電動汽車充電寶的制作方法

本發明涉及電動汽車技術領域，尤其涉及電動汽車充電寶。

背景技術：

隨著人們對能源危機和環境污染等社會問題的日益關注，電動汽車越來越受到消費者的關注，在國家政策的大力支持下，綠色環保的新能源汽車已成為汽車工業可持續發展的必然趨勢。純電動汽車具有零污染、零排放的特性，因此越來越成為新能源汽車的一大發展方向。目前電動汽車充電設備主要包括充電站及其附屬設施，如充電機、充電站監護系統、充電樁、配電室以及安全防護設施等。但是充電設施的建設周期較長，國家電網電力擴容較難，電動車車主的充電仍是難題。有調查顯示，對于充電站缺乏的擔心是阻止人們購買電動車的最大原因。當前，充電樁的欠缺已成為我國新能源汽車產業快速發展的一大阻礙。電動汽車的電池蓄電技術沒有重大顛覆式創新的情況下，電動車的命運很大程度上取決于襁褓中的充電行業的發展。電動汽車“充電寶”作為一款電動汽車移動充電設備，可以極大的緩解人們對于續航里程所產生的焦慮以及充電設備短缺對電動汽車發展的影響。

中國專利文獻公開了申請號為201520315488.7的電動汽車移動式充電電源，該系統由儲能裝置、低壓供電裝置和移動裝載裝置組成；其儲能裝置包括電池系統、控制單元、充放電單元和人機交互單元；充放電單元包括充放電切換裝置、ac/dc電能輸入單元、dc/dc電能輸入單元、dc/dc電能輸出單元、dc/ac電能輸出單元。通過對充放電切換裝置控制，實現對ac/dc電能輸入單元、dc/dc電能輸入單元、dc/dc電能輸出單元、dc/ac電能輸出單元的高壓線路進行切換。該發明的不足之處在于，通過開關切換的方式在ac、dc輸入與ac、dc輸出之間進行輸入輸出模式的切換，結構復雜，不利于移動充電裝置的小型化和集成化設計；系統沒有采用熱管理技術，在大功率的充、放電工況以及極端天氣的情況下，容易造成對儲能系統的損害，從而降低整個系統的試用壽命。

技術實現要素：

針對上述技術問題，本發明的目的是提供集成化、小型化的具有健康狀態 監測的便攜式電動汽車充電寶，以滿足電動汽車對充電和續航里程的需求。

本發明的技術方案是，結合附圖：

一種電動汽車充電寶，包括殼體6、儲能系統1、充放電控制系統2、健康診斷系統3、熱管理系統4以及人機交互系統5；所述儲能系統1與充放電控制系統2電連接，所述健康診斷系統3同時與儲能系統1以及電動汽車通訊連接，對儲能系統1中的鋰離子電池組11以及電動汽車的電動汽車電池組73進行健康狀態的診斷，并通過所述人機交互系統5顯示診斷過程和結果，所述人機交互系統5還通過充放電控制系統2對儲能系統1進行充、放電控制，熱管理系統4分別與儲能系統1和充放電控制系統2連接，對儲能系統1和充放電控制系統2進行熱管理。

進一步地，所述儲能系統1還包括電池管理系統12組成，所述鋰離子電池組11由至少兩塊鋰離子電池單體111組成，所述電池管理系統12同時與所述健康診斷系統3以及鋰離子電池組11中的每節鋰離子電池單體111通訊連接，對鋰離子電池單體111進行電壓、電流以及溫度的監測，并根據檢測結果對鋰離子電池組11進行均衡管理。

進一步地，所述充放電控制系統2由雙向ac/dc模塊21和雙向dc/dc模塊22組成；所述雙向ac/dc模塊21和雙向dc/dc模塊22串聯連接；雙向ac/dc模塊21的ac端與殼體6的交流輸入/輸出端口61連接；雙向ac/dc模塊21的dc端與雙向dc/dc模塊22的dc端連接后同時與殼體6的直流輸入/輸出接口62連接；所述雙向dc/dc模塊22的另一dc端與鋰離子電池組11連接。

進一步地，所述熱管理系統4由第一熱交換器42、第二熱交換器43以及第三熱交換器45組成；所述第一熱交換器42與所述鋰離子電池組11熱耦合，第二熱交換器43與所述充放電控制系統2熱耦合，第一熱交換器42與第二熱交換器43通過熱管41與第三熱交換器45連接，第三熱交換器45設有散熱風扇44。

進一步地，所述人機交互系統5為觸摸屏式人機交互系統。

附圖說明

圖1為電動汽車充電寶系統結構示意圖

圖2為電動汽車充電寶熱管理系統示意圖

圖3為電動汽車充電寶的交流充電工況示意圖

圖4為電動汽車充電寶的直流充電工況示意圖

圖5為電動汽車充電寶的交流放電工況示意圖

圖6為電動汽車充電寶的直流放電工況示意圖

圖中：

1-儲能系統11-鋰離子電池組12-電池管理系統111-鋰離子電池單體

2-充放電控制系統21-雙向ac/dc模塊22-雙向dc/dc模塊

3-健康診斷系統

4-熱管理系統41-熱管42-第一熱交換器43-第二熱交換器44-散熱風扇45-第三熱交換器

5-人機交互系統

6-殼體61-交流輸入/輸出接口62-直流輸入/輸出接口

71-電動汽車充電端口72-電池管理系統73-電動汽車電池組

具體實施方式

以下結合附圖介紹本發明的技術方案：

一種電動汽車充電寶，如圖1所示，主要包括儲能系統1、充放電控制系統2、健康診斷系統3、熱管理系統4、人機交互系統5以及殼體6。儲能系統1與充放電控制系統2電連接，人機交互系統5接受操作人員的操作指令后，向充放電控制系統2發送相應的指令，通過充放電控制系統2對儲能系統1進行充、放電控制。健康診斷系統3對儲能系統1中的鋰離子電池組11以及與電動汽車充電寶相連接的電動汽車電池組73進行健康狀態的診斷，并通過人機交互系統5顯示診斷過程和結果。熱管理系統4分別與儲能系統1和充放電控制系統2連接，對儲能系統1和充放電控制系統2進行熱管理。

其中，儲能系統1由鋰離子電池組11及電池管理系統12組成。鋰離子電池組11由至少兩塊的鋰離子電池單體111組成，其作用是作為能量的儲存載體；電池管理系統12對鋰離子電池組11中的每節鋰離子電池單體111進行電壓、電流以及溫度的監測，并根據檢測結果對鋰離子電池組11進行均衡管理，從而保證鋰離子電池組11中每節電池單體111的狀態保持一致。

充放電控制系統2由雙向ac/dc模塊21和雙向dc/dc模塊22組成。雙向ac/dc模塊21和雙向dc/dc模塊22串聯連接。雙向ac/dc模塊21的ac端與殼體6的交流輸入/輸出端口61連接；雙向ac/dc模塊21的dc端與雙向dc/dc模塊22的dc端連接后同時與殼體6的直流輸入/輸出接口62連接；所述雙向dc/dc模塊22的另一dc端與鋰離子電池組11連接。

充放電控制系統2與電池管理系統12通訊連接，并根據電池管理系統12監測得到的鋰離子電池組11中鋰離子電池單體111的電壓、電流以及溫度信息進行充、放電電壓及電流的調節。

健康診斷系統3同時與電池管理系統12以及電動汽車的電池管理系統72通訊連接，從而獲取鋰離子電池組11中鋰離子電池單體111和電動汽車電池組73的電壓、電流和溫度信息，并根據這些信息對鋰離子電池組11以及電動汽車電池組73的健康狀態進行判斷。

如圖2所示，熱管理系統4由第一熱交換器42、第二熱交換器43、散熱風扇44以及第三熱交換器45組成。第一熱交換器42與鋰離子電池組11中的電池單體111熱耦合，第二熱交換器43與雙向ac/dc模塊21和雙向dc/dc模塊22熱耦合，第一熱交換器42與第二熱交換器43通過熱管41將所吸收的熱量傳遞到第三熱交換器45中，進而通過散熱風扇44將系統的熱量散發到外部環境中。

人機交互系統5為觸摸屏式人機交互系統，用戶通過人機交互系統5輸入操作指令，并發送給充放電控制系統2、健康診斷系統3等模塊，同時人機交互系統5能夠顯示健康診斷系統3所檢測到的電池狀態信息、健康信息等。

殼體6包括交流輸入/輸出接口61和直流輸入/輸出接口62。

實施方式一通過交流電源對電動汽車充電寶進行充電

如圖3所示，在該實施方式下，電動汽車充電寶通過殼體6的交流輸入/輸出端口61與交流電源連接，此時，端口61作為交流輸入端口接受來自電源的交流電。操作人員通過人機交互系統5進行操作，選擇交流輸入功能，人機交互系統5根據操作人員的指令，與充放電控制系統2進行通訊，向充放電控制系統2發送充電指令；同時，健康診斷系統3與電池管理系統12進行通訊，從而獲取鋰離子電池組11的電壓、電流和溫度等信息；充放電控制系統2根據人機交互系統5的控制指令以及健康診斷系統3所獲取的電池組信息對雙向ac/dc模塊21以及雙向dc/dc模塊22進行控制，從而實現對電動汽車充電寶的交流充電。同時，健康診斷系統3根據所獲得的電池組11的信息對其進行健康診斷，并通過人機交互系統5進行顯示。在充電過程中，熱管理系統4實時對儲能系統1和充放電控制系統2進行溫度檢測，并根據所檢測得到的溫度情況，對散熱風扇44的轉速進行調節，從而使儲能系統1和充放電控制系統2的溫度維持在合理的范圍之內。

實施方式二通過直流電源對電動汽車充電寶進行充電

如圖4所示，在該實施方式下，電動汽車充電寶通過殼體6的直流輸入/輸出端口62與直流電源連接，此時，端口62作為直流輸入端口接受來自直流電源的直流電。操作人員通過人機交互系統5進行操作，選擇直流輸入功能，人機交互系統5根據操作人員的指令，與充放電控制系統2進行通訊，向充放電控制系統2發送充電指令；同時，健康診斷系統3與電池管理系統12進行通訊，從而獲取電池組11的電壓、電流和溫度等信息；充放電控制系統2根據人機交互系統5的控制指令以及健康診斷系統3所獲取的電池組信息對雙向dc/dc模塊22進行控制，從而實現電動汽車充電寶的直流充電。同時，電池診斷系統根據所獲得的電池組11的信息對其進行健康診斷，并通過人機交互系統5進行顯示。在充電過程中，熱管理系統4實時對儲能系統1和充放電控制系統2進行溫度檢測，并根據所檢測得到的溫度情況，對散熱風扇44的轉速進行調節，從而使儲能系統1和充放電控制系統2的溫度維持在合理的范圍之內。

實施方式三通過電動汽車充電寶對電動汽車進行交流充電

如圖5所示，在該實施方式下，電動汽車充電寶通過殼體6的交流輸入/輸出端口61與電動汽車7的充電端口71連接，此時，端口61作為交流輸出端口向電動汽車7的充電端口71輸出交流電，從而為電動汽車電池組73進行充電。操作人員通過人機交互系統5進行操作，選擇交流輸出功能，人機交互系統5根據操作人員的指令，與充放電控制系統2進行通訊，向充放電控制系統2發送交流輸出指令；同時，健康診斷系統3與電池管理系統12以及電動汽車的電池管理系統72進行通訊，從而獲取電動汽車充電寶中的鋰離子電池組11以及電動汽車電池組73的電壓、電流和溫度等信息；充放電控制系統2根據人機交互系統5的控制指令以及健康診斷系統3所獲取的電池組信息對雙向ad/dc模塊21以及雙向dc/dc模塊22進行控制，從而實現對電動汽車7進行交流充電。同時，電池診斷系統根據所獲得的鋰離子電池組11和電動汽車電池組73的信息分別對二者進行健康診斷，并通過人機交互系統5進行顯示。在充電過程中，熱管理系統4實時對儲能系統1和充放電控制系統2進行溫度檢測，并根據所檢測得到的溫度情況，對散熱風扇44的轉速進行調節，從而使儲能系統1和充放電控制系統2的溫度維持在合理的范圍之內。

實施方式四通過電動汽車充電寶對電動汽車進行直流充電

如圖6所示，在該實施方式下，電動汽車充電寶通過殼體6的直流輸入/輸出端口62與電動汽車7的充電端口72連接，此時，端口61作為直流輸出端口向電動汽車7的充電端口72輸出直流電，從而為電動汽車電池組73進行充電。 操作人員通過人機交互系統5進行操作，選擇直流輸出功能，人機交互系統5根據操作人員的指令，與充放電控制系統2進行通訊，向充放電控制系統2發送直流輸出指令；同時，健康診斷系統3與電池管理系統12以及電動汽車的電池管理系統72進行通訊，從而獲取電動汽車充電寶中的鋰離子電池組11以及電動汽車電池組73的電壓、電流和溫度等信息；充放電控制系統2根據人機交互系統5的控制指令以及健康診斷系統3所獲取的電池組信息對雙向dc/dc模塊22進行控制，從而實現對電動汽車7進行直流充電。同時，電池診斷系統根據所獲得的鋰離子電池組11和電動汽車電池組73的信息分別對二者進行健康診斷，并通過人機交互系統5進行顯示。在充電過程中，熱管理系統4實時對儲能系統1和充放電控制系統2進行溫度檢測，并根據所檢測得到的溫度情況，對散熱風扇44的轉速進行調節，從而使儲能系統1和充放電控制系統2的溫度維持在合理的范圍之內。