一种电动汽车电池多回路充电系统及其运行方法与流程

本发明涉及电动汽车充放电技术领域，具体地说是一种电动汽车电池多回路充电系统及其运行方法。

背景技术：

环境污染、石油储量有限及全球气候变暖迫使人们在汽车动力系统领域寻求技术突破。汽车电动化技术因其显著的节能减排效果、较低的使用成本以及便于维护等优点已经进入普及的初期阶段。但是目前许多动力蓄电池存在能量低下、蓄电池一次充电速度较慢、电动汽车续驶里程较短等问题。同时，动力电池的高效充电方法问题，也一直困扰着电动汽车的普及与应用。面对这种情况，对电动汽车蓄电池的充电问题进行研究，开发合理的充电系统，将具有重要的意义和应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电动汽车电池多回路充电系统及其运行方法，用于解决现有的电动车充电速度慢、效率低下的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种电动汽车电池多回路充电系统，其特征是，包括设置在动力蓄电池组总成盒内的多个独立电池单元、电池管理装置、多个绝缘隔板、车载电机、温度传感器和整车控制器；多个绝缘隔板分别设置在任意两个相邻的独立电池之间，所述的电池管理装置的控制端分别与独立电池单元和车载电机相连，车载电机的控制端与绝缘隔板相连；电池管理装置的信号输出端与温度传感器相连，电池管理装置的信号输出端与整车控制器相连。

进一步地，所述的电池管理装置包括主控制板和多个子控制板；

所述的子控制板与主控制板相连；

所述的主控制板包括主单片机电路及其外围电路，用于接收各个子控制板采集到的电量信号、温度信号，并给子控制板充放电的信号；

所述的子控制板包括数据采集电路，用于采集多个独立电池单元的输出电压、输出电流和温度；

子单片机电路及其外围电路，用于对数据采集电路采集到的信息进行处理并反馈给主控制板；

A/D转换电路，用于对数据采集到的信息进行模数转换成子单片机能识别的数据；

和继电器电路，用于控制车载电机的启停，从而控制绝缘隔板的动作；

所述数据采集电路的输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与子单片机电路的输入端相连，所述子单片机电路的控制端与继电器电路的输入端相连，继电器电路的输出端与车载电机相连；

所述的主单片机电路与子单片机电路通过CAN总线相连。

进一步地，所述的动力蓄电池组总成盒为一箱体结构；在所述动力蓄电池组总成盒内竖直均匀地设置有多个阻隔板，用于将箱体结构分隔成多个用于盛放独立电池单元的单元格；在动力蓄电池组总成盒的每个侧面上均设置有通风口；

在动力蓄电池组总成盒的一侧设置有矩阵型充电集成接口，充电集成接口由多个独立电池单元的充电接口组成。

进一步地，所述的阻隔板的长度小于动力蓄电池组总成盒的长度，阻隔板与动力蓄电池组总成盒的侧面之间留有空隙，用于设置绝缘隔板；在阻隔板的上侧和下侧分别设置有轨道槽；在阻隔板上矩阵设置有通孔；

所述的绝缘隔板通过轨道槽与阻隔板滑动连接；

设置所述单元格的容纳体积大于独立电池单元的体积。

进一步地，所述子控制板的数量与独立电池单元的数量、单元格的数量相等。

一种电动汽车电池多回路充电系统的运行方法，利用权利要求1至权利要求5所述的一种电动汽车电池多回路充电系统，其特征是，具体包括以下步骤：

步骤1)、子控制板采集每个独立电池单元的输出电压和节点温度；

步骤2)、主控制板将各个子控制板采集到的数据进行处理，计算母线总电压、母线总电流、漏电流、过电流，判断系统是否发生故障；

步骤3)、如果发生故障，主控制板通过CAN总线向整车控制器进行报警；如果没有发生故障，则进行步骤4)操作；

步骤4)、主控制板根据独立电池单元的电压、电流和节点温度信息，估算整个电池组的荷电状态SOC；

步骤5)、如果主控制板估算出的荷电状态SOC小于设定的SOC的最小值，则主控制板向整车控制器发送需要充电的信息，进行充电操作；

步骤6)、主控制板向子控制板发送充电信息，子控制板控制车载电机，拉动绝缘隔板，使得电池组划分为多个独立电池单元；

步骤7)、通过矩阵型充电集成接口同时对多个独立电池单元进行充电；

步骤8)、如果主控制板估算出的荷电状态SOC大于或等于设定的SOC的最大值，则主控制板向整车控制器发送停止充电的信息，进行停止充电操作；

步骤9)、主控制板向子控制板发送停止充电信息，子控制板控制车载电机，重新拉回绝缘隔板，使得多个独立电池单元重新组成电池组，进行对汽车供电工作。

本发明的有益效果是：

本发明采用动力蓄电池组总成盒对多个独立电池单元进行规划，在任意两个独立电池单元之间设置有阻隔板和绝缘隔板，在阻隔板上设置有通孔，通孔与动力蓄电池组总成盒两侧的通风孔形成通风通道，便于散热。

本发明的绝缘隔板可以将相邻的两个独立电池单元进行绝缘阻隔，实现了电池组充电时多回路充电，供电时单回路供电，极大的提高了充电效率。

本发明对电动汽车车用电池组进行模块化设计，将原有电池组整合为数个独立电池单元，每个电池单位均可直接独立进行充电操作。汽车运转时，通过统一的电池管理系统将全部电池单元根据环境温度、电池状态及车辆需求，组成为一个整体供电动力输出。在进行充电时，电池管理系统通过启动绝缘隔板将电池组重新划分为数个独立电池单元，通过独立的充电接口与外部充电装置进行对接充电，从而将原汽车单一充电接口充电的方式改变为多接口同时充电，由于单个独立电池单元容量大大小于整个电池组，因此通过多接口充电将有效减少电动汽车整体充电时间。

在电池的生产过程中，由于工艺材质上的差别同一批次出厂的同一型号电池也会有容量和内阻的差别，这使电池组的部分电池会先于其它电池达到充电截止电压，电池组电量并没有完全充满；同样的道理，放电的时候部分电池会先于其它电池达到放电截止电压，电池组的能量并没有完全利用，往往会使得电池的寿命比预期的要短得多。同时由于使用各单元独立控制充电的模式，因此可有效控制整体电池组的均衡充电，并避免因各电池单元不一致性带来的相互干扰，有效提升电池使用寿命及充电效率。

电池管理系统可以对电池的电流、电压、过电流、漏电流、温度等数据进行处理，如果出现问题，则会上报给整车控制器，及时提醒使用人员进行处理。

附图说明

图1为本发明功能模块连接示意图；

图2为本发明动力蓄电池组总成盒的立体结构示意图；

图3本发明阻隔板和绝缘隔板的结构示意图；

图4发明运行方法流程图；

图中：1、动力蓄电池组总成盒，11、通风口，2、充电集成接口，3、阻隔板，31、轨道槽，32、通孔，4、绝缘隔板。

具体实施方式

一种汽车电池多回路充电系统，包括设置在动力蓄电池组总成盒内的多个独立电池单元、多个阻隔板、多个绝缘隔板、车载电机和温度传感器，电池管理装置和整车控制器。

如图1所示，电池管理装置的控制端分别与独立电池单元和车载电机相连，车载电机的控制端与绝缘隔板相连；电池管理装置的信号输出端与温度传感器相连，电池管理装置的信号输出端与整车控制器相连。电池管理装置包括主控制板和多个子控制板；

所述的子控制板与主控制板相连；

所述的主控制板包括主单片机电路及其外围电路，用于接收各个子控制板采集到的电量信号、温度信号，并给子控制板充放电的信号；

所述的子控制板包括数据采集电路，用于采集多个独立电池单元的输出电压、输出电流和温度；

子单片机电路及其外围电路，用于对数据采集电路采集到的信息进行处理并反馈给主控制板；

A/D转换电路，用于对数据采集到的信息进行模数转换成子单片机能识别的数据；

和继电器电路，用于控制车载电机的启停，从而控制绝缘隔板的动作；

所述数据采集电路的输出端与A/D转换电路的输入端相连，A/D转换电路的输出端与子单片机电路的输入端相连，所述子单片机电路的控制端与继电器电路的输入端相连，继电器电路的输出端与车载电机相连；

所述的主单片机电路与子单片机电路通过CAN总线相连。

如图2所示，动力蓄电池组总成盒1为箱体结构；在动力蓄电池组总成盒内竖直均匀地设置有多个阻隔板3，用于将箱体结构分隔成多个用于盛放独立电池单元的单元格；设置所述单元格的容纳体积大于独立电池单元的体积，便于散热。阻隔板3的长度小于动力蓄电池组总成盒的长度，阻隔板3与动力蓄电池组总成盒的侧面之间留有空隙，用于设置绝缘隔板4。在动力蓄电池组总成盒的左右两个侧面上设置有通风口11，在动力蓄电池组总成盒的前侧设置有矩阵型充电集成接口2，充电集成接口由多个独立电池单元的充电接口组成。

如图3所示，在阻隔板3的上侧和下侧分别设置有轨道槽31；在阻隔板上矩阵设置有通孔32；绝缘隔板4通过轨道槽31与阻隔板滑动连接。

子控制板的数量与独立电池单元的数量、单元格的数量相等。

如图4所示，一种电动汽车电池多回路充电系统的运行方法，利用一种电动汽车电池多回路充电系统，具体包括以下步骤：

步骤1)、子控制板采集每个独立电池单元的输出电压和节点温度；

步骤2)、主控制板将各个子控制板采集到的数据进行处理，计算母线总电压、母线总电流、漏电流、过电流，判断系统是否发生故障；

步骤3)、如果发生故障，主控制板通过CAN总线向整车控制器进行报警；如果没有发生故障，则进行步骤4)操作；

步骤4)、主控制板根据独立电池单元的电压、电流和节点温度信息，估算整个电池组的荷电状态SOC；

步骤5)、如果主控制板估算出的荷电状态SOC小于设定的SOC的最小值，则主控制板向整车控制器发送需要充电的信息，进行充电操作；

步骤6)、主控制板向子控制板发送充电信息，子控制板控制车载电机，拉动绝缘隔板，使得电池组划分为多个独立电池单元；

步骤7)、通过矩阵型充电集成接口同时对多个独立电池单元进行充电；

步骤8)、如果主控制板估算出的荷电状态SOC大于或等于设定的SOC的最大值，则主控制板向整车控制器发送停止充电的信息，进行停止充电操作；

步骤9)、主控制板向子控制板发送停止充电信息，子控制板控制车载电机，重新拉回绝缘隔板，使得多个独立电池单元重新组成电池组，进行对汽车供电工作。

一种电动汽车电池多回路充电系统的运行方法中主控制板处理数据的方法可采用现有的方法，在此就不再赘述。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。