一种电磁控制的快换动力电池总成、电动车辆及快换方法与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，具体的说是一种电磁控制的快换动力电池总成、电动车辆及快换方法。


背景技术：

2.由于人民的生活水平的日益提高，汽车已经成为每个家庭必备的用品，然而随着汽油车的数量的增加，其产生的有害气体等污染物对我们的生活环境的污染已经到了令我们难以承受的地步，因此，我们必须找到能够在一定程度上代替汽油的新能源，以缓解我们的环境压力。
3.基于这样的现状，使用动力电池的新能源汽车以其显而易见的优势成为了人们的新宠。首先，使用动力电池的新能源汽车相对于汽油车来说，能够更加节省成本；其次，由于电池不和氧气发生氧化反应，因此在充放电过程中没有多余的废气排出，有效地防止了对环境的污染。
4.动力电池作为新能源汽车的关键核心零部件，结构安全及热管理性能非常重要。目前主流的电池总成方案是标准模组或者ctp构型电池总成，这两种方案的电池总成结构比较复杂，均存在换电池效率低、换电结构复杂的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种电磁控制的快换动力电池总成、电动车辆及快换方法，通过控制电磁控制器、前置电磁铁和后置电磁体的电源，从而实现电池的快速安装与更换，解决了现有技术中更换动力电池效率低、换电结构复杂的问题。
6.本发明技术方案结合附图说明如下：一种电磁控制的快换动力电池总成，包括动力电池2、电磁控制器5；所述电磁控制器5固定在车身1底部；所述动力电池2与电磁控制器5通过吸和状态、脱开状态实现安装与拆卸。
7.进一步地，所述电磁控制器5包括固定吸和盘501和电磁线圈502；所述固定吸和盘501固定在车身1底部；所述电磁线圈502设置在固定吸和盘501内；所述电磁线圈502与整车控制器vcu电性连接。
8.进一步地，所述电磁线圈502通过内部通入电流，产生电磁场；所述电磁线圈502通过内部断开电流，断开电磁场。
9.进一步地，所述固定吸和盘501位于动力电池2质心的上方。
10.进一步地，所述动力电池2包括电池上箱体201、后置电磁体202、前置电磁体203、下箱体侧边框204、下箱体端板205和动力电池本体；所述电池上箱体201、下箱体侧边框204和下箱体端板205构成了动力电池箱体；所述动力电池本体固定在动力电池箱体内；所述后置电磁体202、前置电磁体203设置在动力电池箱体内横梁上；所述后置电磁体202、前置电磁体203与电池管理系统bms电性连接。
11.进一步地，所述后置电磁体202内部流入电流，产生电磁场；所述后置电磁体202内部断开电流，断开电磁场；所述前置电磁体203内部流入电流，产生电磁场；所述前置电磁体203内部断开电流，断开电磁场。
12.一种电动车辆，包括车辆本体和一种电磁控制的快换动力电池总成。
13.一种电磁控制的快换动力电池总成的快换方法，包括以下步骤：步骤一、电池管理系统bms采集动力电池2的功能请求；步骤二、电池管理系统bms根据采集到的功能请求进行判断，判断电池管理系统bms需要进行的工作模式；所述工作模式包括：换电模式、热失控模式和无工作模式；步骤三、电池管理系统bms根据判断的工作模式执行相应的动作；步骤四、对步骤一采集的功能请求进行信号反馈，如果符合条件即为达标；如果未达标，重复进行步骤三；否则，退出控制。
14.所述步骤三的具体方法如下：热失控模式：接收到动力电池2发生热失控信号，需要将动力电池2与车身1摘离，后置电磁体202、前置电磁体203、电磁控制器5同步同时切断电源，断开电流，后置电磁体202、前置电磁体203不工作，直至动力电池2脱离车身；换电模式：接收到动力电池2需要换电信号，需要将动力电池2与车身1摘离后再安装新的动力电池2；电磁控制器5先切断电源无电磁场，间隔2-3s后后置电磁体202、前置电磁体203切断电源无电磁场，直至动力电池2脱离车身1；等待新的车身1换至相应位置后，电磁控制器5先通入电源产生电磁场，间隔2-3s后后置电磁体202、前置电磁体203通入电源产生电磁场，直至动力电池2连接车身1；无工作模式：接收到无需工作信号，所有结构保持原状态不进行变化。
15.所述工作模式的先后级判定为：热失控模式＞换电模式＞无工作模式。
16.本发明的有益效果为：1）本发明提供的一种电磁控制的快换动力电池总成、电动车辆及快换方法，通过控制电磁控制器、前置电磁铁和后置电磁体的电源的通入与断开，实现动力电池与车身的吸引和排斥，从而实现动力电池的快速安装与更换，节省了时间；2）本发明能在动力电池发生热失控的第一时间内，将有害的动力电池脱离车身，有效保证乘客的财产安全，有效延缓了电池热失控，保证了动力电池的安全；3）本发明中动力电池和车身的连接无其他机械结构，实现了总成的轻量化设计，降低了研发成本。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
18.图1为本发明安装在电动车辆上的结构示意图；图2为本发明中动力电池的结构示意图；图3为电磁控制器安装在电动车辆上的结构示意图；
图4为本发明中电磁控制器的结构示意图。
19.图中：1、车身；2、动力电池；201、电池上箱体；202、后置电磁体；203、前置电磁体；204、下箱体侧边框；3、前车轮；4、前悬架；5、电磁控制器；501、固定吸和盘；502、电磁线圈；6、后悬架；7、后车轮。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
22.实施例一一种电磁控制的快换动力电池总成，包括动力电池2、电磁控制器5；所述电磁控制器5固定在车身1底部；所述动力电池2与电磁控制器5通过吸和状态、脱开状态实现安装与拆卸。
23.所述电磁控制器5包括固定吸和盘501和电磁线圈502；所述固定吸和盘501固定在车身1底部；所述电磁线圈502设置在固定吸和盘501内侧的上方；所述电磁线圈502与整车控制器vcu电性连接。
24.所述固定吸和盘501位于动力电池2质心的上方，可以使动力电池2与固定吸和盘501连接牢靠。
25.所述动力电池2包括电池上箱体201、后置电磁体202、前置电磁体203、下箱体侧边框204、下箱体端板205和动力电池本体；所述电池上箱体201、下箱体侧边框204和下箱体端板205构成了动力电池箱体；所述动力电池本体固定在动力电池箱体内；所述后置电磁体202、前置电磁体203固定在动力电池箱体的内下箱体端板205上；所述后置电磁体202、前置电磁体203与电池管理系统bms电性连接。
26.当动力电池2需要安装在车身1上时，整车控制器vcu控制电磁控制器5通入电流产生电磁场；电池管理系统bms给前置电磁体203、后置电磁体202 通入电流产生与电磁控制器5相互吸引的电磁场，从而使动力电池2与电磁控制器5产生吸合状态实现动力电池2的安装。
27.当动力电池2需要在车身1上拆卸时，整车控制器vcu控制电磁控制器5断开电流；
电池管理系统bms给前置电磁体203、后置电磁体202 断开电流，从而使动力电池2与电磁控制器5形成脱开状态实现动力电池2的拆卸。
28.所述动力电池2包括电池上箱体201、后置电磁体202、前置电磁体203、下箱体侧边框204、下箱体端板205和动力电池本体；所述电池上箱体201、下箱体侧边框204和下箱体端板205构成了动力电池箱体；所述动力电池本体固定在动力电池箱体内横梁上；所述后置电磁体202、前置电磁体203设置在动力电池箱体内；所述后置电磁体202、前置电磁体203与电池管理系统bms电性连接。
29.所述前置电磁体203有两个，采用可以控制产生电磁场的电磁铁；所述电磁铁的底部与动力电池箱体内的前横梁硬连接，提升了整车的连接性能。前横梁和后横梁相对于电池包的质心对称分布。所述电池包的质心位置根据动力电池本体的位置确定。
30.所述前置电磁体203内部流入电流，产生电磁场；所述前置电磁体203内部断开电流，电磁场消失。
31.所述后置电磁体202有两个，采用可以控制产生电磁场的电磁铁；所述电磁铁的底部与动力电池箱体内的后横梁硬连接，提升了整车的连接性能。前横梁和后横梁相对于电池包的质心对称分布。所述电池包的质心位置根据动力电池本体的位置确定。
32.所述后置电磁体202内部流入电流，产生电磁场；所述后置电磁体202内部断开电流，电磁场消失。
33.另外，若计算的电池包的质心位于动力电池箱体的几何中心，前置电磁体203和后置电磁体202结构相同，若电池包的质心不位于动力电池箱体的几何中心，靠近几何中心的电磁体小，远离几何中心的电磁体大。
34.实施例二一种电动车辆，包括车辆本体和一种电磁控制的快换动力电池总成；该种电磁控制的快换动力电池总成安装在车辆本体上；所述车辆本体包括车身1、前车轮3、前悬架4、后悬架6和后车轮7；所述前车轮3通过轴与前悬架4连接；所述后车轮7通过轴与后悬架6连接；所述一种电磁控制的快换动力电池总成包括动力电池2、电磁控制器5；所述电磁控制器5固定在车身1底部；所述动力电池2与电磁控制器5通过吸和状态、脱开状态实现安装与拆卸，无多余的机械结构即能使动力电池2和车身1连接和摘离，实现了总成的轻量化设计，降低了研发成本；设置有电磁控制的快换动力电池总成的电动车辆，可以实现动力电池2的快速安装与更换，并且能在动力电池2发生热失控的第一时间内，将有危害的动力电池2脱离车身1，有效保证乘客的财产安全，有效延缓电池热失控。
35.实施例三一种电磁控制的快换动力电池总成的快换方法，包括以下步骤：步骤一、电池管理系统bms采集动力电池2的功能请求；所述功能请求包括：热失控、换电和无需工作。
36.步骤二、电池管理系统bms根据采集到的功能请求进行判断，判断电池管理系统bms需要进行的工作模式；所述工作模式包括：换电模式、热失控模式和无工作模式；步骤三、电池管理系统bms根据判断的工作模式执行相应的动作；具体方法如下：
热失控模式：接收到动力电池2发生热失控信号，需要将动力电池2与车身1摘离，后置电磁体202、前置电磁体203、电磁控制器5同步切断电源，断开电流，后置电磁体202、前置电磁体203不工作，直至动力电池2脱离车身；换电模式：接收到动力电池2需要换电信号，需要将动力电池2与车身1摘离后再安装新的动力电池2；电磁控制器5先切断电源，此时电磁控制器5无电磁场，间隔2-3s后切断后置电磁体202、前置电磁体203的电源，此时后置电磁体202和前置电磁体203也无电磁场，动力电池2脱离车身1；待新的动力电池2换至相应位置后，电磁控制器5先通入电源产生电磁场，间隔2-3s后后置电磁体202、前置电磁体203通入电源也产生电磁场，直至动力电池2连接车身1；无工作模式：接收到无需工作信号，所有结构保持原状态不进行变化。
37.所述工作模式的先后级判定为：热失控模式＞换电模式＞无工作模式。
38.步骤四、对步骤一采集的功能请求进行信号反馈，如果解决了问题即为达标；如果未达标，重复进行步骤三；否则，退出控制。
39.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。