CN211075554U - 电动汽车的自循环充放电装置和动力总成*** - Google Patents

Abstract

一种电动汽车的自循环充放电装置，包括发电机、充放电切换配电模块、第一电池组、第二电池组和电机驱动器和充放电管理单元，充放电管理单元输出第一和第二放电管理指令，选择第一电池组或第二电池组放电，且输出第一和第二充电管理指令，决定是否对第一电池组和第二电池组充电；第一电池组具有第一电池管理单元，根据第一充电管理指令控制充放电切换配电模块到第一电池组的充电路径通断，且根据第一放电管理指令控制第一电池组到电机驱动器的放电路径通断，第二电池组具有第二电池管理单元，根据第二充电管理指令控制充放电切换配电模块到第二电池组的充电路径通断，且根据第二放电管理指令控制第二电池组到电机驱动器的放电路径通断。

Description

电动汽车的自循环充放电装置和动力总成***

技术领域

本实用新型主要涉及电动汽车动力技术领域，尤其是涉及电动汽车的自循环充放电装置和动力总成***。

背景技术

目前由于内燃机汽车严重污染环境的现状，电动汽车作为绿色新能源技术，以其零排放、噪声低，逐渐为人们所关注。

电动汽车有几种类型，混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)，插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Vehicle,PHV)和纯电动汽车(Battery electricalvehicle,BEV)。混合动力汽车是传统汽车与纯电动汽车的折衷，它同时利用传统汽车的内燃机与纯电动汽车的电机进行混合驱动。插电式混合动力汽车与普通混合动力汽车的区别是电池可以使用外部电源充电，而电池容量大于普通混合动力汽车。纯电动车以蓄电池把能量存于车上，为车辆提供电力给电动机，电动机把电能转化为动能，推动车辆。

增程式电动汽车是在纯电动汽车基础上，装备一个小型的辅助发电机。电池作为动力源，辅助发电机在电池电量不足时为电池充电。本申请的实用新型人在试验中发现，增程式电动汽车在实际使用中，电池的正端和负端既是放电输出端，又是充电输入端。在汽车行驶过程中动态放电时加入充电电压和电流，会干扰电池管理***对电池的检测和计算。由于电池动态放电条件下，其电压和车辆工况的动态变化，所输出的电流是波动的。然而辅助发电机所输出的电压和电流无法保证与电池放电特性相匹配，这容易造成电池故障，继而引发汽车的安全风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电动汽车的自循环充放电装置和动力总成***，可以降低电池故障概率和汽车安全风险。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种电动汽车的自循环充放电装置，包括发电机、充放电切换配电模块、第一电池组、第二电池组和电机驱动器和充放电管理单元，其中：所述充放电切换配电模块具有第一充电路径、第二充电路径、第一放电路径和第二放电路径，所述第一充电路径连接所述发电机和所述第一电池组，所述第二充电路径连接所述发电机和所述第二电池组，所述第一放电路径连接所述第一电池组和所述电机驱动器，所述第二放电路径连接所述第二电池组和所述电机驱动器；所述充放电管理单元输出第一放电管理指令和第二放电管理指令，选择所述第一电池组或所述第二电池组放电，且输出第一充电管理指令和第二充电管理指令，决定是否对所述第一电池组和所述第二电池组充电；所述第一电池组具有第一电池管理单元，所述第二电池组具有第二电池管理单元，所述第一电池管理单元根据第一充电管理指令控制所述第一充电路径导通和关闭，且根据第一放电管理指令控制所述第一放电路径导通和关闭，所述第二电池管理单元根据第二充电管理指令控制所述第二充电路径导通和关闭，且根据第二放电管理指令控制所述第二放电路径导通和关闭。

在本实用新型的一实施例中，所述充放电管理单元结合在汽车的整车控制单元中。

在本实用新型的一实施例中，所述第一充电路径、第二充电路径、第一放电路径和第二放电路径上分别设有用于控制路径导通和关闭的开关。

在本实用新型的一实施例中，自循环充放电装置还包括电力管理模块和配电盒，所述电力管理模块连接所述发电机，所述配电盒连接所述电力管理模块，所述电力管理模块将所述发电机的电压和电流进行调整处理后，经所述配电盒输出给所述充放电切换配电模块。

在本实用新型的一实施例中，所述电力管理模块连接所述第一电池管理单元和第二电池管理单元，用于调节充电过程中的电压和电流值，使充电过程符合所述第一电池组和所述第二电池组的充电特性范围。

在本实用新型的一实施例中，自循环充放电装置还包括通信总线，所述充放电管理单元、第一电池管理单元和第二电池管理单元通过通信总线连接。

本实用新型还提出一种电动汽车的动力总成***，包括如上所述的自循环充放电装置。

与现有技术相比，本实用新型由于电动汽车行驶过程中切换交替两个电池组工作，这样每个电池组不必在充电的过程中同时放电，从而降低电池故障概率和汽车安全风险。另外，切换交替两个电池组充电，提高了续驶里程，克服了里程焦虑。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的电动汽车的电动汽车的自循环充放电装置的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例的电动汽车的电动汽车的动力总成***的示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

本实用新型的实施例描述电动汽车的主驱电机的自循环充放电装置和动力总成。在本实用新型的上下文中，电动汽车主要是指增程式电动汽车，即以电池作为动力源，通过辅助发电机向电池充电的电动汽车。当然，本实用新型可以扩展到应用在需要电池在工作中进行充电的场合。

图1是本实用新型一实施例的电动汽车的电动汽车的自循环充放电装置的结构示意图。参考图1所示，本实施例的电动汽车的自循环充放电装置100包括发电机110、充放电切换配电模块120、第一电池组130、第二电池组140和电机驱动器150和充放电管理单元160。

发电机110通常是使用燃料供电，因此自循环充放电装置100还包括内燃机111。内燃机111所使用的燃料可以是汽油、柴油、酒精等。

充放电切换配电模块120具有第一充电路径121、第二充电路径122、第一放电路径123和第二放电路径124。第一充电路径121连接发电机110和第一电池组130。第二充电路径122连接发电机110和第二电池组140。第一放电路径123连接第一电池组130和电机驱动器150。第二放电路径124连接第二电池组140和电机驱动器150。

充放电管理单元160输出第一放电管理指令和第二放电管理指令，选择第一电池组130或第二电池组140放电，且输出第一充电管理指令和第二充电管理指令，决定是否对第一电池组130和第二电池组140充电。由于本装置中有第一电池组130第二电池组140，因此充放电管理单元160可以先选择第一电池组130和第二电池组140其中之一供电。例如充放电管理单元160可以输出第一放电管理指令，让第一电池组130放电，而输出第二放电管理指令，让第二电池组140不放电，反之亦可。又如，充放电管理单元160可以输出第一充电管理指令，让第一电池组130充电或者停止充电；输出第二充电管理指令，让第二电池组140充电或者停止充电。第一放电管理指令、第二放电管理指令可以分别具有放电、停止放电两种状态。第一充电管理指令和第二充电管理指令也可以具有充电、停止充电两种状态。

第一电池组130可具有第一电池管理单元131。第二电池组140可具有第二电池管理单元141。第一电池管理单元131是第一电池组130的管理单元，可以完成诸如检测、控制等常规功能。在本实施例中，第一电池管理单元131可以根据第一充电管理指令控制第一充电路径121导通和关闭，且根据第一放电管理指令控制第一放电路径123导通和关闭。这样，可以控制第一电池组130是否充电，或者是否放电。类似地，第二电池管理单元141可以根据第二充电管理指令控制第二充电路径122导通和关闭，且根据第二放电管理指令控制第二放电路径124导通和关闭。这样，可以控制第二电池组140是否充电，或者是否放电。

在一实施例中，充放电管理单元160可以结合在汽车的整车控制单元(VCU)中，作为其一部分功能。由于汽车的整车控制单元与第一电池管理单元131和第二电池管理单元141具有已知的交互路径，因此将充放电管理功能结合在整车控制单元中，有助于简化电路结构。在另一实施例中，充放电管理单元160也可以是一个独立的单元。

如图1所示，第一充电路径121、第二充电路径122、第一放电路径123和第二放电路径124上可分别设有用于控制路径导通和关闭的开关，例如第一充电路径121上具有开关ACK1和ACK2，第一放电路径123上具有开关AFK1和AFK2，第二充电路径122上具有开关BCK1和BCK2，第二放电路径124上具有开关BFK1和BFK2。这些开关可以是继电器。

下面简述图1所示装置的工作过程，假设初始时，由第一电池组130给电机驱动器150供电。在放电过程中第一电池管理单元131检测第一电池组130的电量，并在第一电池组130的电量低于第一阈值时发出第一报警信号给充放电管理单元160。充放电管理单元160根据第一报警信号决定停止第一电池组130放电而对第一电池组130充电，切换到第二电池组140放电。充放电管理单元160会分别输出第一放电管理指令、第一充电管理指令、第二放电管理指令和第二充电管理指令给第一电池管理单元131和第二电池管理单元141，让其执行相应路径的导通和断开。

在一实施例中，第一阈值、第二阈值可以是SOC的10-15％。

在第二电池组140放电过程中，第二电池管理单元141检测第二电池组140的电量，并在第二电池组140的电量低于第二阈值时发出第二报警信号给充放电管理单元160。充放电管理单元160根据第二报警信号决定停止第二电池组140放电而对第二电池组140充电，切换到第一电池组130放电。充放电管理单元160也会分别输出第一放电管理指令、第一充电管理指令、第二放电管理指令和第二充电管理指令给第一电池管理单元131和第二电池管理单元141，让其执行相应路径的导通和断开。

在第一电池组130充电过程中，第一电池管理单元131也会检测第一电池组130的电量，并在第一电池组130的电量高于第三阈值时发出第三报警信号给充放电管理单元160。充放电管理单元160根据第四报警信号决定停止第一电池组130充电。停止充电的同时，可令发电机110和内燃机111停止工作。

在第二电池组140充电过程中，第二电池管理单元141检测第二电池组140的电量，并在第二电池组140的电量高于第四阈值时发出第四报警信号给充放电管理单元160。充放电管理单元160根据第四报警信号决定停止第二电池组140充电。停止充电的同时，可令发电机110和内燃机111停止工作。

在一实施例中，第三阈值、第四阈值可以是SOC的80-90％。

在本实用新型一实施例中所涉及的充放电管理单元160、第一电池管理单元131和第二电池管理单元141的功能可分别通过逻辑电路实现。本领域技术人员可以容易地根据上述的逻辑操作实现所需的逻辑电路。

另外，第一电池组130和第二电池组140可分别配置有充电桩插座，用外部电源进行补充电。充电电流例如是直流。补充电时，放电路径全部断开。充电桩的正端和负端与充放电切换配电模块120的正端和负端连接。第一电池管理单元131和第二电池管理单元141经与充电桩进行通信，请求标准充电协议程序，控制充电路径中的开关吸合或断开，完成充电过程。充电桩可以对两个电池组同时补充电，也可以对一个电池组补充电。

回到图1所示，在一实施例中，电动汽车的自循环充放电装置100还包括电力管理模块112和配电盒113。电力管理模块112连接发电机110，配电盒113连接电力管理模块112。电力管理模块112将发电机的电压和电流进行调整处理后，经配电盒113输出给充放电切换配电模块120。

较佳地，电力管理模块112连接第一电池管理单元131和第二电池管理单元141，用于调节充电过程中的电压和电流值，使充电过程符合第一电池组和第二电池组的充电特性范围。

自循环充放电装置100可包括通信总线170。充放电管理单元160、第一电池管理单元131、第二电池管理单元141和电力管理模块112可通过通信总线连接。在一实施例中，通信总线可以是CAN总线。

图2是本实用新型一实施例的电动汽车的电动汽车的动力总成***的示意图。参考图2所示，实施例的动力总成装置，包含图1所示的自循环充放电装置100。此外，包含汽车的电子控制单元(ECU)210、电机控制单元(MCU)220、驱动电机230和变速器240等。电机驱动器150输出的电力供驱动电机230使用，输出动力给变速器240。本实施例的其他细节可参考图1所示实施例，在此不再展开。

本实用新型的上述实施例中，由于电动汽车行驶过程中切换交替两个电池组工作，这样每个电池组不必在充电的过程中同时放电，从而降低电池故障概率和汽车安全风险。另外，切换交替两个电池组充电，提高了续驶里程，克服了里程焦虑。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (7)

1.一种电动汽车的自循环充放电装置，包括发电机、充放电切换配电模块、第一电池组、第二电池组和电机驱动器和充放电管理单元，其特征在于：

所述充放电切换配电模块具有第一充电路径、第二充电路径、第一放电路径和第二放电路径，所述第一充电路径连接所述发电机和所述第一电池组，所述第二充电路径连接所述发电机和所述第二电池组，所述第一放电路径连接所述第一电池组和所述电机驱动器，所述第二放电路径连接所述第二电池组和所述电机驱动器；

所述充放电管理单元输出第一放电管理指令和第二放电管理指令，选择所述第一电池组或所述第二电池组放电，且输出第一充电管理指令和第二充电管理指令，决定是否对所述第一电池组和所述第二电池组充电；

所述第一电池组具有第一电池管理单元，所述第二电池组具有第二电池管理单元，所述第一电池管理单元根据第一充电管理指令控制所述第一充电路径导通和关闭，且根据第一放电管理指令控制所述第一放电路径导通和关闭，所述第二电池管理单元根据第二充电管理指令控制所述第二充电路径导通和关闭，且根据第二放电管理指令控制所述第二放电路径导通和关闭。

2.如权利要求1所述的电动汽车的自循环充放电装置，其特征在于，所述充放电管理单元结合在汽车的整车控制单元中。

3.如权利要求1所述的电动汽车的自循环充放电装置，其特征在于，所述第一充电路径、第二充电路径、第一放电路径和第二放电路径上分别设有用于控制路径导通和关闭的开关。

4.如权利要求1所述的电动汽车的自循环充放电装置，其特征在于，还包括电力管理模块和配电盒，所述电力管理模块连接所述发电机，所述配电盒连接所述电力管理模块，所述电力管理模块将所述发电机的电压和电流进行调整处理后，经所述配电盒输出给所述充放电切换配电模块。

5.如权利要求4所述的电动汽车的自循环充放电装置，其特征在于，所述电力管理模块连接所述第一电池管理单元和第二电池管理单元，用于调节充电过程中的电压和电流值，使充电过程符合所述第一电池组和所述第二电池组的充电特性范围。

6.如权利要求1或4所述的电动汽车的自循环充放电装置，其特征在于，还包括通信总线，所述充放电管理单元、第一电池管理单元和第二电池管理单元通过通信总线连接。

7.一种电动汽车的动力总成***，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的自循环充放电装置。

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