1.本技术属于电动车增程技术领域，尤其涉及一种双向充放电的可携电池换电方法及系统。


背景技术：

2.目前，电动车作为一种代步工具，因其环保、绿色、成本低的特点，能够满足当前人们的出行要求且对环境的影响相对于传统的燃油车较小。但是目前的电动车由于受到动力电池组的容量的限制，一般只能行驶较短的里程，在长途旅行中较为不便。
3.为了解决上述问题，现有常见的解决方案包括通过在换电柜加装、更换可携电池或是在换电站更换电动车电池，以实现增大电动车电池容量，提高续航里程的目的。其中电动车电池即为上述的电动车动力电池组，可以直接向电动车供电，可携电池是一种可拆卸式的电池，一般通过dc/dc变换器向电动车电池供电，在某些情况下，可携电池可以单独对电动车供电。
4.通过换电站整个更换电动车电池不仅需要克服电动车品牌之间的差异带来的电池规格差异，并且建设换电站的成本较高，很难满足用户随时随地进行换电的需求。由于可携电池重量轻、易拆卸等原因，用户使用起来更为方便，因此常用的方法是在电动车上加装可携电池来实现增程。
5.然而，在加装可携电池时，可携电池一般只能够对电动车电池单向进行充电，而现有的电动车当车辆处于行驶状态时，在驱动电机从高速到低速的减速过程中，由于电机的机械惯性，会产生再生能量，这些再生能量通过电机控制器的能量反馈装置可以重新充入电动车电池中，实现能量回收。但由于连接了可携电池后，可携电池会一直向电动车电池充电，使得电动车电池长时间处于满电状态，那么能量反馈装置收集的再生能量就无法充入电动车电池中，这部分的能量就被浪费了。同时，可携电池将电动车电池充满后，无法通过电动车的充电设备对可携电池进行充电，可携电池既没有电又必须搭载在车上，反而变为累赘。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种双向充放电的可携电池换电方法及系统，旨在解决传统的电动车增程方式存在的能量浪费和成本偏高的问题。
7.本技术实施例的第一方面提供了一种应用于电动车的双向充放电的可携电池换电方法，电动车包括双向dc/dc变换器、电动车电池以及可携电池，双向dc/dc变换器分别连接至所述电动车电池和所述可携电池，所述方法包括：
8.电动车确定所述电动车电池的电量和所述电动车的状态；
9.若电动车电池的电量和电动车的状态满足第一条件时，电动车将可携电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向电动车电池充电；
10.若电动车电池的电量和电动车的状态满足第二条件时，电动车将电动车电池存储
的电能通过双向dc/dc变换器向可携电池充电。
11.进一步的，当电动车电池的电量和电动车的状态满足第一条件时，将电动车电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向可携电池充电，具体包括以下步骤：
12.当电动车处于行驶状态，且电动车电池的电量小于或等于第一预设电量阈值时，电动车确定电动车电池的电量和电动车的状态满足第一条件；
13.电动车将可携电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向电动车电池充电。
14.进一步的，电动车还包括电机控制器和驱动电机，电动车电池连接至电机控制器，电机控制器连接至驱动电机；
15.上述方法还包括：
16.当电动车处于行驶状态时，电动车通过电动车电池向电机控制器供电，以触发电机控制器控制驱动电机工作。
17.进一步的，若电动车电池的电量和电动车的状态满足第二条件时，电动车将电动车电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向可携电池充电，具体包括以下步骤：
18.当电动车处于行驶状态时，电动车将行驶时产生的能量回馈电量反充到电动车电池；
19.若电动车电池的电量大于或等于第二预设电量阈值，则电动车确定电动车电池的电量和电动车的状态满足第二条件；
20.将电动车在行驶时产生的能量回馈电量通过双向dc/dc变换器反充到可携电池。
21.进一步的，若电动车电池的电量和电动车的状态满足第二条件时，电动车将电动车电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向可携电池充电，具体包括以下步骤：
22.当电动车处于充电状态时，电动车通过外部充电设备向电动车电池充电；
23.若电动车电池的电量大于或等于第三预设电量阈值，则电动车确定电动车电池的电量和电动车的状态满足第二条件；
24.电动车将可携电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向电动车电池充电。
25.进一步的，上述外部充电设备为充电桩；或者交流电源；其中，交流电源通过车载充电器连接至电动车电池。
26.进一步的，上述方法还包括：
27.电动车显示可携电池的电量；和/或，
28.电动车显示电池总电量，电池总电量包括电动车电池的可用电量和可携电池的可用电量。
29.进一步的，双向dc/dc变换器通过通信线缆连接至电动车电池，并通过通信线缆连接至可携电池。
30.进一步的，可携电池为锂电池、镍铬电池、镍氢电池或者钠电池。
31.本发明的第二方面，提供了一种应用于电动车的双向充放电的可携电池换电系统，上述系统包括：双向dc/dc变换器、电动车电池以及可携电池，双向dc/dc变换器分别连接至电动车电池和可携电池；
32.上述系统用于：
33.确定电动车电池的电量和电动车的状态；
34.若电动车电池的电量和电动车的状态满足第一条件时，将可携电池存储的电能通
过双向dc/dc变换器向电动车电池充电；
35.若电动车电池的电量和电动车的状态满足第二条件时，将电动车电池存储的电能通过双向dc/dc变换器向可携电池充电。
36.本发明的第三方面，还提供了一种电动车，所述电动车包括上述的一种双向充放电的可携电池换电系统。
37.本技术实施例与现有技术相比，存在的有益效果包括：
38.本技术采用了双向dc/dc转换器，既可以实现可携电池向电动车电池充电，也可以反过来将电动车的运行回馈能量反充到可携电池上，这样就避免了能量的浪费。
39.同时，在一些没有换电柜的地区，用户可以直接通过充电桩或者家用的充电设备，在给电动车电池充电的同时给可携电池充电，提高可携电池的利用率。
附图说明
40.图1为本技术提供的一种双向充放电的可携电池换电方法的流程示意图；
41.图2为本技术提供的一种双向充放电的可携电池换电方法实施例的流程示意图；
42.图3为本技术一实施例提供的可携电池向电动车电池充电的结构示意图；
43.图4为本技术一实施例提供的电动车能量回馈电量向可携电池充电的结构示意图；
44.图5本技术一实施例提供的电动车交流慢充充电时给可携电池充电的结构示意图；
45.图6为本技术一实施例提供的充电桩向电动车充电时给可携电池充电的结构示意图。
46.图7为电池并联开关通过切换电动车电池和可携电池向电动车供电的结构示意图。
具体实施方式
47.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
48.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
49.实施例1
50.图1示出了本技术实施例提供的一种双向充放电的可携电池换电方法的示意图，在本实施例中，本方法包括以下步骤：
51.s1、电动车确定电动车电池和可携电池的电量和电动车的运行状态；
52.s2、电动车根据电动车电池和可携电池的电量和电动车的运行状态，控制双向dc/dc变换器，使可携电池向电动车电池充电，或电动车电池向可携电池充电；
53.s3、电动车通过双向dc/dc变换器接收电动车电池可携电池的实时电量。
54.可选的，电动车可以通过车辆主线与双向dc/dc变换器的通信线路连接，通过双向dc/dc变换器获取电动车电池和可携电池的电量；也可以直接通过车辆主线获取电动车电池的电量，并通过与可携电池通信连接以获取可携电池的电量。
55.进一步的，参见图2，在具体实施例中，步骤s2包括以下步骤：
56.s21、双向dc/dc变换器判断电动车是否处于运行状态；
57.若电动车处于运行状态，步骤s3包括以下步骤：
58.s31、判断电动车电池电量是否小于或等于第一预设电量阈值；
59.s32、若电动车电池电量小于等于第一预设电量阈值，可携电池通过双向dc/dc变换器向电动车电池充电；
60.s33、若电动车电池电量大于等于第一预设电量阈值，则进一步判断电动车电量是否大于等于第二预设电量阈值
61.s33、若电动车电池电量大于等于第二预设电量阈值，将电动车运行过程中产生的能量回馈电量反充到可携电池上；
62.若电动车不处于运行状态，步骤s2进一步包括以下步骤：
63.s22、双向dc/dc变换器判断电动车是否处于充电状态；
64.若电动车处于充电状态，步骤s3包括以下步骤：
65.s34、判断电动车电池电量是否大于等于第三预设电量阈值；
66.s35、若电动车电池电量大于等于第三预设电量阈值，进一步判断可携电池的电量是否已满；
67.s36、若可携电池电量未满，电动车通过双向dc/dc变换器向可携电池充电，若可携电池电量已满，则结束充电；
68.s37、若电动车电池电量小于第三预设电量阈值，则继续向电动车电池充电。
69.在本实施例中，无论电动车处于行驶状态或是充电状态，电动车电池的电量可以与可携电池的电量互相传输，相当于扩大了原有电动车电池的电量，能够很好地解决电动车增程的问题
70.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
71.根据上述实施例，在步骤s1中，双向dc/dc变换器获取与其连接的电动车电池和可携电池的电量的同时，也同时获取电动车电池和可携电池的电压等级，根据电压等级，双向dc/dc变换器在进行可携电池向电动车电池充电或电动车电池向可携电池反充电时，双向dc/dc变换器自行选择进行升压或降压操作。
72.实施例2
73.为了更好的理解上述实施例1，下面通过实施例2对本技术的实施例1做进一步说明。
74.可选地，在本实施方案中，可以将第一预设电量阈值定为20％，第二预设电量阈值定为95％，在实际操作中，第一预设电量阈值和第二预设电量阈值可以设定为0％～100％之间的任意数值，且第一预设电量阈值应小于第二预设电量阈值，在具体的实现方案中，为了操作上的方便，一般将第二预设电量阈值设为100％。在一开始行驶时，电动车电池的电
量为100％，既大于第一预设电量阈值，也大于第二预设电量阈值，此时，双向dc/dc变换器将电动车运行过程中产生的能量反馈电量通过电动车电池充入可携电池中，经过一段时间的行驶后，电动车电池的电量下降到90％，此时电动车电池的电量高于第一预设电量阈值但低于第二预设电量，电动车运行过程中产生的能量反馈电量直接充入电动车电池中。再行驶一段时间后，电动车电池的电量为15％，此时电动车电池的电量低于第一预设充电阈值，可携电池通过双向dc/dc变换器向电动车电池充电，在一些实施例中可以设置为当电动车电池的电量超过第一预设电量阈值(在本实施例中即为电动车电池电量超过20％)时，可携电池停止向电动车电池充电；也可以设置为直到电动车电池的电量大于等于第二预设电量阈值后(即本实施例中的电动车电池电量大于等于95％)时，可携电池停止向电动车电池充电。
75.可选地，在本实施方案中，可以将第三预设电量阈值定为90％，当电动车进行充电时，若电动车电池的电量低于第三预设电量阈值90％，则此时充电系统优先给电动车电池进行充电，直至其电量大于等于第三预设电量阈值90％，此时充电系统充入的电量通过双向dc/dc变换器给可携电池充电，这样既可以优先保证电动车电池本身的电量，也可以在时间充裕的情况下对可携电池进行充电，避免可携电池电量用光后，找不到换电柜归还或更换，给用户造成不便。
76.在某些情况下，双向dc/dc变换器读取电动车电池和可携电池的电压等级时，若电动车电池的电压等级和可携电池的电压等级一致，那么就无需双向dc/dc变换器执行升/降压操作，可以在电动车电池与可携电池的连接线路之间设置一电池并联开关，当电动车电池的电量耗尽时，自动闭合电池并联开关，使可携电池直接向电动车供电。
77.如图3至图6所示，一种双向充放电的可携电池换电系统，包括：
78.可携电池1、双向dc/dc变换器2和电动车电池3，可携电池1通过双向dc/dc变换器2与电动车电池3连接，双向dc/dc变换器2用于读取可携电池1和电动车电池3的电压和电量，并根据电动车电池和可携电池的电压和电量以及电动车的状态，决定可携电池与电动车电池的充电方向。可携电池通过端子线连接到双向dc/dc变换器，端口带机械锁扣功能，防止颠簸使线路连接松动。连接可携电池的端口正负极防呆，不会反接。该锁扣只需要人手扳动就能解锁，不需要借助工具，便于更换可携电池。端子线上除了可以通过大功率电线外还包括通信线路，并且端子线一端固定在双向dc/dc变换器上，可以不用工具拆卸，方便更换可携电池。
79.由于dc/dc变换器具有升压降压的功能，因此可连接的可携电池的电容量、电压甚至电池类型都是不固定的，在具体的实现过程中，选用的可携电池可以是锂电池、镍铬电池、镍氢电池或者钠电池。可携电池上可以带有电池管理系统(bms)，电池管理系统可以将可携电池的电压、电量等参数通过通信线路发送给dc/dc变换器，dc/dc变换器根据可携电池的电压和电动车电池的电压，决定具体执行升压还是降压操作。
80.如图7所示，当可携电池的电压等级与电动车电池的电压等级一致时，无需通过dc/dc变换器进行升压和降压操作，在一些实施例中，仅需要通过可由电动车控制的电池并联开关，将可携电池与电动车电池并联起来，当电动车电池电量耗尽时，电池并联开关直接切换至可携电池对电动车进行供电。
81.具体的，双向dc/dc变换器2决定可携电池与电动车电池的充电方向通过下述实施
例进行说明。
82.实施例3
83.如图3所示，双向dc/dc变换器2通过通信电缆实时获取可携电池1和电动车电池3的电压和电量，电动车电池3的电量由于其连接的电机控制器4持续控制驱动电机5工作而下降，该信息通过双向dc/dc变换器2经车辆总线传输给电动车，电动车结合其他相关参数判断电动车正在行驶状态，当车辆处于行驶状态时，在驱动电机从高速到低速的减速过程中，由于电机的机械惯性，会产生再生能量，这些能量通过电机控制器的能量反馈装置可以重新充入电动车电池中，实现能量回收。
84.当双向dc/dc变换器2获取到的电动车电池3的电量显示电动车电池的电量小于等于第一预设电量阈值，此时可携电池向电动车电池充电。
85.如图4所示，当双向dc/dc变换器2获取到的电动车电池3的电量显示电动车电池的电量大于等于第二预设电量阈值，双向dc/dc变换器2将部分或是全部能量反馈电量反充至可携电池，能量反馈电量通过电机控制器从驱动电机运行过程中获得，解决电动车电机有能量回馈时，如果电动车上的电池已经充满，不能进行能量回收的问题。
86.实施例4
87.如图5或图6所示，双向dc/dc变换器2通过通信电缆实时获取可携电池1和电动车电池3的电压和电量，电动车电池的电量由于车载充电器6连接了交流电源7或是与充电桩8连接而上升，双向dc/dc变换器2据此判断电动车正在充电状态，因此双向dc/dc变换器2决定电动车电池向可携电池充电。为了保证电动车电池的充电速度，电动车电池电量大于第三预设电量阈值后，双向dc/dc变换器2再开始向可携电池3充电。使充电桩给电动车电池充电时，也可以给可携电池充电，以便延长续航，同时解决由于换电站成本高，不利于推广的问题，可以更广泛的采用换电柜人工换电，成本低廉
88.在一些实施例中，双向dc/dc变换器与汽车系统通过车辆总线连接，用于直接读取车辆的运行状态，并可以向汽车系统发送可携电池和电动车电池的电量情况，使驾驶员可以直观的看到可携电池和电动车电池的电量情况。
89.可选的，双向dc/dc变换器中还可以包括一存储器，存储器内预存电动车处于运行状态下的第一预设电量阈值、第二预设电量阈值和电动车处于充电状态下的第三预设电量阈值。
90.可选的，双向dc/dc变换器还包括处理器，以及存储在上述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述双向充放电的可携电池换电方法的步骤。
91.在一些实施例中，可携电池上安装了gps定位模块和通信模块，gps定位模块用于防止可携电池失窃，通信模块用于向换电柜发送可携电池的状态信息。
92.在一些实施例中，电动车电池可以通过双向dc/dc变换器连接多个可携电池，并对每个可携电池排序，使每个可携电池按次序执行上述步骤，或连接多个双向dc/dc变换器，并通过多个双向dc/dc变换器连接多个可携电池，以便根据具体需要的行驶里程，灵活的增减可携电池，实现灵活增程的目的。
93.本技术实施例提供双向充放电的可携电池换电方法可以应用于电动车，例如2轮电动脚踏车，或者4轮电动车，或者其他可能的电动车。
94.在一些实施例中，双向dc/dc变换器上装有用于显示双向dc/dc变换器工作状态的指示灯。
95.本技术由于采用了双向dcdc转换器，既可以给电动车补电，也可以反过来将电动车的电存储到可携电池上，相当于扩大了电动车电池容量。
96.在没有换电柜的地区，司机也可以通过充电桩给可携电池充电。提高可携电池的利用率；接上可携电池后，仪表台可以显示可携电池容量和增加可携电池后的总容量。
97.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。