CN106671802A - 用于车辆的蓄电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的蓄电池装置。该装置包括安装在车辆内的基本蓄电池组和可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组。辅助蓄电池组与基本蓄电池组串联或并联连接。

Description

用于车辆的蓄电池装置
技术领域
本公开涉及用于车辆的蓄电池装置，并且更特别地，涉及如下用于车辆的蓄电池装置，其增加车辆可以使用蓄电池行驶的全电动里程(AER)。
背景技术
用于驱动电动机的蓄电池安装在环保型车辆中，例如电动车辆、混合动力车辆等。混合动力车辆之中的插电式混合动力车辆(PHEV)是一种诸如电动车辆的可再充电的混合动力车辆，其为利用了电动车辆的基础设施和内燃机车辆的基础设施的代用车辆。由于插电式混合动力车辆在EV模式下行驶时具有行驶稳定性并且使用廉价的电力，因此消费者会要求增加全电动里程(下文中称为“AER”)，并且AER的增加正在积极地进行研究和开发。
通常，研究表明，车辆的一天的平均移动距离为约40km至60km。此外，可能不期望由于为了增加AER另外安装蓄电池而造成的蓄电池重量的增加(约100kg)。例如，并非所有消费者都要求增加AER。因此，需要一种通过在安装于车辆内的现有蓄电池中安装追加的蓄电池而允许消费者最优地选择追加的蓄电池的安装的方法。
发明内容
本公开提供一种用于车辆的蓄电池装置，其能够通过在安装于现有车辆中的基本蓄电池中追加地(选择性地)安装辅助蓄电池来有效实现蓄电池的部分选项，并且能够基于用户选择来选择全电动里程(AER)的增加功能。
根据本公开的示例性实施例，一种用于车辆的蓄电池装置可以包括：被配置为安装在车辆内的基本蓄电池组；被配置为可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组，其中辅助蓄电池组与基本蓄电池组可以串联或并联连接。使冷却流体循环通过的冷却管路可以连接到基本蓄电池组和辅助蓄电池组中的每一个。
此外，基本蓄电池组和辅助蓄电池组中的每一个可以包括多个单体电池，并且基本蓄电池组可以安装有被配置为监测和管理基本蓄电池组和辅助蓄电池组的蓄电池管理单元。基本蓄电池组和辅助蓄电池组中的每一个可以安装有被配置为分开地监测和管理多个单体电池的单体电池管理单元。
根据本公开的另一示例性实施例，一种用于车辆的蓄电池装置可以包括：被配置为安装在车辆内的基本蓄电池组；以及被配置为可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组，其中辅助蓄电池组可以与基本蓄电池组串联连接，基本蓄电池组和辅助蓄电池组中的每一个可以包括串联连接的多个模块，模块可以包括串联连接的多个子模块，并且子模块可以包括并联连接的两个或更多个单体电池。在模块与模块之间可以安装有熔断器。辅助蓄电池组可以安装有安全开关。另外，辅助蓄电池组可以通过接线盒与基本蓄电池组串联连接。
根据本公开的另一示例性实施例，一种用于车辆的蓄电池装置可以包括：安装在车辆内的基本蓄电池组；被配置为可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组，与基本蓄电池组并联连接；以及被配置为安装在基本蓄电池组内的功率继电器组件，具有多个继电器，并且进行切换，以基于多个继电器是否操作而将基本蓄电池组的操作电源供应到负载侧。
蓄电池装置还可以包括：安装在辅助蓄电池组内的双向功率转换器，被配置为平衡基本蓄电池组与辅助蓄电池组之间的电压电平。基本蓄电池组和辅助蓄电池组在通过双向功率转换器维持它们之间的电压电平的平衡的同时进行放电。蓄电池装置还可以包括：安装在辅助蓄电池组中的辅助功率继电器组件，包括一个或多个辅助继电器。辅助继电器是自锁继电器。
蓄电池装置还可以包括：安装在辅助蓄电池组内的辅助功率继电器组件，具有多个辅助继电器，并且可以进行切换，以基于多个继电器是否操作而将辅助蓄电池组的操作电源供应到负载侧，其中功率继电器组件的继电器和辅助功率继电器组件的辅助继电器可以通过连接线路各自(separately)连接。
附图说明
从下面结合附图进行的详细描述中，本公开的上述目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点将更明显。
图1是示出根据本公开的第一示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图；
图2是示出根据本公开的第二示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图；
图3是示出根据本公开的第三示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图；以及
图4是示出根据本公开的第四示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图。
附图中每个元素的符号
10：基本蓄电池组
20：辅助蓄电池组
31：单体电池
32：模块
34：子模块
41：蓄电池管理单元(BMU)
42：单体电池管理单元(CMU)
51：第一冷却管路
52：第二冷却管路
60：功率继电器组件
70、80：辅助功率继电器组件
具体实施方式
应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆，例如客运汽车(包括运动型多功能车辆(SUV))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源得到的燃料)。如在此提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，既有汽油动力又有电动力的车辆。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解，示例性过程也可以由一个或复数个模块执行。此外，应当理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，并且处理器被具体配置为运行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个过程。
在此使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并非意图限制本发明。如在此使用的，单数形式“一”、“一个/一种”以及“该/所述”意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指出。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所叙述的特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件的存在，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如在此使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项目中的一个或多个的任何组合以及全部组合。
除非具体说明或者从上下文显而易见，否则如在此使用的，术语“大约”被理解为在本领域正常公差的范围内，例如，在平均值的2个标准方差内。“大约”可以被理解为在所叙述的值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或者0.01％内。除非从上下文清楚地得出，否则在此提供的所有数值均由术语“大约”修饰。
在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。作为参考，为了描述本公开而参考的附图中所示的部件的大小、管路的厚度等可能出于理解的方便而略微夸张。此外，由于用于描述本公开的术语是考虑了在本公开中的功能进行定义的，因此根据用户、操作者的意图、实践等可能以不同方式来理解它们。因此，在整个说明书中，术语的定义应当基于内容来理解。
图1是示出根据本公开的第一示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图。参照图1，根据本公开的用于车辆的蓄电池装置可以包括安装在车辆内的基本蓄电池组10和可选择性(例如，可选地)安装在车辆内的辅助蓄电池组20。
基本蓄电池组10可以包括多个单体电池(cell)31，并且多个单体电池31可以以各种方案诸如串联方案、并联方案、串联/并联方案等进行连接。另外，基本蓄电池组10可以包括蓄电池管理单元41，其被配置为监测和管理基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20。第一冷却管路51可以连接到基本蓄电池组10，并且第一冷却管路51可以被配置为通过形成于基本蓄电池组10的外壳中的冷却通道使冷却流体(例如，冷却剂)循环。因此，可以对基本蓄电池组10执行适当的冷却，以防止蓄电池过热。
辅助蓄电池组20可以包括多个单体电池31，并且可以以可选择性或追加安装的结构进行配置，作为车辆的选项。辅助蓄电池组20可以与基本蓄电池组10串联或并联连接。因此，辅助蓄电池组20可以追加地连接到基本蓄电池组10，由此增加车辆的电能并增加车辆的全电动里程(AER)。第二冷却管路52可以连接到辅助蓄电池组20，并且第二冷却管路52可以被配置为通过形成于辅助蓄电池组20的外壳中的冷却通道使冷却流体循环。由此，可以对辅助蓄电池组20执行适当的冷却。
根据图1的示例性实施例，辅助蓄电池组20可以与基本蓄电池组10串联连接。如图1所示，基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以包括串联连接的多个模块32，并且多个模块32中的每一个可以包括串联连接的多个子模块34。此外，子模块34中的每一个可以包括并联连接的两个或更多个单体电池31。被配置为防止电过载的熔断器35可以被安装在模块32与模块32之间。
此外，每个模块32可以单独地安装有单体电池管理单元42，其被配置为监测和管理每个单体电池31。单体电池管理单元42可以由控制器操作。根据本公开，多个单体电池31构成子模块34和模块32，以更有效地实现稳定性，例如蓄电池的总体控制和管理、过电压防止、放电和充电效率的改善等。特别地，由于每个子模块34可以包括并联连接的两个或更多个单体电池31，因此可以防止当基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20串联连接时电压的过载。
另一方面，辅助蓄电池组20可以经由一个或多个接线盒36和37与基本蓄电池组10串联连接，从而当追加地安装辅助蓄电池组20时，更简单且稳定地进行辅助蓄电池组20与基本蓄电池组10的连接。接线盒36和接线盒37可以包括与基本蓄电池组10相邻设置的第一接线盒36和与辅助蓄电池组20相邻设置的第二接线盒37。基本蓄电池组10与辅助蓄电池组20之间的串联连接可以通过第一接线盒36和第二接线盒37更稳定地进行。此外，辅助蓄电池组20可以包括安全开关38，其被配置为在追加地安装辅助蓄电池组20时防止电流泄漏、短路等。
图2是示出根据本公开的第二示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图。参照图2，根据本公开的第二示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置可以包括安装在车辆内的基本蓄电池组10、与基本蓄电池组10并联连接的辅助蓄电池组20、安装在基本蓄电池组10内的功率继电器组件60。
特别地，功率继电器组件60可以连接到基本蓄电池组10的单体电池31，并且可以包括多个继电器61、62和63。多个继电器61、62和63可以具有连接到基本蓄电池组10的正极的第一主接触式继电器61、连接到基本蓄电池组10的负极的第二主接触式继电器62、以及并联连接到第一主接触式继电器61的预充电继电器63。
因此，功率继电器组件60可以进行切换，以基于继电器61、62和63是否操作而将基本蓄电池组10的操作电源供应到负载侧。此外，辅助蓄电池组20可以包括双向功率转换器65，例如双向直流-直流(DC-DC)转换器等。基本蓄电池组10与辅助蓄电池组20之间的电压电平可以使用双向功率转换器65来平衡。辅助蓄电池组20也可以通过双向功率转换器65在较低电压下连接到基本蓄电池组10。特别地，基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20在通过双向功率转换器65维持它们之间的电压电平的平衡的同时，可以进行放电。
另一方面，当双向功率转换器65被配置为双向DC-DC转换器时，可以考虑基本蓄电池组10的放电时间。此外，由于基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20可以并联连接，因此辅助蓄电池组20可以与基本蓄电池组10同时被充电。另外，根据第二示例性实施例的基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以形成为多个单体电池31串联连接的结构。
另外，根据第二示例性实施例的基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以包括串联连接的多个模块32，多个模块32中的每一个可以包括串联连接的多个子模块34，并且多个子模块34中的每一个可以包括并联连接的两个或更多个单体电池31，类似于图1的示例性实施例。可以以与图1的示例性实施例类似或相同的结构来实现其它配置。
图3是示出根据本公开的第三示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图。参照图3，根据本公开的第三示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置可以包括安装在车辆内的基本蓄电池组10、并联连接到基本蓄电池组10的辅助蓄电池组20、安装在基本蓄电池组10内的功率继电器组件60、以及安装在辅助蓄电池组20内的辅助功率继电器组件70。
特别地，功率继电器组件60可以连接到基本蓄电池组10的单体电池31并且可以包括多个继电器61、62和63。多个继电器61、62和63可以具有连接到基本蓄电池组10的正极的第一主接触式继电器61、连接到基本蓄电池组10的负极的第二主接触式继电器62、以及并联连接到第一主接触式继电器61的预充电继电器63。因此，功率继电器组件60可以进行切换，以基于继电器61、62和63是否操作而将基本蓄电池组10的操作电源供应到负载侧。
辅助蓄电池组20还可以包括辅助功率继电器组件70，并且根据图3的示例性实施例的辅助功率继电器组件70可以包括辅助继电器71和预充电继电器72。辅助继电器71可以连接到辅助蓄电池组20的正极。特别地，辅助蓄电池组20的负极可以直接连接到基本蓄电池组10的负极。预充电继电器72可以并联连接到辅助继电器71。因此，由于用于车辆的蓄电池装置被构造为辅助功率继电器组件70可以连接到功率继电器组件60的结构，因此辅助蓄电池组20可以与基本蓄电池组10同时放电。
根据第三示例性实施例，辅助继电器71可以被配置为自锁继电器，由此最小化继电器的驱动电流。由于基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20可以同时放电，因此可以增加整体放电效率。此外，根据第三示例性实施例的基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以形成为多个单体电池31串联连接的结构。
此外，根据第三示例性实施例的基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以包括串联连接的多个模块32，多个模块32中的每一个可以包括串联连接的多个子模块34，并且多个子模块34中的每一个可以包括并联连接的两个或更多个单体电池31，类似于图1的示例性实施例。可以以与图1的示例性实施例类似或相同的结构来实现其它配置。
图4是示出根据本公开的第四示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置的图。参照图4，根据本公开的第四示例性实施例的用于车辆的蓄电池装置可以包括安装在车辆内的基本蓄电池组10、并联连接到基本蓄电池组10的辅助蓄电池组20、安装在基本蓄电池组10内的功率继电器组件60、以及安装在辅助蓄电池组20内的辅助功率继电器组件80。
功率继电器组件60可以连接到基本蓄电池组10的单体电池31并且可以包括多个继电器61、62和63。多个继电器61、62和63可以具有连接到基本蓄电池组10的正极的第一主接触式继电器61、连接到基本蓄电池组10的负极的第二主接触式继电器62、以及并联连接到第一主接触式继电器61的预充电继电器63。因此，功率继电器组件60可以进行切换，以基于继电器61、62和63是否操作而将基本蓄电池组10的操作电源供应到负载侧。
辅助蓄电池组20还可以包括辅助功率继电器组件80，并且根据图4的示例性实施例的辅助功率继电器组件80可以包括经由第一连接线路85连接到功率继电器组件60的第一辅助继电器81、经由第二连接线路86连接到功率继电器组件60的第二辅助继电器82、以及并联连接到第一辅助继电器81的预充电继电器83。
特别地，第一辅助继电器81可以连接到辅助蓄电池组20的正极，并且第一连接线路85可以连接到第一辅助继电器81。第一连接线路85可以与功率继电器组件60的第二主接触式继电器62形成接点(junction)。因此，第一辅助继电器81可以经由第一连接线路85连接到功率继电器组件60的第二主接触式继电器62。第二辅助继电器82可以连接到辅助蓄电池组20的负极，并且第二连接线路86可以连接到第二辅助继电器82。第二连接线路86可以与功率继电器组件60的第一主接触式继电器61形成接点。因此，第二辅助继电器82可以经由第二连接线路86连接到功率继电器组件60的第一主接触式继电器61。
基于上述配置，通过基本蓄电池组10的功率继电器组件60的操作和辅助蓄电池组20的辅助功率继电器组件80的操作，基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20的放电和充电在被改变的同时还可以顺序地执行。例如，当蓄电池放电时，可以首先执行基本蓄电池组10的放电，并且此后可以执行辅助蓄电池组20的放电。此外，当蓄电池充电时，可以首先执行基本蓄电池组10的充电，并且此后可以执行辅助蓄电池组20的充电。
此外，当基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20的放电和充电改变时，基本蓄电池组10的输出图(output map)和辅助蓄电池组20的输出图可以基于发动机的驱动、容量等分开操作。根据第四示例性实施例的基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以形成为多个单体电池31串联连接的结构。
而且，根据第四示例性实施例的基本蓄电池组10和辅助蓄电池组20中的每一个可以包括串联连接的多个模块32，多个模块32中的每一个可以包括串联连接的多个子模块34，并且多个子模块34中的每一个可以包括并联连接的两个或更多个单体电池31，类似于图1的示例性实施例。可以以与图1的示例性实施例类似或相同的结构来实现其它配置。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，用于车辆的蓄电池装置可以通过在安装在现有车辆中的基本蓄电池中追加地(选择性地)安装辅助蓄电池来有效地实现蓄电池的部分选项，并且可以基于用户对追加的辅助蓄电池的选择来选择AER的增加功能。特别地，可以有效地实现基本蓄电池与辅助蓄电池之间的更稳定的电连接结构，并且因此可以执行辅助蓄电池的追加安装。
以上，虽然已经描述了本公开的示例性实施例，但本公开并不限于本说明书和附图中所公开的示例性实施例，而是可以由本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的情况下进行各种修改。

Claims (13)

1.一种用于车辆的蓄电池装置，包括：
安装在车辆内的基本蓄电池组；
可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组，其中所述辅助蓄电池组与所述基本蓄电池组串联或并联连接；以及
使冷却流体循环通过的冷却管路，连接到所述基本蓄电池组和所述辅助蓄电池组中的每一个。
2.根据权利要求1所述的蓄电池装置，其中所述基本蓄电池组和所述辅助蓄电池组中的每一个包括多个单体电池，并且所述基本蓄电池组包括被配置为监测和管理所述基本蓄电池组和所述辅助蓄电池组的蓄电池管理单元。
3.根据权利要求1所述的蓄电池装置，其中所述基本蓄电池组和所述辅助蓄电池组中的每一个包括被配置为分开地监测和管理蓄电池组内的多个单体电池的单体电池管理单元。
4.一种用于车辆的蓄电池装置，包括：
安装在车辆内的基本蓄电池组；以及
可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组，其中所述辅助蓄电池组与所述基本蓄电池组串联连接，
其中所述基本蓄电池组和所述辅助蓄电池组中的每一个包括串联连接的多个模块，
其中所述模块包括串联连接的多个子模块，并且
其中所述子模块包括并联连接的两个或更多个单体电池。
5.根据权利要求4所述的蓄电池装置，其中在所述模块与所述模块之间安装有熔断器。
6.根据权利要求4所述的蓄电池装置，其中所述辅助蓄电池组包括安全开关。
7.根据权利要求4所述的蓄电池装置，其中所述辅助蓄电池组经由接线盒与所述基本蓄电池组串联连接。
8.一种用于车辆的蓄电池装置，包括：
安装在车辆内的基本蓄电池组；
可选择性地安装在车辆内的辅助蓄电池组，与所述基本蓄电池组并联连接；以及
安装在所述基本蓄电池组内的功率继电器组件，具有多个继电器，并且被配置为进行切换，以基于所述多个继电器的操作而将所述基本蓄电池组的操作电源供应到负载侧。
9.根据权利要求8所述的蓄电池装置，还包括：
安装在所述辅助蓄电池组内的双向功率转换器，被配置为平衡所述基本蓄电池组与所述辅助蓄电池组之间的电压电平。
10.根据权利要求9所述的蓄电池装置，其中所述基本蓄电池组和所述辅助蓄电池组在使用所述双向功率转换器维持它们之间的电压电平的平衡的同时进行放电。
11.根据权利要求8所述的蓄电池装置，还包括：
安装在所述辅助蓄电池组中的辅助功率继电器组件，包括一个或多个辅助继电器。
12.根据权利要求11所述的蓄电池装置，其中所述辅助继电器是自锁继电器。
13.根据权利要求8所述的蓄电池装置，还包括：
安装在所述辅助蓄电池组内的辅助功率继电器组件，具有多个辅助继电器，并且被配置为进行切换，以基于所述多个继电器的操作而将所述辅助蓄电池组的操作电源供应到负载侧，
其中所述功率继电器组件的继电器和所述辅助功率继电器组件的辅助继电器经由连接线路各自连接。
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