件2的电量来控制充电电流大小，甚至在第一电池组件1和第二电池组件2的电量不均衡时，切断电量高的电池组件的充电电流，仅给电量低的电池组件进行单独充电，在第一电池组件1和第二电池组件2的电量一致时，切换至并联充电。
电动车电源系统在第一电池组件1、第二电池组件2与电动车充电器3连接形成并联电路时，在电动车充电器3未开启充电状态，电动车充电器3的两个充电正极输出口通过充电器MOS管19、MOS管20、MOS管21、MOS管222控制关闭，避免第一电池组件1和第二电池组件2之间存在电量不均衡时，保证第一电池组件1和第二电池组件2之间不形成回路，切断第一电池组件1和第二电池组件2之间的逆流充电。
本实施例中的电动车充电器3、电机控制器4与实施例1中的储电装置采用CAN进行通讯，所以，电动车充电器3、电机控制器4均设置有CAN通讯接口。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.储电装置，其特征在于，包括：第一电池组件、第二电池组件；
所述第一电池组件包括：第一锂电池、第一控制器、第一放电支路、第二放电支路、第一充电支路和第二充电支路；
所述第二电池组件包括：第二锂电池、第二控制器、第三放电支路、第四放电支路、第三充电支路和第四充电支路；
在放电状态时，所述第一控制器控制所述第一放电支路与所述第一锂电池、负载连接，所述第一控制器控制所述第二放电支路与所述第一锂电池、所述第三放电支路连接，所述第二控制器控制所述第三放电支路与所述第二锂电池、负载连接；
在充电的状态时，所述第一控制器控制所述第一充电支路与所述第一锂电池、充电部件连接，所述第一控制器控制所述第二充电支路与所述第一锂电池、充电部件连接；所述第二控制器控制所述第三充电支路与所述第二锂电池、充电部件连接，所述第二控制器控制所述第四充电支路与所述第二锂电池、充电部件连接。
2.根据权利要求1所述的储电装置，其特征在于，所述第一放电支路设置有第一放电开关组件，所述第一放电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断；所述第二放电支路设置有第二放电开关组件，所述第二放电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断。
3.根据权利要求1所述的储电装置，其特征在于，所述第一充电支路设置有第一充电开关组件，所述第一充电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断；所述第二充电支路设置有第二充电开关组件，所述第二充电开关组件在所述第一控制器的控制下开通或者关断。
4.根据权利要求1所述的储电装置，其特征在于，所述第三放电支路设置有第三放电开关组件，所述第三放电开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断；所述第四放电支路设置有第四放电开关组件，所述第四放电开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断。
5.根据权利要求1所述的储电装置，其特征在于，所述第三充电支路设置有第三充电开关组件，所述第三充电开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断；所述第四充电支路设置有第四开关组件，所述第四开关组件在所述第二控制器的控制下开通或者关断。
6.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述第一电池组件、所述第二电池组件均设置有CAN通讯接口。
7.电动车电源系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的储能装置，其特征在于，还包括：电动车充电器、电机控制器；
在放电状态时，所述第一放电支路与所述第一锂电池、所述电机控制器连接，所述第二控制器控制所述第四放电支路与所述第二锂电池、所述电机控制器连接；
在充电的状态时，所述第一充电支路与所述第一锂电池、所述电动车充电器连接，所述第二充电支路与所述第一锂电池、所述电动车充电器连接；所述第三充电支路与所述第二锂电池、所述电动车充电器连接，所述第四充电支路与所述第二锂电池、所述电动车充电器连接。
8.根据权利要求8所的电动车电源系统，其特征在于，所述电动车充电器设置有第一供电支路和第二供电支路；
所述第一供电支路的两端分别连接电源和第一充电支路；
所述第二供电支路的两端分别连接电源和第三充电支路；
所述第一供电支路和所述第二供电支路通过开关组件连接。
9.根据权利要求8所述的电动车电源系统，其特征在于，所述电动车充电器设置有CAN通讯接口。
10.根据权利要求7所述的电动车电源系统，其特征在于，所述电机控制器设置有CAN通讯接口。
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