CN108682906A - 一种两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法，包括电池包、第一开关、第二开关、第三开关、主正开关、主负开关、快充正开关、快充负开关和电阻；所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关和所述主负开关设置在所述电池包的前端；所述快充正开关和所述快充负开关设置在上述电池包的后端。本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法能够实现驱动接插件和快充接插件在电池包的两端上的拓扑，减少了高压线束的使用，提高了电池包的能量效率。

Description

一种两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路的技术领域，特别是涉及一种两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。受传统汽车驾驶习惯的影响，对电动汽车的长续驶里程的要求逐渐成为主流趋势，如特斯拉Model-S长续驶里程版最高纯电行驶里程近500公里，大众也宣称未来推出超过400km的电动汽车。

电动汽车通过其上配置的电池包(Battery Pack)来提供动能。现有技术中，电池包的驱动接插件和快充接插件通常位于电动汽车的一侧，如图1所示。由图可知，须由两根高压线从电池总正或总负连接到电池的另外一端，然后再连接到驱动接插件或快充接插件。这种方案增加了电池包的高压线成本，同时因高压线长增加带来的内阻上升必然会降低电池包的能量效率。

另外，为了便于实际操作，通常需将电池包的驱动接插件和快充接插件设置在电动汽车的两侧，即将驱动接插件和快充接插件设置在电池包的两侧。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法，能够实现驱动接插件和快充接插件在电池包的两端上的拓扑，减少了高压线束的使用，提高了电池包的能量效率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种两端出高压线的电池包拓扑装置，包括电池包、第一开关、第二开关、第三开关、主正开关、主负开关、快充正开关、快充负开关和电阻；所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关和所述主负开关设置在所述电池包的前端；所述快充正开关和所述快充负开关设置在上述电池包的后端；所述第一开关一端与电池包的正输出端相连，另一端与电阻的一端相连，所述电阻的另一端作为驱动接插件的正输出端；所述主正开关并联在所述第一开关和所述电阻的两端；所述主负开关一端与电池包的负输出端相连，另一端作为所述驱动接插件的负输出端；所述第二开关的一端与所述电阻的另一端相连；另一端与所述主负开关的另一端相连；所述第三开关串联设置所述电池包的内部，且所述第三开关的高低电平端分别与所述快充正开关和所述快充负开关的一端相连；所述快充正开关和所述快充负开关的另一端分别作为所述电池包的快充接插件的正负输出端。

于本发明一实施例中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。

于本发明一实施例中，所述第一开关采用预充继电器。

于本发明一实施例中，所述电阻采用预充电阻。

对应地，一种上述的两端出高压线的电池包拓扑装置的控制方法，

电池包接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关和所述第三开关均处于断开状态；先闭合所述第三开关和所述主负开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与电池包的电池电压的差值在预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；

电池包进行快充时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关和所述第三开关均处于断开状态；闭合所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关。

本发明提供一种两端出高压线的电池包拓扑装置，包括电池包、第一开关、第二开关、第三开关、主正开关、主负开关、快充正开关、快充负开关、第四开关、第五开关和电阻；所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关第四开关和第五开关设置在所述电池包的前端；所述快充正开关和所述快充负开关设置在上述电池包的后端；

所述第一开关一端与电池包的正输出端相连，另一端与电阻的一端相连，所述电阻的另一端与所述第四开关的一端相连，所述第四开关的另一端作为快充接插件的正输出端；所述主正开关并联在所述第一开关和所述电阻的两端；所述主负开关一端与电池包的负输出端相连，另一端与所述第五开关的一端相连，所述第五开关的另一端作为所述快充接插件的负输出端；所述第二开关的一端与所述电阻的另一端相连；另一端与所述主负开关的另一端相连；

所述第三开关串联设置所述电池包的内部，且所述第三开关的高低电平端分别与所述快充正开关和所述快充负开关的一端相连；所述快充正开关和所述快充负开关的另一端分别作为所述电池包的驱动接插件的正负输出端。

于本发明一实施例中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关、所述第三开关和所述第四开关采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。

于本发明一实施例中，所述第一开关采用预充继电器。

于本发明一实施例中，所述电阻采用预充电阻。

对应地，一种上述的两端出高压线的电池包拓扑装置的控制方法，

电池包接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均处于断开状态；先闭合所述第二开关、第四开关、第五开关和所述主负开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与电池包的电池电压的差值在预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；

电池包进行快充时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关和所述第三开关均处于断开状态；闭合所述第三开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关。

如上所述，本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法，具有以下有益效果：

(1)能够实现驱动接插件和快充接插件在电池包的两端上的拓扑；

(2)减少了高压线束的使用，提高了电池包的能量效率；

(3)实现成本低，实用性强。

附图说明

图1显示为现有技术中单端出高压线的电池包拓扑装置于一实施例中的结构示意图；

图2显示为本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置于第一实施例中的结构示意图；

图3显示为本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置于第二实施例中的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法能够实现驱动接插件和快充接插件在电池包的两端上的拓扑，从而减少了高压线束的使用，提高了电池包的能量效率。

如图2所示，在第一实施例中，本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置包括电池包A、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、主正开关K4、主负开关K5、快充正开关K6、快充负开关K7和电阻R。所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述主正开关K4和所述主负开关K5设置在所述电池包的前端，以构建电池包A的驱动接插件，从而使得驱动接插件由电池包前端引出；所述快充正开关K6和所述快充负开关K7设置在上述电池包A的后端，以构建电池包A的快充接插件，从而使得快充接插件由电池包后端引出。因此，通过上述拓扑结构，实现了两端出高压线的电池包拓扑装置。

具体地，所述第一开关K1一端与电池包A的正输出端相连，另一端与电阻R的一端相连，所述电阻R的另一端作为驱动接插件的正输出端；所述主正开关K4并联在所述第一开关K1和所述电阻R的两端，即所述主正开关K4的两端分别与所述第一开关K1和所述电阻R不相连的两端连接；所述主负开关K5一端与电池包A的负输出端相连，另一端作为所述驱动接插件的负输出端；所述第二开关K2的一端与所述电阻R的另一端相连；另一端与所述主负开关K5的另一端相连，从而构建了前端设置的驱动接插件。

所述第三开关K3串联设置所述电池包A的内部，且所述第三开关K3的高低电平端分别与所述快充正开关K6和所述快充负开关K7的一端相连；所述快充正开关K6和所述快充负开关K7的另一端分别作为所述电池包的快充接插件的正负输出端，从而构建了后端设置的快充接插件。

于该实施例中，所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6和所述快充负开关K7采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。

优选地，为了保证预充电效果，所述第一开关采用预充继电器；所述电阻采用预充电阻。通过采用预充继电器和预充电阻，避免了电池包切换过程中产生的大电流对开关的损伤，从而保证了开关的使用寿命，保证了双电池包在电动汽车上的正常使用。

针对第一实施例，上述的两端出高压线的电池包拓扑装置的控制方法，包括以下内容：

电池包A接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6、所述快充负开关K7和所述第三开关K3均处于断开状态；进行预充时，先闭合所述第三开关K3和所述主负开关K5，再闭合第一开关K1；当电池包驱动接插件的两端电压与电池包的电池电压的差值在预设范围时，表示预充完毕，则闭合主正开关K4，断开第一开关K1。此时，接通电池包A和驱动主回路，则可驱动电动汽车行驶。

电池包A进行快充时，默认初始状态下所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6、所述快充负开关K7和所述第三开关K3均处于断开状态；进行预充时，闭合所述第二开关K2、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6和所述快充负开关K7。此时，接通电池包A和快充主回路，则对电池包A进行快充。

如图3所示，在第二实施例中，本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置包括电池包A、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、主正开关K4、主负开关K5、快充正开关K6、快充负开关K7、第四开关K8、第五开关K9和电阻R。所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述第四开关K8和所述第五开关K9设置在所述电池包的前端，以构建电池包A的快充接插件，从而使得快充接插件由电池包前端引出；所述快充正开关K6和所述快充负开关K7设置在上述电池包A的后端，以构建电池包A的快充接插件，从而使得驱动接插件由电池包后端引出。因此，通过上述拓扑结构，实现了两端出高压线的电池包拓扑装置。

具体地，所述第一开关K1一端与电池包A的正输出端相连，另一端与电阻R的一端相连，所述电阻R的另一端与所述第四开关K8的一端相连，所述第四开关K8的另一端作为快充接插件的正输出端；所述主正开关K4并联在所述第一开关K1和所述电阻R的两端，即所述主正开关K4的两端分别与所述第一开关K1和所述电阻R不相连的两端连接；所述主负开关K5一端与电池包A的负输出端相连，另一端与所述第五开关K9的一端相连，所述第五开关K9的另一端作为所述快充接插件的负输出端；所述第二开关K2的一端与所述电阻R的另一端相连；另一端与所述主负开关K5的另一端相连，从而构建了前端设置的快充接插件。

所述第三开关K3串联设置所述电池包A的内部，且所述第三开关K3的高低电平端分别与所述快充正开关K6和所述快充负开关K7的一端相连；所述快充正开关K6和所述快充负开关K7的另一端分别作为所述电池包的驱动接插件的正负输出端，从而构建了后端设置的驱动接插件。

于该实施例中，所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6、所述快充负开关K7、第四开关K8和第五开关K9采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。

优选地，为了保证预充电效果，所述第一开关采用预充继电器；所述电阻采用预充电阻。通过采用预充继电器和预充电阻，避免了电池包切换过程中产生的大电流对开关的损伤，从而保证了开关的使用寿命，保证了双电池包在电动汽车上的正常使用。

针对第二实施例，上述的两端出高压线的电池包拓扑装置的控制方法，包括以下内容：

电池包A接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6、所述快充负开关K7、所述第三开关K3、第四开关K8和第五开关K9均处于断开状态；进行预充时，先闭合所述第二开关K2、第四开关K8、第五开关K9和所述主负开关K5，再闭合第一开关K1；当电池包驱动接插件的两端电压与电池包的电池电压的差值在预设范围时，表示预充完毕，则闭合主正开关口，断开第一开关K1。此时，接通电池包A和驱动主回路，则可驱动电动汽车行驶。

电池包A进行快充时，默认初始状态下所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6、所述快充负开关K7、所述第三开关K3、第四开关K8和第五开关K9均处于断开状态；进行预充时，闭合所述第三开关K3、所述主正开关K4、所述主负开关K5、所述快充正开关K6和所述快充负开关K7。此时，接通电池包A和快充主回路，则对电池包A进行快充。

综上所述，本发明的两端出高压线的电池包拓扑装置及其控制方法能够实现驱动接插件和快充接插件在电池包的两端上的拓扑；减少了高压线束的使用，提高了电池包的能量效率；实现成本低，实用性强。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，包括电池包、第一开关、第二开关、第三开关、主正开关、主负开关、快充正开关、快充负开关和电阻；所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关和所述主负开关设置在所述电池包的前端；所述快充正开关和所述快充负开关设置在上述电池包的后端；

所述第一开关一端与电池包的正输出端相连，另一端与电阻的一端相连，所述电阻的另一端作为驱动接插件的正输出端；所述主正开关并联在所述第一开关和所述电阻的两端；所述主负开关一端与电池包的负输出端相连，另一端作为所述驱动接插件的负输出端；所述第二开关的一端与所述电阻的另一端相连；另一端与所述主负开关的另一端相连；

所述第三开关串联设置所述电池包的内部，且所述第三开关的高低电平端分别与所述快充正开关和所述快充负开关的一端相连；所述快充正开关和所述快充负开关的另一端分别作为所述电池包的快充接插件的正负输出端。

2.根据权利要求1所述的两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，所述第一开关采用预充继电器。

4.根据权利要求1所述的两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，所述电阻采用预充电阻。

5.一种权利要求1-4之一所述的两端出高压线的电池包拓扑装置的控制方法，其特征在于，

电池包接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关和所述第三开关均处于断开状态；先闭合所述第三开关和所述主负开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与电池包的电池电压的差值在预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；

电池包进行快充时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关和所述第三开关均处于断开状态；闭合所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关。

6.一种两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，包括电池包、第一开关、第二开关、第三开关、主正开关、主负开关、快充正开关、快充负开关、第四开关、第五开关和电阻；所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关第四开关和第五开关设置在所述电池包的前端；所述快充正开关和所述快充负开关设置在上述电池包的后端；

所述第一开关一端与电池包的正输出端相连，另一端与电阻的一端相连，所述电阻的另一端与所述第四开关的一端相连，所述第四开关的另一端作为快充接插件的正输出端；所述主正开关并联在所述第一开关和所述电阻的两端；所述主负开关一端与电池包的负输出端相连，另一端与所述第五开关的一端相连，所述第五开关的另一端作为所述快充接插件的负输出端；所述第二开关的一端与所述电阻的另一端相连；另一端与所述主负开关的另一端相连；

所述第三开关串联设置所述电池包的内部，且所述第三开关的高低电平端分别与所述快充正开关和所述快充负开关的一端相连；所述快充正开关和所述快充负开关的另一端分别作为所述电池包的驱动接插件的正负输出端。

7.根据权利要求6所述的两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关、所述第三开关和所述第四开关采用电子开关、继电器、接触器和空气开关中的一种或多种组合。

8.根据权利要求6所述的两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，所述第一开关采用预充继电器。

9.根据权利要求6所述的两端出高压线的电池包拓扑装置，其特征在于，所述电阻采用预充电阻。

10.一种权利要求6-9之一所述的两端出高压线的电池包拓扑装置的控制方法，其特征在于，

电池包接入驱动主回路时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均处于断开状态；先闭合所述第二开关、第四开关、第五开关和所述主负开关，再闭合第一开关；当电池包驱动接插件的两端电压与电池包的电池电压的差值在预设范围时，闭合主正开关，断开第一开关；

电池包进行快充时，默认初始状态下所述第一开关、所述第二开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关、所述快充负开关和所述第三开关均处于断开状态；闭合所述第三开关、所述主正开关、所述主负开关、所述快充正开关和所述快充负开关。