本發(fā)明屬于電動汽車充電，尤其涉及一種動力電池系統(tǒng)及其充電方法。

背景技術(shù)：

1、動力電池作為電動汽車關(guān)鍵部件，其性能優(yōu)劣直接影響續(xù)駛里程。電池充電問題制約著電動汽車發(fā)展，快充充電方式的最大優(yōu)點是充電速度快，較短時間內(nèi)達到電池容量80％，但快充電流和電壓較高，短時間內(nèi)對電池造成較大沖擊，使電池發(fā)熱甚至使活性物質(zhì)脫落，影響電池的使用壽命。慢充充電根據(jù)電池特性設(shè)計充電曲線，對電池進行深度充電，提升其充放電效率，延長使用壽命，但充電時間較長，充電不方便。

2、為了解決電動汽車充電時間長和充電難問題，行業(yè)內(nèi)提出采用換電模式為電動汽車補電。通過整體更換電池包、分箱更換電池包或移動更換電池包等方式快速為電動汽車補電。換電時間與燃油車加油時間相當(dāng)，提高了充電的便利性，降低了充電難度。換電模式的優(yōu)點是補電速度快，動力電池組采用慢充提前充滿，有利于延長電池使用壽命；換電模式的缺點是跨品牌統(tǒng)一電池結(jié)構(gòu)和參數(shù)的難度很大，不利于行業(yè)創(chuàng)新，對技術(shù)水平要求較高，設(shè)備成本也較高，電池安全性保障仍是難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決電動汽車充電時間長和充電難的問題，基于此，本發(fā)明提供了一種動力電池系統(tǒng)及其充電方法，從電池模組的結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化設(shè)計，再匹配合理的電池管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)充電時間短、充電方便、充電安全、延長電池壽命及提升續(xù)駛里程的目標(biāo)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明提供了一種動力電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高壓控制盒和動力電池組，高壓控制盒的輸入端與vcu相連，且vcu通過快充充電口/慢充充電口喚醒；高壓控制盒的的輸出端與動力電池組相連，動力電池組的輸出端與電機控制器相連。

4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，高壓控制盒包括車載充電機和電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)管動力電池組的電池狀態(tài)信息，并根據(jù)電池狀態(tài)信息向vcu發(fā)送充電需求，vcu則根據(jù)充電需求給車載充電機/快充充電口發(fā)送充電指令，并向動力電池組充電。

5、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進一步地，動力電池組包括qcbm、scbm1和scbm2，qcbm前端與快充充電口相接，qcbm后端與scbm1、scbm2相接，qcbm、scbm1、scbm2還均與車載充電機相連。

6、本發(fā)明還提供了一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，該充電方法包括分區(qū)域分時慢充階段和分區(qū)域分時快充階段，兩個階段的充電過程分別如下：

7、分區(qū)域分時慢充階段：當(dāng)充電插頭插入交流充電口喚醒vcu，vuc向電池管理系統(tǒng)發(fā)送反饋充電需求指令，電池管理系統(tǒng)接受指令后分析qcbm、scbm1和scbm2的電池狀態(tài)信息，確定qcbm、scbm1和scbm2是否需要充電，并將充電需求發(fā)送至vcu，vcu接受信息后給車載充電機發(fā)送充電指令，按照qcbm、scbm1和scbm2順序順次充電；

8、分區(qū)域分時快充階段：當(dāng)車輛在高速服務(wù)區(qū)需要在快速充電樁進行快速充電時，充電插頭插入快充充電口，喚醒vcu向電池管理系統(tǒng)發(fā)送反饋充電需求指令，電池管理系統(tǒng)接受指令后分析qcbm的電池狀態(tài)信息，并將充電需求發(fā)送至vcu，vcu接受信息后給快充充電口發(fā)送充電指令，向qcbm進行快充充電。

9、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，分區(qū)域分時快充階段，qcbm前端與快充充電口相接進行快充，車輛行駛過程中qcbm對scbm1、scbm2進行慢充充電。

10、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，車輛行駛過程中vcu提示駕駛者即將進行放電的scbm2或scbm1實現(xiàn)續(xù)航里程，并詢問駕駛者是否需要進行qcbm對scbm21或scbm2進行慢充，駕駛者根據(jù)到達目的地的路程確定qcbm對scbm1或scbm2進行慢充的選擇。

11、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進一步地，當(dāng)車輛行駛時qcbm開始向scbm1進行慢充充電時，scbm2繼續(xù)向電機控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時，qcbm完成對scbm1慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm2電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請求，vcu接到請求信息后通過can總線將充電請求顯示在儀表盤上，提示充電。

12、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進一步地，qcbm完成快速充電，scbm2電量消耗殆盡，則車輛行駛時qcbm向scbm2進行慢充充電，scbm1繼續(xù)向電機控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時，qcbm完成對scbm2慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm1電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請求，vcu接到請求信息后通過can總線將充電請求顯示在儀表盤上，提示充電。

13、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進一步地，車輛滑行或制動過程中，vcu根據(jù)當(dāng)前動力電池狀態(tài)和制動踏板位置信號，計算能量回收扭矩并通過can總線給電機控制器發(fā)送工作狀態(tài)切換指令，啟動能量回收，驅(qū)動電機從驅(qū)動狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電狀態(tài)。

14、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，更進一步地，制動能量回收過程中驅(qū)動電機消耗車輪旋轉(zhuǎn)的動能發(fā)出交流電，再輸出給電機控制器，電機控制器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電給動力電池充電，儲存在處于非放電狀態(tài)的scbm1或scbm2中。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

16、1、本發(fā)明設(shè)計的動力電池系統(tǒng)包括qcbm、scbm1、scbm2、車載充電機和電池管理系統(tǒng)，充電線路設(shè)計成兩種：(1)qcbm前端與快充充電口相接進行快充，qcbm后端與scbm1、scbm2相接，由qcbm對scbm1、scbm2進行慢充充電；(2)qcbm、scbm1和scbm2均與車載充電機相連，由慢充充電設(shè)備通過慢充口為各電池模塊充電，慢充充電設(shè)備只對車載充電機進行慢充。能夠?qū)崿F(xiàn)充電時間短、充電方便、充電安全和延長電池壽命的目的。

17、2、本發(fā)明設(shè)計的動力電池系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快充和慢充的隨意切換，且快充時，只需要給qcbm快充即可，行駛過程中再由qcbm向scbm1/scbm2充電，按順序順次充電，當(dāng)qcbm向scbm1慢充時，scbm2向電機控制器供電，且直至scbm2消耗殆盡時，只需要在高速服務(wù)區(qū)對qcbm即可，然后繼續(xù)形式中交替向scbm2慢充，隨之scbm1向電機控制器供。節(jié)省了停車充電時間，可大幅降低整個充電時長。

18、3、本發(fā)明可以實現(xiàn)當(dāng)某個電池模塊出現(xiàn)問題時直接更換此模塊，不需要更換整個電池模組，大幅降低使用成本。

技術(shù)特征：

1.一種動力電池系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括高壓控制盒和動力電池組，高壓控制盒的輸入端與vcu相連，且vcu通過快充充電口/慢充充電口喚醒；高壓控制盒的的輸出端與動力電池組相連，動力電池組的輸出端與電機控制器相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動力電池系統(tǒng)，其特征在于，高壓控制盒包括車載充電機和電池管理系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)用于監(jiān)管動力電池組的電池狀態(tài)信息，并根據(jù)電池狀態(tài)信息向vcu發(fā)送充電需求，vcu則根據(jù)充電需求給車載充電機/快充充電口發(fā)送充電指令，并向動力電池組充電。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動力電池系統(tǒng)，其特征在于，動力電池組包括qcbm、scbm1和scbm2，qcbm前端與快充充電口相接，qcbm后端與scbm1、scbm2相接，qcbm、scbm1、scbm2還均與車載充電機相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，該充電方法包括分區(qū)域分時慢充階段和分區(qū)域分時快充階段，兩個階段的充電過程分別如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，分區(qū)域分時快充階段，qcbm前端與快充充電口相接進行快充，車輛行駛過程中qcbm對scbm1、scbm2進行慢充充電。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，車輛行駛過程中vcu提示駕駛者即將進行放電的scbm2或scbm1實現(xiàn)續(xù)航里程，并詢問駕駛者是否需要進行qcbm對scbm21或scbm2進行慢充，駕駛者根據(jù)到達目的地的路程確定qcbm對scbm1或scbm2進行慢充的選擇。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，當(dāng)車輛行駛時qcbm開始向scbm1進行慢充充電時，scbm2繼續(xù)向電機控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時，qcbm完成對scbm1慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm2電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請求，vcu接到請求信息后通過can總線將充電請求顯示在儀表盤上，提示充電。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，qcbm完成快速充電，scbm2電量消耗殆盡，則車輛行駛時qcbm向scbm2進行慢充充電，scbm1繼續(xù)向電機控制器放電，當(dāng)scbm2電量消耗殆盡時，qcbm完成對scbm2慢充充電，電池管理系統(tǒng)接收到qcbm和scbm1電荷狀態(tài)信息后，向vcu發(fā)送充電請求，vcu接到請求信息后通過can總線將充電請求顯示在儀表盤上，提示充電。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，車輛滑行或制動過程中，vcu根據(jù)當(dāng)前動力電池狀態(tài)和制動踏板位置信號，計算能量回收扭矩并通過can總線給電機控制器發(fā)送工作狀態(tài)切換指令，啟動能量回收，驅(qū)動電機從驅(qū)動狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種動力電池系統(tǒng)的充電方法，其特征在于，制動能量回收過程中驅(qū)動電機消耗車輪旋轉(zhuǎn)的動能發(fā)出交流電，再輸出給電機控制器，電機控制器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電給動力電池充電，儲存在處于非放電狀態(tài)的scbm1或scbm2中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種動力電池系統(tǒng)及其充電方法，屬于電動汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，解決電動汽車充電時間長和充電難的問題，從電池模組的結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化設(shè)計，再匹配合理的電池管理系統(tǒng)，至此，本動力電池系統(tǒng)包括QCBM、SCBM1、SCBM2、車載充電機和電池管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種充電模式：(1)QCBM前端與快充充電口相接進行快充，QCBM后端與SCBM1、SCBM2相接，由QCBM對SCBM1、SCBM2進行慢充充電；(2)QCBM、SCBM1和SCBM2均與車載充電機相連，由慢充充電設(shè)備通過慢充口為各電池模塊充電，慢充充電設(shè)備只通過車載充電機進行慢充。能夠?qū)崿F(xiàn)充電時間短、充電方便、充電安全和延長電池壽命的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：寧磊,梁乾,閆寒乙,付寬,辜文杰
受保護的技術(shù)使用者：漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2