电动车辆电池包快速充电系统和方法技术方案

本发明专利技术的电池包快速充电系统包括充电系统、热管理模块；热管理模块至少包括：储冷器、储热器、控制器、热交换连接接口；储冷器、储热器分别通过管道与控制器连接，控制器通过管道与热交换连接接口连接、并根据需求通过热交换连接接口有选择性的输出冷量或热量；所述的热管理模块用于与电池包保持连接并执行全程热管理过程，在此过程中，划分若干个控制阶段、并分别设定对应的电池包温度参数，在各个控制阶段中有选择性的通过储冷器或储热器对电池包进行冷却或加热，使得电池包的内部温度能够满足各个控制阶段的电池包温度区间参数目标。足各个控制阶段的电池包温度区间参数目标。足各个控制阶段的电池包温度区间参数目标。

【技术实现步骤摘要】
电动车辆电池包快速充电系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种电动车辆电池包快速充电系统和方法，对于充电过程中的电池包进行全程热管理，首先对电池进行快速加热使得电池能够适应更高的充电速率、然后对电池进行快速冷却使得电池能够满足车载使用的安全要求，由此保障电池包安全、并高效的完成充电过程；属于电动车辆补充电能的


技术介绍

[0002]电动车辆的电能补给一直是一个关键性的问题。需要说明的是，电动车辆的普及的必要条件是建立便利的多元化的“慢充”体系、以满足广大用户日常的电能补给的需求。同时，为了提升使用的便利性、仍然需要一些响应速度快的技术手段作为补充措施，现有的技术路线主要包括换电和快充两种，从现状看这两种技术路线相互对立、且各有优点和缺点。
[0003]在现有技术中，自动化换电设备单次更换电池包的时间约为60
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90秒；对于电池包的装载、卸下、运送、充电和保养等等过程已经完全实现自动化。
[0004]换电模式的优点是：占地面积小；单次换电操作时间短；电池在站内充电安全性高；换电模式的缺点是：电池包标准难以统一；电池包采用共享模式影响用户体验、且难以准确计量计费，只能采用如“按里程计费”、“包月收费”等变通的计费方式；换电站内需要大量自备电池包、拉高建设成本；通常采用充电速率(C
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rate) 为1C以下的慢充、因此影响高峰时段的“电池包周转率”；换电站难以大面积分散布局、不利于解决长途出行的问题。
[0005]快充模式的优点是：灵活性好、可以分散布局以解决长途出行问题；充电速度较快、可以采用2C或更高的充电速率；电池权属明确；快充模式的缺点是：充电功率大、对电网的友好性差；电池包在车载情况下充电、环境因素复杂、安全性相对较低；大规模的集中式快充站建设的要求高、成本高、占地面积大。
[0006]综上所述，如果能够将换电与快充有机的结合起来，相互取长补短，则有可能解决上述问题，给用户带来全新的体验。其中，如何实现安全的快速充电则是一个很关键的问题。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术设计了一种电动车辆电池包快速充电系统和方法，对于充电过程中的电池包进行全程热管理，首先对电池进行快速加热使得电池能够适应更高的充电速率、然后对电池进行快速冷却使得电池能够满足车载使用的安全要求，由此保障电池包安全、并高效的完成充电过程。
[0008]本专利技术的技术方案是：电动车辆的电池包快速充电方法，其特征在于：在对电池包进行充电的过程中，采用热管理模块执行热管理过程、对电池包进行
加热或冷却；所述热管理模块外置于所述电池包；所述热管理过程被划分为若干个控制阶段，分别设定对应的电池包温度区间参数，在各个控制阶段中由热管理模块有选择性的对电池包进行冷却或加热，使得电池包的内部温度能够满足各个控制阶段的电池包温度区间参数目标；所述的电动车辆的电池包快速充电方法包括：通过温度传感器监测电池包内的电池的实时温度T；设定不少于四个的电池温度区间参数，所述电池温度区间参数包括：充电准备阶段温度区间参数T11至T12、充电前段温度区间参数T21至T22、充电后段温度区间参数T31至T32、充电结束后温度区间参数T41至T42；其温度高低的顺序关系是T21>T11>T31>T41、且T22>T12>T32>T42；（上述各个电池温度区间允许有所重叠）在充电前准备阶段中，首先将外置的热管理模块与待充电的电池包连接，由热管理模块对电池包进行预处理，使得电池温度升高并控制在T11至T12之间；在充电过程前段中，由外置的热管理模块控制电池温度，使得电池温度升高并控制在T21至T22之间，当T>T22时进行冷却操作，在此过程中采用相对较高的充电速率；在充电过程后段中，由外置的热管理模块控制电池温度，使得电池温度回落到T31至T32之间；在此过程中采用相对较低的充电速率；在充电后调温阶段中，继续由外置的热管理模块控制电池温度，使得电池温度继续回落到T41至T42之间，然后将外置的热管理模块与电池包断开连接。
[0009]进一步的，所述制冷或制热通过压缩式热泵进行，所述压缩式热泵能够同时制取冷量和热量并分别储存，所述压缩式热泵可以与外置的热管理模块连接，作为所述外置的热管理模块的冷源与热源，进而实现对电池包中的电池进行制冷或制热。
[0010]进一步的，所述的T11温度高于电池的常规放电使用温度。
[0011]与上述电动车辆的电池包快速充电方法相对应的，本专利技术的电动车辆的电池包快速充电系统，其特征在于：所述电池包快速充电系统包括充电系统、热管理模块；所述热管理模块外置于所述电池包；热管理模块至少包括：储冷器、储热器、控制器、热交换连接接口；储冷器、储热器分别通过管道与控制器连接，控制器通过管道与热交换连接接口连接、并根据需求通过热交换连接接口有选择性的输出冷量或热量；在充电过程中，划分若干个控制阶段，并分别设定对应的电池包温度区间参数，在各个控制阶段中有选择性的通过储冷器或储热器对电池包进行冷却或加热，使得电池包的内部温度能够满足各个控制阶段的电池包温度区间参数目标。
[0012]所述电池包快速充电系统用于执行以下操作：对待充电的电池包进行充电前，将热交换连接接口与电池包的热交换模块的对外接口进行对接，并一直保持连接状态，然后将充电系统与待充电的电池包相连接进行充电，直至电池包完成充电并满足车辆使用的安全条件后断开热交换连接接口与电池包的热交换模块的对外接口之间的连接。
[0013]进一步的，所述的储冷器、储热器储存的冷量或热量所用的介质主要成分为水，其中，储冷器中储存温度低于10℃的冷水或冰或冰水混合物，储热器中储存温度高于60℃的热水。
[0014]进一步的，所述电池包快速充电系统包括压缩式热泵，所述压缩式热泵用于同时制取冷量和热量、并进行储存，所储存的冷量和热量分别用于在不同的控制阶段对电池包进行冷却或加热。
[0015]进一步的，所述压缩式热泵设置在热管理模块中，所述压缩式热泵至少包括蒸发器、压缩机、冷凝器；蒸发器设置在储冷器之中，冷凝器设置在储热器之中；当压缩机运行时，蒸发器端制冷、冷凝器端制热。
[0016]本专利技术的有益效果是：1、在本专利技术中，通过外置的热管理模块充分利用外部资源对电池包的快充过程进行全程热管理；克服了车载热管理系统能力不足、调节不便的问题；2、在充电过程中，使得电池包在短期内处于相对较高的温度，可以增加电池活性、降低内阻、进而提高安全的充电速率的上限；然后，通过快速降温的方法，使得电池回到合理的使用温度区间，便于在电动车辆中的安全使用、并有助于延长电池寿命；并且，虽然大幅度的调节电池包温度看似能耗较高，但关键点在于：第一，由于电池内阻降低自发热的损耗降低；第二，由于电池的初始温度和最终温度的差异并不大，因此实际上以制冷/制热系统常用的卡诺循环为例，当系统中同时需要输出冷量和热量时，仅需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电动车辆的电池包快速充电方法，其特征在于：在对电池包(7)进行充电的过程中，采用热管理模块(5A)执行热管理过程、对电池包(7)进行加热或冷却；所述热管理模块(5A)外置于所述电池包(7)；所述热管理过程被划分为若干个控制阶段，分别设定对应的电池包温度区间参数，在各个控制阶段中由热管理模块有选择性的对电池包(7)进行冷却或加热，使得电池包(7)的内部温度能够满足各个控制阶段的电池包温度区间参数目标；所述的电动车辆的电池包快速充电方法包括：通过温度传感器监测电池包(7)内的电池的实时温度T；设定不少于四个的电池温度区间参数，所述电池温度区间参数包括：充电准备阶段温度区间参数T11至T12、充电前段温度区间参数T21至T22、充电后段温度区间参数T31至T32、充电结束后温度区间参数T41至T42；其温度高低的顺序关系是T21>T11>T31>T41、且T22>T12>T32>T42；在充电前准备阶段中，首先将外置的热管理模块(5A)与待充电的电池包(7)连接，由热管理模块(5A)对电池包(7)进行预处理，使得电池温度升高并控制在T11至T12之间；在充电过程前段中，由外置的热管理模块(5A)控制电池温度，使得电池温度升高并控制在T21至T22之间，当T>T22时进行冷却操作，在此过程中采用相对较高的充电速率；在充电过程后段中，由外置的热管理模块(5A)控制电池温度，使得电池温度回落到T31至T32之间；在此过程中采用相对较低的充电速率；在充电后调温阶段中，继续由外置的热管理模块(5A)控制电池温度，使得电池温度继续回落到T41至T42之间，然后将外置的热管理模块(5A)与电池包(7)断开连接。2.根据权利要求1所述的电动车辆的电池包快速充电方法，其特征在于：所述制冷或制热通过压缩式热泵进行，所述压缩式热泵能够同时制取冷量和热量并分别储存，所述压缩式热泵可以与外置的热管理模块(5A)连接，作为所述外置的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱杰，
申请(专利权)人：南京酷朗电子有限公司，
类型：发明
国别省市：