CN206099394U - 电动汽车快速充放电系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动汽车快速充放电系统，包括多个电池组；多个充电组件，每个充电组件均包括第一继电器和充电座，充电座串联第一继电器形成充电控制支路，充电控制支路的一端连接对应电池组的正极，充电控制支路的另一端连接电池组的负极，电池组的负极连接至负母线；多个放电组件，每个放电组件均包括二极管，二极管的阳极连接电池组的正极，二极管的阴极连接至正母线；以及电源管理装置。本实用新型还提供了一种电动汽车。本实用新型的电动汽车快速充放电系统及电动汽车，可以实现动力电池的大电流快速充电；彻底解决系统充放电过程中电池组之间的充放电环流问题，保证系统安全可靠的运行。

Description

电动汽车快速充放电系统及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车快速充放电系统及电动汽车。

背景技术

一般电动汽车采用单系统慢充型锂离子动力电池，充电时间较长。影响电动汽车普及的另一个重要原因是电动汽车的续航里程，如果要提高纯电动汽车的续航里程，与之对应的动力电池的容量也需要增大。纯电动汽车在增大电池容量的情况下，充电电流要高达上千安培才能实现十分钟快速充电。在目前的锂电池行业中，钛酸锂电池已经可以达到10C的高倍率安全充放电，电池性能完全可以满足大电流快速充电的要求，但一般充电枪的额定输出电流为250A，充电枪的线束尺寸通常不能做的太大，因此普通的单枪充放电系统无法满足快速充电的需求。

实用新型内容

鉴于现有技术的现状，本实用新型的目的在于提供一种电动汽车快速充放电系统及电动汽车，能够实现电动汽车的大电流快速充电，节约充电时间。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电动汽车快速充放电系统，包括：

多个电池组；

与多个所述电池组一一对应设置的多个充电组件，每个所述充电组件均包括第一继电器和充电座，所述充电座串联所述第一继电器形成充电控制支路，所述充电控制支路的一端连接对应电池组的正极，所述充电控制支路的另一端连接所述电池组的负极，所述电池组的负极连接至负母线；

与多个所述电池组一一对应设置的多个放电组件，每个所述放电组件均包括二极管，所述二极管的阳极连接所述电池组的正极，所述二极管的阴极连接至所述正母线；以及

用于控制所述充电组件和所述放电组件开启或关闭的电源管理装置。

在其中一个实施例中，针对每个所述充电组件，所述充电座的数量为多个，多个所述充电座之间并联形成充电支路，所述充电支路串联所述第一继电器形成所述充电控制支路。

在其中一个实施例中，针对每个所述充电组件，所述充电座的数量为两个，两个所述充电座之间并联形成充电支路，所述充电支路串联所述第一继电器形成所述充电控制支路。

在其中一个实施例中，每个所述放电组件还包括第二继电器，所述第二继电器的一端连接对应所述电池组的正极，所述第二继电器的另一端连接至正母线。

在其中一个实施例中，还包括用于实时检测所述电池组的放电电流的多个电流检测装置，多个所述电流检测装置与所述电池组一一对应设置；所述电流检测装置串联设置在所对应的电池组的正极，所述电流检测装置连接至所述电源管理装置。

在其中一个实施例中，所述电池组、所述充电组件和所述放电组件的数量均为两个。

在其中一个实施例中，每个所述充电组件中还包括第一断路装置，所述充电控制支路串联所述第一断路装置后连接对应所述电池组的正极。

在其中一个实施例中，还包括第二断路装置，所述第二断路装置串联设置在所述电池组的正极，所述充电控制支路的一端连接至所述第二断路装置。

本实用新型还提供了一种电动汽车，包括上述任一项所述的电动汽车快速充放电系统。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的电动汽车快速充放电系统及电动汽车，通过多个充电组件与多个电池组一一对应的设置方式，能够实现各个电池组独立进行充放电，可以通过多个充电枪同时对整车的动力电池进行充电，从而可以实现动力电池的大电流快速充电；并且通过设置二极管可以彻底解决系统充放电过程中电池组之间的充放电环流问题，保证系统安全可靠的运行。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的电动汽车快速充放电系统的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本实用新型的电动汽车快速充放电系统及电动汽车作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型并不用于限定本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，一种电动汽车快速充放电系统，包括多个电池组100，与多个电池组100一一对应设置的充电组件200和放电组件300以及用于控制充电组件200和放电组件300开启或关闭的电源管理装置(未示出)。其中，每个电池组100均由多个电池单体串联形成，以使得各个电池组100能够满足设备的电压和功率输出需求。本实施例中，多个电池组100采用同等规格的电池组，在其他实施例中，多个电池组100还可以采用不同规格的电池组。同时，通过设置与各个电池组100一一对应的充电组件200和放电组件300，能够实现各个电池组100的独立充放电过程，以便于实现各个电池组100的充放电控制。

其中，每个充电组件200均包括第一继电器和充电座210，其中，充电座210用于与充电枪插接配合。充电座210串联第一继电器形成充电控制支路，充电控制支路的一端连接对应电池组100的正极，充电控制支路的另一端连接电池组100的负极，电池组100的负极连接至负母线HV-。具体地，第一继电器的线圈可以连接至电源管理装置，第一继电器的触点K2可以与充电座210串联形成充电控制支路。此时，当电源管理装置控制第一继电器上电时，第一继电器的触点K2吸合，使得充电组件200与电池组100之间形成闭合回路，此时，通过充电枪与充电座210的插接配合，可实现对电池组100的充电过程。当电源管理装置控制第一继电器断电时，第一继电器的触点K2断开，使得充电组件200与电池组100断开。

本实施例中，通过充电组件200与电池组100一一对应的设置方式，可以通过多个充电枪(单个充电枪的额定电流为250安培)同时对整车的动力电池进行充电，使得该电动汽车的充电电流最高可以达到n×250安培(n为电池组的数量，n≥2，且n为整数)，从而可以实现动力电池的大电流快速充电。

每个放电组件300均包括二极管D1，二极管D1的阳极连接电池组100的正极，二极管D1的阴极连接至正母线HV+。本实施例中，二极管D1可以为反向截止电压高达1000V的功率二极管，流经该二极管D1的电流可达到上千安，保证该充放电系统的可靠性和安全性。在各个电池组100充电的过程中，由于二极管D1的正向导通，反向截止的特性，各个电池组100之间不能流通电流，但可以通过二极管向高压辅助系统供电，从而可以达到各个电池组100独立充电的目的，彻底解决了各个电池组100之间的充电环流问题。当然，在各个电池组充电的过程中，由于二极管的反向截止的特性，各个电池组之间也不会产生充电环流。

在各个电池组100的放电过程中，当各个电池组100的放电电压一致时，各个电池组100同时通过二极管D1向高压辅助设备或动力系统供电，各个电池组100之间不会产生放电环流。当各个电池组100的放电电压不一致时，根据二极管D1的特性，放电电压较高的电池组100对应的二极管D1首先导通，自动优先放电，此时，放电电压较低的电池组100对应的二极管D1处于截止状态，因此，各个电池组100之间也不会产生放电环流，从而通过二极管D1解决了各个电池组100之间的放电环流问题。

在一个实施例中，如图1所示，电池组100的数量为两个，相应的，充电组件200和放电组件300的数量也为两个。在其他实施例中，电池组100的数量还可以为两个以上。

针对每个充电组件200，充电座210的数量为多个，多个充电座210之间并联形成充电支路，充电支路串联第一继电器形成充电控制支路。如图1所示，每个充电组件200包括两个并联设置的充电座210，两个充电座210形成的充电支路串联第一继电器形成充电控制支路，充电控制支路的一端连接对应电池组100的正极，充电控制支路的另一端连接负母线HV-。即本实施例中，两个电池组100均采用双充电枪充电的方式，在充电的过程中，可以采用四个额定电流为250A的充电枪同时对整车动力电池进行充电，使得每个电池组100的充电电流可以高达500A，系统的充电电流最高可高达1000A，从而实现了大电流快速充电的问题，进而能够有效减少充电桩的数量，节约充电车辆的占地，提高电动汽车的使用效率。在其他实施例中，每个充电组件200中还可以并联设置两个以上的充电座210。

进一步地，每个放电组件300还包括第二继电器，第二继电器的一端连接对应的电池组100的正极，第二继电器的另一端连接至正母线HV+，即第二继电器与二极管D1并联设置。具体地，第二继电器的线圈可以连接至电源管理装置，第二继电器的触点K3可以与二极管D1并联设置，即第二继电器的触点K3的一端连接对应电池组100的正极，第二继电器的触点K3的另一端连接至正母线HV+。

当电源管理装置控制第二继电器上电时，第二继电器的触点K3吸合，使得放电组件300、电池组100和动力系统等之间形成放电回路，此时，可通过第二继电器实现对动力系统及高压辅助设备的供电。当电源管理装置控制第二继电器断电时，第二继电器的触点K3断开，此时，系统通过二极管D1实现对动力系统及高压辅助设备的供电。本实施例中，通过设置第二继电器可以进一步保证该充放电系统的安全。

作为进一步的改进，还包括用于实时检测电池组100的放电电流的多个电流检测装置400，多个电流检测装置400与电池组100一一对应设置；电流检测装置400串联设置在所对应的电池组100的正极，电流检测装置400连接至电源管理装置，用于将检测到对应电池组100的放电电流传送至电源管理装置。其中，电源管理装置可以为单片机等控制器，电流检测装置400可以为霍尔互感器等。

电源管理装置根据接收的各个电池组100的放电电流，分别判断各个电池组100的放电电流大于或等于预设电流，若电池组100的放电电流大于或等于预设电流，则会导致该电池组100对应的二极管D1的发热量过大，此时，电源管理装置控制电池组100对应的第二继电器闭合，使该电池组100对应的二极管D1处于短路状态，从而避免二极管D1因流通大电流而发热量过大，保证该充放电系统的安全。若电池组100的放电电流小于预设电流，则可以继续通过二极管D1对动力系统和高压辅助设备供电，此时，电源管理装置控制第二继电器不动作，即控制第二继电器仍处于断开状态。

更进一步地，电源管理装置还用于实时获取各个二极管D1的管温，并分别判断各个二极管D1的管温是否大于或等于预设温度，若二极管D1的管温大于或等于预设温度，则控制与该二极管D1并联的第二继电器闭合，使该电池组100对应的二极管D1处于短路状态，从而保证该充放电系统的安全。若二极管D1的管温小于预设温度，则可以继续通过二极管D1对动力系统和高压辅助设备供电，此时，电源管理装置控制第二继电器不动作，即控制第二继电器仍处于断开状态。

或者，当电池组100的放电电流大于或等于预设电流且电池组对应的二极管的管温大于或等于预设温度时，执行步骤S600，控制电池组对应的第二继电器闭合，使该电池组对应的二极管D1处于短路状态，从而保证该放电系统的安全。否则，返回步骤S300，即控制与电池组对应的第二继电器处于断开状态，可以继续通过二极管D1对动力系统和高压辅助设备供电。

在一个实施例中，每个充电组件200中还包括第一断路装置F3，充电控制支路串联第一断路装置F3后连接对应电池组100的正极。该充放电系统还包括第二断路装置F2，第二断路装置F2串联设置在电池组100的正极，第一断路装置F3的一端连接充电控制支路，第一断路装置F3的另一端连接第二断路装置F2。其中，第一断路装置F3和第二断路装置F2可以为断路器、脱扣器或接触器等等。

以下结合附图说明本实用新型的充放电系统的工作过程：

如图1所示，本实施例的充放电系统用于为动力系统和高压辅助设备等供电，其中，动力系统串联断路装置连接在正母线HV+和负母线HV-之间，高压辅助设备串联断路装置和控制开关连接在正母线HV+和负母线HV-之间。

电池组100的负极连接至负母线HV-，电池组100的正极依次串联第二断路装置F2、电流检测装置400和第二继电器的触点K3后正母线HV+，二极管D1的阳极连接至电流检测装置400的一端，二极管D1的阴极连接至正母线HV+。两个充电座210并联形成充电支路，充电支路依次串联第一继电器的触点K2和第一断路装置F3后连接至第二继电器的触点K3。

当需要对各个电池组进行充电时，将充电枪与各个充电座插接配合，之后，控制各个第一继电器上电，第一继电器的触点K2闭合，同时控制各个第二继电器处于断电状态，第二继电器的触点K3断开，这样，充电控制支路与电池组100形成闭合回路，实现对电池组100的充电过程。当各个电池组充电完成时，控制第一继电器断电，第一继电器的触点K2断开。

当需要对动力系统和/或高压辅助设备等供电时，首先判断两个电池组的放电电压，具体地，当两个电池组100的放电电压相同时，两个电池组对应的二极管D1均导通，两个电池组通过二极管D1同时向动力系统等供电。当两个电池组100的放电电压不同，且左边的第一电池组的放电电压大于右边的第二电池组的放电电压时，则根据二极管的优先导通原则，左边的第一电池组对应的二极管D1优先导通，第一电池组优先向动力系统等供电，直至两个电池组的放电电压相同，然后同时向动力系统和/或高压辅助设备供电。

之后，电源管理装置根据电流检测装置传送的各个电池组100的放电电流，分别判断各个电池组的放电电流是否大于或等于预设电流，和/或电池组对应的二极管的管温是否大于或等于预设温度。当电池组的放电电流大于或等于预设电流，和/或电池组对应的二极管的管温大于或等于预设温度时，则控制电池组对应的第二继电器闭合。否则，则控制电池组对应的第二继电器处于断开状态。

此外，本实用新型还提供了一种电动汽车，包括上述任一实施例的电动汽车快速充放电系统，从而使得该电动汽车能够实现快速充电，且各个电池组之间不会产生充放电环流的问题。

本实用新型的电动汽车快速充放电系统及电动汽车，通过多个充电组件与多个电池组一一对应的设置方式，能够实现各个电池组独立进行充放电，可以通过多个充电枪同时对整车的动力电池进行充电，从而可以实现动力电池的大电流快速充电；并且通过设置二极管可以彻底解决系统充放电过程中电池组之间的充放电环流问题，保证系统安全可靠的运行。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电动汽车快速充放电系统，其特征在于，包括：

多个电池组；

与多个所述电池组一一对应设置的多个充电组件，每个所述充电组件均包括第一继电器和充电座，所述充电座串联所述第一继电器形成充电控制支路，所述充电控制支路的一端连接对应电池组的正极，所述充电控制支路的另一端连接所述电池组的负极，所述电池组的负极连接至负母线；

与多个所述电池组一一对应设置的多个放电组件，每个所述放电组件均包括二极管，所述二极管的阳极连接所述电池组的正极，所述二极管的阴极连接至正母线；以及

用于控制所述充电组件和所述放电组件开启或关闭的电源管理装置。

2.根据权利要求1所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，针对每个所述充电组件，所述充电座的数量为多个，多个所述充电座之间并联形成充电支路，所述充电支路串联所述第一继电器形成所述充电控制支路。

3.根据权利要求1所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，针对每个所述充电组件，所述充电座的数量为两个，两个所述充电座之间并联形成充电支路，所述充电支路串联所述第一继电器形成所述充电控制支路。

4.根据权利要求1所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，每个所述放电组件还包括第二继电器，所述第二继电器的一端连接对应所述电池组的正极，所述第二继电器的另一端连接至正母线。

5.根据权利要求1所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，还包括用于实时检测所述电池组的放电电流的多个电流检测装置，多个所述电流检测装置与所述电池组一一对应设置；所述电流检测装置串联设置在所对应的电池组的正极，所述电流检测装置连接至所述电源管理装置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，所述电池组、所述充电组件和所述放电组件的数量均为两个。

7.根据权利要求6所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，每个所述充电组件中还包括第一断路装置，所述充电控制支路串联所述第一断路装置后连接对应所述电池组的正极。

8.根据权利要求6所述的电动汽车快速充放电系统，其特征在于，还包括第二断路装置，所述第二断路装置串联设置在所述电池组的正极，所述充电控制支路的一端连接至所述第二断路装置。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电动汽车快速充放电系统。