CN113135093B - 一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车 - Google Patents

一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车，涉及车载蓄电池领域。该车载蓄电池充电方法包括：获取低压电池的剩余电量；根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式。本发明实施例的车载蓄电池充电方法，低压系统与高压系统完全隔离，除高压动力电池，也可以从外部充电获取电能；集成芯片控制，控制低压蓄电池的充电方式及放电。取消了电池管理系统BMS常电，低压整车网络控制器唤醒由低压蓄电池控制器完成。不仅解决了低压蓄电池系统亏电问题，而且低压系统与高压隔离，提高了车辆的安全性。

Description

一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车
技术领域
本发明涉及车载蓄电池领域，特别涉及一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车。
背景技术
出于安全考虑，电动汽车低压蓄电池往往不直接连接高压动力电池。由于电动汽车静态功耗很高，及容易导致低压蓄电池亏电，导致电动汽车低压控制器无法唤醒启动，车辆无法上高压为低压蓄电池充电。
特斯拉把DCDC和充电机集成在高压动力电池里，随时给低压蓄电池充电，此时动力电池无法下高压，给乘客带来触电的安全隐患。而且由于给低压蓄电池充电导致的每天1％电量的动力电池静态功耗，在车辆长时间静置时也大大降低续航里程。基于电动汽车低压蓄电池静态功耗高易亏电，或者动力电池随时给低压蓄电池充电带来的高压安全风险的问题，急需一种智能车载蓄电池的充电方法。
发明内容
本发明实施例提供一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车，用于解决现有技术中电动汽车低压蓄电池静态功耗高易亏电，或者动力电池随时给低压蓄电池充电带来的高压安全风险的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种车载蓄电池充电方法，包括：
获取低压电池的剩余电量；
根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；
确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式。
进一步地，所述根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行充电，包括：
若所述低压电池的剩余电量小于第一门限，则需要对所述低压电池进行充电；
若所述低压电池的剩余电量大于或者等于第二门限，则不需要对所述低压电池进行充电。
进一步地，所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，包括：
确定所述低压电池需要充电后，当所述车辆处于行驶状态时，通过轮毂电磁发电机对所述低压电池进行无线充电；
当所述车辆处于静止状态时，通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电。
进一步地，所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，还包括：
确定所述低压电池需要充电后，当车辆处于静止状态且所述动力电池和所述外部系统无法对所述低压电池充电或者所述低压电池的剩余电量小于第三门限时，通过超级电容备用电源对所述低压电池进行无线充电。
进一步地，所述超级电容备用电源中的超级电容为低压电池系统自带电容，且所述超级电容备用电源通过轮毂电机进行充电。
进一步地，所述轮毂电磁发电机集成在车轮上，通过轮毂电磁发电机的永磁体跟随车轮转动产生磁场进行发电，通过有源功率因数校正电路与所述低压电池的接收端连接，对所述低压电池进行无线充电。
进一步地，所述通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电，包括：
所述动力电池或者外部系统通过发射线圈产生高频电磁场，并与所述低压电池接收端的电磁线圈通过互感耦合，将所述高频电磁场转换为高频交流电，再经过转换电路转换为直流电给低压电池进行无线充电。
本发明实施例还提供了一种车载蓄电池充电装置，包括：
获取模块，用于获取低压电池的剩余电量；
判断模块，用于根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；
确定模块，用于确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式。
进一步地，所述判断模块，还用于：
若所述低压电池的剩余电量小于第一门限，则需要对所述低压电池进行充电；
若所述低压电池的剩余电量大于或者等于第二门限，则不需要对所述低压电池进行充电。
本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括如上所述的车载蓄电池充电装置。
本发明的有益效果是：
本发明实施例的车载蓄电池充电方法，低压系统与高压系统完全隔离，低压蓄电池与动力电池采用无线充电，从而完全隔离，除高压动力电池，也可以从外部充电获取电能；集成芯片控制，控制低压蓄电池的充电方式及放电。先根据所述低压蓄电池的剩余电量判断是否需要对所述低压蓄电池充电，再根据所述低压蓄电池的剩余电量，采用不同的无线充电方式，包括：车辆行驶中的轮毂电机的无线充电、来自各种可接收的无线充电；车辆静置状态超级电容备用电源的应急充电和无线充电；取消了电池管理系统BMS常电，低压整车网络控制器唤醒由低压蓄电池控制器完成。不仅解决了低压蓄电池系统亏电问题，而且低压系统与高压隔离，提高了车辆的安全性。
附图说明
图1表示本发明实施例的车载蓄电池充电方法的步骤示意图；
图2表示本发明实施例的车载蓄电池充电方法的轮毂电磁发电机对所述低压电池进行无线充电的示意图；
图3表示本发明实施例的车载蓄电池充电方法的轮毂电磁发电机对所述低压电池进行无线充电的原理示意图；
图4表示本发明实施例的车载蓄电池充电方法的外部系统对所述低压电池进行无线充电的示意图；
图5表示本发明实施例的车载蓄电池充电方法的动力电池对所述低压电池进行无线充电方案的示意图；
图6表示本发明施例的车载蓄电池充电方法的动力电池对所述低压电池进行无线充电另一种方案的示意图；
图7表示本发明施例的车载蓄电池充电方法的超级电容备用电源对所述低压电池进行无线充电的示意图；
图8表示本发明实施例的车载蓄电池充电装置的模块示意图。
附图标记说明：
21：轮毂磁电发电机；
22：电磁线圈；
23：永磁体；
41：整流电路；
42：第一升频电路；
43：升压电路；
44：外部系统；
45：高压高频发射线圈；
51：第二升频电路
52：电能发射器；
53：电能接收器；
54：接收转换电路
71：超级电容；
72：电容电阻电路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有技术中电动汽车低压蓄电池静态功耗高易亏电，而动力电池随时给低压蓄电池充电带来的高压安全风险的问题，提供一种车载蓄电池充电方法、装置及电动汽车。
如图1所示，本发明实施例提供了一种车载蓄电池充电方法，包括：
步骤11，获取低压电池的剩余电量；
步骤12，根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；
只有在所述低压电池的剩余电量较低的时候才需要对所述低压电池进行充电，所以要对所述低压电池的剩余电量进行采集。
步骤13，确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式；
针对所述低压电池的剩余电量的不同，采取不同的无线充电方式。
本发明实施例的车载蓄电池充电方法，低压系统与高压系统完全隔离，低压蓄电池与动力电池采用无线充电，从而完全隔离，除高压动力电池，也可以从外部充电获取电能；集成芯片控制，控制低压蓄电池的充电方式及放电。先根据所述低压蓄电池的剩余电量判断是否需要对所述低压蓄电池充电，再根据所述低压蓄电池的剩余电量，采用不同的无线充电方式，包括：车辆行驶中的轮毂电机的无线充电、来自各种可接收的无线充电；车辆静置状态超级电容备用电源的应急充电和无线充电；取消了电池管理系统BMS常电，低压整车网络控制器唤醒由低压蓄电池控制器完成。不仅解决了低压蓄电池系统亏电问题，而且低压系统与高压隔离，提高了车辆的安全性。
可选地，所述根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行充电，包括：
若所述低压电池的剩余电量小于第一门限，则需要对所述低压电池进行充电；
若所述低压电池的剩余电量大于或者等于第二门限，则不需要对所述低压电池进行充电。
举例说明，第一门限为60％，第二门限为80％，则若所述低压电池的剩余电量小于60％，则需要对所述低压电池进行充电，若所述低压电池的剩余电量大于或者等于80％，则不需要对所述低压电池进行充电。所述低压电池的充电区间为60％-80％，提高了所述低压电池的寿命。
可选地，所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，包括：
确定所述低压电池需要充电后，当所述车辆处于行驶状态时，通过轮毂电磁发电机对所述低压电池进行无线充电；
其中，当车辆行驶工况，所述低压电池优先选择轮毂磁电发电机进行无线充电，如图2和图3所示，轮毂发电机21系统集成在车轮上，通过旋转磁场进行发电，接收端连接有源功率因数校正电路APFC进行功率补偿，以便为低压蓄电池提供稳定的充电电流。
轮毂磁电发电机的六块电磁线圈22固定在正六边形的六个边，中央的永磁体23跟随车轮旋转进行发电。充电区间为低压蓄电池剩余电量的60-80％，低压蓄电池的剩余电量低于60％，且车辆行驶中，则开始充电；剩余电量超过80％，则停止充电。
当所述车辆处于静止状态时，通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电；
其中，当车辆处于静置状态时，优先选择外部系统对所述低压电池进行无线充电；当所述外部系统不可用，即无法连接外部电源时，选择动力电池所述低压电池进行无线充电；
举例说明，低压蓄电池的剩余电量低于60％，且车辆处于静置状态，则优先选择外部系统对所述低压电池进行无线充电。如图4所示，外部电源经过整流电路41、第一升频电路42以及升压电路43的整流和升频升压把外部系统44的电能通过高压高频发射线圈45对所述低压电池进行无线充电。
低压蓄电池的剩余电量低于60％，且车辆处于静置状态，且所述外部系统不可用，即无法连接外部电源时，选择动力电池所述低压电池进行无线充电。如图5所示，动力电池通过第二升频电路51、电能发射器52、电能接收器53以及接收转换电路54的升频升压对所述低压电池进行无线充电，或者如图6所示，动力电池端经过高频逆变电路、初级补偿电路HFAC转换为高频高压交流电，通过电磁线圈产生高频电磁场，接收端电磁线圈通过互感耦合，将变化的电磁场转换为高频交流电，并经过一系列调整转换为稳定的直流电给低压电池进行无线充电。
其中，初级补偿电路HFAC对发射端及接收端的电磁场信号进行补偿，从而稳定发射及接收。所述低压电池控制器通过红外线、蓝牙及射频信号等方式分别对发射端及接收端进行精确控制。
可选地，所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，还包括：
确定所述低压电池需要充电后，当车辆处于静止状态且所述动力电池和所述外部系统无法对所述低压电池充电或者所述低压电池的剩余电量小于第三门限时，通过超级电容备用电源对所述低压电池进行无线充电。
举例说明，第三门限为20％，当车辆处于静止状态且所述动力电池和所述外部系统无法对所述低压电池充电或者所述低压电池的剩余电量小于20％时，通过超级电容备用电源对所述低压电池进行无线充电。如图7所示，超级电容备用电源中的超级电容71包括多组并联连接的电容电阻电路72，所述电容电阻电路72包括串联连接的电容和电阻。
可选地，超级电容备用电源中的超级电容71为低压电池系统自带电容，且所述超级电容备用电源通过轮毂电机进行充电，所述轮毂电机进行充电通多所述无线充电端P对所述超级电容备用电源进行无线充电。
可选地，所述轮毂电磁发电机21集成在车轮上，通过轮毂电磁发电机21的永磁体23跟随车轮转动产生磁场进行发电，通过有源功率因数校正电路与所述低压电池的接收端连接，对所述低压电池进行无线充电。
可选地，所述通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电，包括：
所述动力电池或者外部系统通过发射线圈产生高频电磁场，并与所述低压电池接收端的电磁线圈通过互感耦合，将所述高频电磁场转换为高频交流电，再经过转换电路转换为直流电给低压电池进行无线充电。
其中，当车辆处于静置状态时，优先选择外部系统对所述低压电池进行无线充电；当所述外部系统不可用，即无法连接外部电源时，选择动力电池所述低压电池进行无线充电；
举例说明，低压蓄电池的剩余电量低于60％，且车辆处于静置状态，则优先选择外部系统对所述低压电池进行无线充电。如图4所示，外部电源经过整流电路41、第一升频电路42以及升压电路43的整流和升频升压把外部系统44的电能通过高压高频发射线圈45对所述低压电池进行无线充电。
低压蓄电池的剩余电量低于60％，且车辆处于静置状态，且所述外部系统不可用，即无法连接外部电源时，选择动力电池所述低压电池进行无线充电。如图5所示，动力电池通过第二升频电路51、电能发射器52、电能接收器53以及接收转换电路54的升频升压对所述低压电池进行无线充电，或者如图6所示，动力电池端经过高频逆变电路、初级补偿电路HFAC转换为高频高压交流电，通过电磁线圈产生高频电磁场，接收端电磁线圈通过互感耦合，将变化的电磁场转换为高频交流电，并经过一系列调整转换为稳定的直流电给低压电池进行无线充电。
本发明实施例的车载蓄电池充电方法，低压系统与高压系统完全隔离，低压蓄电池与动力电池采用无线充电，从而完全隔离，除高压动力电池，也可以从外部充电获取电能；集成芯片控制，控制低压蓄电池的充电方式及放电。先根据所述低压蓄电池的剩余电量判断是否需要对所述低压蓄电池充电，再根据所述低压蓄电池的剩余电量，采用不同的无线充电方式，包括：车辆行驶中的轮毂电机的无线充电、来自各种可接收的无线充电；车辆静置状态超级电容备用电源的应急充电和无线充电；取消了电池管理系统BMS常电，低压整车网络控制器唤醒由低压蓄电池控制器完成。不仅解决了低压蓄电池系统亏电问题，而且低压系统与高压隔离，提高了车辆的安全性。
本发明实施例还提供了一种车载蓄电池充电装置，包括：
获取模块81，用于获取低压电池的剩余电量；
判断模块82，用于根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；
确定模块83，用于确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式。
可选地，所述判断模块82，还用于：
若所述低压电池的剩余电量小于第一门限，则需要对所述低压电池进行充电；
若所述低压电池的剩余电量大于或者等于第二门限，则不需要对所述低压电池进行充电。
本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括如上所述的车载蓄电池充电装置。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种车载蓄电池充电方法，其特征在于，包括：
获取低压电池的剩余电量；
根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；
确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式；
所述根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行充电，包括：
若所述低压电池的剩余电量小于第一门限，则需要对所述低压电池进行充电；
若所述低压电池的剩余电量大于或者等于第二门限，则不需要对所述低压电池进行充电；
所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，包括：
确定所述低压电池需要充电后，当所述车辆处于行驶状态时，通过轮毂电磁发电机对所述低压电池进行无线充电；
当所述车辆处于静止状态时，通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电；
所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，还包括：
确定所述低压电池需要充电后，当车辆处于静止状态且所述动力电池和所述外部系统无法对所述低压电池充电或者所述低压电池的剩余电量小于第三门限时，通过超级电容备用电源对所述低压电池进行无线充电；
所述通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电，包括：
所述动力电池或者外部系统通过发射线圈产生高频电磁场，并与所述低压电池接收端的电磁线圈通过互感耦合，将所述高频电磁场转换为高频交流电，再经过转换电路转换为直流电给低压电池进行无线充电。
2.根据权利要求1所述的车载蓄电池充电方法，其特征在于，所述超级电容备用电源中的超级电容为低压电池系统自带电容，且所述超级电容备用电源通过轮毂电机进行充电。
3.根据权利要求1所述的车载蓄电池充电方法，其特征在于，所述轮毂电磁发电机集成在车轮上，通过轮毂电磁发电机的永磁体跟随车轮转动产生磁场进行发电，通过有源功率因数校正电路与所述低压电池的接收端连接，对所述低压电池进行无线充电。
4.一种车载蓄电池充电装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取低压电池的剩余电量；
判断模块，用于根据所述低压电池的剩余电量判断是否需要对所述低压电池进行无线充电；
确定模块，用于确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式；
所述确定所述低压电池需要充电后，根据车辆的状态确定无线充电的方式，还包括：
确定所述低压电池需要充电后，当车辆处于静止状态且动力电池和外部系统无法对所述低压电池充电或者所述低压电池的剩余电量小于第三门限时，通过超级电容备用电源对所述低压电池进行无线充电；
所述通过动力电池或者外部系统对所述低压电池进行无线充电，包括：
所述动力电池或者外部系统通过发射线圈产生高频电磁场，并与所述低压电池接收端的电磁线圈通过互感耦合，将所述高频电磁场转换为高频交流电，再经过转换电路转换为直流电给低压电池进行无线充电。
5.根据权利要求4所述的车载蓄电池充电装置，其特征在于，所述判断模块，还用于：
若所述低压电池的剩余电量小于第一门限，则需要对所述低压电池进行充电；
若所述低压电池的剩余电量大于或者等于第二门限，则不需要对所述低压电池进行充电。
6.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求4所述的车载蓄电池充电装置。
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