CN213413530U - 新能源车辆的充放电系统、新能源车辆及车车互充系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了新能源车辆的充放电系统、新能源车辆及车车互充系统。该充放电系统包括用于向所述新能源车辆充电的充电回路，还包括：放电回路，与所述充电回路以并联方式连接，且与所述充电回路共用一直流充电座，所述放电回路上具有允许与受电车辆连接的放电线缆，并通过所述放电线缆与受电车辆连接，使得所述新能源车辆向受电车辆放电；动力电池管理系统，设置成选择性地连接所述充电回路或所述放电回路，以使所述新能源车辆在充电以及放电之间进行切换。本实用新型方案可以实现新能源车辆在平常作为常规车辆使用，在应急情况下则可以作为充电救援车使用。

Description

新能源车辆的充放电系统、新能源车辆及车车互充系统
技术领域
本实用新型涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及一种新能源车辆的充放电系统、新能源车辆及车车互充系统。
背景技术
随着新能源汽车逐渐普及，和燃油车加油类似，电动车在未到达充电点时电量耗尽这种现象随着新能源车辆普及度增加会越加频繁，此时就需要应急充电车来对缺电车辆进行补电，保证车辆有足够能量行驶至充电场所。
现有的应急充电方案包括：
1、利用车载储能系统应急充电车进行应急充电。该车载储能系统应急充电车一般具有车载储能系统及车载直流转直流充电系统，或者车载发电系统与车载交流转直流充电系统，即需要车载储能系统或发电系统再配合车载充电系统，这对整车布置空间占用过多，一般为专车专用，不能再进行其他扩展，且单车成本较高，不适宜应急救援的灵活、快速、高效需求。该方案中，放电系统和整车的动力系统在硬件设计上是分开的。
2、利用V2V交流放电的方式进行应急充电，即通过双向车载交流充电机向被受电车辆车载交流充电机放电进行充电。该种方案中，放电车辆和受电车辆均需配置车载交流充电机，且受限于交流充电接口现状，最大电流为40A，无法提供较大的充电功率，并且，能量传递过程直流转交流再转直流，传递效率较低。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是要在不影响新能源车辆在平常作为常规车辆使用的情况下，增加应急情况下可以作为充电救援车使用的功能。
本实用新型的一个进一步的目的是使得充放电系统可以兼顾国内、国外直流充电设施为最大输出电压500V的产品充电。
本实用新型的另一个目的是要提供一种车车互充的系统。
特别地，本实用新型提供了一种用于新能源车辆的充放电系统，所述充放电系统包括用于向所述新能源车辆充电的充电回路，还包括：
放电回路，与所述充电回路并联，且与所述充电回路共用一直流充电座，所述放电回路上具有用于与受电车辆连接的放电线缆，以使得所述新能源车辆通过所述放电线缆向受电车辆放电；
动力电池管理系统，设置成选择性地与所述充电回路或所述放电回路相连，以使所述新能源车辆在充电状态和放电状态之间进行切换。
可选地，所述放电回路上还包括：
第一高压接触器，其两端分别与所述新能源车辆的动力电池的正极和所述直流充电座电连接；
第二高压接触器，其两端分别与所述动力电池的负极和所述直流充电座电连接；
DC/DC变换器，以并联的方式连接在所述第一高压接触器的两端，且以并联的方式连接在所述第二高压接触器的两端。
可选地，所述动力电池管理系统分别与所述第一高压接触器、所述第二高压接触器、所述DC/DC变换器以及所述放电线缆通信连接；
所述动力电池管理系统配置成：在接收到所述放电线缆与所述动力电池管理系统连接成功的信号后，唤醒所述DC/DC变换器，并使所述第一高压接触器和所述第二高压接触器处于断开状态，以打开所述放电回路。
可选地，所述充放电系统还包括：
放电控制模块，与所述动力电池管理系统通信连接，用于在所述放电回路处于打开状态时将所述新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息发送至所述动力电池管理系统；
所述动力电池管理系统配置成：将所述允许输出电压和允许输出电流信息发送至所述受电车辆，并接收所述受电车辆发送的请求充电电压和请求充电电流信息，且在确定所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流在所述新能源车辆的所述允许输出电压和所述允许输出电流信息的范围内以及DC/DC 变换器的允许范围内时，通过所述DC/DC变换器输出所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流。
可选地，所述充电回路包括与所述动力电池管理系统通信连接的充电线缆；
所述动力电池管理系统配置成：在接收到所述充电线缆连接的信号后，使所述DC/DC变换器处于关闭状态，并使所述第一高压接触器和所述第二高压接触器处于闭合状态，以打开所述充电回路。
可选地，所述DC/DC变换器为双向DC/DC变换器。
特别地，本实用新型还提供了一种新能源车辆，具有如前述的充放电系统。
特别地，本实用新型还提供了一种车车互充系统，包括如前述的新能源车辆以及受电车辆，所述新能源车辆具有放电线缆，所述受电车辆通过所述放电线缆与放电车辆电连接，以使所述新能源车辆向所述受电车辆放电。
可选地，所述新能源车辆包括动力电池管理系统和与所述动力电池管理系统通信连接的放电控制模块，所述受电车辆包括充电控制模块，所述车车互充系统还包括：
辅助电源回路，具有所述新能源车辆的动力电池、所述动力电池管理系统、所述放电控制模块和所述充电控制模块，用于在所述放电线缆连接所述受电车辆后，由所述动力电池管理系统或所述动力电池提供辅助低压电压，以唤醒所述放电控制模块和所述充电控制模块。
可选地，所述动力电池管理系统接收所述放电控制模块发送的所述新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息，所述新能源车辆还包括DC/DC变换器，
所述动力电池管理系统与所述充电控制模块通信连接，以接收所述受电车辆发送的请求充电电压和请求充电电流信息，且在确定所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流在所述新能源车辆的所述允许输出电压和所述允许输出电流信息的范围内以及所述DC/DC变换器的允许范围内时，通过所述 DC/DC变换器输出所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流。
根据本实用新型的方案，通过在充电回路上并联放电回路，且该放电回路与充电回路共用直流充电座，从而可以实现无需对新能源车辆进行整体改动，可以作为专用底盘的二次开发，如清障车、备用电源车等，也可以按照一定比例与其他新能源车辆配合使用，在平常作为常规车辆使用，在应急情况下则可以作为充电救援车使用。
并且，通过在现有新能源车辆动力系统中增加DC/DC变换器配合专用放电线缆，即可实现大功率直流充电功能，相比现有移动充电车辆，本技术方案不需要配备放电用储能系统，对整车空间占用影响较小，在制造成本、车辆多样化上有较大优势。相比现有技术中的交流放电方案，本技术方案放电功率更大，仅需一次变电即可为充电车辆进行充电，充电效率更高。相对于目前纯电动车辆大电量现状，在应急充电场景功能使用率更高。
此外，由于在放电枪头的CC2端口增加设计一个区别于通用充电枪头的电阻，在电池管理系统检测到放电枪插入后，电池管理系统对放电枪的连接确认CC1信号检测，用于确认充电车辆的充电座连接状态，避免放电线缆的人为带电插拔操作。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1示出了根据本实用新型一个实施例的新能源车辆的充放电系统的示意性电气拓扑图；
图2示出了根据本发明一个实施例的新能源车辆的充放电系统的放电过程的示意性流程图；
图3示出了根据本发明一个实施例的增程式车辆的放电系统的示意性简图；
图4示出了根据本发明一个实施例的燃料电池车的放电系统的示意性简图；
图中：1-直流充电座，2-放电线缆，3-第一高压接触器，4-第二高压接触器， 5-动力电池管理系统，6-充电控制模块，7-DC/DC变换器。
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型一个实施例的新能源车辆的充放电系统的示意性电气拓扑图。如图1所示，该充放电系统包括充电回路、放电回路以及动力电池管理系统5。该充电回路用于向新能源车辆充电的充电回路。该放电回路与充电回路以并联方式连接，且与充电回路共用一直流充电座1，放电回路上具有允许与受电车辆连接的放电线缆2，并通过放电线缆2与受电车辆连接，使得新能源车辆向受电车辆放电。该动力电池管理系统(BMS)5设置成选择性地连接充电回路或放电回路，以使新能源车辆在充电以及放电之间进行切换。其中，在充电回路上并联放电回路，且使两者共用直流充电座1，两者互不影响功能实现。放电线缆2是按现行通用直流充电接口要求设计的，用于能量的传输，并不对受电车辆的现有充电设计产生影响。
根据本实用新型的方案，通过在充电回路上并联放电回路，且该放电回路与充电回路共用直流充电座1，从而可以实现无需对新能源车辆进行整体改动，可以作为专用底盘的二次开发，如清障车、备用电源车等，也可以按照一定比例与其他新能源车辆配合使用，在平常作为常规车辆使用，在应急情况下则可以作为充电救援车使用。
如图1所示，该放电回路上还包括第一高压接触器3、第二高压接触器4 和DC/DC变换器7。该第一高压接触器3两端分别与新能源车辆的动力电池的正极和直流充电座1电连接。该第二高压接触器4两端分别与动力电池的负极和直流充电座1电连接。该DC/DC变换器7以并联的方式连接在第一高压接触器3的两端，且以并联的方式连接在第二高压接触器4的两端。其中，该动力电池管理系统5分别与第一高压接触器3、第二高压接触器4以及DC/DC变换器7通信连接。动力电池管理系统5与放电线缆2通信连接，以在接收到放电线缆2连接的信号后，唤醒DC/DC变换器7，并使第一高压接触器3和第二高压接触器4处于断开状态，以打开放电回路。该受电车辆也具有直流充电座。新能源车辆的直流充电座1通过放电线缆2与受电车辆的直流充电座电连接。其中，该受电车辆同样为新能源车。该DC/DC变换器7可以为单向 DC/DC变换器。
该充放电系统还包括放电控制模块。该放电控制模块与动力电池管理系统 5通信连接，用于在放电回路处于打开状态时将新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息发送至动力电池管理系统5。动力电池管理系统5配置成：将允许输出电压和允许输出电流信息发送至受电车辆，并接收受电车辆发送的请求充电电压和请求充电电流信息，且在确定受电车辆的请求充电电压和请求充电电流在新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息的范围内以及 DC/DC变换器7的允许范围内时，通过DC/DC变换器7输出受电车辆的请求充电电压和请求充电电流。
充电回路包括与动力电池管理系统5通信连接的充电线缆。动力电池管理系统5配置成：在接收到充电线缆连接的信号后，使DC/DC变换器7处于关闭状态，并使第一高压接触器3和第二高压接触器4处于闭合状态，以打开充电回路。
也就是说，本实用新型的方案可灵活切换能量传输模式。由图1可知，动力电池管理系统5识别插入该系统枪头上的连接确认CC2信号，识别用户的能量传输意图，通过第一高压接触器3和第二高压接触器4的切换及DC/DC 变换器7的启停实现新能源车辆的能量传输模式切换。当第一高压接触器3和第二高压接触器4断开，DC/DC变换器7工作时，可实现系统的放电功能；当第一高压接触器3和第二高压接触器4闭合，DC/DC变换器7关闭时，可实现系统的充电功能。
新能源车辆即放电车辆在放电模式下，动力电池管理系统5通过连接确认 CC2信号检测到放电线缆2连接后，通过辅助电源回路A+唤醒放电控制模块和受电车辆的充电控制模块，第一高压接触器3和第二高压接触器4处于断开状态。其中，辅助电源回路A+中由动力电池管理系统5提供辅助低压电源或动力电池管理系统5控制整车低压蓄电池提供辅助低压电源。
动力电池管理系统5通过连接确认CC1信号确认放电枪头、充电枪头与车辆完全连接，动力电池管理系统5与受电车辆的充电控制模块6通过充电 CANH和充电CANL建立CAN通讯连接，动力电池管理系统5将新能源车辆即放电车辆的允许输出电压、电流信息发送给受电车辆，受电车辆将请求充电的电压、电流信息发送至动力电池管理系统5，动力电池管理系统5确认受电车辆的请求在放电车辆动力电池系统和DC/DC变换器7允许范围内时，通过DC/DC变换器7输出受电车辆请求的电能。
放电车辆在充电模式下，放电车辆的动力电池管理系统5通过连接确认 CC1信号检测到通用直流充电线缆连接后，放电车辆进入正常直流充电功能，第一高压接触器3和第二高压接触器4在充电流程中处于闭合状态，DC/DC 变换器7不工作。
图2示出了根据本发明一个实施例的新能源车辆的充放电系统的放电过程的示意性流程图。如图2所示，该新能源车辆的充放电系统的放电过程包括：
a)放电车辆的动力电池管理系统5在放电枪插入时被唤醒；
b)动力电池管理系统5判断出CC1、CC2信号满足放电功能要求；
c)动力电池管理系统5通过A+信号线路输出12V+或24V+电压信号唤醒 DC/DC变换器7和充电车辆；
d)放电车辆的动力电池管理系统5、DC/DC变换器7和充电车辆各自检测是否能够安全放电、充电；
e)动力电池管理系统5发送当前允许放电电压、电流信息，充电车辆发送当前电池信息；
f)动力电池管理系统5判断充电车辆是否满足放电车辆放电参数；充电车辆判断当前连接的充电装置是否满足充电需求；
g)动力电池管理系统5将充电车辆当前电压值作为目标电压发送给 DC/DC变换器7；
h)DC/DC变换器7将输出侧电压调整至动力电池管理系统5目标值；
i)充电车辆闭合充电接触器，并向动力电池管理系统5发送充电目标电压、电流参数；
j)动力电池管理系统5根据充电车辆请求的电压、电流参数，评估动力蓄电池、DC/DC变换器7允许输出能力，向DC/DC变换器7发送输出目标电压、电流参数；
k)DC/DC变换器7根据动力电池管理系统5发送的目标电压、电流参数调整能量输出，开启能量传输；
l)动力电池管理系统5监控充电连接、放电车辆、充电车辆信息确认是否停止放电；
m)充电车辆监控充电连接、充电车辆信息、放电车辆信息确认是否停止充电；
n)满足任意停止条件，能量传输结束。
在上述步骤a)中，放电枪头的CC2端口增加设计一个区别于通用充电枪头的电阻，用于电池管理系统识别放电枪插入从而进入放电模式。
本实用新型的方案，通过在现有新能源车辆动力系统中增加DC/DC变换器7配合专用放电线缆2，即可实现大功率直流充电功能，相比现有移动充电车辆，本技术方案不需要配备放电用储能系统，对整车空间占用影响较小，在制造成本、车辆多样化上有较大优势。相比现有技术中的交流放电方案，本技术方案放电功率更大，仅需一次变电即可为充电车辆进行充电，充电效率更高。相对于目前纯电动车辆大电量现状，在应急充电场景功能使用率更高。
由于在放电枪头的CC2端口增加设计一个区别于通用充电枪头的电阻，在电池管理系统检测到放电枪插入后，电池管理系统对放电枪的连接确认CC1 信号检测，用于确认充电车辆的充电座连接状态，避免放电线缆2的人为带电插拔操作。
在一个实施例中，该DC/DC变换器7还可以为双向DC/DC变换器7。该实用新型方案还可兼顾国内、国外直流充电设施较大比例为最大输出电压500V 的产品现状，放电车辆的储能系统在充电时若动力电池电压高于充电桩输出电压范围时，通过双向DC/DC变换器7升压为动力电池系统充电，但成本略有提升。实现方案，当该系统进行直流充电时，当检测到直流充电设施的允许输出电压不满足动力电池需求时，断开第一高压接触器3和第二高压接触器4，启用双向DC/DC变换器7，通过双向DC/DC变换器7调整来自直流充电设施输入电压，升压或降压至动力电池系统的需求电压。
在一个实施例中，如图3所示，该新能源车辆可以衍生为具有增程器系统的车辆，即为增程式车型，此时，除包含动力电池系统外，还包含增程器系统。增程器系统与动力电池系统连接，动力电池系统与DC/DC变换器7连接， DC/DC变换器7与直流充电座1连接，直流充电座1通过放电线缆2与受电车辆连接。本实用新型方案，相比现有发电机方案，增程系统发动机排放满足国内排放法规，满足日益严苛的环保法规，相比现有车载发电机方案更有环保效益。
在另一个实施例中，如图4所示，该新能源车辆可以为具有燃料电池车型，此时，除包含动力电池系统外，还包含燃料电池系统。燃料电池系统与动力电池系统连接，动力电池系统与DC/DC变换器7连接，DC/DC变换器7与直流充电座1连接，直流充电座1通过放电线缆2与受电车辆连接。
特别地，本实用新型还提供了一种新能源车辆，该新能源车辆包括前述的充放电系统。该新能源车辆例如可以为混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车以及其他新能源汽车等。
特别地，本实用新型还提供了一种车车互充系统，包括如前述的新能源车辆以及受电车辆，新能源车辆具有放电线缆2，受电车辆通过放电线缆2与放电车辆电连接，以使新能源车辆向受电车辆放电。
其中，该新能源车辆包括动力电池管理系统5和与动力电池管理系统5通信连接的放电控制模块，受电车辆包括充电控制模块6，车车互充系统还包括辅助电源回路。该辅助电源回路具有新能源车辆的动力电池、动力电池管理系统5、放电控制模块和充电控制模块6，用于在放电线缆2连接受电车辆后，由动力电池管理系统5或动力电池提供辅助低压电压，以唤醒放电控制模块和充电控制模块6。
该动力电池管理系统5接收放电控制模块发送的新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息，新能源车辆还包括DC/DC变换器7，动力电池管理系统5与充电控制模块6通信连接，以接收受电车辆发送的请求充电电压和请求充电电流信息，且在确定受电车辆的请求充电电压和请求充电电流在新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息的范围内以及DC/DC变换器7的允许范围内时，通过DC/DC变换器7输出受电车辆的请求充电电压和请求充电电流。本实用新型方案，通过车辆直流充电插座为新能源车辆提供车车互充解决方案。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型常用理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种新能源车辆的充放电系统，所述充放电系统包括用于向所述新能源车辆充电的充电回路，其特征在于，还包括：
放电回路，与所述充电回路并联，且与所述充电回路共用一直流充电座，所述放电回路上具有用于与受电车辆连接的放电线缆，以使得所述新能源车辆通过所述放电线缆向受电车辆放电；
动力电池管理系统，设置成选择性地与所述充电回路或所述放电回路相连，以使所述新能源车辆在充电状态和放电状态之间进行切换。
2.根据权利要求1所述的充放电系统，其特征在于，所述放电回路上还包括：
第一高压接触器，其两端分别与所述新能源车辆的动力电池的正极和所述直流充电座电连接；
第二高压接触器，其两端分别与所述动力电池的负极和所述直流充电座电连接；
DC/DC变换器，以并联的方式连接在所述第一高压接触器的两端，且以并联的方式连接在所述第二高压接触器的两端。
3.根据权利要求2所述的充放电系统，其特征在于，所述动力电池管理系统分别与所述第一高压接触器、所述第二高压接触器、所述DC/DC变换器以及所述放电线缆通信连接；
所述动力电池管理系统配置成：在接收到所述放电线缆与所述动力电池管理系统连接成功的信号后，唤醒所述DC/DC变换器，并使所述第一高压接触器和所述第二高压接触器处于断开状态，以打开所述放电回路。
4.根据权利要求3所述的充放电系统，其特征在于，还包括：
放电控制模块，与所述动力电池管理系统通信连接，用于在所述放电回路处于打开状态时将所述新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息发送至所述动力电池管理系统；
所述动力电池管理系统配置成：将所述允许输出电压和允许输出电流信息发送至所述受电车辆，并接收所述受电车辆发送的请求充电电压和请求充电电流信息，且在确定所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流在所述新能源车辆的所述允许输出电压和所述允许输出电流信息的范围内以及DC/DC变换器的允许范围内时，通过所述DC/DC变换器输出所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流。
5.根据权利要求2所述的充放电系统，其特征在于，所述充电回路包括与所述动力电池管理系统通信连接的充电线缆；
所述动力电池管理系统配置成：在接收到所述充电线缆连接的信号后，使所述DC/DC变换器处于关闭状态，并使所述第一高压接触器和所述第二高压接触器处于闭合状态，以打开所述充电回路。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的充放电系统，其特征在于，所述DC/DC变换器为双向DC/DC变换器。
7.一种新能源车辆，其特征在于，具有如权利要求1-6中任一项所述的充放电系统。
8.一种车车互充系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的新能源车辆以及受电车辆，所述新能源车辆具有放电线缆，所述受电车辆通过所述放电线缆与放电车辆电连接，以使所述新能源车辆向所述受电车辆放电。
9.根据权利要求8所述的车车互充系统，其特征在于，所述新能源车辆包括动力电池管理系统和与所述动力电池管理系统通信连接的放电控制模块，所述受电车辆包括充电控制模块，所述车车互充系统还包括：
辅助电源回路，具有所述新能源车辆的动力电池、所述动力电池管理系统、所述放电控制模块和所述充电控制模块，用于在所述放电线缆连接所述受电车辆后，由所述动力电池管理系统或所述动力电池提供辅助低压电压，以唤醒所述放电控制模块和所述充电控制模块。
10.根据权利要求9所述的车车互充系统，其特征在于，所述动力电池管理系统接收所述放电控制模块发送的所述新能源车辆的允许输出电压和允许输出电流信息，所述新能源车辆还包括DC/DC变换器，
所述动力电池管理系统与所述充电控制模块通信连接，以接收所述受电车辆发送的请求充电电压和请求充电电流信息，且在确定所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流在所述新能源车辆的所述允许输出电压和所述允许输出电流信息的范围内以及所述DC/DC变换器的允许范围内时，通过所述DC/DC变换器输出所述受电车辆的所述请求充电电压和请求充电电流。
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CN113595205A (zh) * 2021-08-14 2021-11-02 晟曼电力科技有限公司 一种直流v2v电动汽车充放电装置及其方法
CN114583792A (zh) * 2022-03-17 2022-06-03 威睿电动汽车技术(宁波)有限公司 充电电压控制方法、装置、设备、存储介质及程序产品

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