CN115179813A - 一种电动汽车能量管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电动汽车能量管理系统及方法,属于新能源汽车技术领域。该系统包括：电动汽车用电装置、主电池包、从电池包和DC/DC降压模块以及避免对降压模块有反向冲击的二极管，从电池包的输出端与降压模块输入端连接，降压模块输出端经过二极管与电动汽车用电装置的输入端连接，主电池包直接与电动汽车用电装置相连接。本申请电源模块的工作与控制更为简单，大幅度降低成本；适用车型的范围更强，便于批量化生产和规模化运营，降低生产成本及运行成本；可降低从电池包的功率输出需求，从而降低从电池包的设计成本；车辆运行过程中从电池包先于主电池包放电结束，便于驾驶员在适当时间进行换电；提高换电电池包的周转效率，增加经济效益。

Description

一种电动汽车能量管理系统及方法
技术领域
本申请涉及一种电动汽车能量管理系统及方法,属于新能源汽车技术领域。
背景技术
在排放法规、能耗的双重压力驱动下，“电动化”已成为全球汽车产业无可争议的必然趋势。与此同时，这也给中国汽车产业带来的能源变革背景下的全新发展机遇。然而，时至今日，国内新能源汽车产业仍处于不断优化、试探的阶段。
目前电动汽车有充电和换电两种模式，两种方式各有其局限性，充电模式限制了车辆的行驶里程，尤其对于一些运营车辆，充电时间过长影响车辆的实际运行时间；换电模式下，到固定的换电点进行换电，给客户带来较大的不方便性。针对这两种模式的优缺点，许多厂家在原有充电模式的基础上，在车辆上又增加换电的电池包，以提高车辆的续驶里程，通常做法是在原有车辆主电池包的基础上，增量一个或数个从电池包，从电池包可以进行更换，通过DC/DC模块控制从包的输出电压接近主包的工作电压，使从电池包与主电池包一起工作，提高车辆的行驶里程。
但这种方法采用DC/DC模块控制，从电池包通常也采用与主电池包电压等级、输出功率等接近的电池包，当从电池包电压高于主电池包电压时，DC/DC电源模块需要进行降压；当从电池包低于主电池包电压时，DC/DC电源模块需要进行增加。所以DC/DC电源模块需要具有增压、降压及稳压等功能，增加了DC/DC电源模块的成本以及从电池包的成本，并且从电池包的通用性不高，也很容易同时与主包一起放完电或放电不完全，给客户带来不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请设计了一种可以兼顾多种车型的标准电池包及其能量管理办法，可以使从电池包先于主电池包放电完毕，并降低成本。
本申请提出一种可以兼顾多种电动汽车型的能量管理技术，采用标准电池包及DC/DC降压模块，使从电池包先于主电池包放完电，便于从电池包的换电，同时降低成本。
本申请提供一种电动汽车能量管理系统，包括：电动汽车用电装置、主电池包、从电池包和DC/DC降压模块以及避免对DC/DC降压模块的反向冲击的二极管，从电池包的输出端与DC/DC降压模块输入端连接，DC/DC降压模块输出端经过二极管与电动汽车用电装置的输入端连接，主电池包直接与电动汽车用电装置相连接。
进一步，前述电动汽车能量管理系统中，从电池包由四个标准电池包串并联形成从电池包组。
进一步，前述电动汽车能量管理系统中，主电池包固定在电动汽车上应用，作为电动汽车的主要动力来源，主电池包容量比从电池包容量高，单独应用放电时间为t1；从电池包在电动汽车上作为换电应用，按照额定工作电流放电可放电时间为t2，t2≤t1。
进一步，前述电动汽车能量管理系统中，从电池包的放电终止电压为V1，主电池包在SOC＝(t1-t2)/t1×100％时对应的电压为V2，V1≥V2。
进一步，前述电动汽车能量管理系统中，主电池包最高工作电压为V3，DC/DC降压模块的降压限制值为V4，V3≥V4≥V1。
本申请还提供一种电动汽车能量管理方法，其使用一种电动汽车能量管理系统，该电动汽车能量管理系统包括电动汽车用电装置、主电池包、从电池包和DC/DC降压模块以及避免对DC/DC降压模块的反向冲击的二极管，从电池包的输出端与DC/DC降压模块输入端连接，DC/DC降压模块输出端经过二极管与电动汽车用电装置的输入端连接，主电池包直接与电动汽车用电装置相连接，从电池包作为换电用电池包，采用低电压的标准电池包。
进一步，前述电动汽车能量管理方法中，主电池包为固定在电动汽车上的电池组，作为电动汽车的主要动力来源，主电池包单独应用放电时间为t1，从电池包按照额定工作电流放电可放电时间为t2，则需t2≤t1，从电池包的放电终止电压为V1，主电池包在SOC＝(t1-t2)/t1×100％时对应的电压为V2，V1≥V2。
进一步，前述电动汽车能量管理方法中，主电池包最高工作电压为V3，DC/DC降压模块的降压限制值为V4，则需V3≥V4≥V1，从而保障主电池包和从电池包同时工作，降低对从电池包电池组的功率需求，同时从电池包电池组可以放电完全，并且从电池包构成电池组的电压始终高于DC/DC降压模块的输出电压值，保障其仅具有降压功能。
进一步，前述电动汽车能量管理方法中，从电池包由一个或多个标准电池包串并联形成从电池包组，在电动汽车上作为换电应用。
另外，前述电动汽车能量管理方法中，从电池包与主电池包同时工作。
本申请具有如下的技术效果和优点：
1.与传统带有充换电电池包的电动汽车辆相比较，将原来的DC/DC电源模块换为只有降压功能的电源模块，电源模块的工作与控制更为简单，较大幅度降低了成本；
2.作为换电用的从电池包，采用较低电压的标准电池包，适用车型的范围更强，便于批量化生产和规模化运营，降低生产成本及运行成本；
3.从电池包与主电池包同时工作，可以降低从电池包的功率输出需求，从而降低从电池包的设计成本；
4.车辆运行过程中从电池包先于主电池包放电结束，便于驾驶员在适当时间进行换电。
5.提高换电电池包的周转效率，增加经济效益。
附图说明
图1为本申请的一种可以兼顾多种电动汽车型的能量管理系统的示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
在图1中，1-电动汽车用电装置(电机或电机控制器)，2-主电池包，3-DC/DC降压模块，4-从电池包，5-二极管。
本申请的整体技术方案为一种可以兼顾多种电动汽车型的能量管理系统：包括电动汽车的电机1、主电池包2、从电池包4和连接从电池包的DC/DC降压模块3以及避免对DC/DC降压模块有反向冲击的二极管5。
1.从电池包作为换电用电池包，采用低电压的标准电池包，通过串、并联形成高于主电池包电压的电池组。有利于电池包的标准化生产，并适用于多种带有换电功能的不同电动汽车型。
2.主电池包为固定在电动汽车上的电池组，作为电动汽车的主要动力来源。主电池包单独应用放电时间为t1，从电池包组按照额定工作电流放电可放电时间为t2，则需t2≤t1。从包电池组的放电终止电压为V1，主电池包在SOC＝(t1-t2)/t1×100％时对应的电压为V2，V1≥V2。
3.主电池包最高工作电压为V3，DC/DC降压模块的降压限制值为V4，则需V3≥V4≥V1。这样可以保障主电池包和从电池包同时工作，降低对从电池包电池组的功率需求，同时从电池包电池组可以放电完全，并且从电池包构成电池组的电压始终高于DC/DC降压模块的输出电压值，保障其仅具有降压功能。
4.采用二极管，避免车辆制动回馈电流对DC/DC降压模块的反向冲击。
实施例1(图1)
本申请提供了一种可以兼顾多种电动汽车型的能量管理技术：包括电动汽车的电机1、主电池包2、从电池包4和连接从电池包的DC/DC降压模块3以及避免对DC/DC降压模块有反向冲击的二极管5。
如图1，四只从电池包4串并联形成电池组，电池组输出端与DC/DC降压模块3输入端连接，降压模块3输出端经过二极管5与电动汽车用电装置1(电机或电机控制器等)输入端连接。主电池包2直接与电动汽车用电装置1相连接。
主电池包固定在电动汽车上应用，作为电动汽车的主要动力来源，通常容量较高，单独应用放电时间为t1。
从电池包由四个标准电池包串并联形成从电池包组，在电动汽车上作为换电应用。按照额定工作电流放电可放电时间为t2，t2≤t1。从包电池组的放电终止电压为V1，主电池包在SOC＝(t1-t2)/t1×100％时对应的电压为V2，V1≥V2。
主电池包最高工作电压为V3，DC/DC降压模块的降压限制值为V4，V3≥V4≥V1。这样可以保障主电池包和从电池包同时工作，降低对从电池包电池组的功率需求，同时从电池包电池组可以放电完全，并且从电池包构成电池组的电压始终高于DC/DC降压模块的输出电压值，保障其仅具有降压功能。从电池包可以在主电池包之前放完电，便于用户在合适时间进行换电。
采用二极管，主要避免车辆制动回馈电流对DC/DC降压模块的反向冲击，使回馈电流流向主电池包。
由于采用的是较低电压的标准电池包，可以通过串并联适用于不同的车型，如物流车、乘用车、低速车等，采用纯降压电源模块，较大幅度降低了成本，使从电池包在主电池包之前放完电，可以提前更换标准电池包，提高换电包的周转率，提高经济效益。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车能量管理系统，其特征在于，包括：电动汽车用电装置、主电池包、从电池包和DC/DC降压模块以及避免对DC/DC降压模块的反向冲击的二极管，从电池包的输出端与DC/DC降压模块输入端连接，DC/DC降压模块输出端经过二极管与电动汽车用电装置的输入端连接，主电池包直接与电动汽车用电装置相连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车能量管理系统，其特征在于，从电池包由一个或多个标准电池包串并联形成从电池包组。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车能量管理系统，其特征在于，主电池包固定在电动汽车上应用，作为电动汽车的主要动力来源，主电池包容量比从电池包容量高，单独应用放电时间为t1；从电池包在电动汽车上作为换电应用，按照额定工作电流放电可放电时间为t2，t2≤t1。
4.根据权利要求3所述的电动汽车能量管理系统，其特征在于，从电池包的放电终止电压为V1，主电池包在SOC＝(t1-t2)/t1×100％时对应的电压为V2，V1≥V2。
5.根据权利要求4所述的电动汽车能量管理系统，其特征在于，主电池包最高工作电压为V3，DC/DC降压模块的降压限制值为V4，V3≥V4≥V1。
6.一种电动汽车能量管理方法，其特征在于，其使用一种电动汽车能量管理系统，该电动汽车能量管理系统包括电动汽车用电装置、主电池包、从电池包和DC/DC降压模块以及避免对DC/DC降压模块的反向冲击的二极管，从电池包的输出端与DC/DC降压模块输入端连接，DC/DC降压模块输出端经过二极管与电动汽车用电装置的输入端连接，主电池包直接与电动汽车用电装置相连接，从电池包作为换电用电池包，采用低电压的标准电池包。
7.根据权利要求6所述的电动汽车能量管理方法，其特征在于，主电池包为固定在电动汽车上的电池组，作为电动汽车的主要动力来源，主电池包单独应用放电时间为t1，从电池包按照额定工作电流放电可放电时间为t2，则需t2≤t1，从电池包的放电终止电压为V1，主电池包在SOC＝(t1-t2)/t1×100％时对应的电压为V2，V1≥V2。
8.根据权利要求7所述的电动汽车能量管理方法，其特征在于，主电池包最高工作电压为V3，DC/DC降压模块的降压限制值为V4，则需V3≥V4≥V1，从而保障主电池包和从电池包同时工作，降低对从电池包电池组的功率需求，同时从电池包电池组可以放电完全，并且从电池包构成电池组的电压始终高于DC/DC降压模块的输出电压值，保障其仅具有降压功能。
9.根据权利要求8所述的电动汽车能量管理方法，其特征在于，从电池包由一个及一个以上的标准电池包串并联形成从电池包组，在电动汽车上作为换电应用。
10.根据权利要求6所述的电动汽车能量管理方法，其特征在于，从电池包与主电池包同时工作，从电池包先于主电池包结束工作。
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