电池组充电装置及其运行方法制造方法及图纸

本申请公开了电池组充电装置及其运行方法，其中电池组充电装置包括充电座、主控制器、电池模拟直直变换器和至少一输出终端；主控制器适于响应于获得BMS供电电源电压，和充电桩进行BMS协议握手通信并在通信成功后通知电池模拟直直变换器启动工作；电池模拟直直变换器适于对BMS供电电源电压进行升压变换以获得模拟电压，其中模拟电压在充电桩的合法电压范围内；主控制器还适于将充电需求电压和充电需求电流发给充电桩，其中充电需求电压大于模拟电压，及响应于检测到充电桩输出电压而使能输出终端，输出终端适于将充电桩输出电压输出给外部充电器以对电池充电。本发明专利技术使标准充电枪可用于低额定电压电池的充电。

Battery Charging Device and Its Operation Method

The application discloses a battery pack charging device and its operation method, in which the battery pack charging device includes a charging seat, a master controller, a battery analog direct converter and at least one output terminal; the master controller is adapted to shake hands with the charging pile to communicate with the BMS protocol in response to obtaining the BMS power supply voltage and notify the battery analog direct converter to start up after successful communication; Quasi-direct converter is suitable for boosting the voltage of BMS power supply to obtain analog voltage, in which the analog voltage is within the legitimate voltage range of charging pile; the main controller is also suitable for sending charging demand voltage and charging demand current to charging pile, in which the charging demand voltage is larger than the analog voltage, and in response to detecting the output voltage of charging pile, it can output terminal and output terminal. The terminal is suitable for outputting the output voltage of the charging pile to the external charger to charge the battery. The standard charging gun can be used for charging low rated voltage batteries.

【技术实现步骤摘要】
电池组充电装置及其运行方法
本申请涉及供电或配电的电路装置或系统领域，尤其涉及电池组充电装置及其运行方法。
技术介绍
动力锂电池的产能日益快速扩张，成本不断下降，在部分应用场合逐步替代铅酸电池。在互联网经济的浪潮下，快递物流和外卖行业加速发展，终端普遍采用分区管理，再通过骑手将快递件和外卖送到客户处，为保证收入骑手需要充分利用白天时间送件，传统的铅酸电池在续航里程和循环寿命上无法满足负荷需求，因此采用锂电的电动自行车被大量投入使用。为追求轻资产运营，行业普遍采用锂电池租赁的模式，自身不负责充电而采用满电电池组替换亏电电池组的方案，将电池组里程衰减风险转嫁给锂电池租赁运营商。然而，为数量庞大的锂电池组进行集中充电的场地和电源来源问题成为电池租赁运营商商业模式的成本大头和痛点。因而需要利用已建成的直流充电桩和场站为电池组进行集中充电，以减少租赁运营商自建充电场站的成本投入，做到客户在哪里充电站就在哪里。然而，电动自行车的锂电池组额定电压普遍在100V以下，而目前国内保有的所有直流快速充电桩的充电规格仅有两种即500V和750V，绝大部分最低工作电压分别是200V和250V，发展到现在低压端也最多能到100V，仍然无法为电动自行车使用的锂电池充电。
技术实现思路
本申请的目标在于提供一种电池组充电装置及其运行方法，其使得目前保有的标准高电压充电桩可用于低额定电压电池尤其是电动自行车锂电池的充电。为解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供一种电池组充电装置，其包括充电座、主控制器、电池模拟直直变换器和至少一输出终端；主控制器适于响应于获得BMS(电池管理系统)供电电源电压，和充电桩进行BMS协议握手通信并在通信成功后通知电池模拟直直变换器启动工作；电池模拟直直变换器适于对BMS供电电源电压进行升压变换以获得模拟电压并将模拟电压输出到充电座，其中模拟电压在充电桩的合法电压范围内；主控制器还适于将充电需求电压和充电需求电流发给充电桩，其中充电需求电压大于模拟电压，及响应于检测到充电桩输出电压而使能输出终端，输出终端适于将经充电座获得的充电桩输出电压输出给外部充电器以对电池充电。作为本专利技术第一方面的改进，电池模拟直直变换器的输出正极与所述电池组充电装置的电源输入正极之间连接有钳位二极管。作为本专利技术第一方面的另一改进，所述电池充电器还包括泄放电路，其适于在主控制器确定充电结束或异常时将高电压泄放到安全电压以下。作为本专利技术第一方面的又一改进，所述电池组充电装置还包括人机交互单元，其适于将用户输入传给主控制器和/或从主控制器接收信息进行显示。作为本专利技术第一方面的再一改进，所述电池组充电装置还包括状态显示单元，其适于显示所述电池组充电装置的当前状态。作为本专利技术第一方面的另一改进，所述主控制器还适于，响应于达到充电结束条件，通知电池模拟直直变换器停止工作。作为本专利技术第一方面的又一改进，所述输出终端包括至少一对分别串联连接的三孔插座和输出继电器，所述输出继电器在所述输出终端使能时闭合。作为本专利技术第一方面的再一改进，所述充电需求电流为充电桩的最大输出能力电流值。根据本专利技术的第二方面，提供一种电池组充电装置的运行方法，所述电池组充电装置包括电池模拟直直变换器和至少一输出终端，所述方法包括步骤：从充电桩获得BMS供电电源电压；和充电桩进行BMS协议握手通信；在通信成功后通知电池模拟直直变换器启动工作，电池模拟直直变换器对BMS供电电源电压进行升压变换以获得模拟电压，其中模拟电压在充电桩的合法电压范围内；将充电需求电压和充电需求电流发给充电桩，其中充电需求电压大于模拟电压；响应于检测到充电桩输出电压而使能输出终端，输出终端将充电桩输出电压输出给外部充电器以对电池充电。通过本专利技术装置或方法，将电动自行车锂电池模拟成一个具有额定电压如300V的虚拟电池，从而使其能使用目前500V和750V规格的充电桩进行充电，使目前500V和750V规格的充电桩能更大限度的投入使用，创造价值。具体地，本专利技术具有下述优点：1)本专利技术实现了电池模拟器功能，主控制器模拟为BMS单元给充电桩发送电池信息，保证具有低额定电压的电池(组)能被所有充电桩有效识别，顺利进入充电流程控制；在电池组和充电装置无通信时，给充电桩发送的数据是虚拟值；2)本专利技术装置内设计有泄放电路，保证充电结束时快速将高压泄放到安全电压以下，保证安全；3)将本专利技术的充电装置和待充电池组放置在车辆上可以充分利用就近的充电站进行充电，无场地和自建桩的投入，用最短的运输距离将充满电的电池组从客户处替换回亏电电池组，极大降低运营成本和提高商业模式的灵活性；4)包括主控制器和电池模拟直直变换器的功率桥部分和输出终端部分可以各自独立成柜体，当然，此时除了和功率桥部分之间的动力连线外需要有输出继电器的控制线连线。独自成柜体的优势是可以灵活配置终端数量，便于运输、组装和最大限度地增加充电电池组数量；5)本专利技术可以将社会上的闲置充电桩充分利用起来，具有很强的社会效益；6)当充电装置只有一个输出终端时可以直接用于电动自行车充电而不用拆卸电池组；7)当外部充电器带有通信功能时，主控制器可以实现更好的充电策略控制，将本专利技术的充电方法和装置优势发挥到最大。附图说明图1为根据本专利技术的电池组充电装置的一实施例的结构框图。图2为图1中所示的电池模拟直直变换器的工作原理示意图。图3为图1中所示的电池模拟直直变换器的结构框图。图4为根据本专利技术的电池组充电装置的运行方法的流程图。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本专利技术所必要的细节，而省略其他细节。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的实施方式和实施例进行详细说明。通过下面给出的详细描述，本专利技术的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本专利技术优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。图1示出了本专利技术电池组充电装置的一优选实施例的结构。该实施例的电池组充电装置包括充电座、电源电路、主控制器、电池模拟直直变换器、输出终端、人机交互单元及泄放电路。输出终端包括多个分别串联连接的国标3孔插座(L，N，PE)和输出继电器，每个3孔插座的电源输出受输出继电器控制。充电座采用最新国家标准的充电座接口，用于在电池组充电装置工作时与直流充电桩的充电枪相连。电源电路的输入由充电桩上的充电枪BMS供电电源提供，电源电路支持9-36V宽电压范围输入，保证能兼容提供24V和12VBMS供电电源的充电桩，电源电路对BMS提供的电源进行一些处理如滤波处理，电源电路的输出供给主控制器、电池模拟直直变换器、及其它元件如接触器和指示灯等。在其它实施例中，主控制器、电池模拟直直变换器等的工作电压也可直接从BMS供电电源获得。主控制器实现模拟BMS功能、控制电池模拟直直变换器的起停以及运行参数、控制泄放电路以及输出终端的输出继电器。主控制器适于响应于获得BMS供电电源电压，按照国标协议和充电桩进行BMS协议握手通信并在通信成功后根据相应国家标准通知电池模拟直直变换器启动工作，保证充电桩能采样到合法电压值后充电桩控制器能正确进入下一步交互流程。电池模拟直直变换器是用于模拟电池电压，可以是变压器隔离型和无变压器非隔离型。充电装置和充电桩通信握手过程中，电池模拟直直变换器开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池组充电装置，包括充电座，其特征在于，所述充电装置还包括主控制器、电池模拟直直变换器和至少一输出终端；主控制器适于响应于获得BMS供电电源电压，和充电桩进行BMS协议握手通信并在通信成功后通知电池模拟直直变换器启动工作；电池模拟直直变换器适于对BMS供电电源电压进行升压变换以获得模拟电压并将模拟电压输出到充电座，其中模拟电压在充电桩的合法电压范围内；主控制器还适于将充电需求电压和充电需求电流发给充电桩，其中充电需求电压大于模拟电压，及响应于检测到充电桩输出电压而使能输出终端，输出终端适于将经充电座获得的充电桩输出电压输出给外部充电器以对电池充电。

【技术特征摘要】
1.一种电池组充电装置，包括充电座，其特征在于，所述充电装置还包括主控制器、电池模拟直直变换器和至少一输出终端；主控制器适于响应于获得BMS供电电源电压，和充电桩进行BMS协议握手通信并在通信成功后通知电池模拟直直变换器启动工作；电池模拟直直变换器适于对BMS供电电源电压进行升压变换以获得模拟电压并将模拟电压输出到充电座，其中模拟电压在充电桩的合法电压范围内；主控制器还适于将充电需求电压和充电需求电流发给充电桩，其中充电需求电压大于模拟电压，及响应于检测到充电桩输出电压而使能输出终端，输出终端适于将经充电座获得的充电桩输出电压输出给外部充电器以对电池充电。2.根据权利要求1所述的电池组充电装置，其特征在于，电池模拟直直变换器的输出正极与所述电池组充电装置的电源输入正极之间连接有钳位二极管。3.根据权利要求1所述的电池组充电装置，其特征在于，所述输出终端包括至少一对分别串联连接的三孔插座和输出继电器，所述输出继电器在所述输出终端使能时闭合。4.根据权利要求1所述的电池组充电装置，其特征在于，所述电池充电器还包括泄放电路，其适于在主控制器确定充电结束或异常时将高电压泄放到安全电压以下。5.根据权利要求1所述的电池组充电装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯韬，褚福来，孟保国，
申请(专利权)人：北京东方阳泰新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11