CN104709104A - 电动车电池包的快换方法及快换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动车电池包的快换方法及快换系统，其中，电动车电池包的快换方法包括：在电动车上配置能够分别独立作为动力电源的第一电池包和第二电池包；第一电池包的输出端和第二电池包的输出端并联连接；在当前供电的第一电池包的SOC小于预定阈值时，切换到第二电池包进行供电。本发明的电动车电池包的快换方法及快换系统有效地解决了现有技术中电动车的行驶里程短的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电动车设备领域，特别是涉及电动车电池包的快换方法及快换系统。
背景技术
现有技术中，电动车主要在底盘安装一个动力电池，当底盘动力电池SOC(State of Charge的缩写，指充电容量与额定容量的比值，用百分比表示)过低无法工作时，则无法正常工作，导致电动车的行驶里程短。
而且，需要对电动车的动力电池进行长时间充电，浪费大量时间。
发明内容
本发明的目的是要提供一种解决电动车的行驶里程短的电动车电池包的快换方法及快换系统。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电动车电池包的快换方法，包括：在电动车上配置能够分别独立作为动力电源的第一电池包和第二电池包；所述第一电池包的输出端和所述第二电池包的输出端并联连接；在当前供电的第一电池包的SOC小于预定阈值时，切换到所述第二电池包进行供电。
进一步地，所述第一电池包和所述第二电池包都包括多个能够单独拆卸的模组，每个所述模组能够在家庭用电环境下进行单独充电。
进一步地，所述第一电池包的输出端内部连线上设置有第一主正继电器，所述第一主正继电器并联第一二极管；所述第二电池包的输出端内部连线上设置有第二主正继电器，所述第二主正继电器并联第二二极管；在所述第一电池包进行供电时，所述第一主正继电器闭合，所述第二主正继电器断开。
进一步地，在所述电动车处于行驶状态的条件下，所述切换到所述第二电池包进行供电的步骤包括：所述第一主正继电器断开，所述第一电池包通过所述第一二极管对外供电；所述第二主正继电器闭合，所述第二电池包通过所述第二主正继电器对外供电；在所述第二电池包的电压大于所述第一电池包的电压的条件下，单向导通的所述第一二极管断开。
进一步地，在单向导通的所述第一二极管断开的步骤之后，还包括：通过网关控制器使得所述第一电池包的低压系统进入休眠模式。
进一步地，在所述电动车处于停车状态的条件下，所述切换到所述第二电池包进行供电的步骤包括：通过网关控制器使得所述第一电池包的低压系统进入休眠模式，在所述电动车重新启动过程中启动所述第二电池包的低压系统并且禁止启动所述第一电池包的低压系统，从而仅通过所述第二电池包供电。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电动车电池包的快换系统，包括：能够分别独立作为动力电源的第一电池包和第二电池包，配置在电动车上，所述第一电池包的输出端和所述第二电池包的输出端并联连接；切换单元，用于：在当前供电的第一电池包的SOC小于预定阈值时，切换到所述第二电池包进行供电。
进一步地，所述第一电池包和所述第二电池包都包括多个能够单独拆卸的模组，每个所述模组能够在家庭用电环境下进行单独充电。
进一步地，所述第一电池包的输出端内部连线上设置有第一主正继电器，所述第一主正继电器并联第一二极管；所述第二电池包的输出端内部连线上设置有第二主正继电器，所述第二主正继电器并联第二二极管；在所述第一电池包进行供电时，所述第一主正继电器闭合，所述第二主正继电器断开。
进一步地，在所述电动车处于行驶状态的条件下，所述切换单元具体用于：使所述第一主正继电器断开，所述第一电池包通过所述第一二极管对外供电；使所述第二主正继电器闭合，所述第二电池包通过所述第二主正继电器对外供电；在所述第二电池包的电压大于所述第一电池包的电压的条件下，单向导通的所述第一二极管断开；在所述电动车处于停车状态的条件下，所述切换单元具体用于：通过网关控制器使得所述第一电池包的低压系统进入休眠模式，在所述电动车重新启动过程中启动所述第二电池包的低压系统并且禁止启动所述第一电池包的低压系统，从而仅通过所述第二电池包供电。
电动车上配置两个动力电源，且两个动力电源为并联，当一个动力电源(第一电池包一般为优先动力电源)电量过低时，切换到另外一个动力电源(第二电池包一般为备用动力电源)工作，这样可以有效地增加电动车的续驶里程。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明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发明的一些具体实施例。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是根据本发明一个实施例的电动车电池包的快换方法的示意图；
图2是图1所示电动车电池包的快换方法的步骤S30的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的电动车电池包的快换系统的示意图；
图4是图3所示电动车电池包的快换系统的第一电池包的拓扑图；
图5是图3所示电动车电池包的快换系统的第二电池包的拓扑图；
图6是图3所示电动车电池包的快换系统的第一电池包的结构示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的电动车电池包的快换方法的示意图。本实施例的电动车电池包的快换方法，包括以下步骤：
S10：在电动车上配置能够分别独立作为动力电源的第一电池包和第二电池包；第一电池包的输出端和第二电池包的输出端并联连接。
S20：判断当前供电的第一电池包的SOC是否小于预定阈值。
S30：在当前供电的第一电池包的SOC小于预定阈值时，切换到第二电池包进行供电。如果当前供电的第一电池包的SOC大于预定阈值则继续执行步骤S30。
其中，SOC为State of Charge的缩写，指充电容量与额定容量的比值，用百分比表示。电池具有额定容量，在某倍率下充电一定的时间，可以得到充电容量，充电容量与额定容量的比值即为SOC。预定阈值可以根据电池包的最低输出电量进行设定或者根据避免电池包电量用尽损坏电池而进行设定，一般情况下，将预定阈值设定为5％-8％之间。
电动车上配置两个动力电源，且两个动力电源为并联，当一个动力电源(第一电池包一般为优先动力电源)电量过低时，切换到另外一个动力电源(第二电池包一般为备用动力电源)工作，这样可以有效地增加电动车的续驶里程。
考虑到电池包的快速更换和充电，本实施例的快换方法还包括：第一电池包和第二电池包都包括多个能够单独拆卸的模组，每个模组能够在家庭用电环境下进行单独充电。
第一电池包和第二电池包内均由n个(n≥1，且为整数)模组组成，模组与电池箱体通过快速连接器连接，方便模组快速更换，每个模组重量保证成年人正常搬动和更换。每个模组可在家中单独进行充电，方便快捷安全。
本实施例的快换方法还包括：第一电池包的输出端内部连线上设置有第一主正继电器，第一主正继电器并联第一二极管。第二电池包的输出端内部连线上设置有第二主正继电器，第二主正继电器并联第二二极管。在第一电池包进行供电时，第一主正继电器闭合，第二主正继电器断开。第一二极管和第二二极管均为低压降高过电流型的二极管，主要作用为反向防反及正向导通作用。
本实施例进一步优选地，对切换电池包供电的步骤进行了优化，参见图2，在切换电池包供电的步骤过程中，首先需要检测电动车处于行驶状态还是停车状态。其中，在电动车处于行驶状态的条件下，切换到第二电池包进行供电的步骤包括：
S41：第一主正继电器断开，第一电池包通过第一二极管对外供电；
S42：第二主正继电器闭合，第二电池包通过第二主正继电器对外供电；在第二电池包的电压大于第一电池包的电压的条件下，单向导通的第一二极管断开。
S43：通过网关控制器使得第一电池包的低压系统进入休眠模式。
而当电动车处于停车状态的条件下时，切换到第二电池包进行供电的步骤包括：
S51：通过网关控制器使得第一电池包的低压系统进入休眠模式，在电动车重新启动过程中启动第二电池包的低压系统并且禁止启动第一电池包的低压系统，从而仅通过第二电池包供电。
本发明还提供了一种电动车电池包的快换系统的实施例，具体参见图3，快换系统包括第一电池包10、第二电池包20和切换单元，第一电池包10和第二电池包20能够分别独立作为动力电源，并配置在电动车上，第一电池包10的输出端和第二电池包20的输出端并联连接。切换单元被配置为：在当前供电的第一电池包10的SOC小于预定阈值时，切换到第二电池包20进行供电。预定阈值可以根据电池包的最低输出电量进行设定或者根据避免电池包电量用尽损坏电池而进行设定，一般情况下，将预定阈值设定为5％-8％之间。
电动车上配置两个动力电源，且两个动力电源为并联，当一个动力电源(第一电池包一般为优先动力电源)电量过低时，切换到另外一个动力电源(第二电池包一般为备用动力电源)工作，这样可以有效地增加电动车的续驶里程。
考虑到电池包的快速更换和充电，第一电池包10和第二电池包20都包括多个能够单独拆卸的模组30，每个模组30能够在家庭用电环境下进行单独充电。参见图6所示的第一电池包10的结构示意图，由于第二电池包与第一电池包的内部的模组30结构相同，所以并未示出关于第二电池包的结构，但可以参见图6所示。
第一电池包10和第二电池包20内均由n个(n≥1，且为整数)模组30组成，模组30与电池箱体通过快速连接器连接，方便模组快速更换，每个模组30的重量保证成年人正常搬动和更换。每个模组30可在家中单独进行充电，方便快捷安全。
参见图4，第一电池包10的输出端内部连线上设置有第一主正继电器11，第一主正继电器11并联第一二极管12。参见图5，第二电池包20的输出端内部连线上设置有第二主正继电器21，第二主正继电器21并联第二二极管22。在正常行驶过程中，一般使用第一电池包10进行供电，而在第一电池包10进行供电时，第一主正继电器11闭合，第二主正继电器21断开。
本实施例中的切换单元，用于对电动车的进行控制，但同样需要考虑电动车的行车状态。因此，在电动车处于行驶状态的条件下，切换单元具体被配置为：使第一主正继电器11断开，第一电池包10通过第一二极管12对外供电；使第二主正继电器21闭合，第二电池包20通过第二主正继电器21对外供电；在第二电池包20的电压大于第一电池包10的电压的条件下，单向导通的第一二极管12断开。
而在电动车处于停车状态的条件下，切换单元具体被配置为：通过网关控制器使得第一电池包10的低压系统进入休眠模式，在电动车重新启动过程中启动第二电池包20的低压系统并且禁止启动第一电池包10的低压系统，从而仅通过第二电池包20供电。
运行切换：当第一电池包10工作需要切换到第二电池包20时，先控制第一电池包10的第一主正继电器11断开，此时通过第一二极管12导通对外供电，下一步闭合第二电池包20的第二主正继电器21，此时两个电池包同时对外供电，但由于第二电池包20的电压高于第一电池包10，第一二极管12反向截止，无法输出电压，也不会发生电压突变及两个电池包之间产生电势差，并由网关控制器使第一电池包10的低压系统进入休眠模式，顺利完成切换。
停车切换：当第一电池包10的SOC过低时，停车后，由网关控制器使第一电池包10的低压系统进入休眠模式，重新启动时只启动第二电池包20的电气系统，完成切换。
每个电池包内包含n个(n≥1，且为整数)电池系统采集板LECU和一个电池系统主控板BMU。其中采集板主要采集每个单体电池电压和温度；电池系统主控板主要与电池系统外围单元通讯。
电池系统主控板通过信号控制电池包内部的继电器导通或关断，同时监测总正、总负之间的电压。电池系统主控板时时采集电流传感器检测的电流大小，作为计算SOC的主要依据之一。电池系统主控板检测继电器的导通和关断状态，作为安全监控条件。电池系统主控板输出控制信号，控制电池包内的风扇等负载工作。
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发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明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)
1.一种电动车电池包的快换方法，其特征在于，包括：
在电动车上配置能够分别独立作为动力电源的第一电池包和第二电池包；
所述第一电池包的输出端和所述第二电池包的输出端并联连接；
在当前供电的第一电池包的SOC小于预定阈值时，切换到所述第二电池包进行供电。
2.根据权利要求1所述的快换方法，其特征在于，
所述第一电池包和所述第二电池包都包括多个能够单独拆卸的模组，每个所述模组能够在家庭用电环境下进行单独充电。
3.根据权利要求1所述的快换方法，其特征在于，
所述第一电池包的输出端内部连线上设置有第一主正继电器，所述第一主正继电器并联第一二极管；
所述第二电池包的输出端内部连线上设置有第二主正继电器，所述第二主正继电器并联第二二极管；
在所述第一电池包进行供电时，所述第一主正继电器闭合，所述第二主正继电器断开。
4.根据权利要求3所述的快换方法，其特征在于，在所述电动车处于行驶状态的条件下，所述切换到所述第二电池包进行供电的步骤包括：
所述第一主正继电器断开，所述第一电池包通过所述第一二极管对外供电；
所述第二主正继电器闭合，所述第二电池包通过所述第二主正继电器对外供电；在所述第二电池包的电压大于所述第一电池包的电压的条件下，单向导通的所述第一二极管断开。
5.根据权利要求4所述的快换方法，其特征在于，在单向导通的所述第一二极管断开的步骤之后，还包括：通过网关控制器使得所述第一电池包的低压系统进入休眠模式。
6.根据权利要求3所述的快换方法，其特征在于，在所述电动车处于停车状态的条件下，所述切换到所述第二电池包进行供电的步骤包括：
通过网关控制器使得所述第一电池包的低压系统进入休眠模式，在所述电动车重新启动过程中启动所述第二电池包的低压系统并且禁止启动所述第一电池包的低压系统，从而仅通过所述第二电池包供电。
7.一种电动车电池包的快换系统，其特征在于，包括：
能够分别独立作为动力电源的第一电池包和第二电池包，配置在电动车上，所述第一电池包的输出端和所述第二电池包的输出端并联连接；
切换单元，用于：在当前供电的第一电池包的SOC小于预定阈值时，切换到所述第二电池包进行供电。
8.根据权利要求7所述的快换系统，其特征在于，
所述第一电池包和所述第二电池包都包括多个能够单独拆卸的模组，每个所述模组能够在家庭用电环境下进行单独充电。
9.根据权利要求7所述的快换系统，其特征在于，
所述第一电池包的输出端内部连线上设置有第一主正继电器，所述第一主正继电器并联第一二极管；
所述第二电池包的输出端内部连线上设置有第二主正继电器，所述第二主正继电器并联第二二极管；
在所述第一电池包进行供电时，所述第一主正继电器闭合，所述第二主正继电器断开。
10.根据权利要求9所述的快换系统，其特征在于，
在所述电动车处于行驶状态的条件下，所述切换单元具体用于：使所述第一主正继电器断开，所述第一电池包通过所述第一二极管对外供电；使所述第二主正继电器闭合，所述第二电池包通过所述第二主正继电器对外供电；在所述第二电池包的电压大于所述第一电池包的电压的条件下，单向导通的所述第一二极管断开；
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