CN113022329A - 一种智能多类型电池混合能源系统及供能方法 - Google Patents

一种智能多类型电池混合能源系统及供能方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种智能多类型电池混合能源系统及供能方法，系统包括若干能量电池、动力电池、高压电源管理分配模块和若干换流总成控制模块，动力电池上设有用于控制动力电池输出功率的输出控制模块，输出控制模块与高压电源管理分配模块相连，能量电池与换流总成控制模块一一对应相连，换流总成控制模块与高压电源管理分配模块相连，高压电源管理分配模块和动力电池均与电机动力系统相连，换流总成控制模块之间并联连接。方法包括车辆行驶功能方法和单能量电池高功率功能方法，本发明的优点是：能满足不同的续航需求，使电动汽车兼具长续航和高动力；换电与充电模式共存，便于能源补充；能够兼容各种类型的能量电池；车辆动力不受能量电池数量影响。

Description

一种智能多类型电池混合能源系统及供能方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种智能多类型电池混合能源系统及供能方法。
背景技术
目前市场上新能源车辆主要由以下几类，第一种，单一电芯电池固定非换电；第二种单一电芯电池底盘换电模式；第三种单一电芯模块化分箱换电模式；前二类模式都是以单一储能电池为主进行应用推广，且搭载电池容量大，无法分割，无法实现按需装配应用电池；第三种模式，已经在前两种模式的前提下，将电池实现标准模块化，可以实现单一电池种类覆盖多车型应用，更加通用，便于电池梯次利用。
但目前分箱换电多采用自然冷却电池系统，难实现大倍率充放电，电池最大输出功率受限，无法满足大功率电机要求，个人市场个性化需求较难满足，此外分箱换电多采用高压电池串联系统，必须多箱标准电池串联使用，无法真正实现按需自由装配不同数量不同容量电池，未能将分箱换电的便捷性发挥极致。
发明内容
本发明主要解决现有电动汽车能源系统无法按需灵活装配和满足大功率电机的问题，提供了一种能量电池与动力电池混合，既能满足用户的动力等性能要求，又能便捷按需搭载换电的电池容量的智能多类型电池混合能源系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种智能多类型电池混合能源系统，包括若干能量电池、动力电池、高压电源管理分配模块和若干换流总成控制模块，所述动力电池上设有用于控制动力电池输出功率的输出控制模块，所述输出控制模块与高压电源管理分配模块相连，所述能量电池与换流总成控制模块一一对应相连，所述换流总成控制模块与高压电源管理分配模块相连，高压电源管理分配模块和动力电池均与电机动力系统相连。
换流总成控制模块将能量电池电压进行调整至车辆运行所需的电压，同时能够使得智能多类型电池混合能源系统能够兼容各种类型的能量电池；高压电池管理分配模块用于控制换流总成控制模块接入和电能分配，同时动态调节动力电池处于合理的电量范围内，既能满足车辆动力性能的要求，又能满足动力电池自身循环寿命延长的需求。
作为上述方案的一种优选方案，所述换流总成控制模块之间并联连接。使得用户可以根据不同的续航需求对能量电池的数量进行任意搭配。
作为上述方案的一种优选方案，不同的能量电池与换流总成控制模块的连接导线之间设有开关。在能量电池安装数量较少时，通过闭合开关使一个能量电池给多个换流总成控制模块供电，提高能量电池的输出功率。
作为上述方案的一种优选方案，所述能量电池可拆卸设置在电动汽车的电池框中。便于进行换电操作。
作为上述方案的一种优选方案，所述电池框内设有连接接口，所述能量电池接线端与连接接口相连，连接接口与换流总成控制模块相连。
作为上述方案的一种优选方案，所述动力电池固定安装在电动汽车上，电动汽车上设有给动力电池充电的充电接口。为用户提供一个充电桩充电接口，便于电动汽车充电，能量电池以换电站换电补充能量为主，在对动力电池充电时，可通过换流总成模块对能量电池充电。
对应的，本发明还提供一种智能多类型电池混合能源供能方法，用于上述智能多类型电池混合能源系统，包括车辆行驶功能方法和单能量电池高功率功能方法，所述车辆行驶功能方法包括：
检测车辆行驶所需功率及动力电池电量，当车辆行驶所需功率小于第一阈值时，高压电源管理分配模块调用能量电池进行供能，若动力电池电量小于第二阈值，则高压电源管理分配模块还给动力电池充电；
当车辆行驶所述功率大于第一阈值时，高压电源管理分配模块以第一阈值为输出功率，动力电池进行辅助供能，满足车辆行驶所需功率；
当检测到车辆油门踏板下降深度超过第三阈值时，高压电源管理分配模块及动力电池均满功率输出。
根据车辆所需功率对能量电池和动力电池的输出进行调控，当车辆低速或匀速行驶，电机系统所需功率较小时由能量电池进行全部或大部分供能，提高电动汽车的续航能力，当车辆急加速等工况时，高压电源管理分配模块和动力电池均满功率输出，保证电动汽车具有足够的动力。
作为上述方案的一种优选方案，所述第一阈值为高压电源管理分配模块的最大输出功率。
作为上述方案的一种优选方案，所述单能量电池高功率供能方法适用于未装满能量电池且需要大功率输出的工况，在需要大功率输出时，令所述开关闭合，使一个能量电池与多个换流总成控制模块相连，增加向外输出功率的换流总成控制模块的数量。使电动汽车的最大功率不受能量电池数量的影响，保证电动汽车具有足够的动力。
本发明的优点是：可以满足不同客户的续航需求，充分发挥能量电池的高容量优势和动力电池的高功率优势，使电动汽车兼具长续航和高动力；换电与充电模式共存，便于用户进行能源补充；能够兼容各种类型的能量电池，使用灵活；车辆动力不受能量电池数量影响。
附图说明
图1为实施例中智能多类型电池混合能源系统的一种结构框图。
1-能量电池 2-动力电池 3-高压电源管理分配模块 4-换流总成控制模块5-电机动力系统。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例：
本实施例一种智能多类型电池混合能源系统，用于电动汽车供能，如图1所示，包括若干能量电池、动力电池、高压电源管理分配模块和若干换流总成控制模块，动力电池上设有用于控制动力电池输出功率的输出控制模块，输出控制模块与高压电源管理分配模块相连，能量电池与换流总成控制模块一一对应相连，换流总成控制模块与高压电源管理分配模块相连，高压电源管理分配模块和动力电池均与电机动力系统相连，换流总成控制模块之间并联连接。
能量电池可拆卸设置在电动汽车的电池框中，根据不同的用户需求，能量电池的个数和类型可以任意组合。换流总成控制模块将不同类型的能量电池的电压转换至车辆运行所需的电压值，实现不同类型能量电池的兼容。能量电池采用换电模式进行电能补充。动力电池固定安装在电动汽车上，动力电池采用充电模式进行电能补充，对应的，在电动汽车上设有给动力电池充电的充电接口，在采用换电模式进行电能补充时，能量电池能够给动力电池充电，可通过换流总成模块对能量电池充电。
在不同的能量电池与换流总成控制模块的连接导线之间设有开关。本实施例中能量电池个数最多为4个，当智能多类型电池混合能源系统中存在4个能量电池时，开关为断开状态；当能量电池数量小于4个时，为了获得较高的输出功率，可以控制部分开关闭合，如在仅存在一个输出功率为5kw的能量电池时，在开关断开状态下，仅有一个换流总成控制模块接收到5kw的电能，若闭合开关，将另一个换流总成控制模块接入，使该能量电池与两个换流总成控制模块相连，则有两个换流总成控制模块接收到5kw的电能，即将单个能量电池的输出功率由5kw增大为10kw，能够满足在能量电池较少时车辆的动力需求。
电池框内设有电池放置检测机构和连接接口，能量电池接线端与连接接口相连，连接接口与换流总成控制模块相连。电池放置检测机构，包括能量电池内部BMU控制单元，游动连接接口，换流总成模块，电池框锁紧模块以及车辆充换电中央控制系统VCS，当能量电池换电放置到电池框内时，VCS会通过游动连接接口给能量电池内部的BMU供电，并与BMU通过CAN交互确认信息，以及确认电池框升降及锁紧状态，确保换电能量电池的放置到位及锁紧状态。确保在电池框中放入能量电池后才能够使连接接口和换流总成控制模块相连。
对应的，本实施例还提供一种智能多类型电池混合能源供能方法，用于上述智能多类型电池混合能源系统，包括车辆行驶功能方法和单能量电池高功率功能方法，车辆行驶功能方法包括：
检测车辆行驶所需功率及动力电池电量，当车辆行驶所需功率小于第一阈值时，高压电源管理分配模块调用能量电池进行供能，若动力电池电量小于第二阈值，则高压电源管理分配模块还给动力电池充电；第一阈值为高压电源管理分配模块的最大输出功率。
当车辆行驶所述功率大于第一阈值时，高压电源管理分配模块以第一阈值为输出功率，动力电池进行辅助供能，满足车辆行驶所需功率；
当检测到车辆油门踏板下降深度超过第三阈值时，高压电源管理分配模块及动力电池均满功率输出。
本实施例智能多类型电池混合能源系统能够根据用户的续航需求自由选择能量电池的数量，在续航需求小时，可以仅安装一个或两个能量电池来减少车重，降低车辆行驶的能量损耗，但在需要动力时可能会出现动力不足的问题，基于此，本实施例还提出单能量电池高功率供能方法，单能量电池高功率供能方法适用于未装满能量电池且需要大功率输出的工况，在需要大功率输出时，令开关闭合，使一个能量电池与多个换流总成控制模块相连，增加向外输出功率的换流总成控制模块的数量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种智能多类型电池混合能源系统，其特征是：包括若干能量电池、动力电池、高压电源管理分配模块和若干换流总成控制模块，所述动力电池上设有用于控制动力电池输出功率的输出控制模块，所述输出控制模块与高压电源管理分配模块相连，所述能量电池与换流总成控制模块一一对应相连，所述换流总成控制模块与高压电源管理分配模块相连，高压电源管理分配模块和动力电池均与电机动力系统相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能多类型电池混合能源系统，其特征是：所述换流总成控制模块之间并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能多类型电池混合能源系统，其特征是：不同的能量电池与换流总成控制模块的连接导线之间设有开关。
4.根据权利要求1所述的一种智能多类型电池混合能源系统，其特征是：所述能量电池可拆卸设置在电动汽车的电池框中。
5.根据权利要求4所述的一种智能多类型电池混合能源系统，其特征是：所述电池框内设有连接接口，所述能量电池的接线端与连接接口相连，连接接口与换流总成控制模块相连。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种智能多类型电池混合能源系统，其特征是：所述动力电池固定安装在电动汽车上，电动汽车上设有给动力电池充电的充电接口。
7.一种智能多类型电池混合能源供能方法，用于权利要求1-6任意项所述的智能多类型电池混合能源系统，其特征是：包括车辆行驶功能方法和单能量电池高功率功能方法，所述车辆行驶功能方法包括：
检测车辆行驶所需功率及动力电池电量，当车辆行驶所需功率小于第一阈值时，高压电源管理分配模块调用能量电池进行供能，若动力电池电量小于第二阈值，则高压电源管理分配模块还给动力电池充电；
当车辆行驶所述功率大于第一阈值时，高压电源管理分配模块以第一阈值为输出功率，动力电池进行辅助供能，满足车辆行驶所需功率；
当检测到车辆油门踏板下降深度超过第三阈值时，高压电源管理分配模块及动力电池均满功率输出。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车多类型电池混合能源系统，其特征是：所述第一阈值为高压电源管理分配模块的最大输出功率。
9.根据权利要求7所述的一种电动汽车多类型电池混合能源系统，其特征是：所述单能量电池高功率供能方法适用于未装满能量电池且需要大功率输出的工况，在需要大功率输出时，令所述开关闭合，使一个能量电池与多个换流总成控制模块相连，增加向外输出功率的换流总成控制模块的数量。
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