CN220457139U - 一种电池箱充电系统及非车载充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池箱充电系统及非车载充电装置，属于电动汽车电池技术领域。电池箱充电系统包括充电装置和充电回路，充电装置包括充电管理器和充电机，充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口和电池箱中的充电回路连接，各第二通讯口和电池箱的BMS通信连接。该充电装置提高了多个充电箱同时充电时的充电效率。

Description

一种电池箱充电系统及非车载充电装置

技术领域

本实用新型涉及一种电池箱充电系统及非车载充电装置，属于电动汽车电池技术领域。

背景技术

电源系统主要用于箱式车载系统需求，对车上各类负载提供电力。该电源系统主要包括电池箱。现有技术方案中采用“一对一”的模式通过一台充电机给一辆整车的电源系统进行充电，当多辆整车需要同时充电时，现有技术方案便不能满足要求，只能多辆整车轮流充电，表现为耗时长、充电效率低的缺点；或者通过多台充电机同时对应给多辆整车充电，表现为采用多台充电机时，充电机投资成本较高的特点。

公布号为CN112793464A的发明专利文件公开了一种电动车电池箱充电控制装置、系统、方法及电动车。该电池箱充电控制装置为一辆整车上的多个电池箱进行充电，电池箱之间通过串联的方式充电，电池管理主控器与通断模块及多个电池箱连接，获取多个电池箱的电池状态数据，并判断是否存在部分电池箱的电池状态数据低于预设阈值，则控制第一部分电池箱之间串联并接入充电机充电，且断开第二部分电池箱与充电机之间的连接同时进行充电。虽然该方案能够实现“一对多”的充电，但是其中的多个电池箱是在一辆车中，并且在充电时，各电池箱通过串联的方式接入充电机，当各电池之间存在压差时，各电池内部出现换流现象，进而影响了电池箱的充电效率，导致电池箱充电效率低、耗时长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池箱充电系统及非车载充电装置，用以解决多个电池箱通过串联的方式充电时出现换流问题导致充电效率低、耗时长的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种非车载充电装置，包括充电管理器和充电机，所述充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口用于分别和各电池箱中的充电回路连接，第二通讯口用于和电池箱中的BMS通信连接。

有益效果：本实用新型的非车载充电装置，包括充电管理器和充电机，充电管理器设置有至少两个电源输出口和通讯口，各电源输出口与各电池箱中的充电回路连接，同时通讯口与电池箱中BMS通信连接。多个电池箱通过连接该充电装置，以并接的方式进行独立充电，适合各个车辆单独同时充电，并且避免了现有的以串联方式充电时出现的换流问题，提高了充电效率，减少了充电时间。

进一步地，充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分，接触器的触点部分由充电管理器的BMS控制。

有益效果：充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分，根据充电管理器的指令，控制触点开关的通断，进而控制所连接的电池箱充电回路的通断，使电量低的充电箱先进行充电，电量较高的充电箱后进行充电，保证充电高效性。

进一步地，充电管理器与充电回路连接的回路中还设置有二极管，所述二极管的阳极连接到充电管理器的电源输入口，阴极连接到对应的充电回路。

有益效果：充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中还设置单向二极管，避免电流逆流，保证充电线路的安全性。

进一步地，第一通讯口和第二通讯口为CAN口。

一种电池箱充电系统，包括用于设置在车端的充电回路和非车端的非车载充电装置，所述非车载充电装置包括充电管理器和充电机，所述充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口用于和电池箱中的充电回路连接，第二通讯接口用于和电池箱的BMS通信连接。

有益效果：本实用新型的电池箱充电系统，包括充电回路和非车载充电装置，其中非车载充电装置充电管理器和充电机，充电管理器设置有至少两个电源输出口和通讯口，各电源输出口与各电池箱中的充电回路连接，同时还与电池箱中BMS通信连接。多个电池箱通过连接该充电装置，以并接的方式进行充电，避免了现有的以串联方式充电时出现的换流问题，同时通过该装置提高了充电效率，减少了充电时间。

进一步地，充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分和二极管，接触器的触点部分由充电管理器的BMS控制，所述二极管的阳极连接到充电管理器的电源输入口，阴极连接到对应的充电回路。

有益效果：充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分，根据充电管理器BMS的指令，控制触点开关的通断，进而控制所连接的电池箱充电回路的通断，使电量低的充电箱先进行充电，电量较高的充电箱后进行充电，保证充电高效性。此外，与充电回路连接的回路中还设置单向二极管，避免电流逆流，保证充电线路的安全性。

进一步地，充电回路包括有充电接触器的触点部分、第一熔断器和电池组，所述第一熔断器的输入端通过充电接触器的触点部分连接到充电管理器的电源接口，输出端连接到电池组的正极，充电接触器的触点部分由该电池箱的BMS控制。

进一步地，充电回路还并接有加热回路，所述加热回路包括有依次串接的加热接触器的触点部分、第二熔断器、加热膜，加热接触器的触点部分由该电池箱的BMS控制。

有益效果：本实用新型的充电回路还并接有加热回路，其中加热回路包括有加热膜、熔断器。以及控制该加热回路通断的加热接触器的触点开关，其中加热接触器的触点部分由所在电池箱的BMS控制，该电池箱的BMS将电池温度发送至充电管理器，当检测到电池箱温度过低时，充电管理器发送加热指令至需加热电池箱的BMS，该电池箱的BMS控制加热回路进行加热，直至电池温度达到加热关闭阈值时，断开加热回路，再进行充电，提高了电池使用寿命。

进一步地，充电回路中还设置有分流器，所述分流器用于检测充电回路中的电流，并将电流信号发送至所在电池箱的BMS。

有益效果：充电回路中还设置有分流器，通过采集电池组所在回路上的电流，将电流信号发送至电池箱的BMS中，再由该电池箱的BMS发送至充电管理器的BMS中，当充电电流过大时，充电管理器的BMS发送断电指令至电池箱的BMS，断开充电回路，保证电池组的安全。

附图说明

图1是本实用新型的电池箱充电系统实施例中装置内部原理示意图；

图2是本实用新型的电池箱充电系统实施例中系统通信控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

电池箱充电系统实施例：

如图1所示的一种电池箱充电控制装置，包括至少2个电池箱中的充电回路、充电管理器和充电机。充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口和电池箱中的充电回路连接，第二通讯接口和电池箱的BMS通信连接。

充电管理器与充电机、电池箱之间分别通过CAN线通信连接，具体实施方式如下：

本实施例以2个电池箱为例，对该电池箱充电控制装置进行描述，作为其他实施例，电池箱的个数以及电源输出接口、通讯输出接口不局限于两个。其中电池箱的规格构造是相同的。

充电管理器的电源输出口和电池箱充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分和单向二极管，其中接触器的触点部分均由充电管理器控制。如图1所示，第一电池箱(图1所示的1#电池箱)的充电回路连接到第一电源输出口，第一电源输出口与该充电回路连接的回路中设置有接触器的触点开关KM3和二极管。如图1所示，第二电池箱(图1所示的2#电池箱)的充电回路连接到第二电源输出口，第二电源输出口与该充电回路连接的回路中设置有接触器的触点开关KM4和二极管。充电管理器通过控制触点开关KM3、触点开关KM4的通断，实现对电池箱中充电回路的控制。其中第一电源输出口与第二电源输出口之间为相互独立的关系。

如图1所示，电池箱的充电回路与充电管理器的电源输出口连接，充电回路包括有电池组、第一熔断器FU1、充电接触器的触点部分KM1和分流器。其中充电接触器的触点开关KM1、第一熔断器FU1、电池组和分流器依次串接，充电接触器的触点开关KM1由BMS控制，电池箱的BMS通过接收充电管理器的充电指令，控制充电接触器的触点开关KM1。具体地，充电管理器接收到各电池箱的信息状态(当前温度、当前电量等信息)，根据当前该电池箱的信息状态向该电池箱的BMS发送充电指令，BMS接收指令后即可控制充电接触器的触点部分KM1的通断，例如当第一电池箱需充电时，BMS在接收指令后控制充电接触器的触点部分KM1闭合。分流器主要检测充电回路中的电流，通过采集电池组所在回路上的电流，将电流信号发送至电池箱的BMS中，再由该电池箱的BMS发送至充电管理器的BMS中，当充电电流过大时，充电管理器的BMS发送断电指令至电池箱的BMS，断开充电回路，保证充电回路以及电池组的安全。

特别地，当电池箱在低温环境中，能量和功率特性会出现严重衰减，影响电池的充放电性能及使用寿命，因此充电回路上并接有加热回路。加热回路包括有依次串接的加热接触器的触点部分KM2、第二熔断器FU2和加热膜，其中，加热接触器的触点部分KM2由各电池箱的BMS控制，并通过接收充电管理器的加热指令，控制加热接触器的触点部分KM2。具体地，充电管理器接收到各电池箱的信息状态(当前温度、当前电量等信息)，判断当前电池箱的温度是否符合充电要求(温度达到设定的阈值，该阈值可根据实际环境进行设置)，当电池箱环境过低时，充电管理器向该电池箱发送加热指令，该电池箱的BMS收到该指令后，控制加热接触器的触点部分KM2闭合，通过加热膜进行加热，直至电池箱温度符合充电要求后，充电管理器向该电池箱发送充电指令。在本实施例中，当一个电池箱满足加热、另一个电池箱满足充电条件时，需要加热的电池箱优先进入加热模式，而需要充电的电池箱不可充电，待加热完成后，需要充电的电池箱方可进行充电。

以第一电池箱加热为例：当充电机与充电管理器之间连接的动力电源、低压通讯接通后，充电机硬件进行自检，待自检完成且启动状态正常后，充电管理器中接触器的触点部分KM3断开。待第一电池箱与充电管理器之间连接的动力电源、低压通讯接通后，电池箱内部的电池管理系统自检完成且无故障后，充电管理器内部的电池管理系统闭合接触器的触点部分KM3。此时，第一电池箱闭合加热接触器的触点部分KM2，即闭合加热回路。在第一电池箱的整个加热过程中，充电机通过充电管理器内部的电池管理系统不间断检测两个电池箱(第一电池箱和第二电池箱)温度较低的电池组端电压，充电管理器内部电池管理系统向充电机请求两个电池箱需求的总加热电流值，充电管理器内部的电池管理系统应通过请求电压与电流值进行调整，保证第一电池箱的电池组端电流小于3A，当第一电池箱内的电池管理系统(BMS)检测到该电池箱的电池温度达到加热关闭条件时，断开第一电池箱内加热接触器KM2，加热完成，充电管理器内部的电池管理系统检测到第一电池箱加热完成时，切换到充电的模式。

当第一电池箱进行充电时，待第一电池箱与充电管理器之间连接的动力电源(第一电池箱连接到充电管理器的第一电源接口)、低压通讯接通后，电池箱内部的电池管理系统自检完成且无故障后，充电管理器内部的电池管理系统闭合接触器的触点部分KM3，此时，闭合充电接触器的触点部分KM1，导通充电回路进行充电。当第一电池箱内的电池管理系统检测到该电池箱的最高单体电压达到充电截止电压值时，断开第一电池箱内充电接触器的触点部分KM1，该电池箱充电完完成，为提高充电线路安全性，断开相应的接触器的触点部分KM3。同理，第二控制回路的接触器的触点部分KM4控制第二充电箱(2#电池箱)。

其中，如图2所示，充电管理器中包括有总BMS(电池管理系统一体机：具有对动力电池电压、电流、温度等参数实时检测，电池过充、过放、过温等故障诊断、SOC/SOH估算、显示报警等功能；可通过CAN总线与车辆集成控制单元、充电机等设备进行信息交互)，BMS能够控制电池箱连接的接触器(例如，图1所示中BMS包括有接触器KM3和接触器KM4的控制部分)，通过CAN通信方式与对应连接的电池箱内的BMS一体机进行通信。其中电池箱内的BMS一体机能够控制充电接触器和加热接触器，例如，第一电池箱的BMS一体机包括有充电接触器KM1的控制部分、加热接触器的触点部分KM2的控制部分。

本实施例中的充电控制装置提供了两种充电模式，第一种模式为多个充电箱在同时充电时，先充满的电池箱先停止充电，后充满的电池箱后停止充电。充电机与充电管理器内部的电池管理系统通过CAN报文进行恒压充电，充电方式为恒压充电。第二种模式为两个电池箱需要同时进行充电时，SOC较低的电池箱先进行充电，SOC较高的电池箱禁止充电，当两个电池箱SOC达到一致时，两个电池箱再同时进行充电。充电机与充电管理器内部的电池管理系统通过CAN报文进行充电，充电方式为恒压充电。

具体地，第一种模式具体步骤为：当充电机与充电管理器之间连接的动力电源、低压通讯接通后，充电管理器内部的电池管理系统接受到充电机在线报文，充电机硬件进行自检，待自检完成且启动状态正常后，充电管理器内部的接触器的触点部分KM3(或触点部分KM4)断开；待第一电池箱(或第二电池箱)与充电管理器之间连接的动力电源、低压通讯接通后，充电管理器内部的电池管理系统接收到电池箱内部的电池管理系统报文，电池箱内部的电池管理系统进行自检完成且无故障，同时，充电机硬件再次进行自检完成且启动状态正常，充电管理器内部的电池管理系统闭合接触器的触点部分KM3(或KM4)；第一电池箱(或第二电池箱)内部的BMS断开加热接触器触点开关KM2，闭合充电接触器触点开关KM1；充电管理器内部的电池管理系统通过报文向充电机请求充电，发送允许充电电压(单个电池箱的组端截止电压)及充电电流值(单个电池箱允许的最大充电电流值)，进行充电；当第一电池箱(或第二电池箱)内的电池管理系统检测到该电池箱的最高单体电压达到充电截止电压值时，断开第一电池箱(或第二电池箱)内充电接触器触点开关KM1，该电池箱充电完成；同时，当充电管理器内部的电池管理系统检测到第一电池箱(或第二电池箱)充电完成时，充电管理器内部的电池管理系统断开相应的接触器KM3(或KM4)。

第二种模式具体步骤为：当充电机与充电管理器之间连接的动力电源、低压通讯接通后，充电管理器内部的电池管理系统接收到充电机报文，充电机硬件进行自检，待自检完成且启动状态正常后，充电管理器内部的接触器触点开关KM3(或触点开关KM4)断开；待第一电池箱和第二电池箱均与充电管理器之间连接的动力电源、低压通讯接通后，充电管理器内部的电池管理系统接受到电池箱内部的电池管理系统报文，电池箱内部的电池管理系统进行自检完成且无故障，同时，充电机硬件再次进行自检完成且启动状态正常，充电管理器内部的电池管理系统闭合接触器KM3(或KM4)；第一电池箱和第二电池箱内部的电池管理系统均断开加热接触器触点开关KM2，充电管理器对两个电池箱的SOC进行比较，SOC较低的电池箱，闭合其箱内的充电接触器触点开关KM1，SOC较高的电池箱，依次断开与其串联的接触器触点开关KM3(或触点开关KM4)及其箱内接触器触点开关KM1；充电管理器内部的电池管理系统通过报文向充电机请求充电，发送允许充电电压(电池组组端截止电压)及充电电流值(单个电池箱允许的最大充电电流值)进行充电；当充电管理器内部的电池管理系统检测到原SOC较低的电池箱与SOC较高的电池箱的SOC充到一致时，依次闭合与原SOC较高的电池箱串联的接触器触点开关KM3(或触点开关KM4)及其箱内接触器触点开关KM1；当第一电池箱(或第二电池箱)内的电池管理系统检测到该电池箱的最高单体电压达到充电截止电压值时，断开第一电池箱(或第二电池箱)内充电接触器触点开关KM1，该电池箱充电完成；同时，当充电管理器内部的电池管理系统检测到第一电池箱(或第二电池箱)充电完成时，充电管理器内部的电池管理系统断开相应的接触器触点开关KM3(或触点开关KM4)。

非车载充电装置实施例：

本实施例的一种非车载充电装置，包括充电管理器和充电机，充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口和电池箱中的充电回路连接，第二通讯口和电池箱的BMS通信连接。其中充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分以及二极管，接触器的触点部分由充电管理器控制，二极管的阳极连接到充电机的输出端，阴极连接到电池箱的电源口。具体实施方式已在电池箱充电系统实施例中详细描述，这里不再赘述。

Claims (7)

1.一种非车载充电装置，包括充电管理器和充电机，其特征在于，所述充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口用于分别和各电池箱中的充电回路连接，第二通讯口用于和电池箱中的BMS通信连接，充电管理器与充电回路连接的回路中还设置有二极管，所述二极管的阳极连接到充电管理器的电源输入口，阴极连接到对应的充电回路。

2.根据权利要求1所述的非车载充电装置，其特征在于，充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分，接触器的触点部分由充电管理器的BMS控制。

3.根据权利要求1所述的非车载充电装置，第一通讯口和第二通讯口为CAN口。

4.一种电池箱充电系统，包括用于设置在车端的充电回路和非车端的非车载充电装置，其特征在于所述非车载充电装置包括充电管理器和充电机，所述充电管理器一侧设置有电源输入口和第一通讯口，充电管理器通过该电源输入口与充电机连接，并通过第一通讯口与充电机通信连接，另一侧设置有至少两个电源输出口和第二通讯接口，各电源输出口用于和电池箱中的充电回路连接，第二通讯接口用于和电池箱的BMS通信连接，充电管理器的电源输出口和充电回路连接的回路中设置有接触器的触点部分和二极管，接触器的触点部分由充电管理器的BMS控制，所述二极管的阳极连接到充电管理器的电源输入口，阴极连接到对应的充电回路。

5.根据权利要求4所述的电池箱充电系统，其特征在于，充电回路包括有充电接触器的触点部分、第一熔断器和电池组，所述第一熔断器的输入端通过充电接触器的触点部分连接到充电管理器的电源接口，输出端连接到电池组的正极，充电接触器的触点部分由该电池箱的BMS控制。

6.根据权利要求5所述的电池箱充电系统，其特征在于，充电回路还并接有加热回路，所述加热回路包括有依次串接的加热接触器的触点部分、第二熔断器、加热膜，加热接触器的触点部分由该电池箱的BMS控制。

7.根据权利要求5所述的电池箱充电系统，其特征在于，充电回路中还设置有分流器，所述分流器用于检测充电回路中的电流，并将电流信号发送至所在电池箱的BMS。