CN105515087A - 一种模块化锂电池组及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化锂电池组及电动车。锂电池组包括电池组外壳，电池组外壳内设有控制器和若干个并联的电池模组，电池组外壳上设有正极接线端子、负极接线端子和无线通信模块，正极接线端子与电池模组的正极电连接，负极接线端子与电池模组的负极电连接，电池模组包括充放电电路和若干个串联的电池模块，充放电电路、若干个电池模块串联，电池模块包括若干个串联的单体电池，电池模块上设有用于检测电池模块内每个单体电池电压的电压检测模块，控制器分别与电压检测模块、充放电电路和无线通信模块电连接。电动车包括上述的锂电池组。本发明使锂电池组实现了模块化，通用性不强，便于维护，适合批量生产，降低了生产成本。

Description

一种模块化锂电池组及电动车

技术领域

本发明涉及电池组技术领域，尤其涉及一种模块化锂电池组及电动车。

背景技术

目前，电动汽车用的锂电池组在结构方面由于没有国家统一的标准，尤其在实现模块化方面，更加没有统一的意见，市场主流定制化非常严重，该现象导致电池生产厂家在开发应用过程中非常的痛苦，开发周期长、性能不稳定、批量化生产设备不统一、生产无统一工艺标准、物料繁杂、生产成本高等种种困难，长期以此，无法确保整个行业的健康发展及市场化应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有锂电池组没有模块化，维护不便，批量生产成本较高的技术问题，提供了一种模块化锂电池组及电动车，其使锂电池组实现了模块化，通用性不强，便于维护，适合批量生产，降低了生产成本。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种模块化锂电池组，包括电池组外壳，所述电池组外壳内设有控制器和若干个并联的电池模组，所述电池组外壳上设有正极接线端子、负极接线端子和无线通信模块，所述正极接线端子与电池模组的正极电连接，所述负极接线端子与电池模组的负极电连接，所述电池模组包括充放电电路和若干个串联的电池模块，所述充放电电路、若干个电池模块串联，所述电池模块包括若干个串联的单体电池，所述电池模块上设有用于检测电池模块内每个单体电池电压的电压检测模块，所述控制器分别与电压检测模块、充放电电路和无线通信模块电连接。

在本技术方案中，电池模块包括7个或13个串联的单体电池，电池组外壳采用塑壳或铝盒及其它相应材质。电压检测模块检测电池模块内的每个单体电池的电压，将单体电池的电压值和电池模块的电压值发送到控制器。

在充电过程中，如果某个电池模块中的单体电池的电压大于预设的上限值，则控制器控制该电池模块所在的电池模组中的充放电电路停止充电，其它电池模组照常充电，可保证锂电池组充分充电；在放电过程中，如果某个电池模块中的单体电池的电压小于预设的下限值，则控制器控制该电池模块所在的电池模组中的充放电电路停止放电，其它电池模组照常放电，可延长行驶里程。控制器可通过无线通信模块与用户的智能手机通信，也可与云端通信，将锂电池组数据发送到智能手机或云端。

如果某个电池模块损坏了，只需要将该电池模块取出，更换一个新的电池模块就可以保证锂电池组能够正常工作。当锂电池组损坏时，其中完好的电池模块可以取出回收利用。

作为优选，所述充放电电路包括预充继电器、预充电阻和放电继电器，所述放电继电器的常开触点开关、若干个电池模块串联，所述预充继电器的常开触点开关和预充电阻组成的串联电路与放电继电器的常开触点开关并联，所述放电继电器的线圈两端与控制器电连接，所述预充继电器的线圈两端与控制器电连接。

在充电时，控制器控制预充继电器的常开触点开关闭合，放电继电器的常开触点开关断开；在放电时，控制器控制预充继电器的常开触点开关断开，放电继电器的常开触点开关闭合。当控制器监测到锂电池组内有两个电池模组之间的电压差值大于设定的阈值时，控制器控制这两个电池模组中的预充继电器常开触点开关闭合，这两个电池模组串联导通，电压高的电池模组给电压低的电池模组充电，由于有预充电阻，两个电池模组之间的电流较小，不会损坏电池，等两个电池模组之间的电压差小于设定值时，控制器控制预充继电器的常开触点开关断开。从而避免了以下情况的出现：在组装过程中或售后过程中，锂电池组中的电池模组的电压不一致，电池模组之间的电压差值可能超过一定阈值，直接将电池模组并联，高电压的电池模组会对低电压的电池模组形成瞬间大电流放电，损坏电池或引发危险。

作为优选，所述电池组外壳内还设有总正继电器和总负继电器，所述总正继电器的常开触点开关串接于正极接线端子和电池模组正极之间，所述总负继电器的常开触点开关串接于负极接线端子和电池模组负极之间，所述总正继电器的线圈两端与控制器电连接，所述总负继电器的线圈两端与控制器电连接。总正继电器、总负继电器用于控制锂电池组的输入输出。

作为优选，所述电池组外壳内还设有总熔断器，所述电池模组还包括分熔断器，所述总熔断器串接于正极接线端子与电池模组的正极之间，所述分熔断器、充放电电路、若干个电池模块串联。

作为优选，所述电池组外壳内还设有总电流传感器，所述电池模组还包括分电流传感器，所述总电流传感器串接于正极接线端子与电池模组的正极之间，所述分电流传感器、充放电电路、若干个电池模块串联。总电流传感器检测总电流，分电流传感器检测电池模组的电流，总电流传感器和分电流传感器将检测数据发送到控制器。当控制器检测到两个电池模组的电流差值大于设定的阈值时，控制器通过报警模块发出报警或断开相应的电池模组，使得整车实现限功率运行，不会导致车辆在一般故障情况下直接停于路上。

作为优选，所述电池组外壳上还设有报警模块，所述报警模块与控制器电连接。当控制器监测到锂电池组出现电压异常、电流异常等故障时，通过报警模块发出报警。

作为优选，所述电池模块上还设有检测电池模块温度的温度传感器，所述温度传感器与控制器电连接。温度传感器检测电池模块的温度，并将其发送到控制器。

作为优选，所述电池组外壳内还设有湿度传感器，所述湿度传感器与控制器电连接。湿度传感器检测电池模块的湿度，并将其发送到控制器。

本发明的一种电动车，包括上述的一种模块化锂电池组。

本发明的实质性效果是：（1）使锂电池组实现了模块化，通用性不强，便于维护，适合批量生产，降低了生产成本。（2）对每个电池模块进行监控，有效保护整个锂电池组的安全。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接框图；

图2是控制器与其它电子器件的连接框图。

图中：1、控制器，2、正极接线端子，3、负极接线端子，4、充放电电路，5、电池模块，6、预充继电器，7、预充电阻，8、放电继电器，9、总正继电器，10、总负继电器，11、总熔断器，12、分熔断器，13、总电流传感器，14、分电流传感器，15、无线通信模块，16、报警模块，17、温度传感器，18、湿度传感器，19、存储单元，20、电压检测模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种模块化锂电池组，如图1、图2所示，包括电池组外壳，电池组外壳内设有控制器1和若干个并联的电池模组，电池组外壳上设有正极接线端子2和负极接线端子3，正极接线端子2与电池模组的正极电连接，负极接线端子3与电池模组的负极电连接，电池模组包括充放电电路4、分电流传感器14、分熔断器12和若干个串联的电池模块5，充放电电路4包括预充继电器6、预充电阻7和放电继电器8，放电继电器8的常开触点开关、分电流传感器14、分熔断器12、若干个串联的电池模块5串联，预充继电器6的常开触点开关和预充电阻7组成的串联电路与放电继电器8的常开触点开关并联，电池模块5包括若干个串联的单体电池，电池模块5上设有用于检测电池模块5内每个单体电池电压的电压检测模块20，控制器1分别与电压检测模块20、分电流传感器14、预充继电器6的线圈两端和放电继电器8的线圈两端电连接。

电池组外壳内还设有总正继电器9、总负继电器10、总熔断器11、总电流传感器13，总正继电器9的常开触点开关、总熔断器11、总电流传感器13串接于正极接线端子2和电池模组正极之间，总负继电器10的常开触点开关串接于负极接线端子3和电池模组负极之间，控制器1分别与总电流传感器13、总正继电器9的线圈两端和总负继电器10的线圈两端电连接。

电池模块包括7个或13个串联的单体电池，电池组外壳采用塑壳或铝盒及其它相应材质。总正继电器、总负继电器用于控制锂电池组的输入输出。电压检测模块检测电池模块内的每个单体电池的电压，将单体电池的电压值和电池模块的电压值发送到控制器。总电流传感器检测总电流，分电流传感器检测电池模组的电流，总电流传感器和分电流传感器将检测数据发送到控制器。

在充电时，控制器控制预充继电器的常开触点开关闭合，放电继电器的常开触点开关断开；在放电时，控制器控制预充继电器的常开触点开关断开，放电继电器的常开触点开关闭合。在充电过程中，如果某个电池模块中的单体电池的电压大于预设的上限值，则控制器控制该电池模块所在的电池模组中的预充继电器断开，停止充电，其它电池模组照常充电，可保证锂电池组充分充电；在放电过程中，如果某个电池模块中的单体电池的电压小于预设的下限值，则控制器控制该电池模块所在的电池模组中的放电继电器断开，停止放电，其它电池模组照常放电，可延长行驶里程。

当控制器监测到锂电池组内有两个电池模组之间的电压差值大于设定的阈值时，控制器控制这两个电池模组中的预充继电器常开触点开关闭合，这两个电池模组串联导通，电压高的电池模组给电压低的电池模组充电，由于有预充电阻，两个电池模组之间的电流较小，不会损坏电池，等两个电池模组之间的电压差小于设定值时，控制器控制预充继电器的常开触点开关断开。从而避免了以下情况的出现：在组装过程中或售后过程中，锂电池组中的电池模组的电压不一致，电池模组之间的电压差值可能超过一定阈值，直接将电池模组并联，高电压的电池模组会对低电压的电池模组形成瞬间大电流放电，损坏电池或引发危险。

当控制器检测到两个电池模组的电流差值大于设定的阈值时，控制器断开相应的电池模组，使得整车实现限功率运行，不会导致车辆在一般故障情况下直接停于路上。

如果某个电池模块损坏了，只需要将该电池模块取出，更换一个新的电池模块就可以保证锂电池组能够正常工作。当锂电池组损坏时，其中完好的电池模块可以取出回收利用。

电池组外壳上还设有无线通信模块15、报警模块16和存储单元19，电池组外壳内还设有湿度传感器18，电池模块5上还设有检测电池模块5温度的温度传感器17，控制器1分别与无线通信模块15、报警模块16、存储单元19、湿度传感器18和温度传感器17电连接。

温度传感器检测电池模块的温度，并将其发送到控制器，湿度传感器检测电池模块的湿度，并将其发送到控制器。存储单元用于存储各个传感器检测的锂电池组状态信息。控制器可通过无线通信模块与用户的智能手机通信，也可与云端通信，将锂电池组数据发送到智能手机或云端。当控制器监测到锂电池组出现电压异常、电流异常等故障时，通过报警模块发出报警，通过无线通信模块向用户的智能手机或云端发送报警信息。

本实施例的一种电动车，包括上述的一种模块化锂电池组。

Claims (9)

1.一种模块化锂电池组，其特征在于：包括电池组外壳，所述电池组外壳内设有控制器（1）和若干个并联的电池模组，所述电池组外壳上设有正极接线端子（2）、负极接线端子（3）和无线通信模块（15），所述正极接线端子（2）与电池模组的正极电连接，所述负极接线端子（3）与电池模组的负极电连接，所述电池模组包括充放电电路（4）和若干个串联的电池模块（5），所述充放电电路（4）、若干个电池模块（5）串联，所述电池模块（5）包括若干个串联的单体电池，所述电池模块（5）上设有用于检测电池模块（5）内每个单体电池电压的电压检测模块（20），所述控制器（1）分别与电压检测模块（20）、充放电电路（4）和无线通信模块（15）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述充放电电路（4）包括预充继电器（6）、预充电阻（7）和放电继电器（8），所述放电继电器（8）的常开触点开关、若干个电池模块（5）串联，所述预充继电器（6）的常开触点开关和预充电阻（7）组成的串联电路与放电继电器（8）的常开触点开关并联，所述放电继电器（8）的线圈两端与控制器（1）电连接，所述预充继电器（6）的线圈两端与控制器（1）电连接。

3.根据权利要求1所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述电池组外壳内还设有总正继电器（9）和总负继电器（10），所述总正继电器（9）的常开触点开关串接于正极接线端子（2）和电池模组正极之间，所述总负继电器（10）的常开触点开关串接于负极接线端子（3）和电池模组负极之间，所述总正继电器（9）的线圈两端与控制器（1）电连接，所述总负继电器（10）的线圈两端与控制器（1）电连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述电池组外壳内还设有总熔断器（11），所述电池模组还包括分熔断器（12），所述总熔断器（11）串接于正极接线端子（2）与电池模组的正极之间，所述分熔断器（12）、充放电电路（4）、若干个电池模块（5）串联。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述电池组外壳内还设有总电流传感器（13），所述电池模组还包括分电流传感器（14），所述总电流传感器（13）串接于正极接线端子与电池模组的正极之间，所述分电流传感器（14）、充放电电路（4）、若干个电池模块（5）串联。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述电池组外壳上还设有报警模块（16），所述报警模块（16）与控制器（1）电连接。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述电池模块（5）上还设有检测电池模块温度的温度传感器（17），所述温度传感器（17）与控制器（1）电连接。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种模块化锂电池组，其特征在于：所述电池组外壳内还设有湿度传感器（18），所述湿度传感器（18）与控制器（1）电连接。

9.一种电动车，其特征在于：包括权利要求1-8中任一权利要求所述的一种模块化锂电池组。