名称：双电池充放电电动车及其充放电管理系统

专利号：202511802861.6

专利权人：刘安喜

技术领域

本发明涉及电动车辆及电池管理技术领域，具体涉及一种双电池供电的电动车辆及其配套的智能充放电管理系统。

背景技术

随着新能源产业的快速发展，电动车辆因环保、节能等优势已广泛应用于日常出行，但电池续航能力不足、充放电管理粗放、应急供电能力薄弱等问题仍制约其进一步普及。当前主流电动车辆多采用单电池供电系统，依赖固定容量的蓄电池提供动力，受限于电池能量密度，单次续航里程普遍较短，且充电桩覆盖不足、充电耗时较长，易引发用户“续航焦虑”。在长途行驶或应急场景下，单电池电量耗尽后车辆无法继续行驶，严重影响使用便利性。

同时，现有电动车辆的电池管理系统存在明显短板：

一是充放电策略单一，多采用固定功率充电，未根据电池荷电状态(SOC)动态调整，易导致过充、过放现象，缩短电池使用寿命；

二是电池状态检测时效性不足，采样频率低，难以精准捕捉电压、温度等关键参数突变，增加安全隐患；

三是缺乏灵活的充电模式选择，仅支持单一电池静态充电，无法满足用户差异化充电需求；

四是双电池切换技术不成熟，部分采用手动切换或切换延迟过长(通常超过1秒)，切换过程中易出现动力中断，影响行驶稳定性。

此外，传统传动连接装置多采用刚性连接，动力传递过程中冲击较大，易造成电动机、发电机及电池接口损伤；电池保护机制不完善，对过温、过流、短路等异常工况的响应不及时，存在安全风险。

因此，亟需研发一种具备长续航、智能充放电管理、无缝切换、多重保护功能的双电池供电系统，解决现有电动车辆续航不足、管理粗放、使用不便等痛点，推动电动车辆电池管理技术的升级优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双电池充放电电动车及其充放电管理系统，以提升电动车续航能力以缓解续航焦虑，实现双电池无缝切换以保障行驶连续稳定，智能优化充放电策略以延长电池使用寿命，构建多重安全保护机制以杜绝电池使用风险，提供灵活充电模式以提升用户使用便捷性，以及实现电池状态实时监测与信息反馈以方便维护管理。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

双电池充放电电动车，包括驱动电动机、充电发电机、传动连接装置、主用蓄电池、备用蓄电池、开关组件、外部充电组件以及车轮组件；

所述传动连接装置为弹性联轴器或皮带传动机构，一端与驱动电动机输出轴固定连接，另一端与充电发电机输入轴固定连接；

所述开关组件包括放电驱动开关、发电机充电开关、外部充电切换开关；

所述外部充电组件包括外接充电插座；

所述车轮组件包括前驱动车轮和后被动车轮，所述前驱动车轮安装于车辆前部转向机构且与驱动电动机的动力输出端传动连接，所述后被动车轮安装于车辆后部为随动支撑轮；

行驶时，一蓄电池放电驱动驱动电动机运转，驱动电动机带动前驱动车轮转动，同时通过传动连接装置带动充电发电机运转，充电发电机对另一蓄电池实施充电；外部充电时，通过外接充电插座与外部充电切换开关，可选择单独对主用蓄电池、单独对备用蓄电池或双电池同时充电。

一种适配所述双电池充放电电动车的充放电管理系统，包括：

电池状态检测模块，用于采集主用蓄电池、备用蓄电池的运行状态数据；

中央控制模块，与开关组件、电池状态检测模块电连接，用于根据运行状态数据控制开关组件通断，实现双电池充放电切换及充电功率调整；

保护模块，用于对双电池的充放电过程实施异常工况保护；

通信模块，用于反馈双电池状态及充放电相关信息。

进一步的，所述电池状态检测模块采集的运行状态数据包括荷电状态、电压、温度、电流，采样频率为1次/秒，并将采集数据实时传输至中央控制模块。

进一步的，所述中央控制模块的控制逻辑包括：

充放电切换逻辑：当前放电电池SOC≤20％或温度≥45℃时，切断其放电回路并接通另一电池放电回路，同步切换充电发电机的充电对象；

充电功率调整逻辑：被充电电池SOC≤30％时采用1C充电，30％＜SOC≤80％时采用0.5C充电，SOC＞80％时采用0.2C涓流充电。

进一步的，所述保护模块的保护机制包括：

过充保护：蓄电池SOC≥98％时切断充电回路；

过放保护：蓄电池SOC≤10％时切断放电回路；

过温保护：蓄电池温度≥50℃时切断对应充放电回路；

过流保护：检测到电池短路电流≥100A时，立即切断对应回路。

进一步的，所述通信模块支持与车辆中控系统或移动终端通信，反馈的信息包括双电池SOC、电压、温度、充放电模式及故障告警。

进一步的，所述传动连接装置的弹性联轴器弹性体为丁腈橡胶材质，通过键连接方式与驱动电动机输出轴、充电发电机输入轴固定。

进一步的，双电池充放电切换时间≤0.5秒，确保车辆行驶连续性。

进一步的，所述前驱动车轮通过减速器与驱动电动机的动力输出端传动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.续航能力显著提升：采用主用+备用双电池结构，结合行驶过程中充电发电机对闲置电池的动态充电，形成“放电-充电”循环，大幅延长单次续航里程，减少外部充电依赖，尤其适用于长途出行或充电桩稀缺场景；

2.切换顺畅无中断：通过中央控制模块精准控制开关组件，双电池切换时间≤0.5秒，实现无缝衔接，行驶过程中无动力中断感，保障驾驶体验；

3.电池寿命延长：电池状态检测模块以1次/秒的高频采集数据，中央控制模块根据SOC动态调整充电倍率(1C、0.5C、0.2C)，配合多重保护机制，有效避免过充、过放、过温等损伤，显著延长电池循环使用寿命；

4.安全可靠性高：集成过充(SOC≥98％)、过放(SOC≤10％)、过温(≥50℃)、过流(短路电流≥100A)等多重保护，实时响应异常工况，杜绝电池起火、爆炸等安全风险；

5.使用灵活便捷：支持外部充电模式自由选择(单充主用、单充备用、双充)，适配不同充电场景；通信模块实时反馈电池SOC、电压、温度及故障告警，方便用户远程监控与维护；

6.结构稳定耐用：传动连接装置采用丁腈橡胶弹性联轴器，缓冲动力传递冲击，降低电动机、发电机及电池接口的磨损，提升整车部件使用寿命与运行稳定性。

附图说明

图1为本发明双电池充放电电动车的结构示意图；

图2为本发明双电池充放电电动车的电路原理图；

图3为本发明充放电管理系统的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的双电池充放电电动车及其充放电管理系统，其特征在于：

(一)双电池充放电电动车主体结构：

包括驱动电动机1、充电发电机2、传动连接装置3、主用蓄电池4、备用蓄电池5、开关组件、外部充电组件及车轮组件；

车轮组件包括前驱动车轮6和后被动车轮7，前驱动车轮6安装于车辆前部转向机构，且与驱动电动机1的动力输出端传动连接，用于接收驱动力带动车辆行驶；后被动车轮7安装于车辆后部，为随动支撑轮；

传动连接装置3为弹性联轴器或皮带传动机构，一端与驱动电动机1输出轴固定连接，另一端与充电发电机2输入轴固定连接，确保动力稳定传递；

开关组件包括放电驱动开关K1、发电机充电开关K2、外部充电切换开关K3，实现充放电回路的精准控制；

外部充电组件含外接充电插座8，支持双电池独立静态充电；

(二)充放电管理系统：

作为核心控制单元，包括电池状态检测模块、中央控制模块、保护模块及通信模块；

电池状态检测模块：实时采集主用/备用蓄电池的荷电状态(SOC)、电压、温度、电流数据，采样频率为1次/秒，确保数据时效性；

中央控制模块：接收检测数据，基于预设逻辑控制开关组件通断，实现双电池充放电切换；预设逻辑包括：SOC低于20％时触发电池切换、负载电流突变时调整充电功率等；

保护模块：设置多重保护阈值，避免电池异常工况；

通信模块：支持与车辆中控系统或移动终端通信，反馈电池状态及充放电信息。

工作原理：

行驶工况：中央控制模块控制开关组件，使主用蓄电池或备用蓄电池中一者放电驱动电动机运转，电动机通过动力传动结构带动前驱动车轮转动，同时通过传动连接装置带动充电发电机发电，发电功率根据另一电池剩余电量动态调整，对其实施恒流恒压充电；

外部充电工况：通过外部充电切换开关，可选择单独对主用电池、单独对备用电池或双电池同时充电，充电过程中保护模块实时监控，避免过充；

切换逻辑：当当前放电电池SOC≤20％或温度≥45℃时，中央控制模块快速切断其放电回路，接通另一电池放电回路，同时切换充电发电机的充电对象，确保车辆续航连续性。

具体实施例：

结合附图1-3，对本发明的具体结构及工作流程进一步说明：

结构装配：

车轮组件：前驱动车轮为转向驱动轮，通过转向节与车辆前部车架连接，其轮轴通过减速器与驱动电动机的动力输出端传动连接，实现动力传递；后被动车轮为随动支撑轮，通过轮架与车辆后部车架连接，仅起支撑和导向辅助作用；

传动连接装置采用弹性联轴器，其两端分别通过键连接方式与驱动电动机输出轴、充电发电机输入轴固定，联轴器弹性体选用丁腈橡胶材质，缓冲传动冲击；

主用蓄电池、备用蓄电池均采用锂电池，额定电压一致(如48V)，容量根据车辆续航需求配置(如20Ah)，并联安装于车辆电池仓内；

充放电管理系统集成于控制盒内，控制盒固定在电池仓旁，通过线束分别与双电池、电动机、发电机、开关组件及外部充电插座电连接。

详细工作流程：

启动阶段：车辆启动后，电池状态检测模块初始化，采集双电池初始SOC、电压、温度数据并传输至中央控制模块；控制模块优先选择SOC更高的电池作为放电电池，控制对应放电驱动开关闭合，电池向驱动电动机供电；

行驶充电阶段：驱动电动机运转，通过减速器带动前驱动车轮转动实现车辆行驶，同时通过弹性联轴器带动充电发电机同步运转，发电机输出电能；中央控制模块控制对应发电机充电开关闭合，根据被充电电池的SOC调整充电电流(SOC≤30％时采用1C充电，30％＜SOC≤80％时采用0.5C充电，SOC＞80％时采用0.2C涓流充电)；

切换阶段：当放电电池SOC降至20％，或温度升至45℃时，中央控制模块先切断其放电驱动开关，再闭合另一电池的放电驱动开关，同时切换发电机充电开关至该放电电池的充电回路，完成无缝切换，切换时间≤0.5秒，不影响车辆行驶；

外部充电阶段：将外部充电器接入外接充电插座，通过车辆控制面板选择充电模式(单充主用、单充备用、双充)，中央控制模块控制外部充电切换开关闭合对应回路，保护模块实时监控充电电压、电流及电池温度，当电池SOC≥98％或温度≥50℃时，切断充电回路；

保护机制：除过充、过放、过温保护外，当检测到电池短路(电流≥100A)时，保护模块立即切断对应回路；当发电机输出电压异常(高于电池额定电压15％或低于85％)时，控制模块切断发电机充电回路，避免损坏电池。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。