CN112659925A - 分箱换电系统及电动汽车 - Google Patents

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陈卫
唐军
陈爽
传国强
胡太强
王阳
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Abstract

本申请公开了一种分箱换电系统及电动汽车,涉及电动汽车技术领域。本申请的分箱换电系统包括电池配电箱、至少一个电池包、无线电池管理系统及电池箱架;电池配电箱与至少一个电池包均安装于电池箱架上,并通过电池箱架上的导电线路电连接;无线电池管理系统电连接至电池配电箱、电池箱架与至少一个电池包,无线电池管理系统用于获取至少一个电池包内的电芯数据,并根据电芯数据控制至少一个电池包的工作状态。本申请通过在不同级别的车型上搭载不同的电池箱架,并通过电池箱架自动匹配不同数量的电池包,能够满足不同车型或车企的电动汽车的用电需求。

Description

分箱换电系统及电动汽车
技术领域
本申请涉及电动汽车技术领域,具体涉及一种分箱换电系统及电动汽车。
背景技术
目前,电动汽车的充电问题是制约电动汽车发展的主要因素之一。充电式电动汽车因充电时间长,充电桩少,场地限制等问题,难以满足电动汽车的用电需求。
发明内容
鉴于此,本申请提供一种分箱换电系统及电动汽车,通过在不同级别的车型上搭载不同的电池箱架,自动匹配不同数量的电池包,能够满足不同车型或车企的电动汽车的用电需求。
本申请实施例一提供一种分箱换电系统,所述分箱换电系统包括电池配电箱、至少一个电池包、无线电池管理系统及电池箱架;所述电池配电箱与所述至少一个电池包均安装于所述电池箱架上,并通过所述电池箱架上的导电线路电连接;所述无线电池管理系统电连接至所述电池箱架、所述至少一个电池包与所述电池配电箱,所述无线电池管理系统用于获取所述至少一个电池包内的电芯数据,并根据所述电芯数据控制所述至少一个电池包的工作状态。
本申请实施例二提供一种电动汽车,所述电动汽车包括如实施例一所述的分箱换电系统。
本申请通过在不同级别的车型上搭载不同的电池箱架,并通过电池箱架自动匹配不同数量的电池包,能够满足不同车型或车企的电动汽车的用电需求。其中,无线电池管理系统的主控制器与从控制器之间通过无线通信模式传输电芯数据,可减少检测线束的用量,提高安装于电池配电箱、电池包及电池箱架上的连接器的使用寿命和可靠性,并对电池包Pack自动化提供便利。
附图说明
图1是实施例一的分箱换电系统的结构框图。
图2是图1中电池包的内部结构示意图。
图3是图2中电池包的内部通信示意图。
图4是图1中电池配电箱的电气连接示意图。
图5a和图5b是图1中电池箱架的结构示意图。
图6是图1中电池包的外部结构示意图。
主要元件符号说明
10 分箱换电系统
11 电池配电箱
12 电池包
20 电池模组
21 电芯
22 数据采集芯片
13 无线电池管理系统
131 主控制器
132 从控制器
14 电池箱架
141 电池配电箱的安装槽
142 连接器支架
143 电池腔
121 锁止结构
122 壳体
123 连接器
124 防水透气阀
125 无线通信窗口
126 导向结构
127 间隔
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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它实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中,术语“电量”可以是电荷的数量,也可以是电池的荷电状态(State of Charge,SOC)。
充电式电动汽车因充电时间长,充电桩少,场地限制等问题,难以满足电动汽车的用电需求。
基于此,本申请提供一种分箱换电系统及电动汽车,通过在不同级别的车型上搭载不同的电池箱架,自动匹配不同数量的电池包,以满足不同车型或车企的电动汽车的用电需求。
实施例一
参照图1,图1为本申请实施例一提供的分箱换电系统10的结构框图。所述分箱换电系统10包括电池配电箱11、至少一个电池包12、无线电池管理系统13及电池箱架14。所述无线电池管理系统13电连接至所述电池箱架14、所述至少一个电池包12和所述电池配电箱11。
所述电池配电箱11与所述至少一个电池包12安装于所述电池箱架14上,并通过所述电池箱架14上的导电线路电连接。所述无线电池管理系统13用于获取所述至少一个电池包12内的电芯数据,并根据所述电芯数据控制所述至少一个电池包12的工作状态,所述工作状态是指所述电池包12处于供电状态或静置状态。例如,当一电池包12电量较低或出现异常时,所述无线电池管理系统13控制所述电池箱架14断开所述电池包12的导电线路,使得所述电池包12处于所述静置状态。
可以理解,所述电池包12通过所述电池配电箱11向负载供电。可以理解,所述负载可包括车载系统、制动系统、转向系统、网络设备、定位装置、空调器、照明装置或语音设备等。
所述无线电池管理系统13包括主控制器131和至少一个从控制器132。所述至少一个从控制器132通信连接于所述主控制器131。所述至少一个从控制器132可设置于所述电池包12的内部,用于获取所述电池包12内的电芯数据,并将所述电芯数据传送至所述主控制器131。所述主控制器131可设置于所述电池箱架14上或电动汽车的车身上,用于接收来自于所述至少一个从控制器132的所述电芯数据,并根据所述电芯数据控制所述至少一个电池包12的工作状态。
在其中一实施例中,所述主控制器131可通过指令来控制所述至少一个电池包12的工作状态。例如,当一电池包12的电量较低或出现异常时,所述主控制器131向所述电池箱架14发送指令。所述电池箱架14响应来自于所述主控制器131的所述指令,断开与所述电池包12的电连接,使得所述电池包12处于所述静置状态。
可以理解,所述主控制器131与所述从控制器132可通过WiFi、蓝牙、ZigBee、近场通信(Near Field Communication,NFC)或蜂窝网络(如2G/3G/4G/5G等)来进行无线通信。
在其中一实施例中,所述主控制器131与车载系统通信连接,所述主控制器131用于将来自于所述从控制器132的电芯数据传送至所述车载系统。
所述主控制器131可通过控制器域网(Controller Area Network,CAN)通信连接至所述车载系统。所述主控制器131将来自于所述从控制器132的电芯数据实时传送至所述车载系统。所述主控制器131可通过监测所述电芯数据来判断所述电池包12是否出现异常。当所述电池包12出现异常时,所述主控制器131向所述车载系统发送电池故障报警信号。
在其中一实施例中,当所述电池包12的电量较低或出现异常时,所述主控制器131可以发出预警信号,提醒驾驶者注意所述电池包12的异常情况。
在其它实施例中,当所述电池包12的电量较低或出现异常时,所述车载系统可以向制动系统发送信号,所述制动系统接收所述信号并根据所述信号进行限速或停车。
在其中一实施例中,所述主控制器131与电池管理平台通信连接,所述主控制器131用于将换电信息传送至所述电池管理平台。所述换电信息包括所述电池箱架14中各个所述电池包12的状态信息。所述状态信息包括正常或异常、剩余电量等。
所述电池管理平台用于接收来自于所述主控制器131的所述换电信息,并根据所述换电信息确定待充电或出现异常的所述电池包12。当确定所述电池包12为待充电状态时,所述电池管理平台可通过电池充电电路或充电设备对所述电池包12进行充电。所述电池充电电路或充电设备可设置于电动汽车上,也可设置于换电站。当确定所述电池包12为异常状态时,所述电池管理平台可提醒驾驶者对所述电池包12进行更换或维修。
参照图2,在其中一实施例中,所述电池包12包括至少一个电池模组20。所述电池模组20包括至少一个电芯21和数据采集芯片22,所述数据采集芯片22电连接至所述至少一个电芯21。所述数据采集芯片22用于采集所述至少一个电芯21的数据,并对所述数据进行压缩处理,再将压缩后的数据传送至所述从控制器132。所述电芯21的数据包括电压、电流、温度、压力或电量等。
在其中一实施例中,多个所述电芯21通过单串的电连接方式连接构成所述电池模组20。
所述电池模组20通过其内部的所述数据采集芯片22采集所述至少一个电芯21的数据,并将所述数据传送至所述从控制器132。所述从控制器132接收所述数据,并将所述数据传送至所述主控制器131。
在其中一实施例中,所述电池包12还包括热管理组件。所述热管理组件可设置于所述电池模组20上,并与所述从控制器132电连接。所述热管理组件用于对所述电池包12进行升温或降温。所述电池包12的内部可设置温度传感器,通过所述温度传感器来获取所述电池包12内部的温度值,并将所述温度值传送至所述从控制器132。
当所述电池包12的温度过高或出现热失控等异常状况时,所述电池模组20通过所述从控制器132向所述热管理组件通正向电流。此时,所述热管理组件制冷,以吸取所述电池包12内部的热量,并将所述热量传递到所述电池包12的外部,以进行降温。
当所述电池包12的温度过低时,所述电池模组20通过所述从控制器132向所述热管理组件通负向电流。此时,所述热管理组件产生热量,并将所述热量传递到所述电池包12的内部,以进行升温。
显然,通过在所述电池包12的内部设置所述热管理组件,所述热管理组件既可用于升温,又可用于降温,能够减少所述电池包12对外的热管理接口,从而提高所述电池包12的密封性。而且,所述热管理组件由所述从控制器132进行供电,在没有外接设备的情况下,所述电池包12可通过所述热管理组件自行调节其内部温度。
参照图3,在其中一实施例中,所述电池包12包括多个电池模组20。所述从控制器132与所述多个电池模组20可通过无线通信方式(例如ZigBee)连接构成星型拓扑结构网络。所述电池模组20通过其内部的数据采集芯片22采集电芯数据,并将所述电芯数据通过所述星型拓扑结构网络发送到所述从控制器132。
参照图4,图4为所述电池配电箱11的电气连接示意图。所述电池配电箱11的一端通过高压导电线路电连接至多个并联连接的电池包12,所述电池配电箱11的另一端电连接至负载。所述多个并联连接的电池包12通过所述电池配电箱11向所述负载供电。
可以理解,所述电池配电箱11与所述多个并联连接的电池包12之间通过高压导电线路连接,所述高压导电线路安装于所述电池箱架14上,所述主控制器131可通过控制所述电池箱架14上的高压导电线路导通或断开来控制所述电池包12的工作状态。当所述高压导电线路导通时,所述电池包12通过所述电池配电箱11向所述负载供电。
所述电池包12与所述电池箱架14上均设置有连接器123。所述连接器123包括正极端与负极端,所述正极端电连接于所述电池包12的正极,所述负极端电连接于所述电池包12的负极。
可以理解,多个所述电池包12均通过所述电池箱架14上的高压导电线路电连接至所述电池配电箱11,能够减少单个所述电池包12内的高压器件需求,从而降低所述电池包12的设计生产成本。
参照图5a和图5b,图5a为空置的所述电池箱架14的结构示意图,图5b为安装有所述电池配电箱11与多个所述电池包12的所述电池箱架14的结构示意图。所述电池箱架14设置有所述电池配电箱11的安装槽141、连接器支架142、多个电池腔143及导电线路(图中未示出)。每个所述电池腔143可安装一个所述电池包12。所述电池箱架14与所述电池配电箱11的安装槽141、每个所述电池腔143之间均通过所述导电线路连接,使得安装于所述安装槽141内的所述电池配电箱11电连接于每个安装于所述电池腔143内的所述电池包12。所述连接器支架142上设置有多个连接器123,所述多个连接器123之间通过所述导电线路连接。所述电池包12通过所述连接器123电连接于所述电池箱架14,并通过所述电池箱架14上的所述导电线路电连接至所述电池配电箱11。
当然,在本申请中,并不限定所述电池腔143及电池包12的具体数量。例如,所述电池腔143的数量可根据电动汽车的车型和满电电量进行适配,所述电池包12的数量可根据电动汽车的用电需求进行适配。
参照图6,图6为所述电池包12的外部结构示意图。所述电池包12的外部结构包括锁止结构121、壳体122、连接器123、防水透气阀124、无线通信窗口125及导向结构126。
所述锁止结构121设置于所述电池包12的左右两侧。所述电池包12可通过所述锁止结构121固定于所述电池箱架14上的电池腔143内。
所述壳体122包覆所述电池包12,起到防撞、防水、防火、防尘等作用。所述壳体122可选用金属材质,金属壳体具有耐腐蚀和耐高温的特性。
所述电池包12的中间设置一间隔127,所述连接器123安装于所述间隔127内。所述电池包12通过所述连接器123电连接于所述电池箱架14。所述连接器123可为快换连接器。
所述防水透气阀124和所述无线通信窗口125均设置于所述电池包12的上侧。所述无线通信窗口125用于传输无线信号。所述无线通信窗口125可选用ABS塑料、聚碳酸酯(Polycarbonate)或尼龙等非金属材质,以防金属材质对无线信号进行屏蔽。当所述电池包12出现异常而内部增压时,所述防水透气阀124和所述无线通信窗口125均可用于释放内部压力。
所述导向结构126设置于所述电池包12的四周,并与所述电池包12的表面形成一定的斜度。当所述电池包12安装到所述电池腔143时,所述导向结构126用于将所述电池包12导向到所述电池腔143。
本申请实施例一通过在不同级别的车型上搭载不同的电池箱架14,并通过电池箱架14自动匹配不同数量的电池包12,能够满足不同车型或车企的电动汽车的用电需求。其中,无线电池管理系统13的主控制器131与从控制器132之间通过无线通信模式传输电芯数据,可减少检测线束的用量,提高安装于电池配电箱11、电池包12及电池箱架14上的连接器123的使用寿命和可靠性,并对电池包Pack自动化提供便利。
实施例二
本申请实施例二提供一种电动汽车,所述电动汽车包括如实施例一所述的分箱换电系统。
需要说明的是,在本申请实施例中,所述电动汽车包括任意的动力电动车,例如纯电动车、增程式电动车、混合动力电动车等。所述电动汽车可以实现分箱换电。
可以理解,实施例一中的具体实施方式也可以适应于实施例二。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明,但是本申请不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本申请宗旨的前提下做出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种分箱换电系统,其特征在于,所述分箱换电系统包括电池配电箱、至少一个电池包、无线电池管理系统及电池箱架;所述电池配电箱与所述至少一个电池包均安装于所述电池箱架上,并通过所述电池箱架上的导电线路电连接;
所述无线电池管理系统电连接至所述电池配电箱、所述电池箱架与所述至少一个电池包,所述无线电池管理系统用于获取所述至少一个电池包内的电芯数据,并根据所述电芯数据控制所述至少一个电池包的工作状态,所述工作状态为所述电池包处于供电状态或静置状态。
2.如权利要求1所述的分箱换电系统,其特征在于,所述无线电池管理系统包括主控制器和至少一个从控制器;所述主控制器与所述至少一个从控制器通信连接;
所述从控制器电连接于所述电池包,所述从控制器用于获取所述电池包内的所述电芯数据,并将所述电芯数据传送至所述主控制器;
所述主控制器电连接于所述电池箱架与所述电池配电箱,所述主控制器用于接收来自于所述至少一个从控制器的所述电芯数据,并根据所述电芯数据控制所述至少一个电池包的工作状态。
3.如权利要求2所述的分箱换电系统,其特征在于,所述主控制器与车载系统通信连接;所述主控制器用于将来自于所述至少一个从控制器的所述电芯数据传送至所述车载系统。
4.如权利要求2所述的分箱换电系统,其特征在于,所述主控制器与电池管理平台通信连接;所述主控制器用于将换电信息传送至所述电池管理平台,所述换电信息包括所述电池包的状态信息;所述电池管理平台用于根据所述换电信息确定所述电池包的状态,以对所述电池包进行充电或更换。
5.如权利要求1至4任一项所述的分箱换电系统,其特征在于,当所述分箱换电系统包括多个所述电池包时,多个所述电池包通过所述电池箱架上的高压导电线路并联连接于所述电池配电箱。
6.如权利要求1至4任一项所述的分箱换电系统,其特征在于,所述电池包还包括热管理组件,所述热管理组件设置于所述电池包的内部,所述热管理组件用于对所述电池包进行升温或降温。
7.如权利要求2至4任一项所述的分箱换电系统,其特征在于,所述电池包包括至少一个电池模组,所述电池模组包括至少一个电芯和数据采集芯片;所述数据采集芯片电连接于所述至少一个电芯;
所述至少一个电池模组电连接于所述从控制器,所述电池模组用于通过所述数据采集芯片来采集所述至少一个电芯的数据,并对所述数据进行压缩处理,再将压缩后的数据传送至所述从控制器。
8.如权利要求7所述的分箱换电系统,其特征在于,当所述电池模组包括多个所述电芯时,多个所述电芯通过单串的电连接方式连接构成所述电池模组。
9.如权利要求7所述的分箱换电系统,其特征在于,当所述电池包包括多个所述电池模组时,多个所述电池模组通过无线通信方式连接构成星型拓扑结构网络。
10.一种电动汽车,其特征在于,所述电动汽车包括如权利要求1至9任一项所述的分箱换电系统。
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