CN212046895U - 一种具备主动防护功能的两轮车充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于充电器技术领域，提供了一种具备主动防护功能的两轮车充电器，包括充电机和电池组，所述充电机包括用于电流功率转换的功率转换单元、电流输出的输出单元以及信号连接并发送的电池通讯单元，所述输出单元和电池通讯单元均与所述功率转换单元相连接，所述电池组包括电池管理系统；通过设置在充电器进行充电输出的过程中，电池通讯单元和输出单元和两轮电动车电池组中的电池管理系统进行数据交互，获取电池管理系统中电池组的实时数据，由电池通讯单元和输出单元结合告警值和阈值判断电池管理系统和电池组在充电过程中是否异常，如果电池管理系统和电池数据达到告警值则提示告警，如果达到阈值，则停止充电。

Description

一种具备主动防护功能的两轮车充电器

技术领域

本实用新型属于充电器技术领域，尤其涉及一种具备主动防护功能的两轮车充电器。

背景技术

由于化石资源的日渐枯竭及燃油车对环境的巨大污染，快递，配餐行业对环保型新能源两轮车的关注和投入从2000年后开始飞速的增加。可以预见，在不久的未来，电动两轮车讲全面取代传统动力的汽油摩托。

电动两轮车充电过程的参与单元包含：车身(含充电插座)、动力电池、BMS(电池管理系统)、充电器、云平台(远程服务器)等部分。传统的电动两轮车的充电过程都是由BMS来控制，BMS控制如充电模式、电压、电流等参数，而充电器只是在充电过程执行BMS命令的单元，并不具备检测整个充电过程、BMS运行状态、电池充电状态的功能。

现实中已发生多起在充电过程起火燃烧的安全事故，其原因大多与充电器引发的电池过充有关。电动车电池组充电时，充电器和BMS一直进行信息交互，该信息包括电池相关信息：SOC(State OfCharge)、单体电压、总电压等等，所以充电器在现有技术条件下的电动车充电过程中完全具备记录电动车电池组每次充电过程的电压、电流、电量等信息，因此充电器具备对充电过程监控和防护的能力。

但是现有的充电器只是被动依据BMS的指令来进行电压输出，在充电过程中不具备对充电过程监控和保护的功能，因此极有可能导致电池被过分充电，在BMS失效的情况下，充电机会继续按照BMS先前下发的充电指令长时间地对动力电池进行充电，由此极易引发动力电池在充满的情况下继续被充电，这种情况下动力电池内部会发生严重的化学反应，最严重的就是动力电池起火燃烧。

实用新型内容

本实用新型提供一种具备主动防护功能的两轮车充电器，旨在解决在BMS失效的情况下，充电机会继续按照BMS先前下发的充电指令长时间地对动力电池进行充电，由此极易引发动力电池在充满的情况下继续被充电，这种情况下动力电池内部会发生严重的化学反应，最严重的就是动力电池起火燃烧的问题。

本实用新型是这样实现的，一种具备主动防护功能的两轮车充电器，包括充电机和电池组，所述充电机包括用于电流功率转换的功率转换单元、电流输出的输出单元以及信号连接并发送的电池通讯单元，所述输出单元和电池通讯单元均与所述功率转换单元相连接，所述电池组包括电池管理系统，所述电池通讯单元与所述电池管理系统通信连接，用于数据的传输和读取，且所述输出单元和电池通讯单元的内部均设有告警值和阈值。

优选的，所述充电机还包括手机通讯单元，所述手机通讯单元与所述功率转换单元相连接，用于告警信息的发送。

优选的，所述充电机还包括存储单元，所述存储单元由远程服务器和存储模块组成，所述远程服务器无线网络连接于所述电池通讯单元，用于数据之间的传输，且所述存储单元与所述存储模块相连接，用于数据的存储。

优选的，所述存储模块的内部存储的数据包括电池ID、电池的充电电流和电压、电池总容量、单体电池容量；单体电压、电池总电压和单体电池温度。

优选的，所述充电机上安装有显示屏，且所述电池通讯单元与所述显示屏相连接，用数据的显示。

优选的，所述输出单元与电池管理系统相连接，用于获取电池组的信号以及内部参数。

优选的，所述手机通讯单元与外部的手持终端相连接，该手持终端可为手机和电脑，并用于指令以及信息的发送。

优选的，所述告警值和阈值包括电池总电压过压保护的告警值和阈值、SOC过高保护的告警值和阈值、单体电压过压保护的告警值和阈值、充电电量过充保护的告警值和阈值、以及电池温度过高或过低保护的告警值和阈值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，通过设置在充电器进行充电输出的过程中，电池通讯单元和输出单元和两轮电动车电池组中的电池管理系统进行数据交互，获取电池管理系统中电池组的实时数据，如电池管理系统报文、电池管理系统请求的充电电压、电流、动力电池温度、电池包总电压、单体电压等，由电池通讯单元和输出单元结合告警值和阈值判断电池管理系统和电池组在充电过程中是否异常，如果电池管理系统和电池数据达到告警值则提示告警，如果达到阈值，则停止充电，实现充电机在电池组充电过程对电池管理系统和电池的异常信息和故障进行判断和处理，有效保证电池管理系统和电池处于正常充电状态，最大限度地防止充电过程出现过充情况和事故，提高电池组充电过程的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1、充电机；11、功率转换单元；12、输出单元；13、手机通讯单元；14、电池通讯单元；15、存储单元；16、远程服务器；17、存储模块；18、显示屏；2、电池组；21、电池管理系统。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种具备主动防护功能的两轮车充电器，包括充电机1和电池组2，充电机1包括用于电流功率转换的功率转换单元11、电流输出的输出单元12以及信号连接并发送的电池通讯单元14，输出单元12和电池通讯单元14均与功率转换单元11相连接，电池组2包括电池管理系统21，电池通讯单元14与电池管理系统21通信连接，用于数据的传输和读取，且输出单元12和电池通讯单元14的内部均设有告警值和阈值。

在本实施方式中，首先，将充电机1与两轮电动车上的电池组2的充电接口连接，充电机11通过电池通讯单元14获取充电指令，电池通讯单元14向输出单元12下该达充电指令，充电机11的输出单元12接收到充电指令后与电池组2中的电池管理系统21建立通信连接，随后输出单元12通过电池管理系统21获取两轮电动车的电池组2参数并依据车辆参数调整输出电压电流，并根据预置程序和硬件设置的电压电流，输出单元12控制功率转换单元11按照该充电功率信息进行功率转换并将电能输出为两轮电动车的电池组2上进行充电，同时，电池通讯单元14和输出单元12通过电池管理系统21实时收集充电过程中的充电数据；其次在充电过程中，输出单元12和电池通讯单元14实时监控并判断所述充电数据是否达到预设的告警值；当充电数据到达预设告警值，电池通讯单元14和输出单元12判断该充电数据是否达到阈值；当充电数据到达阈值时，输出单元12控制功率转换单元11停止充电；当充电数据未达到告警值时，输出单元12判断两轮电动车的电池组2是否达到正常充电结束条件，如果达到，则输出单元12控制功率转换单元11结束充电；如果未达到正常充电结束条件，则继续充电；当输出单元12和电池通讯单元11监控到的充电数据达到预设告警值但未达到预设阈值时，输出单元12记录该告警信息，并为电池组2充电，并将数据存储到存储单元15并通过手机通讯单元13上传到云端服务器；当输出单元12和电池通讯单元14监控到的充电数据达到阈值时，输出单元12控制功率转换单元11停止充电，并记录停止充电时的充电数据；同时，输出单元12将停止充电信息发送给电池通讯单元14，电池通讯单元14收到该停止充电信息后向与其相连的显示屏18发出停止充电时的充电信息和充电故障信息，并供用户的观看。

进一步的，充电机1还包括手机通讯单元13，手机通讯单元13与功率转换单元11相连接，用于告警信息的发送。

在本实施方式中，在使用的过程中，当输出单元12和电池通讯单元11监控到的充电数据达到预设告警值但未达到预设阈值时，输出单元12记录该告警信息，并为电池组2充电，并将数据存储到存储单元15并通过手机通讯单元13上传到云端服务器，并通过云端服务器进行记录。

进一步的，充电机1还包括存储单元15，存储单元15由远程服务器16和存储模块17组成，远程服务器16无线网络连接于电池通讯单元14，用于数据之间的传输，且存储单元15与存储模块17相连接，用于数据的存储。

在本实施方式中，在使用的过程中，通过存储模块17对数据进行存储，其次电池通讯单元14和输出单元12结合告警值和阈值判断电池管理系统和电池组在充电过程中是否异常。

进一步的，存储模块17的内部存储的数据包括电池ID、电池的充电电流和电压、电池总容量、单体电池容量；单体电压、电池总电压和单体电池温度。

在本实施方式中，充电数据包括以下全部或者部分信息：电池ID、电池的充电电流和电压；电池总容量、单体电池容量；单体电压、电池总电压；单体电池温度、电池包温度(电池PACK温度)；各充电阶段的电池SOC，包括充电开始前、充电过程中、充电结束时；BMS传输的电池告警和故障信息、BMS自身告警和故障信息、BMS正常状态下传输的数据信息。

进一步的，充电机1上安装有显示屏18，且电池通讯单元14与显示屏18相连接，用数据的显示。

在本实施方式中，在使用的过程中，输出单元12将停止充电信息发送给电池通讯单元14，电池通讯单元14收到该停止充电信息后向与其相连的显示屏18发出停止充电时的充电信息和充电故障信息，并供用户的观看。

进一步的，输出单元12与电池管理系统21相连接，用于获取电池组的信号以及内部参数。

在本实施方式中，输出单元12和电池通讯单元14通过BMS获取的包括以下全部或者部分信息：电池ID、BMS参数、电池类型、电池的充电电流和电压；电池总容量、单体电池容量、单体电压、电池总电压、单体电池温度、电池包温度(电池PACK温度)和充电开始前的电池SOC。

进一步的，手机通讯单元13与外部的手持终端相连接，该手持终端可为手机和电脑，并用于指令以及信息的发送。

在本实施方式中，在使用的过程中，通过手持终端的设置，用以控制指令的发送，并且，还可通过手机通讯单元13将数据信息发送到手机终端的内部。

进一步的，告警值和阈值包括电池总电压过压保护的告警值和阈值、SOC过高保护的告警值和阈值、单体电压过压保护的告警值和阈值、充电电量过充保护的告警值和阈值、以及电池温度过高或过低保护的告警值和阈值。

在本实施方式中，告警值和阈值：所述告警值和阈值为结合电池组2参数(BMS参数、电池参数)和电池特征值的至少一个(所述电池特征值包括全部或者部分如下信息：通过电池厂家和\或电池研究机构获取的不同类型电池的单体最高电压、和\或电池包总电压、和\或电池允许的最高、和\或最低温度、和\或最大允许单体压差、最大允许电压上升斜率以及和\或最大允许温度上升斜率)得出的；

所述告警值和阈值的类型包括：电池总电压过压保护的告警值和阈值；SOC过高保护的告警值和阈值；单体电压过压保护的告警值和阈值；充电电量过充保护的告警值和阈值；电池温度过高、过低保护的告警值和阈值；不同单体压差过大保护的告警值和阈值；电池总电压变化率的告警值和阈值；电池单体电压变化率的告警值和阈值；电池温度变化率的告警值和阈值；BMS通信中断判断帧数的告警值和阈值；充电机电压采样和BMS电压采样误差的告警值和阈值；充电机电流采样和BMS电流采样误差的告警值和阈值。

首先在输出单元12中预设电池总电压过压保护的告警值X和阈值Y，例如该告警值为6V<X<8V，阈值Y的范围则选择为超过告警值上限值一定比例的数值范围，如将该比例选择为5％，则阈值Y的范围为8.0V≤Y≤8.4V。在充电过程中，输出单元12监控电池总电压为V1，当V1小于或者等于X的下限值，即6V时，充电机1正常充电；当V1处于告警值X的范围内，即6V<V1<8V，则输出单元12通过电池通讯单元14向提示LCD/LED屏和移动APP告警信息；当V1超出告警值X的范围时，即V1达到Y值的范围时，则输出单元12控制功率转换模块11组停止功率转换并停止充电输出

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具备主动防护功能的两轮车充电器，包括充电机(1)和电池组(2)，其特征在于：所述充电机(1)包括用于电流功率转换的功率转换单元(11)、电流输出的输出单元(12)以及信号连接并发送的电池通讯单元(14)，所述输出单元(12)和电池通讯单元(14)均与所述功率转换单元(11)相连接，所述电池组(2)包括电池管理系统(21)，所述电池通讯单元(14)与所述电池管理系统(21)通信连接，用于数据的传输和读取，且所述输出单元(12)和电池通讯单元(14)的内部均设有告警值和阈值。

2.如权利要求1所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述充电机(1)还包括手机通讯单元(13)，所述手机通讯单元(13)与所述功率转换单元(11)相连接，用于告警信息的发送。

3.如权利要求1所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述充电机(1)还包括存储单元(15)，所述存储单元(15)由远程服务器(16)和存储模块(17)组成，所述远程服务器(16)无线网络连接于所述电池通讯单元(14)，用于数据之间的传输，且所述存储单元(15)与所述存储模块(17)相连接，用于数据的存储。

4.如权利要求3所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述存储模块(17)的内部存储的数据包括电池ID、电池的充电电流和电压、电池总容量、单体电池容量；单体电压、电池总电压和单体电池温度。

5.如权利要求1所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述充电机(1)上安装有显示屏(18)，且所述电池通讯单元(14)与所述显示屏(18)相连接，用数据的显示。

6.如权利要求1所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述输出单元(12)与电池管理系统(21)相连接，用于获取电池组的信号以及内部参数。

7.如权利要求2所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述手机通讯单元(13)与外部的手持终端相连接，该手持终端可为手机和电脑，并用于指令以及信息的发送。

8.如权利要求1所述的一种具备主动防护功能的两轮车充电器，其特征在于：所述告警值和阈值包括电池总电压过压保护的告警值和阈值、SOC过高保护的告警值和阈值、单体电压过压保护的告警值和阈值、充电电量过充保护的告警值和阈值、以及电池温度过高或过低保护的告警值和阈值。

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