电池充电装置及其运行方法制造方法及图纸

本申请公开了电池充电装置及其运行方法，其中电池充电装置包括充电座、输出线缆、主控制器、电池模拟直直变换器和至少一充电直直变换器；主控制器适于和充电桩进行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，及响应于检测到充电桩输出电压而通知至少一充电直直变换器启动工作；至少一充电直直变换器适于将经充电桩输出电压变换为电池充电电压以经输出线缆对电池充电。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 charging device and its operation method, in which the battery charging device includes a charging seat, an output cable, a main controller, a battery analog direct converter and at least a charging direct converter; the main controller is suitable for BMS protocol handshake communication with the charging pile and notifies the battery analog direct conversion after successful communication. The battery analog DC/DC converter is suitable for boosting the voltage of BMS power supply to obtain the analog voltage and output the analog voltage to the charging pedestal, where the analog voltage is within the legitimate voltage range of the charging pile; the main controller is also suitable for sending the charging demand voltage and charging demand current to the charging pile; and In response to the detection of the output voltage of the charging pile, at least one charging DC/DC converter is notified to start operation; at least one charging DC/DC converter is suitable for converting the output voltage of the charging pile into the charging voltage of the battery to charge the battery through the output cable. The standard charging gun can be used for charging low rated voltage batteries.

【技术实现步骤摘要】
电池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，尤其涉及电池充电装置及其运行方法。
技术介绍
作为新能源车核心部件的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，如电动助力车、老年代步车、低速车以及一些工程施工特种车如叉车等。但是，这些应用场合的车辆用的锂电池额定电压普遍在200V以下，而目前市场上保有的所有直流快速充电桩的充电规格有500V和750V两种，绝大部分最低工作电压分别为200V和250V，无法为上述车辆所使用。此外，目前部分已建成的直流充电桩也由于地理位置、用户少等缘故成为闲置桩，造成资源的极大浪费。
技术实现思路
本申请的目标在于提供一种电池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，提供一种电池充电装置，其包括充电座和输出线缆及主控制器、电池模拟直直变换器和至少一充电直直变换器；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通知至少一充电直直变换器启动工作；至少一充电直直变换器适于将经充电座获得的充电桩输出电压变换为电池充电电压以经输出线缆对电池充电。作为本专利技术第一方面的改进，电池模拟直直变换器与至少一充电直直变换器中的每一个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，所述电池充电装置还包括状态显示单元，其适于显示所述电池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，通知至少一充电直直变换器和/或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，所述主控制器还适于，响应于检测到充电桩输出电压下降到接近模拟电压，1)减小充电需求电流直到充电桩输出电压继续维持在充电需求电压为止；或者2)增大充电需求电压以提升充电桩输出电压；或者3)通知至少一充电直直变换器和/或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，提供一种电池充电装置的运行方法，所述电池充电装置包括电池模拟直直变换器和至少一充电直直变换器，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通知至少一充电直直变换器启动工作，至少一充电直直变换器将充电桩输出电压变换为电池充电电压以对电池充电。通过本专利技术装置或方法，将采用额定电压较低的车辆模拟成一个额定电压大于一定电压如300V的车辆，从而使其能使用目前500V和750V规格的充电桩进行充电，使得目前的充电桩能更大限度地投入使用，创造应有的价值。具体地，本专利技术具有下述优点：1)适用于任何低额定电压版本的车辆和所有的直流充电桩相连接并进行充电，对于充电桩运营商来说可以增加充电桩的利用率形成经济效益；2)本专利技术装置可以形成多种额定功率规格，体积大小不一便于放置在不同车辆上，方便使用；3)本专利技术使得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；4)本专利技术装置的主控制器工作时同时模拟电池和模拟充电桩，一体式设计可靠性高、成本低，适合大规模市场推广；5)具备电池模拟器功能，保证能被所有充电桩有效识别为有效电池，能顺利进入充电流程控制；6)本专利技术装置内的主控制器模拟为BMS(电池管理系统)单元给充电桩发送电池信息，如车辆端无BMS则按国标要求发送虚拟且安全电池信息；7)当车辆遇到电路不足又无法找到合适交流电源时，本专利技术使得可利用现有直流充电桩作为输入电源进行应急充电；8)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；9)对于车辆端没有BMS的应用场景，本专利技术装置内可以设计多个充电直直变换器，使得一套装置可以给不止一辆车辆充电。附图说明图1为根据本专利技术的电池充电装置的一实施例的结构框图。图2为图1中所示的两个直直变换器的工作原理示意图。图3为图1中所示的两个直直变换器的结构框图。图4为根据本专利技术的电池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充电装置的一优选实施例的结构。该实施例的电池充电装置包括充电座、输出线缆、电源电路、主控制器、电池模拟直直变换器、充电直直变换器、人机交互单元及泄放电路。充电座采用最新国家标准的充电座接口，用于在电池充电装置工作时与直流充电桩的充电枪相连。输出线缆用于在电池充电装置工作时与车辆端直流充电口连接，该线缆满足行业标准或者国家标准并带有插头，内部除有功率线缆外还可有用于连接确认的信号线。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、可能及车辆端BMS、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。主控制器针对充电桩端执行车辆端BMS模拟功能、针对车辆电池端执行充电桩模拟功能、以及控制两个直直变换器的起停和运行参数。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。两个直直变换器是用于实现能量变换的功率单元和模拟电池电压的功能，可以是变压器隔离型或无变压器非隔离型。电池模拟直直变换器工作在升压模式，适于对BMS供电电源电压进行升压变换以模拟电池电压并将模拟的电池电压输出到充电座，该模拟的电池电压在充电桩的合法电压范围内，使得具有低额定电压的车辆电池可被充电桩识别。使模拟的电池电压在充电桩的合法电压范围内主要是让充电桩检测到的电压在充电桩的充电输出范围(正常工作范围)内。合法电压范围通常为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池充电装置，包括充电座和输出线缆，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充电直直变换器；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通知至少一充电直直变换器启动工作；至少一充电直直变换器适于将经充电座获得的充电桩输出电压变换为电池充电电压以经输出线缆对电池充电。

【技术特征摘要】
1.一种电池充电装置，包括充电座和输出线缆，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充电直直变换器；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通知至少一充电直直变换器启动工作；至少一充电直直变换器适于将经充电座获得的充电桩输出电压变换为电池充电电压以经输出线缆对电池充电。2.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，电池模拟直直变换器与至少一充电直直变换器中的每一个之间连接有钳位二极管。3.根据权利要求1所述的电池充电装置，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。4.根据权利要求1所述的电池充电装置，其特征在于，所述电池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。5.根据权利要求1或4所述的电池充电装置，其特征在于，所述电池充电装置还包括状态显示单元，其适于显示所述电池充电装置的当前状态。6.根据...

【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