CN114932835A - 一种电动汽车应急续航里程储能换电系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车应急续航里程储能换电系统及其控制方法，电动汽车应急续航里程储能换电系统包括SOC监测执行模块、电动汽车动力电池、动力电池扩展模块、应急电能储存模块、第一继电器、第二继电器和第三继电器，SOC监测执行模块包括ECU和BMS，电动汽车动力电池连接动力电池扩展模块，便携换电组件连接动力电池扩展模块，制动能量回收组件连接动力电池和应急电能储存模块；ECU通过BMS连接动力电池，进行SOC监测，ECU信号连接应急电能储存模块，进行电压监测；本发明解决了应急电量和应急续航里程不足，电量耗尽后仅能依赖道路救援的问题，提供了具体的供能、储能等电量管理方法，改善用户用车体验。

Description

一种电动汽车应急续航里程储能换电系统及其控制方法
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应急续航里程储能换电系统及其控制方法。
背景技术
随着新能源汽车行业的发展，电动汽车的市场占有率日益增多，汽车市场对电动汽车续航里程的需求将越来越大，续航里程是影响电动汽车性能评价的重要指标，使得电动汽车的日常使用过程中，续航焦虑、电量焦虑以及中途断电已成为影响用户愉快用车体验的重要因素。但是，通常关注的是正常行驶的电量和续航里程，但是纯电动汽车的驾驶员仍会遇到电动汽车动力电池的电能耗尽后，仅能被动依赖道路救援、无法自主前往就近充电点的问题，即使有的电动汽车配备了第二个电池，但是本质上并不是为了应急，而且仅提供供电方法，缺少能量管理和充能储能方法，而且进行换电的电源模块受技术限制，体积大，换电困难，无法驾驶员本人操作，本质上仍是极大程度上依赖充电站，没有解决应急电量不够大、应急续航不够久、应急电池的充能和能量管理的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本发明提供一种电动汽车应急续航里程储能换电系统及其控制方法，解决应急电量和应急续航里程不足，电量耗尽后仅能依赖道路救援的问题，本发明通过应急电能储存模块实现低荷电状态下的电量和续航里程的应急提升，使得动力电池耗尽后能有足够的电量支撑，自主前往就近充电点，改善用户用车体验，并对应急电能储存模块提供了具体的供能、储能等电量管理方法。
(二)技术方案
基于上述的技术问题，本发明提供一种电动汽车应急续航里程储能换电系统，包括SOC监测执行模块、电动汽车动力电池、动力电池扩展模块、应急电能储存模块、第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述SOC监测执行模块包括ECU和BMS，所述应急电能储存模块包括便携换电组件和储能电池，储能电池安装在便携换电组件上，所述电动汽车动力电池连接动力电池扩展模块，所述便携换电组件通过第一继电器和手动开关连接所述动力电池扩展模块，所述动力电池扩展模块连接电动汽车上的必要用电组件，并通过第三继电器连接电动汽车上的非必要用电组件，电动汽车上的制动能量回收组件连接所述电动汽车动力电池，并通过第二继电器连接所述便携换电组件；ECU通过BMS连接所述电动汽车动力电池，进行电动汽车动力电池的SOC监测，ECU连接所述便携换电组件，用于应急电能储存模块的电压监测，ECU分别连接所述第一继电器、第二继电器和第三继电器。
进一步的，所述SOC监测执行模块还包括显示仪表，ECU连接所述显示仪表，将监测的应急电能储存模块的电压值和电动汽车动力电池的SOC值显示在显示仪表上。
进一步的，所述储能电池为便携快插储能电池，所述便携换电组件为是一个底部带有正负极防错插接口的快插底座，所述应急电能储存模块的布置位置为后备箱备胎下方或机舱内储物箱内，所述布置位置设置防撞击隔板、防撞击隔板外部安置缓冲填充物。
进一步的，所述储能电池与所匹配车型动力电池类型一致，所述储能电池的能量密度≥其匹配车型动力电池的能量密度，储能电池的电池容量处于其匹配车型动力电池容量的1/4～1/3区间，储能电池的电池体积不超过匹配车型动力电池体积的1/3；所述快插底座的深度与便携快插储能电池的高度一致，便携快插储能电池插入快插底座后与快插底座内壁均存在2～3cm间隙。
进一步的，所述动力电池扩展模块具体为一种直流线路扩展线束，所述直流线路扩展线束包括动力电池连接端、供电端、动力电池扩展端三个支路，所述支路均具备一正一负两个电极，且同极之间相通，所述动力电池连接端的正负极连接电动汽车动力电池的正负极；所述供电端的正负极连接用电组件供电线路的正负极；所述动力电池扩展端的正负极连接所述应急电能储存模块的正负极。
进一步的，所述应急电能储存模块的便携换电组件也连接低效充能系统，所述低效充能系统包括太阳能充电系统。
进一步的，所述非必要用电组件包括娱乐、休闲类用电组件，所述必要用电组件包括动力类、辅助驾驶类、USB接口用电组件。
本发明也公开了一种所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统的控制方法，包括应急扩容电量管理模式和换电扩容模式，所述应急扩容电量管理模式包括：
S1、SOC监测执行模块通过ECU和BMS分别实时获取应急电能储存模块的电压值Vi、电动汽车动力电池的SOC值SOC_i；
S2、判断是否SOC_i＜A，若是，则进入步骤S3，否则进入步骤S5；
S3、判断是否Vi＞Vm，Vm为应急电能储存模块的最小放电电压，若否，则第一继电器调整为断开状态，结束，自动进入换电扩容模式；若是，控制第一继电器调整为闭合状态，应急电能储存模块与电动汽车动力电池共同给电动汽车供电，同时，第三继电器调整为断开状态，关闭非必要用电组件供电；
S4、供电过程中判断是否Vi＞Vm，若是，则继续供电，否则，第一继电器调整为断开状态，应急电能储存模块停止应急供电，自动进入换电扩容模式，结束；
S5、判断是否Vi≥Vo，Vo为应急电能储存模块的最大充电电压，若是，则结束；若否，则进入步骤S6；
S6、判断电动汽车动力电池是否处于充电状态，若是，则进入步骤S7，同时第三继电器调整为闭合状态，开启非必要用电组件供电；否则，进入步骤S9；
S7、判断是否SOC_i＞C，若是，则第一继电器调整为闭合状态，外部充电设备也给应急电能储存模块充电；若否，则重新进入步骤S7；
S8、充电过程中判断是否Vi＞Vo，若是，则应急充电结束，第一继电器调整为断开状态，若否，则继续应急充电；
S9、判断是否SOC_i＞B，若否，则结束；若是，则第二继电器调整为闭合状态，制动能量回收组件在制动回收工况下同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充能；
S10、充能过程中判断是否满足Vi＞Vo或SOC_i≤B其中一项，若是，则制动回收应急充能结束，第二继电器调整为断开状态，否则，第二继电器继续保持为闭合状态；
其中，A为电动汽车动力电池单独驱动时可允许的最小荷电状态，B为非外充状态下，制动回收系统给应急电能储存模块充能的最小荷电状态，C为外充状态下，外充设备给应急电能储存模块充能的最小荷电状态。
进一步的，除所述自动进入换电扩容模式，还包括人为进入换电扩容模式，电动汽车动力电池或应急电能储存模块未处于缺电状态时，手动关闭应急电能储存模块上的手动保险开关，使得所述手动开关断开；进入换电扩容模式的操作为：人为将所述储能电池替换。
进一步的，所述A＝10％，B＝65％，C＝85％。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
(1)本发明利用应急扩容电量管理策略精准判定电动车动力电池SOC，利用应急电能储存模块的充能、储能、放电功能，实现低荷电状态下的应急电池扩容和续航里程的应急提升，有效缓解了电量、里程焦虑，解决了电动汽车电量耗尽仅能依赖道路救援的情况，能通过应急电能储存模块自主前往就近充电点，改善驾驶员用车体验；
(2)本发明加强了对能量的流向管理，针对监测信号结合应急扩容电量管理策略，在保障动力电池充能的前提下，通过闲时充能和制动回收应急充能，及时补充应急电能储存模块的储存电能，以做好应急充电的准备，使得应急电能储存模块的使用时间更久，减少换电频次，其中，闲时充能从外充设备储存了更多的能量，制动能量回收组件提供给动力电池的能量变少，但将变少的能量分配给应急电能储存模块，这种能量分配使得驾驶员能提前自主寻找就近充电点，更从容应对动力电池耗尽的情况；而且，该应急充能并控制充放电回路，避免了应急电能储存模块满电状态下持续充电所造成的能源浪费和电池性能损耗；
(3)本发明对电动车动力电池SOC值、应急电能储存模块实时电压值监测，电压值监测的方式，明显比使用两个BMS分别监测动力电池和应急电能储存模块的SOC值的监测成本更低；
(4)本发明在应急扩容电量管理模式无法解决的情况下，也提供了换电扩容模式，本发明的应急电能储存模块利用了小体积高能量密度的便携快插储能电池、快插底座，和动力电池扩展模块共同实现了便捷换电、供电，操作简单，重量轻，使得驾驶员能自主进行换电，降低换电难度，不用依靠门店换电，也降低了成本，在市内交通中有效地解决了充电慢、充电难的问题，适用于城市道路、城郊道路、高速等多种道路场景，具备闲时储电、便捷换电等特点；
(5)本发明具备良好的能源兼容性，应急电能储存模块对充能效率需求较低，可利用动力回收、太阳能充电等低效充能方式进行辅助充能。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明的一种电动汽车应急续航里程储能换电系统的运行原理图；
图2为本发明的一种电动汽车应急续航里程储能换电系统的应急扩容电量管理控制策略流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例为一种电动汽车应急续航里程储能换电系统，如图1所示，包括SOC(State of Charge，荷电状态)监测执行模块、电动汽车动力电池、动力电池扩展模块、应急电能储存模块、第一继电器、第二继电器和第三继电器；
所述SOC监测执行模块包括ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)、BMS(Battery management system，电池管理系统)和显示仪表，所述ECU用于接收并判定BMS实时发送的信号，监测应急电能储存模块实时电压值，以及发送控制指令，所述BMS用于监测电动汽车动力电池的SOC信息，并实时发送至ECU上，所述显示仪表用于显示监测的应急电能储存模块的电压值和电动汽车动力电池的SOC值；
所述应急电能储存模块包括便携换电组件和储能电池，所述储能电池为便携快插储能电池；所述储能电池与所匹配车型动力电池类型一致，所述储能电池的能量密度≥其匹配车型动力电池的能量密度，储能电池的电池容量处于其匹配车型动力电池容量的1/4～1/3区间，储能电池的电池体积不超过匹配车型动力电池体积的1/3；所述应急电能储存模块布置位置为后备箱备胎下方或机舱内储物箱内，所述布置位置设置防撞击隔板、防撞击隔板外部安置缓冲填充物；所述便携换电组件为是一个底部带有正负极防错插接口的快插底座，动力电池扩展端的正负极从快插底座外侧分别对应连接快插底座的正负极。所述快插底座的深度与便携快插储能电池的高度一致，便携快插储能电池插入快插底座后与快插底座内壁均存在2～3cm间隙，且便携快插储能电池与所述电动汽车动力电池扩展模块动力电池扩展端线路接通。通过便携快插储能电池安装在所述快插底座上，以便实现快速更换。
所述电动汽车动力电池连接动力电池扩展模块，所述应急电能储存模块的快插底座通过手动开关和第一继电器连接所述动力电池扩展模块，手动开关在应急电能储存模块上的手动保险开关关闭时断开，所述动力电池扩展模块连接电动汽车上的必要用电组件，并通过第三继电器连接电动汽车上的非必要用电组件，电动汽车上的制动能量回收组件连接所述电动汽车动力电池，并通过第二继电器连接所述应急电能储存模块的快插底座；ECU通过BMS连接所述电动汽车动力电池，进行SOC监测，ECU连接所述应急电能储存模块的快插底座，用于电压监测，ECU分别连接所述第一继电器、第二继电器和第三继电器，从而控制继电器所在线路的开闭，ECU连接显示仪表，将监测的应急电能储存模块的电压值和电动汽车动力电池的SOC值显示在显示仪表上。所述非必要用电组件包括娱乐、休闲类用电组件，所述必要用电组件包括动力、辅助驾驶、USB接口等用电组件。
所述动力电池扩展模块具体为一种直流线路扩展线束，所述直流线路扩展线束包括动力电池连接端、供电端、动力电池扩展端三个支路，所述支路均具备一正一负两个电极，且同极之间相通，所述动力电池连接端的正负极连接电动汽车动力电池的正负极；所述供电端的正负极连接用电组件供电线路的正负极；所述动力电池扩展端的正负极连接所述应急电能储存模块的正负极。
所述应急电能储存模块的快插底座也连接低效充能系统，如太阳能充电系统等，以低效能电能转换的方式实时为应急电能储存设备补电，实现“边走边充”。
该系统包括两种模式：应急扩容电量管理模式和换电扩容模式，所述应急扩容电量管理模式时的控制方法如图2所示，本实施例中，常数量SOC_i＝A＝10％为动力电池单独驱动时可允许的最小荷电状态；常数量SOC_i＝B＝65％为非外充状态下，制动回收系统给应急电能储存模块充能的最小荷电状态；常数量SOC_i＝C＝85％为外充状态下，外充设备给应急电能储存模块充能的最小荷电状态。
包括以下步骤：
S1、SOC监测执行模块通过ECU和BMS分别实时获取应急电能储存模块的电压值Vi、电动汽车动力电池的SOC值SOC_i；
电压Vi的监测成本要明显低于通过BMS监测SOC值的监测成本，因此，本实施例中，对应急电能储存模块监测电压值Vi，根据Vi和SOC_i进行决策判断。
S2、判断是否SOC_i＜10％，若是，则触发应急扩容控制逻辑，进入步骤S3，否则，进入步骤S5；
SOC_i＜10％，电动汽车动力电池处于缺电状态，需要应急电能储存模块应急供电，因此，后续步骤S3判断应急电能储存模块是否能应急供电。
S3、应急扩容控制逻辑：判断是否Vi＞Vm，若否，则第一继电器调整为断开状态，结束，自动进入换电扩容模式；若是，ECU触发应急供电指令，控制第一继电器由断开状态变为闭合状态，从而使应急电能储存模块的供电线路闭合，第三继电器由闭合状态变为断开状态，关闭非必要用电组件供电，此时，应急电能储存模块与电动汽车动力电池共同给电动汽车供电；
Vm为应急电能储存模块的最小放电电压，Vi≤Vm时，应急电能储存模块也缺电，自动进入换电扩容模式，需要更换应急电能储存模块中的储能电池，才能应急供电；Vi＞Vm时，应急电能储存模块能应急供电，与电动汽车动力电池共同给电动汽车供电，此时，用电紧张，需要关闭非必要用电组件供电；
S4、供电过程中将对Vi进行判定，判断是否Vi＞Vm，若是，则继续供电，若否，即Vi≤Vm时，应急电能储存模块的电能耗尽，触发换电保护机制，第一继电器由闭合状态变为断开状态，无法触发应急供电，结束，自动进入换电扩容模式；
S5、应急电能储备充能控制逻辑：判断是否Vi≥Vo，Vo为应急电能储存模块的最大充电电压，其值略低于满荷电状态下的应急电能储存模块的电压值，若是，则应急电能储备模块电量充足，不会对应急电能储备模块进行任何形式的充能，结束；若否，则进入步骤S6；
Vi≥Vo时，应急电能储存模块电量充足，无需充电；Vi＜Vo时，应急电能储备模块可以充电，以备应急供电。
S6、判断电动汽车动力电池是否处于充电状态，若是，则触发闲时充能控制逻辑，进入步骤S7，同时第三继电器调整为闭合状态，开启非必要用电组件供电；否则，触发制动回收应急充能控制逻辑，进入步骤S9；
S7、闲时充能控制逻辑：判断是否SOC_i＞85％，若是，则ECU触发闲时充能指令，第一继电器调整为闭合状态，此时外部充电设备将同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充电；若否，则重新进入步骤S7；
S8、此充电过程中将对Vi进行判定，判断是否Vi>Vo，若是，则应急充电结束，第一继电器由闭合变为断开状态，若否，则第一继电器继续保持为闭合状态，外部充电设备将继续同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充电；
根据步骤S6-S8可知，当电动汽车动力电池正在充电时，若SOC_i≤85％，仅电动汽车动力电池充电，先满足电动汽车动力电池电量，应急电能储存模块等待SOC_i＞85％时开始充电，SOC_i＞85％，外充设备同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充电，直到Vi>Vo时，应急电能储存模块无需继续充电。
S9、制动回收应急充能控制逻辑：判断是否SOC_i＞65％，若否，则不触发制动回收应急充能指令，结束；若是，则ECU触发制动回收应急充能指令，第二继电器调整为闭合状态，此时制动能量回收组件将在制动回收工况下同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充能；
当电动汽车动力电池不在充电时，若SOC_i≤65％，电动汽车动力电池电量不足，电动制动能量回收组件在制动回收工况下仅给电动汽车动力电池充能，不会触发应急电能储存模块的制动回收应急充能；若SOC_i>65％，电动汽车动力电池电量较足，触发应急电能储存模块的制动回收应急充能，制动能量回收组件将在制动回收工况下同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充能；相比于传统的仅给电动汽车动力电池充能，电动汽车动力电池充能相对较少，但通过这种电量的分配策略，能更早监测到电动汽车动力的电量不足，将缺少的电量充能给应急电能储存模块，使得电动汽车动力电池耗尽时能通过应急电能储存模块供能，主动寻找救援，而不是被动的等待道路救援。此处的制动回收应急充能针对的是应急电能储存模块，电动汽车中的制动能量回收组件一直都会给电动汽车动力电池充电，只有电动汽车动力电池电量充足时，才会给应急电能储存模块充电，启动制动回收应急充能。
S10、在此充能过程中将同时对SOC_i和Vi进行判定，判断是否满足Vi＞Vo或SOC_i≤65％其中一项，若是，则制动回收应急充能结束，第二继电器由闭合变为断开状态，否则，第二继电器继续保持为闭合状态，此时制动能量回收组件将在制动回收工况下继续同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充能。
若Vi>Vo时，应急电能储存模块先电量充足，无需继续充电，但电动汽车动力电池还在继续充电，直到SOC_i≤65％；若SOC_i≤65％，电动汽车动力电池电量不足，电动制动能量回收组件仅满足电动汽车动力电池充能，不给应急电能储存模块充电。
总之，该系统的应急电能储存模块具有应急供电状态和充能状态：
(1)应急供电状态：当SOC_i＜10％时，电动汽车动力电池缺电，若Vi≤Vm，应急电能储存模块也缺电，自动进入换电扩容模式；若Vi＞Vm，触发应急电能储存模块应急供电，直到Vi≤Vm时，应急电能储存模块电量耗尽，自动进入换电扩容模式。
(2)充能状态：当SOC_i≥10％时，电动汽车动力电池暂不缺电，若Vi≥Vo，应急电能储存模块电量充足，无需充电；若Vi＜Vo，应急电能储存模块可以充电：
(2.1)闲时充能状态：当电动汽车动力电池处于充电状态，且SOC_i＞85％，触发闲时充能，若不满足SOC_i＞85％，则待满足时触发，外部充电设备将同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充电，直到Vi＞Vo，结束充能，应急电能储存模块无需再充电；
(2.2)制动回收应急充能状态：当电动汽车动力电池不处于充电状态，若SOC_i≤65％，电动制动能量回收组件仅给电动汽车动力电池充能，则不触发应急电能储存模块的制动回收应急充能；若SOC_i＞65％，则触发制动回收应急充能，制动能量回收组件同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充能，直到满足Vi＞Vo或SOC_i≤65％其中一项时，即应急电能储存模块无需再充，或仅给电动汽车动力电池充能，结束应急电能储存模块的制动回收应急充能。
所述换电扩容模式时的操作方法包括自动进入和手动进入两种，如下：
自动进入换电扩容模式：当电动汽车动力电池处于缺电状态无法驱动车辆且应急电能储存模块电压低于Vm时，基于应急扩容电量管理模式控制逻辑，即SOC_i＜10％，且Vi＜Vm时，应急电池电能耗尽触发换电保护机制，第一继电器由闭合状态变为断开状态，以确保换电工作安全进行。将车辆下电，打开后备箱(或前备箱)，将应急电能储存模块表面的紧固缓冲装置打开，并将应急电能储存模块中的缺电的便携快插储能电池取出，替换为备用的满荷电状态的便携快插储能电池，更换时依照正负极防错指示安装便携快插储能电池，然后关闭紧固缓冲装置，关闭后备箱，考虑电池损坏等客观因素，车辆上电检查显示仪表显示的电动汽车动力电池的SOC值和应急电能储存模块的电压值Vi是否正常，应急电能储存模块电压值Vi低于Vm则无法驱动车辆，若电压值Vi与Vo值相近则可正常驱动车辆。完成仪表检查后换电扩容模式操作完成。
手动进入换电扩容模式：电动汽车动力电池或应急电能储存模块未处于缺电状态时，需手动关闭应急电能储存模块上的手动保险开关，使应急供电线路即应急电能储存模块和动力电池扩展模块之间的线路上的手动开关处处于断开状态，再进行换电作业，完成换电后，手动打开所述保险开关，使应急供电线路手动开关处处于闭合状态，关闭后备箱，车辆上电检查显示仪表显示的电动汽车动力电池的SOC值和应急电能储存模块的电压值Vi是否正常。
综上可知，通过上述的一种电动汽车应急续航里程储能换电系统及其控制方法，具有以下优点：
(1)本发明利用应急扩容电量管理策略精准判定电动车动力电池SOC，利用应急电能储存模块的充能、储能、放电功能，实现低荷电状态下的应急电池扩容和续航里程的应急提升，有效缓解了电量、里程焦虑，解决了电动汽车电量耗尽仅能依赖道路救援的情况，能通过应急电能储存模块自主前往就近充电点，改善驾驶员用车体验；
(2)本发明加强了对能量的流向管理，针对监测信号结合应急扩容电量管理策略，在保障动力电池充能的前提下，通过闲时充能和制动回收应急充能，及时补充应急电能储存模块的储存电能，以做好应急充电的准备，使得应急电能储存模块的使用时间更久，减少换电频次，其中，闲时充能从外充设备储存了更多的能量，制动能量回收组件提供给动力电池的能量变少，但将变少的能量分配给应急电能储存模块，这种能量分配使得驾驶员能提前自主寻找就近充电点，更从容应对动力电池耗尽的情况；而且，该应急充能并控制充放电回路，避免了应急电能储存模块满电状态下持续充电所造成的能源浪费和电池性能损耗；
(3)本发明对电动车动力电池SOC值、应急电能储存模块实时电压值监测，电压值监测的方式，明显比使用两个BMS分别监测动力电池和应急电能储存模块的SOC值的监测成本更低；
(4)本发明在应急扩容电量管理模式无法解决的情况下，也提供了换电扩容模式，本发明的应急电能储存模块利用了小体积高能量密度的便携快插储能电池、快插底座，和动力电池扩展模块共同实现了便捷换电、供电，操作简单，重量轻，使得驾驶员能自主进行换电，降低换电难度，不用依靠门店换电，也降低了成本，在市内交通中有效地解决了充电慢、充电难的问题，适用于城市道路、城郊道路、高速等多种道路场景，具备闲时储电、便捷换电等特点；
(5)本发明具备良好的能源兼容性，应急电能储存模块对充能效率需求较低，可利用动力回收、太阳能充电等低效充能方式进行辅助充能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，包括SOC监测执行模块、电动汽车动力电池、动力电池扩展模块、应急电能储存模块、第一继电器、第二继电器和第三继电器，所述SOC监测执行模块包括ECU和BMS，所述应急电能储存模块包括便携换电组件和储能电池，储能电池安装在便携换电组件上，所述电动汽车动力电池连接动力电池扩展模块，所述便携换电组件通过第一继电器和手动开关连接所述动力电池扩展模块，所述动力电池扩展模块连接电动汽车上的必要用电组件，并通过第三继电器连接电动汽车上的非必要用电组件，电动汽车上的制动能量回收组件连接所述电动汽车动力电池，并通过第二继电器连接所述便携换电组件；ECU通过BMS连接所述电动汽车动力电池，进行电动汽车动力电池的SOC监测，ECU连接所述便携换电组件，用于应急电能储存模块的电压监测，ECU分别连接所述第一继电器、第二继电器和第三继电器。
2.根据权利要求1所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，所述SOC监测执行模块还包括显示仪表，ECU连接所述显示仪表，将监测的应急电能储存模块的电压值和电动汽车动力电池的SOC值显示在显示仪表上。
3.根据权利要求1所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，所述储能电池为便携快插储能电池，所述便携换电组件为是一个底部带有正负极防错插接口的快插底座，所述应急电能储存模块的布置位置为后备箱备胎下方或机舱内储物箱内，所述布置位置设置防撞击隔板、防撞击隔板外部安置缓冲填充物。
4.根据权利要求3所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，所述储能电池与所匹配车型动力电池类型一致，所述储能电池的能量密度≥其匹配车型动力电池的能量密度，储能电池的电池容量处于其匹配车型动力电池容量的1/4～1/3区间，储能电池的电池体积不超过匹配车型动力电池体积的1/3；所述快插底座的深度与便携快插储能电池的高度一致，便携快插储能电池插入快插底座后与快插底座内壁均存在2～3cm间隙。
5.根据权利要求4所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，所述动力电池扩展模块具体为一种直流线路扩展线束，所述直流线路扩展线束包括动力电池连接端、供电端、动力电池扩展端三个支路，所述支路均具备一正一负两个电极，且同极之间相通，所述动力电池连接端的正负极连接电动汽车动力电池的正负极；所述供电端的正负极连接用电组件供电线路的正负极；所述动力电池扩展端的正负极连接所述应急电能储存模块的正负极。
6.根据权利要求1所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，所述应急电能储存模块的便携换电组件也连接低效充能系统，所述低效充能系统包括太阳能充电系统。
7.根据权利要求1所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统，其特征在于，所述非必要用电组件包括娱乐、休闲类用电组件，所述必要用电组件包括动力类、辅助驾驶类、USB接口用电组件。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统的控制方法，其特征在于，包括应急扩容电量管理模式和换电扩容模式，所述应急扩容电量管理模式包括：
S1、SOC监测执行模块通过ECU和BMS分别实时获取应急电能储存模块的电压值Vi、电动汽车动力电池的SOC值SOC_i；
S2、判断是否SOC_i＜A，若是，则进入步骤S3，否则进入步骤S5；
S3、判断是否Vi＞Vm，Vm为应急电能储存模块的最小放电电压，若否，则第一继电器调整为断开状态，结束，自动进入换电扩容模式；若是，控制第一继电器调整为闭合状态，应急电能储存模块与电动汽车动力电池共同给电动汽车供电，同时，第三继电器调整为断开状态，关闭非必要用电组件供电；
S4、供电过程中判断是否Vi＞Vm，若是，则继续供电，否则，第一继电器调整为断开状态，应急电能储存模块停止应急供电，自动进入换电扩容模式，结束；
S5、判断是否Vi≥Vo，Vo为应急电能储存模块的最大充电电压，若是，则结束；若否，则进入步骤S6；
S6、判断电动汽车动力电池是否处于充电状态，若是，则进入步骤S7，同时第三继电器调整为闭合状态，开启非必要用电组件供电；否则，进入步骤S9；
S7、判断是否SOC_i＞C，若是，则第一继电器调整为闭合状态，外部充电设备也给应急电能储存模块充电；若否，则重新进入步骤S7；
S8、充电过程中判断是否Vi>Vo，若是，则应急充电结束，第一继电器调整为断开状态，若否，则继续应急充电；
S9、判断是否SOC_i＞B，若否，则结束；若是，则第二继电器调整为闭合状态，制动能量回收组件在制动回收工况下同时给电动汽车动力电池和应急电能储存模块充能；
S10、充能过程中判断是否满足Vi>Vo或SOC_i≤B其中一项，若是，则制动回收应急充能结束，第二继电器调整为断开状态，否则，第二继电器继续保持为闭合状态；
其中，A为电动汽车动力电池单独驱动时可允许的最小荷电状态，B为非外充状态下，制动回收系统给应急电能储存模块充能的最小荷电状态，C为外充状态下，外充设备给应急电能储存模块充能的最小荷电状态。
9.根据权利要求8所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统的控制方法，其特征在于，除所述自动进入换电扩容模式，还包括人为进入换电扩容模式，电动汽车动力电池或应急电能储存模块未处于缺电状态时，手动关闭应急电能储存模块上的手动保险开关，使得所述手动开关断开；进入换电扩容模式的操作为：人为将所述储能电池替换。
10.根据权利要求8所述的电动汽车应急续航里程储能换电系统的控制方法，其特征在于，所述A＝10％，B＝65％，C＝85％。
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