CN203250832U - 一种电动汽车动力电池智能快换系统 - Google Patents

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黄云飞
方少武
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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车动力电池智能快换系统,让电动汽车根据实际需要灵活匹配相应的电池数,能够在部分电池出现故障时,以回家模式断开故障组电池继续降功率安全运行,它包括由若干单体电池构成的电池模块,电池管理系统、单体电池温度传感器、单体电池电压传感器、电池模块ID传感器、整车控制器、切换控制开关、总电压传感器和总电流传感器,使用电池模块串联构成电池组,电池管理系统分别连接单体电池温度传感器、单体电池电压传感器、电池模块ID传感器、总电压传感器、总电流传感器和整车控制器,整车控制器还连接切换控制开关,切换控制开关的开关接点串接在电池组的输出端等。

Description

—种电动汽车动力电池智能快换系统技术领域
[0001] 本实用新型涉及动力电池系统,尤其涉及一种用于电动汽车的方便动力电池快速更换的电源系统结构。
背景技术
[0002] 随着新能源新技术的发展,电动汽车日益受人们重视,但是由于受动力电池能量密度的限制,电动汽车的续航里程较传统汽车偏少,而动力电池的快速更换是当前解决其续航里程限制、满足车辆市场化的可行方案。现有技术中电动汽车电源系统,大部分动力电池系统采用先并后串的电池连接方案,即将动力电池按所需安时数并联后再按所需工作电压串联的连接方式。这种连接方式虽然简单方便,但由于动力电池是由不同的单体组成,当其中一块电池故障后,就会导致整个车辆停止运行;而且车型定型后,其续航里程固定,无法根据行驶里程进行电源容量调整。
[0003] 公开日为2013年03月27日、公开号为CN 102991372A的专利文献公开了名称为一种纯电动车电池管理系统的技术方案,它包括有电池检测模块、温度采集模块、综合管理器、温度采集模块与综合管理模块通信的485总线、仪表显示器、综合管理模块与仪表显示器通信的CAN总线,综合管理器根据电池检测模块和温度采集模块将收集的电流、电压和温度信息计算出电池组 的剩余电量结合车辆的行驶情况对电池组的电流和电压进行管控,合理安排车辆充电、放电电量,增强电池的使用寿命,降低车辆维护成本。但是该技术方案仅能够根据电池组剩余电量对电池组电流和电压管理以及充放电管理,不能解决先并后串连接方式存在的电池故障后停车的问题,以及根据行驶里程进行电源电量调整配置问题。
发明内容
[0004] 本实用新型主要目的在于提供一种电动汽车动力电池智能快换系统,在电动汽车尤其是巴士、货运车等专用车辆调配时根据实际需要灵活匹配相应的电池数,在部分电池出现故障时,以回家模式断开故障组电池继续降功率安全运行。
[0005] 本实用新型针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的,一种电动汽车动力电池智能快换结构,包括由若干单体电池构成的电池模块,电池管理系统、单体电池温度传感器、单体电池电压传感器、电池模块ID传感器、整车控制器、切换控制开关、总电压传感器和总电流传感器,使用电池模块根据车辆所需工作电压串联构成一个电池组,电池组的数量多于一个,电池管理系统分别连接单体电池温度传感器、单体电池电压传感器、电池模块ID传感器、总电压传感器、总电流传感器和整车控制器,整车控制器还连接切换控制开关,切换控制开关的开关接点串接在电池组的输出端,总电压传感器的输入端连接在电池组的正负极之间随时检测电池组输出电压,还包括设置有锁止机构的电池框,所述电池组顺序放置在电池框内。
[0006] 在本技术方案中,通过动力电池模块的先串后并方式、电池模块与电池组数自动识别装置、电池均充及控制策略,实现车辆对动力电源系统电池信息的读取、识别,方便的进行实现电池快换,而且采用这种电源系统,可以根据路途的长短灵活配置不同组数的电池,当某组动力电池出现一般性故障时,采用降功率运行方式以保护电池,当某组动力电池出现严重故障时,采用回家功能断开故障组电池使车辆降功率行驶回家。
[0007] 电池管理系统:通过电池模块ID传感器识别电池模块ID信息、对模块内单体电池电压及温度等信息进行采集、对车载电池组数进行识别、对电池工作状态进行监测、对电池组电荷状态(S0C)进行估算并对电池组的总电压进行检测、对电源系统总电流进行检测。
[0008] 整车控制器:通过与电池管理系统的信息交互,并获取每个电池组切换前的总电压,对车辆的使用功率进行控制。
[0009] 作为优选,该技术方案中还包括烟雾传感器和报警器,烟雾传感器和报警器分别连接电池管理系统,烟雾传感器安装在电池框内。当电池有火警信息时进行报警提示和电池组切断控制。
[0010] 作为优选,电池组切换开关是接触器,接触器的吸引线圈连接整车控制器、主接点串接在电池组的输出端。电池组的接入和切换由整车控制器通过接触器来实现。
[0011] 作为优选,电池管理系统与整车控制器之间是CAN总线连接。
[0012] 作为优选,该技术方案中还包括电池框锁止传感器和报警器,电池框锁止传感器和报警器分别连接电池管理系统。以检测电池模块是否锁紧,确保车辆安全。
[0013] 本实用新型带来的有益效果是,将电源模块先串联成电池组再将电池组并联,使电动汽车尤其是巴士、货运等专用车辆可根据实际行驶里程,灵活配置相应的电池组数,当某组电池出现一般性的故障时切断该电池组,通过降功率来实现对电池的保护,当某组电池出现严重故障时,通过切断该组电池进行故障模式运行,当电池出现可能发生安全事故的致命问题时,车辆控制器进行停止车辆运行并断开接触器以切断高压确保安全。
附图说明
[0014] 图1是本实用新型的一种原理框图;
[0015] 图2是本实用新型的一种电池组连接示意图。
[0016] 图中:I是电池管理系统,2是单体电池温度传感器,3是单体电池电压传感器,4是电池框锁止传感器,5是烟雾传感器,6是报警器,7是总电流传感器,8是电池模块ID传感器,9是总电压传感器,9.1是第一总电压传感器,9.2是第二总电压传感器,9.3是第三总电压传感器,10是整车控制器,11是切换控制开关,11.1是第一接触器,11.2是第二接触器,
11.3是第三接触器,12是CAN总线,13是第一电池组,14是第二电池组,15是第三电池组。
具体实施方式
[0017] 下面通过实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
[0018] 实施例:如图1、图2所示,本实用新型是一种电动汽车动力电池智能快换系统。
[0019] 本实施例中,计有三个电池组,每个电池组由三个电池模块构成,电池模块1、2和3串联构成第一电池组13,电池模块4、5和6串联构成第二电池组14,电池模块7、8和9串联构成第三电池组15,以电池组为单位按序放置在带有锁止机构的电池框中;切换控制开关11采用接触器,第一接触器11.1的吸引线圈连接整车控制器10,主接点串接在第一电池组13的正极端,第二接触器11.2的吸引线圈连接整车控制器10,主接点串接在第二电池组14的正极端,第三接触器11.3吸引线圈连接整车控制器10,主接点串接在第三电池组15的正极端;总电压传感器9计有三个,第一总电压传感器9.1检测第一电池组13的总电压,第二总电压传感器9.2检测第二电池组14的总电压,第三总电压传感器9.3检测第三电池组15的总电压,总电流传感器7安装在电源系统的输出端母线上;单体电池温度传感器2、单体电池电压传感器3、电池框锁止传感器4、烟雾传感器5、报警器6、总电流传感器7、电池模块ID传感器8、第一总电压传感器9.1、第二总电压传感器9.2和第三总电压传感器9.3分别连接电池管理系统I。其中,单体电池温度传感器2和单体电池电压传感器3安装在每个单体电池上,并通过连接网络与电池管理系统I连接;电池框锁止传感器4安装在电池框的锁止机构;烟雾传感器5放置在电池框内;电池模块ID传感器8采用限位开关安装在电池框中每个电源模块所在位置,并分别连接电池管理系统I的不同输入端口。
[0020] 电池管理系统I对每个单体电池进行电压、温度信息采集、监测,通过电池组ID传感器8对车载电池组数进行识别、对电池组电荷状态(SOC)进行估算,出现电池故障、烟雾或电池框锁止机构应锁止而未锁止时,通过报警器6报警并进行相应的电池组切断控制。
[0021] 整车控制器10通过CAN总线12与电池管理系统I连接,从电池管理系统I获取电池信息和车辆装载电池组数、电池组电压,根据装载电池组数的不同,执行不同的控制策略,当某组电池出现一般性的故障时切断该电池组,通过降功率运行来实现对电池的保护,当某组电池出现严重故障时,通过切断该组电池进行故障模式运行,当电池出现可能发生安全事故的致命问题时,车辆控制器10停止车辆运行并断开接触器以切断高压确保安全。

Claims (5)

1.一种电动汽车动力电池智能快换系统,包括由若干单体电池构成的电池模块,其特征在于:还包括电池管理系统、单体电池温度传感器、单体电池电压传感器、电池模块ID传感器、整车控制器、切换控制开关、总电压传感器和总电流传感器,使用所述电池模块根据车辆所需工作电压一一串联构成一个电池组,所述电池组的数量多于一个,所述电池管理系统分别连接单体电池温度传感器、单体电池电压传感器、电池模块ID传感器、总电压传感器、总电流传感器和整车控制器,所述整车控制器还连接切换控制开关,所述切换控制开关的开关接点串接在所述电池组的输出端,所述总电压传感器的输入端连接在电池组的正负极之间随时检测电池组输出电压,还包括设置有锁止机构的电池框,所述电池组顺序放置在电池框内。
2.根据权利要求1所述一种电动汽车动力电池智能快换系统,其特征在于:还包括烟雾传感器和报警器,所述烟雾传感器和报警器分别连接所述电池管理系统,所述烟雾传感器安装在电池框内。
3.根据权利要求1所述一种电动汽车动力电池智能快换系统,其特征在于:所述电池组切换开关是接触器,所述接触器的吸引线圈连接所述整车控制器、主接点串接在电池组的输出端。
4.根据权利要求1或2所述一种电动汽车动力电池智能快换系统,其特征在于:所述电池管理系统与整车控制器之间是CAN总线连接。
5.根据权利要求1所述一种电动汽车动力电池智能快换系统,其特征在于:还包括电池框锁止传感器和报警器,所述电池框锁止传感器和报警器分别连接电池管理系统。
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