一种电动汽车便携式移动电池包及其应用的制作方法

本发明属于电能存储系统领域，具体涉及一种由电池组向负载供电的装置。

背景技术：

随着电动汽车技术的发展，绿色环保的观念深入人心，电动汽车越来越受到消费者的关注。然而受限于目前的电池技术和充电站的建设，电动汽车的续航里程一直都是个很大的问题，影响电动汽车的推广。

为了解决电动汽车续航里程的问题，人们发明了车载充电宝，但是这种充电宝要在驻车状态下为电动汽车电池充电。在中国专利CN105978076A中，提供了一种可移动的电动汽车续航充电装置，通过电池管理系统向电动汽车的电池管理单元发出边充电边行驶的请求，实现既能随时随地交流慢充或直流快充，也能够实现边充电边行驶。但是在实际使用时，有两个问题：1.即使整车控制器解除了行驶限制的命令，电动汽车的电池组仍需达到一定的电量，才能满足汽车的正常行驶需求，这就需要一段时间来给电池组充电，并不能立刻实现边充电边行驶；另外一方面，电池组经常在SOC低于20％(即行驶限制状态时)的状态下放电，会极大地降低电池的使用寿命。2.要实现对电动汽车电池组的交流慢充，需要在移动电动汽车续航充电装置中配备逆变器，实现DC-AC变换；要实现对电动汽车电池组的直流快充，需要在移动电动汽车续航充电装置中配备直流充电机，这样就大大增加了装置的体积和重量，造成了携带的不便。

理想的解决方法是，提供一种续航电池包，与电动汽车连接后，可直接为电动汽车提供电源。然而，由于市场上的电动汽车厂家与型号繁杂，每种电动汽车电池包的电压、功率、控制方式不同，导致现有的续航电池包的设计只能针对于某种特定的车型。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电动汽车便携式移动电池包，并提供了一种通用的电池包与电动汽车的接口和控制方式。

本发明的第二个目的是提出所述电动汽车便携式移动电池包的应用。

实现本发明上述目的技术方案为：

一种电动汽车便携式移动电池包，其特征在于，包括蓄电池组、主正继电器、主负继电器、启动开关、霍尔传感器、电池管理系统、车辆插头；

所述电池管理系统中设置有CAN模块，

所述车辆插头设置有正极输出触头(V+)、负极输出触头(V﹣)、高位数据线触点和低位数据线触点，高位数据线触点和低位数据线触点与电池管理系统中的CAN模块相连；

所述蓄电池组的正极顺次与霍尔传感器、主正继电器、启动开关、车辆插头的正极输出触头相连，所述蓄电池组的负极顺次与主负继电器、车辆插头的负极输出触头相连；

所述启动开关用于控制便携式移动电池包是否作为电动汽车的应急电源。

所述蓄电池组可选地，为96串2并的锂电池组，标称电压355V，或150串2并的三元锂电池组，标称电压为555V，可用于中/大型车，但一般中/大型车多采用换电的方式。

进一步地，所述电动汽车便携式移动电池包还包括预充继电器、预充电阻，预充继电器和预充电阻串联后并联在所述主正继电器的两端。

其中，所述电动汽车便携式移动电池包设置有直流充电接口和交流充电接口，所述直流充电接口和交流充电接口均连接所述蓄电池组。

其中，所述电动汽车便携式移动电池包的蓄电池组、主正继电器、主负继电器、启动开关、霍尔传感器、电池管理系统均集成在可移动箱体内，所述车辆插头还设置有保护接地触点(PE)，保护接地触点与所述可移动箱体连接。

其中，所述电动汽车便携式移动电池包内设置有辅助电源和控制所述辅助电源的电源开关，所述电源开关连接所述电池管理系统，所述电池管理系统设置有人机交互界面。

本发明还提出所述的电动汽车便携式移动电池包的应用：与电动汽车连接时，所述电动汽车便携式移动电池包的车辆插头与电动汽车的车辆充电插座连接。

进一步地，与电动汽车连接时，所述电动汽车便携式移动电池包与电动汽车电池包并联，电动汽车便携式移动电池包的正极输出触头(V+)连接在电动汽车电池包的主正继电器之后，负极输出触头(V﹣)连接在电动汽车电池包的主负继电器之后；所述电动汽车便携式移动电池包与电动汽车的整车控制器通过CAN总线进行通信。

更进一步地，所述电动汽车便携式移动电池包与电动汽车连接后，电池管理系统有上电模式、正常工作模式和下电模式三个控制模式：

上电模式：电源开关闭合，电池管理系统和人机交互界面上电，电池管理系统通过自检后处于充电状态；向电动汽车电池包发出关闭主正继电器、主负继电器、预充继电器的命令，关闭成功后，整车控制器向电池管理系统返回请求成功的CAN报文，所述电动汽车便携式移动电池包闭合启动开关，电池管理系统采集到启动开关闭合，启动开高压动作：闭合主负继电器、预充继电器，在1秒内判断预充电压达到阈值，则闭合主正继电器。预充阶段，电池管理系统向整车控制器发送预充电状态(Precharging)的报文；预充成功则进入正常工作模式；

正常工作模式：

电动汽车便携式移动电池正常充电，进入正常工作状态后，电池管理系统向整车控制器周期性发送电池包SOC(荷电状态)值(如果没有故障代码就正常行驶)；

下电模式：

当整车控制器发送关高压命令给电池管理系统，或装置出现故障需关断高压，或装置蓄电池组的SOC值低于使用阈值时，电池管理系统控制主正继电器和主负继电器打开，切断装置的高压输出。此时人机交互界面显示“已下电”。

所述的电池管理系统具有对蓄电池组的独立控制功能，可根据电池包的当前状态作出判断控制高压输出。

其中，正常工作模式中，所述电池管理系统向整车控制器周期性发送故障代码。电池管理系统对电池包故障进行三级分级管理：一级故障：仪表声光报警，故障码提示，车辆80％功率行驶；二级故障：仪表声光报警，故障码提示，车辆50％功率行驶；三级故障：仪表声光报警，故障码提示，BMS在3秒内没有接收到整车控制器关高压命令，则强行切断高压输出。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的电动汽车便携式可移动电池包，提供了一种通用的与电动汽车的接口和控制方式，体积小，质量轻，便于携带，可作为一种通用的电动汽车应急补充电源。采用这种方式的电动汽车，当汽车电池没电时，在附近无充电桩充电站的情况下，将便携式移动电池包放在汽车后备箱中，与电动汽车连接后，可直接为电动汽车提供动力。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置与汽车的连接示意图。

图3为本发明一个实施例电池管理系统控制流程图。

图中，1：可移动箱体，2：蓄电池组，3：主正继电器，4：主负继电器，5：预充继电器，6：预充电阻，7：启动开关，8：霍尔传感器，9：辅助电源，10：电源开关，11：电池管理系统，12：人机交互界面，13：直流充电接口，14：交流充电接口，15：车辆插头。

具体实施方式

下面通过最佳实施例来说明本发明。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本发明而不是用来限制本发明的范围。

实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。

实施例1：

参见图1，一种电动汽车便携式移动电池包，由可移动箱体1、蓄电池组2、主正继电器3、主负继电器4、预充继电器5、预充电阻6、启动开关7、霍尔传感器8、辅助电源9、电源开关10、电池管理系统11、人机交互界面12、直流充电接口13、交流充电接口14、车辆插头15等部分组成。

可移动箱体1大小为一20寸拉杆箱，材质采用工程塑料，底部装有2个轮子，顶部有手拉杆。

车辆插头15具有5个触点，V+为装置的正极输出，V-为装置的负极输出，PE为保护接地与可移动箱体连接，高位数据线触点(CAN_H和低位数据线触点(CAN_L)与电池管理系统中的CAN模块相连。蓄电池组2的正极顺次与霍尔传感器8、主正继电器3、启动开关7、车辆插头的V+触头相连，预充继电器和预充电阻串联后并联在主正继电器的两端。蓄电池组2的负极顺次与主负继电器4、车辆插头的V-触头相连。

预充继电器5和预充电阻6串联后并联在所述主正继电器的两端。电动汽车便携式移动电池包内设置有辅助电源9(12V辅助电源，用于为电池管理系统和人机交互界面供电)控制所述辅助电源的电源开关10，电源开关10连接电池管理系统11。

本电动汽车便携式移动电池包设置有直流充电接口和交流充电接口，所述直流充电接口和交流充电接口均连接所述蓄电池组。

蓄电池组2为96串2并的三元锂电池组，标称电压为355V，电压范围为240V～400V，容量为50Ah。

电池管理系统11具有单体电压检测、总电压检测、总电流检测、温度检测、绝缘电阻检测、SOC估算、被动均衡、充放电控制、故障诊断、热管理、CAN通信等功能。

人机交互界面12为LCD显示屏，通过485总线与电池管理系统11相连，可显示便携式移动电池包当前的电压、电量等信息，便于管理计费。

电源开关10和启动开关7位于人机交互界面12的面板下方。

参见图2，本电动汽车便携式移动电池包的应用，是将其与电动汽车连接，具体为车辆插头与电动汽车的车辆充电插座连接。

与电动汽车连接时，所述电动汽车便携式移动电池包与电动汽车电池包并联，电动汽车便携式移动电池包的正极输出触头(V+)连接在电动汽车电池包的主正继电器之后，负极输出触头(V﹣)连接在电动汽车电池包的主负继电器之后；所述电动汽车便携式移动电池包与电动汽车的整车控制器通过CAN总线进行通信。

正常工作条件下，本电动汽车便携式移动电池包可驱动汽车行驶半个小时。

实施例2

本实施例对本装置电池管理系统对蓄电池组的独立控制功能进行描述，采用实施例1的装置，电池管理系统11有上电模式、正常工作模式和下电模式三个控制模式(图3)。

上电模式：

如图3所示，当电源开关10闭合时，电池管理系统11和人机交互界面12上电，电池管理系统11进行自检，电池管理系统11判断装置处于充电状态，电池管理系统11切换到charging状态，不再响应任何操作，同时人机交互界面12显示基本数据。若电池管理系统11自检失败，人机交互界面12显示“ERROR”，装置只能重启。

若电池管理系统11自检正常后，进入请求工作状态，电池管理系统11向整车控制器发出请求作为电动汽车应急电源的CAN报文，整车控制器接收到后，向电动汽车电池包发出关闭主正继电器、主负继电器、预充继电器的命令，关闭成功后，整车控制器向电池管理系统11返回请求成功或请求失败的CAN报文。

若电池管理系统11请求成功，进入Ready状态，同时人机交互界面12显示“READY”。闭合启动开关7，电池管理系统11采集到启动开关7闭合，启动开高压动作：闭合主负继电器、预充继电器，在1秒内判断预充电压达到阈值，则闭合主正继电器。预充阶段，电池管理系统11向整车控制器发送预充电状态(Precharging)的报文，预充成功，发送使能(Enabled)的状态报文；如果预充失败，则发送错误(Error)的状态报文。

如果预充失败，则装置进入ERROR状态，不再响应任何操作，人机交互界面12显示系统故障。如果预充成功，则进入ENABLED状态，电池管理系统11可控制主正继电器闭合，装置进入正常工作状态，人机交互界面12显示“开始工作”，并显示当前电流。

正常工作模式：

装置进入正常工作状态后，电池管理系统11向整车控制器周期性发送电池包SOC值和故障代码。电池管理系统11对电池包故障进行三级分级管理：一级故障：仪表声光报警，故障码提示，车辆80％功率行驶；二级故障：仪表声光报警，故障码提示，车辆50％功率行驶；三级故障：仪表声光报警，故障码提示，BMS在3秒内没有接收到整车控制器关高压命令，则强行切断高压输出。

下电模式：

当整车控制器发送关高压命令给电池管理系统11，或装置出现三级故障需关断高压，或装置蓄电池组2的SOC值低于使用阈值时，电池管理系统11控制主正继电器和主负继电器打开，切断装置的高压输出，人机交互界面12显示“已下电”。

实施例3

用于中型/大型车时，蓄电池组2为150串2并的三元锂电池组，标称电压为555V，电压范围为420V～630V，容量为50Ah，可驱动汽车行驶半个小时。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。