自动驾驶车辆的电池智能换电系统技术方案

本公开提供一种自动驾驶车辆的电池智能换电系统。该系统应用于自动驾驶车辆或者无人车，包括：两个电池系统、稳压器、辅助电池和电池控制单元，两个电池系统轮流向稳压器供电，稳压器和辅助电池用于向自动驾驶车辆供电，稳压器还用于向辅助电池充电；当两个电池系统中的任一电池系统处于供电状态时，电池控制单元在判断当前供电的电池系统需要切换时，关闭当前供电的电池系统和稳压器，此时辅助电池独立向自动驾驶车辆供电，随后，依次开启另一电池系统和稳压器，由另一电池系统向稳压器供电，完成切换电池系统的操作，完成后稳压器独立向自动驾驶车辆供电。本公开电池智能换电系统降低了换电成本及换电耗时，提升了自动驾驶车辆的换电效率。的换电效率。的换电效率。

【技术实现步骤摘要】
自动驾驶车辆的电池智能换电系统


[0001]本公开涉及自动驾驶
，尤其涉及一种自动驾驶车辆的电池智能换电系统。

技术介绍

[0002]自动驾驶车辆，也称无人驾驶车辆、无人车或轮式移动机器人，是融合环境感知、路径规划、状态识别和车辆控制等多元一体的集成化、智能化的新时代技术产物，自动驾驶车辆的动力通常是由驱动电机提供，能量来源于锂电池。目前受充电桩的限制，自动驾驶车辆的车载充电非常不便，同时车载充电时间较长，影响运营时间。因此，可以采用换电的方式来解决自动驾驶车辆的能量供应问题。
[0003]目前，针对自动驾驶车辆的换电系统的操作主要包括以下两种方式：在第一种换电系统的处理方式中，对自动驾驶车辆内完整的电池系统进行更换，但是由于完整的电池系统的体积及重量较大，需要借助机械设备并在固定的场地进行更换，这种换电方式的换电成本较高，换电耗时较长，影响车辆运营时间；在第二种换电系统的处理方式中，将完整的电池系统拆分成若干个小的电池组，使单组电池的重量减少，从而达到人工换电的目的，但是这种换电方式仍需要人工操作，并且由于不同电池组之间的继电器在换电过程中不能同时闭合，因此需要先将车辆断电之后才能进行更换，这不仅降低了自动驾驶的安全性，同时降低了换电效率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提供了一种自动驾驶车辆的电池智能换电系统，以解决现有技术存在的换电成本高，换电耗时长，换电效率低，影响自动驾驶的安全性以及车辆运营时间的问题。
[0005]本公开实施例提供了一种自动驾驶车辆的电池智能换电系统，包括：两个电池系统、稳压器、辅助电池和电池控制单元，两个电池系统轮流向稳压器供电，稳压器和辅助电池用于向自动驾驶车辆供电，稳压器还用于向辅助电池充电；当两个电池系统中的任一电池系统处于供电状态时，电池控制单元在判断当前供电的电池系统需要切换时，关闭当前供电的电池系统和稳压器，此时辅助电池独立向自动驾驶车辆供电，随后，依次开启另一电池系统和稳压器，由另一电池系统向稳压器供电，完成切换电池系统的操作，完成后稳压器独立向自动驾驶车辆供电；辅助电池在稳压器向自动驾驶车辆供电时进行充电操作，在稳压器关闭或者稳压器输出功率不足时向自动驾驶车辆供电。
[0006]本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0007]通过两个电池系统轮流向稳压器供电，稳压器和辅助电池用于向自动驾驶车辆供电，稳压器还用于向辅助电池充电；当两个电池系统中的任一电池系统处于供电状态时，电池控制单元在判断当前供电的电池系统需要切换时，关闭当前供电的电池系统和稳压器，此时辅助电池独立向自动驾驶车辆供电，随后，依次开启另一电池系统和稳压器，由另一电
池系统向稳压器供电，完成切换电池系统的操作，完成后稳压器独立向自动驾驶车辆供电；辅助电池在稳压器向自动驾驶车辆供电时进行充电操作，在稳压器关闭或者稳压器输出功率不足时向自动驾驶车辆供电。本公开实现了对电池系统的自动化智能换电，换电过程无需人工操作，降低了换电成本以及换电耗时，极大提升了换电效率，换电过程中整车不会断电，可在车辆行驶过程中进行换电，不影响车辆行驶和车辆运营时间。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0009]图1是现有技术中的无人车电池系统的整体结构示意图；
[0010]图2是本公开实施例提供的电池智能换电系统的产品整体结构示意图；
[0011]图3是本公开实施例提供的自动驾驶车辆的电池智能换电系统的内部组成结构示意图；
[0012]图4是本公开实施例提供的基于电池智能换电系统的换电操作方法的流程示意图；
[0013]图5是本公开实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0014]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。
[0015]如前文
技术介绍
中的内容，随着自动驾驶技术和新能源汽车技术的发展，自动驾驶车辆技术越发成熟，自动驾驶车辆的应用场景和使用范围也逐渐扩大，例如以应用场景对自动驾驶车辆进行划分，包括但不限于无人配送车、无人零售车、无人清扫车、无人巡逻车等等。在本公开以下实施例中，可以用无人车来代替自动驾驶车辆，名词上的替换不构成对本公开技术方案的限定。
[0016]无人驾驶通常以新能源汽车为载体，因此无人车的动力通常是由驱动电机提供，能量来源于电池系统中的锂电池。目前受充电桩的限制，无人车的车载充电非常不便，同时车载充电时间较长，影响运营时间。因此，可以采用换电的方式来解决无人车的能量供应问题，换电是指从一个电池组(或电池系统)切换到另一个电池组(或电池系统)的过程。换电虽然可以解决无人车的能量供应问题，但是现有的换电系统的处理方式仍存在以下问题：
[0017]现有技术的第一种换电系统的处理方式中，将自动驾驶车辆内电量不足的完整电池系统更换为电量充足的电池系统，但是由于车辆完整电池系统的体积及重量均比较大，因此需要借助机械设备并在固定的场地进行更换。例如，假设无人车经过一天的运营需要10kWh以上的电量，按照目前的电池技术，所需电池系统的重量最少在50kg以上，但是对50kg电池系统的换电需要借助机械设备进行更换，并且需要在固定场地进行换电，换电场
所的建设投入大，而且在固定场所内进行换电的耗时较长，影响无人车的运营时间；
[0018]现有技术的第二种换电系统的处理方式中，通过将完整的电池系统拆分成若干个小的电池组，使单个电池组的重量减少，从而达到人工换电的目的，换言之，将重量比较大的电池进行分块设计，可以使单组电池的重量减少，通过将各电池组进行串并联组成新的电池系统。但是，首先这种换电方式仍需要人工操作，其次，两组并联电池在进行切换时，两组电池的继电器不能同时闭合，否则不同电池组之间的继电器同时处于闭合状态，将导致高电压电池组向低电压电池组进行充电，对电池组和继电器将造成很大的伤害。
[0019]为了对现有换电系统所存在的问题做进一步说明，下面将结合附图对现有技术中的电池系统的结构以及基于该结构的换电方式进行详细介绍。图1是现有技术中的无人车电池系统的整体结构示意图，如图1所示，现有技术在基于该电池系统进行换电操作时，具体可以包括以下内容：
[0020]在现有技术中，假设所用电池的电芯容量为3.2Ah，电压平台为3.6V时，需要设计一个电压平台为72V、电量为12.9kWh的电池系统，一般将该电池系统设计为整包20串56并的电池系统。但是按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶车辆的电池智能换电系统，其特征在于，包括：两个电池系统、稳压器、辅助电池和电池控制单元，所述两个电池系统轮流向所述稳压器供电，所述稳压器和所述辅助电池用于向自动驾驶车辆供电，所述稳压器还用于向所述辅助电池充电；当两个电池系统中的任一电池系统处于供电状态时，所述电池控制单元在判断当前供电的电池系统需要切换时，关闭所述当前供电的电池系统和所述稳压器，此时所述辅助电池独立向所述自动驾驶车辆供电，随后，依次开启另一电池系统和所述稳压器，由另一电池系统向所述稳压器供电，完成切换电池系统的操作，完成后所述稳压器独立向所述自动驾驶车辆供电；所述辅助电池在所述稳压器向所述自动驾驶车辆供电时进行充电操作，在所述稳压器关闭或者所述稳压器输出功率不足时向所述自动驾驶车辆供电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池控制单元在所述自动驾驶车辆的运行过程中，获取所述自动驾驶车辆内的每个电池系统对应的状态信息，利用所述状态信息对智能换电的触发条件进行判断，基于判断结果确定是否对所述自动驾驶车辆的电池系统执行换电操作，其中，所述状态信息包括剩余电量、使用时间、检测点的电压、检测点的温度、以及故障状态信息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述利用所述状态信息对智能换电的触发条件进行判断，包括：在所述当前供电的电池系统的剩余电量低于第一电量阈值，且所述另一电池系统的剩余电量高于第二电量阈值时，则判断所述自动驾驶车辆内的电池系统满足所述触发条件；或者，在所述当前供电的电池系统的使用时间大于第一预设时间，且所述另一电池系统的使用时间小于第二预设时间时，则判断所述自动驾驶车辆内的电池系统满足所述触发条件；或者，基于所述电池系统内检测点的电压及检测点的温度，计算所述电池系统对应的电压差和温度差，根据所述电压差和温度差对所述电池系统的故障进行判断；以及，基于所述故障状态信息中的BMU故障信息以及电池故障信息，判断所述电池系统是否有故障；在所述当前供电的电池系统为故障电池系统，且所述另一电池系统为无故障电池系统时，则判断所述自动驾驶车辆内的电池系统满足所述触发条件。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池控制单元通过与所述当前供电的电池系统连接的CAN总线，将切断指令以CAN信号的方式发送至所述当前供电的电池系统内的第一电池管理单元中，由所述第一电池管理单元控制所述第一电池管理单元的继电器断开，从而关闭所述当前供电的电池系统，其中，所述当前供电的电池系统内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏张勇，
申请(专利权)人：新石器慧通北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：