一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统，包括主机终端、Cloud大脑、ZUCC

【技术实现步骤摘要】
一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统及其方法


[0001]本专利技术涉及新能源锂电电动二轮车充电的
，特别是基于云端数据交换的智能充电均衡系统及其方法的


技术介绍

[0002]优异的加速性能以及持久的续航里程是电动二轮车、摩托车性能开发所期望的，这与动力电池的容量、电压以及可靠性密不可分。与电动汽车不同，电动二轮车、摩托车的电池设计成2个及以上分包协同工作的形式，可方便地从车上取出进行充电或换电。电池包电压越高，电气损耗越小，但电气设计的安全性要求也增加，因此一般电动两轮车的电压限定在256V范围内，电池包电压决定了串联的电芯数量；进一步地并联电芯数目可根据整车的加速及续航决定的电池功率进行定义。因存在电芯出厂状态差异，工作环境差异以及电芯老化程度差异，电芯间的不平衡问题日益显著。电芯不平衡的表现形式主要体现在电压、电量以及电阻上。相关研究表明20％电池内阻差异会导致40％容量衰减不一致。BMS以最先完成充电的电芯作为整个电池组(组包)充电截至的参考，可以说整个电池组最大有效容量取决于其中有效容量最小的电芯，电芯单体的木桶效应非常突出。电池间差异如果不进行均衡，各电芯之间的不一致性在使用过程中会逐渐扩大，致使锂离子电池组不一致性呈扩大趋势。特别是电动二轮车，因采取多个组包的形式，组包间的均衡性难以控制，不同批次组包间的均衡性问题更突出。
[0003]公开号为CN112018837A的中国专利提出了一种支持多通道隔离并联构成电池均衡设备，弥补了现有均衡设备的限制，支持大倍率的电流对电池模组进行充电均衡，使用MCU模块完成CAN通讯和控制功能，并可以通过上位机对设备进行控制，上位机通过CAN通讯模块向电池均衡电路传输控制信号，用于修改控制参数。该专利技术将串联电池组分成多组标准电池(可以是单节电芯也可以是多节电芯并联形成的模组)分别进行均衡，采用输出电流可控DC/DC对标准电池进行均衡，均衡算法是一种基于电压的均衡，推测是进行电池电芯允许最大电压的直充式充电,所有均衡考核指标是电压，未考虑电池间安时数及容量的差异，不能覆盖电池全寿命的均衡。
[0004]公开号为CN112026587A的中国专利根据每个单体电池的荷电状态和所述电池组中各个单体电池的平均荷电状态，确定是否进行限流均衡控制或主动均衡控制。提出一种包含多个均衡单元的均衡管理模块，每个均衡单元包含多个单体电池、开关矩阵模块和一个变压器。均衡算法是一种基于SOC的均衡，通过电压、电流传感器采集每一节电芯的电流、电压信息。该专利技术没有明确指出均衡电芯的组合方式，一辆四轮电动车电池通常有上千节，整个系统非常庞大，且均衡成本也高，实施起来有一定难度。
[0005]现有的技术中，存在以下的缺陷：
[0006]1.对于两轮电动车，电池快速充电、换电方案为长时间续航提供了可能，这对电池包的设计开发提出了要求：电池包体积、重量不能过大；同时驾驶工况中的加速、爬坡驾驶性能等需要大电流、高功率的动力源输出，这就需要电池包有足够大的容量。基于以上两
点，开发人员常采用两个甚至多个电池组合的方式，单电池便于拆卸、携带，总体容量又得到了保证，但这就引出了多个电池包均衡的问题；
[0007]2.现有电池均衡算法通常将电芯电压或SOC做为均衡开启、关闭的触发条件，电池老化后开路电压OCV与SOC的映射关系发生变化，这就导致SOC估算不准，电池充放电开启，结束的判断产生偏差，最终影响电池整体的充、放电表现；
[0008]3.目前主流的均衡为被动均衡，被动均衡降低了电池的有用功率转化，均衡时间长，又了过热的问题，不是主流发展趋势；主动均衡硬件开发成本高，又有空间需求的增加，如果将均衡电路在每个电池包内电池侧，对于电动两轮车而言，可实施性不高。
[0009]4.目前均衡设备开发都是基于同品牌内电池开发，属于1对1开发，均衡设备开发成本高。
[0010]为此，针对电动二轮车电芯布置的特点，本专利技术提出了一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统以及运行方法，为在成本可以接受的前提下进行二轮车电池包全寿命周期可靠运行，基于大数据记录，智能筛选可进行充电的电池包，提供准确的电压
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荷电电荷函数关系，并针对性开展电池包的充电，均衡关系，为电池包全生命周期安全可控运行提供了解决办法。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，现有电池均衡的技术问题以及电动二轮车运行的安全管理问题，提出一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统及其方法，全寿命周期内主动更新充电均衡策略，极具新颖性；确保企业在电动两轮车(扩展到三轮车)领域自主开发的国际领先性；结合实际运行情况开展一般充电与充电均衡双模式并行，智能充电均衡。注重系统性设计，早期布局，有利于控制开发成本，促进该技术的产业化及商业化。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提出了一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统，包括主机终端、Cloud大脑、ZUCC
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IOT云、充电均衡设备、手机APP端、待充电电池包及其驱动车辆；所述主机终端用于负责电池充电、均衡策略的维护与更新，并将信息上传到Cloud大脑；所述Cloud大脑用于对待充电电池的充电均衡策略的决策，并将最新电池包充电均衡策略发送至ZUCC
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IOT云，且所述Cloud大脑与手机APP端进行充电均衡状态的双向交互；所述ZUCC
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IOT云用于与充电均衡设备、驱动车辆通讯，且用于采集待充电电池的健康状态信息；所述充电均衡设备与待充电电池建立通讯连接、电气连接，并用于开展待充电电池的充电、均衡工作。
[0013]作为优选，所述Cloud大脑对不同健康程度的待充电电池包采取不同的充电均衡策略，具体为：所述充电均衡设备采集待充电电池包的冻结帧信息，并上传给ZUCC
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IOT云；所述ZUCC
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IOT云与驱动车辆通讯，并获取驱动车辆故障信息；所述Cloud大脑根据ZUCC
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IOT云发送的电池运行全生命健康信息评估，与主机终端进行通讯，并选取最匹配的充电、均衡策略下发至ZUCC
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IOT云。
[0014]作为优选，所述充电均衡设备主要由PWM发生器、谐振转换器和电压倍增器组成，充电均衡设备用于实现电池模组内的电芯或并联后的电芯(小模组)均衡，所述充电均衡设备用于实现模组内(或7串电芯，标称电压3.6v)或模组之间(也称大模组，标称电压25.2v)
的均衡；均衡设备不需要布置电芯级电压检测、电流检测装置，进一步降低了智能充电均衡系统的成本；所述待充电电池包设有三个连接器接口，分别为标准充电接口、快充接口和均衡接口，且每个接口均设计有机械自锁结构，电气连接除了物理连接还需要逻辑开关才能实现。
[0015]本专利技术还提出了一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统的智能充电均衡方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1：将待充电的电池包接入充电均衡设备；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统，其特征在于：包括主机终端、Cloud大脑、ZUCC
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IOT云、充电均衡设备、手机APP端、待充电电池包及其驱动车辆；所述主机终端用于负责电池充电、均衡策略的维护与更新，并将信息上传到Cloud大脑；所述Cloud大脑用于对待充电电池的充电均衡策略的决策，并将最新电池包充电均衡策略发送至ZUCC
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IOT云，且所述Cloud大脑与手机APP端进行充电均衡状态的双向交互；所述ZUCC
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IOT云用于与充电均衡设备、驱动车辆通讯，且用于采集待充电电池的健康状态信息；所述充电均衡设备与待充电电池建立通讯连接、电气连接，并用于开展待充电电池的充电、均衡工作。2.如权利要求1所述的一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统，其特征在于：所述Cloud大脑对不同健康程度的待充电电池包采取不同的充电均衡策略，具体为：所述充电均衡设备采集待充电电池包的冻结帧信息，并上传给ZUCC
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IOT云；所述ZUCC
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IOT云与驱动车辆通讯，并获取驱动车辆故障信息；所述Cloud大脑根据ZUCC
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IOT云发送的电池运行全生命健康信息评估，与主机终端进行通讯，并选取最匹配的充电、均衡策略下发至ZUCC
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IOT云。3.如权利要求1所述的一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统，其特征在于：所述充电均衡设备主要由PWM发生器、谐振转换器和电压倍增器组成，充电均衡设备用于实现电池模组内的电芯或并联后的电芯均衡，所述充电均衡设备用于实现模组内或模组之间的均衡；所述待充电电池包设有三个连接器接口，分别为标准充电接口、快充接口和均衡接口，且每个接口均设计有机械自锁结构。4.如权利要求1所述的一种基于云端数据交换的智能充电均衡系统的智能充电均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将待充电的电池包接入充电均衡设备；步骤2：通过手机APP端扫码进行身份验证；步骤3：身份验证成功后，待充电电池包与充电均衡设备完成CAN或UDS通讯连接，待充电的电池包的健康状态信息被读入充电均衡设备，具体地体现为电池包管理系统BMS内存储的电池包冻结帧数据；ZUCC
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IOT云按照ZUCC
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IOT protocol
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D协议规定的格式从充电均衡设备读取电池包冻结帧数据；ZUCC
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IOT云按照ZUCC
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IOT protocol
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U协议规定的格式将数据上传Cloud大脑；Cloud大脑与驱动车辆进行通讯，并查询整车故障信息记录，电池包数据信息汇总、处理及分析；所述Cloud大...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍茜，肖宝兰，孙树礼，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：