CN113119794A - 一种车辆模组控制系统及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种车辆模组控制系统及电动车辆。该车辆模组控制系统包括至少一个模组切换单元，模组切换单元连接于模组的正极与负极之间；模组控制器，所述模组控制器与模组切换单元的控制端连接，模组控制器用于控制模组切换单元将与模组切换单元连接的模组切入或切出。本发明实施例提供的技术方案通过模组控制器控制模组切换单元的导通状态，根据需要将与模组切换单元连接的模组切入，使得模组能正常输出电能，或将与模组切换单元连接的模组切出，使得模组被旁路并断开而停止输出电能，便于根据续航里程调整车辆投入使用的模组数量，解决了现有的模组不能根据需要单独控制单个模组通断的问题。

Description

一种车辆模组控制系统及电动车辆

技术领域

本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种车辆模组控制系统及电动车辆。

背景技术

随着新能源的广泛推广，电池得到广泛利用，现有的车载电池包因在降低零部件数量、提高集成效率和空间利用率具有较高的优势而得到广泛应用。然而，现有的电池模组集成到电池包的方式，难以实现控制单个模组的通断。

现有的模组不能根据需要单独控制单个模组通断的问题成为业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种车辆模组控制系统及电动车辆，以解决现有的模组不能根据需要单独控制单个模组通断的问题。

为实现上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆模组控制系统，包括：

至少一个模组切换单元，模组切换单元连接于模组的正极与负极之间；

模组控制器，所述模组控制器与模组切换单元的控制端连接，模组控制器用于控制模组切换单元将与模组切换单元连接的模组切入或切出。

可选的，模组切换单元与模组一一对应设置；

模组控制器与模组一一对应设置。

可选的，模组切换单元包括旁路开关和至少一个模组开关，模组开关与模组串联连接后的支路，与旁路开关并联连接；

模组控制器分别与模组开关的控制端以及旁路开关的控制端连接；模组控制器用于向模组开关的控制端发送控制信号控制模组开关的第一端和第二端导通，并向旁路开关的控制端发送控制信号控制旁路开关关断；或者，控制模组开关的第一端和第二端关断，并控制旁路开关导通。

可选的，车辆模组控制系统还包括：多个电池检测单元；

每一模组包括相互连接的多个电芯；

电池检测单元的一端与电芯连接，电池检测单元的另一端与电芯所在的模组对应的模组控制器连接，电池检测单元用于检测电芯的电压，并将电芯的电压输出至模组控制器；

模组控制器用于根据电芯的电压控制模组切换单元将与模组切换单元连接的模组切入或切出。

可选的，电池检测单元检测到电芯的电压异常时，模组控制器用于控制与电压异常的电芯所在的模组串联的模组开关断开，并控制与电压异常的电芯所在的模组并联的旁路开关导通；或者，

在电池检测单元检测到电芯的电压正常时，模组控制器用于控制与电压正常的电芯所在的模组串联的模组开关导通，并控制与电压正常的电芯所在的模组并联的旁路开关闭合。

可选的，模组控制器的形状与电芯的形状相同。

可选的，车辆模组控制系统，还包括：

整车控制模块，整车控制模块与模组控制器电连接，整车控制模块用于根据接收的整车的数据信号生成整车控制信号，并与模组控制器通信。

可选的，车辆模组控制系统，还包括：

电池能量管理模块，电池能量管理模块分别与整车控制模块以及模组控制器连接，模组控制器通过电池能量管理模块与整车控制模块通信；

模组控制器用于根据整车控制信号和电池能量管理模块的控制信号，生成模组控制信号；并根据模组控制信号控制模组切换单元将与模组切换单元连接的模组切入或切出。

可选的，模组开关包括模组继电器。

第二方面，本发明实施例还提供一种电动车辆，包括：第一方面任意所述车辆模组控制系统至少两个模组以及高压配电盒；

高压配电盒与模组的输出端连接，高压配电盒用于根据模组输出的电能为车载设备供电。

本发明实施例提供的车辆模组控制系统通过模组控制器控制模组切换单元的导通状态，将与模组切换单元连接的模组切入，使得模组能正常输出电能，或将与模组切换单元连接的模组切出，使得模组被旁路并断开而停止输出电能，便于根据续航里程调整车辆投入使用的模组数量，另一方面，可以根据续航里程调节切入的模组的数量，且便于电池模组更换和维修，解决了现有的模组不能根据需要单独控制单个模组通断的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种模组的安装位置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种电动车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

基于上述技术问题，本实施例提出了以下解决方案：

图1是本发明实施例提供的一种车辆模组控制系统的结构示意图。参见图1，本发明实施例提供的车辆模组控制系统包括至少一个模组切换单元10，模组切换单元10连接于模组1的正极与负极之间；模组控制器5，模组控制器5与模组切换单元10的控制端连接，模组控制器5用于控制模组切换单元10将与模组切换单元10连接的模组1切入或切出。

具体地，模组1可以包括多个电芯11串联堆叠而成，图2是本发明实施例提供的一种模组的安装位置的结构示意图。结合图1和图2，多个模组1串联后集成到车辆的底盘，用于为车辆提供动力。模组切换单元10可以包括继电器。多个模组1相互独立，便于根据续航里程需要增减模组1的数量。模组控制器5可以根据模组控制信号控制模组切换单元10的导通状态，将与模组切换单元10连接的模组1切入，使得模组1正常输出电能；或者，控制模组切换单元10的导通状态，将与模组切换单元10连接的模组1切出，使得模组1被旁路并断开，使得模组1可以停止输出电能。这样设置可以在车辆需要较高的续航里程时，通过模组控制器5控制模组切换单元10的导通状态，使得多个模组1正常输出电能，从而使得模组1输出的电能可以满足续航里程需要。在车辆需要较低的续航里程时，可以通过模组控制器5控制模组切换单元10的导通状态，使得多余容量的模组1被旁路，将被旁路的模组1拆卸掉，减少车辆不必要的能耗，避免车辆携带重量很重的模组1行驶较短的距离，车辆的能耗较大的问题。

需要说明的是，可以根据需要设置多个模组切换单元10，图1示例性地示出每个模组切换单元10连接于一个模组1的正极与负极之间，模组控制器5可以控制该模组切换单元10将与该模组切换单元10连接的一个模组1切入或切出的情况。或者，可以将每个模组切换单元10连接于多个串联连接的模组1的正极与负极之间，示例性地，一个模组切换单元10连接于两个串联连接的模组1的正极与负极之间，模组控制器5可以控制该模组切换单元10将与该模组切换单元10连接的两个模组1同时切入或切出。

可以根据需要设置一个或多个模组控制器5，可以由一个模组控制器5控制多个模组切换单元10，或者，可以将每个模组1对应设置一个模组控制器5，图1示例性地示出多个模组1对应设置一个模组控制器5的情况。

本实施例提供的车辆模组控制系统通过模组控制器控制模组切换单元的导通状态，将与模组切换单元连接的模组切入，使得模组能正常输出电能，或将与模组切换单元连接的模组切出，使得模组被旁路并断开而停止输出电能，便于根据续航里程调整车辆投入使用的模组数量，另一方面，可以根据续航里程调节切入的模组的数量，且便于电池模组更换和维修，解决了现有的模组不能根据需要单独控制单个模组通断的问题。

可选的，图3是本发明实施例提供的另一种车辆模组控制系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，本实施例提供的车辆模组控制系统的模组切换单元10与模组1一一对应设置；模组控制器5与模组1一一对应设置。

具体地，这样设置可以对每一个模组1单独控制，控制更精准，便于配置续航里程的精细化，便于仅对故障模组1旁路，并对故障模组1进行更换，节省模组1的使用成本。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图4，模组切换单元10可以包括旁路开关4和至少一个模组开关3，模组开关3与模组1串联连接后的支路，与旁路开关4并联连接；模组控制器5分别与模组开关3的控制端33以及旁路开关4的控制端43连接；模组控制器5用于向模组开关3的控制端33发送控制信号控制模组开关3的第一端31和第二端32导通，并向旁路开关的控制端43发送控制信号控制旁路开关4关断；或者，控制模组开关3的第一端31和第二端3关断，并控制旁路开关4导通。

具体地，旁路开关4可以为继电器。可选的，模组开关3可以包括模组继电器。多个模组1相互独立，便于根据续航里程需要增减模组1的数量。这样设置可以在车辆需要较高的续航里程时，通过设置模组开关3可以接收模组控制器5输出的控制信号，并根据接收到的控制信号将模组开关3的第一端31和第二端32导通，并控制旁路开关4关断，使得模组1输出的电能可以满足续航里程需要。在车辆需要较低的续航里程时，可以通过设置模组开关3接收模组控制器5输出的控制信号，并根据接收到的控制信号将模组开关3的第一端31和第二端32关断，旁路开关4根据模组控制器5输出的控制信号导通，使得多余容量的模组1被旁路，将被旁路的模组1拆卸掉，减少车辆不必要的能耗，避免车辆携带重量很重的模组1行驶较短的距离，车辆的能耗较大的问题。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图4，车辆模组控制系统还包括多个电池检测单元2；每一模组1包括相互连接的多个电芯11；电池检测单元2的一端与电芯11连接，电池检测单元2的另一端与电芯11所在的模组1对应的模组控制器5连接，电池检测单元2用于检测电芯11的电压，并将电芯11的电压输出至模组控制器5；模组控制器5用于根据电芯11的电压控制模组切换单元10将与模组切换单元10连接的模组1切入或切出。

具体地，模组控制器5可以接收电池检测单元2测得的电芯11的电压，并将电芯11电压与预设的阈值电压进行比较，根据比较结果生成控制信号，模组开关3可以接收模组控制器5输出的控制信号，并根据接收到的控制信号将模组开关3的第一端31和第二端32导通，旁路开关4根据模组控制器5输出的控制信号关断，使得该模组1正常输出电能；或者，模组开关3可以接收模组控制器5输出的控制信号，并根据接收到的控制信号将模组开关3的第一端31和第二端32关断，旁路开关4根据模组控制器5输出的控制信号导通，该模组1被旁路并断开，使得该模组1可以停止输出电能。

可选地，在上述实施例的基础上，继续参见图4，本实施例提供的车辆模组控制系统的电池检测单元2检测到电芯11的电压异常时，模组控制器5用于控制与电压异常的电芯11所在的模组1串联的模组开关3断开，并控制与电压异常的电芯11所在的模组1并联的旁路开关4导通；或者，在电池检测单元2检测到电芯11的电压正常时，模组控制器5用于控制与电压正常的电芯11所在的模组1串联的模组开关3导通，并控制与电压正常的电芯11所在的模组1并联的旁路开关4闭合。

具体地，在车辆有模组1发生故障时，可以通过设置模组开关3接收模组控制器5输出的控制信号，并根据接收到的控制信号将故障模组1所对应的模组开关3的第一端和第二端关断，故障模组1所对应的旁路开关4根据模组控制器5输出的控制信号导通，使得发生故障模组1被旁路，保证车辆能通过其他未发生故障的模组1正常行驶，便于维修更换。

示例性地，图5是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图5，可以设置车辆包括四个模组1，每个模组1分别对应一个模组控制器5、一个模组继电器以及一个旁路开关，模组控制器5可以通过如下控制策略对模组1进行控制：

·当第一个模组1出现故障：第一模组继电器S1断开，第一旁路开关4K1闭合；

·当第二个模组1出现故障：第二模组继电器S2断开，第二旁路开关K2闭合；

·当第三个模组1出现故障：第三模组继电器S3断开，第三旁路开关K3闭合；

·当第四个模组1出现故障：第四模组继电器S4断开，第四旁路开关K4闭合；

·当第一个模组1和第二个模组1同时出现故障：第一模组继电器S1和第二模组继电器S2断开，第一旁路开关K1和第二旁路开关K2闭合；

·当第一个模组1和第三个模组1同时出现故障：第一模组继电器S1和第三模组继电器S3断开，第一旁路开关K1和第三旁路开关K3闭合；

·当第一个模组1和第四个模组1同时出现故障：第一模组继电器S1和第四模组继电器S4断开，第一旁路开关K1和第四旁路开关K4闭合；

·当第二个模组1和第三个模组1同时出现故障：第二模组继电器S2和第三模组继电器S3断开，第二旁路开关K2和第三旁路开关K3闭合；

·当第二个模组1和第四个模组1同时出现故障：第二模组继电器S2和第四模组继电器S4断开，第二旁路开关K2和第四旁路开关K4闭合；

·当第三个模组1和第四个模组1同时出现故障：第三模组继电器S3和第四模组继电器S4断开，第三旁路开关K3和第四旁路开关K4闭合；

·当第一个模组1、第二个模组1和第三个模组1同时出现故障：第一模组继电器S1、第二模组继电器S2以及第三模组继电器S3断开，第一旁路开关K1、第二旁路开关K2以及第三旁路开关K3闭合；

·当第一个模组1、第二个模组1以及第四个模组1同时出现故障：第一模组继电器S1、第二模组继电器S2以及第四模组继电器S4断开，第一旁路开关K1、第二旁路开关K2以及第四旁路开关K4闭合；

·当第二个模组1、第三个模组1以及第四个模组1同时出现故障：第二模组继电器S2、第三模组继电器S3以及第四模组继电器S4断开，第二旁路开关K2、第二旁路开关K3以及第四旁路开关K4闭合。

可选的，图6是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图6，本实施例提供的车辆模组控制系统还包括整车控制模块6，整车控制模块6与模组控制器5电连接，整车控制模块6用于根据接收的整车的数据信号生成整车控制信号，并与模组控制器5通信。

具体地，根据司机的动作生成用户指令，整车控制模块6可以根据用户指令和模组控制器5上传的模组信号生成整车控制信号，并将整车控制信号输出至模组控制器5，实现整车控制器和模组控制器5的信息交互。

可选的，图7是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图5至图7，本实施例提供的车辆模组控制系统还包括电池能量管理模块7，电池能量管理模块分别与整车控制模块6以及模组控制器5连接，模组控制器5通过电池能量管理模块7与整车控制模块6通信；模组控制器5用于根据整车控制信号和电池能量管理模块的控制信号，生成模组控制信号；并根据模组控制信号控制模组切换单元将与模组切换单元连接的模组1切入或切出。

具体地，模组控制器5用于根据整车控制信号和电池能量管理模块7的控制信号，生成模组控制信号；并根据模组控制信号控制模组开关3断开或导通，并控制旁路开关4导通或断开，模组控制器5通过CAN通信与电池能量管理模块7进行数据交互，电池能量管理模块7与整车控制模块6进行整车级别的交互，从而控制模组开关3和旁路开关4的通断。

可选的，图8是本发明实施例提供的又一种车辆模组控制系统的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图8，本实施例提供的车辆模组控制系统的模组控制器5的形状与电芯11的形状相同。

具体地，这样设置使得模组的体积小，便于集成。

可选地，在上述实施例的基础上，继续参见图8，模组控制器5的宽度W与电芯11的宽度相同；模组控制器5的高度H与电芯11的高度相同；模组控制器5的厚度t为电芯11厚度d的1～1.5倍。

具体地，这样设置使得模组控制器5的高度H和宽度W分别与电芯11的高度和宽度保持一致，厚度t可调，这种结构方便直接与电芯11一起成组堆叠，提高模组的集成度。

可选地，在上述实施例的基础上，继续参见图8，模组开关3设置于模组控制器5的顶部。

具体地，方便与控制电路连接，触点接触牢固，提高可靠性。模组开关3的正负端子分别为继电器+和继电器-，继电器+和继电器-可以设计成与电芯11正负极端子相同尺寸，在电芯11堆叠成组过程中，模组控制器5可以与电芯11一起进行堆叠成组，模组控制器5也可以放在模组1的两侧，或者根据需求放在模组1任意位置。

可选的，继续参见图4，本实施例提供的车辆模组控制系统还可以包括电流传感器A1、高压保险丝F1、手动维修开关Ks、主正接触器Kp、主负接触器Kn、预充电电阻Rpre、预充电继电器Kpre、高压总正极B+以及高压总负极B-。

模组控制器5中的电池检测单元2负责对电芯11的电压、温度数据进行采集、对电芯11进行均衡。正常情况下，模组开关3处于常闭合状态，旁路开关4正常情况下处于常开状态。把手动维修开关K_S安装到位之后，对系统进行上电：首先检测第一模组继电器S1、第二模组继电器S2、第三模组继电器S3以及第四模组继电器S4是否处于闭合、第一旁路开关K1、第二旁路开关K2、第三旁路开关K3以及第四旁路开关K4是否处于断开状态，当确认第一模组继电器S1、第二模组继电器S2、第三模组继电器S3以及第四模组继电器S4处于闭合状态，且第一旁路开关K1、第二旁路开关K2、第三旁路开关K3以及第四旁路开关K4处于断开状态时，系统开始上电。首先闭合预充电继电器Kpre和主负继电器Kn，待预充电电压上升到系统指定电压的95％之上的时候，断开预充电继电器Kpre，闭合主正继电器Kp。系统上电之后，正常工作状态下模组开关3保持常闭、旁路开关4保持常开。

可选的，图9是本发明实施例提供的一种电动车辆的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图7和图9，本发明实施例还提供一种电动车辆200，包括上述任意实施例所述车辆模组控制系统100至少两个模组1以及高压配电盒8；高压配电盒8与模组1的输出端连接，高压配电盒8用于根据模组输出的电能为车载设备供电。

具体地，模组1可以为MTC模组，在MTC模组外部可以设置热管理系统9和高压配电盒8，热管理系统9通过电池能量管理模块7对MTC模组进行冷却或加热控制。高压配电盒8可以起降压并分配电能的作用。本实施例提供的电动车辆200包括上述任意实施例所述车辆控制系统100，有上述任意实施例提供的车辆控制系统的有益效果，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车辆模组控制系统，其特征在于，包括：

至少一个模组切换单元，所述模组切换单元连接于模组的正极与负极之间；

模组控制器，所述模组控制器与所述模组切换单元的控制端连接，所述模组控制器用于控制所述模组切换单元将与所述模组切换单元连接的模组切入或切出。

2.根据权利要求1所述车辆模组控制系统，其特征在于，

所述模组切换单元与所述模组一一对应设置；

所述模组控制器与所述模组一一对应设置。

3.根据权利要求1或2所述车辆模组控制系统，其特征在于，

所述模组切换单元包括旁路开关和至少一个模组开关，所述模组开关与所述模组串联连接后的支路，与所述旁路开关并联连接；

所述模组控制器分别与所述模组开关的控制端以及所述旁路开关的控制端连接；所述模组控制器用于向所述模组开关的控制端发送控制信号控制所述模组开关的第一端和第二端导通，并向所述旁路开关的控制端发送控制信号控制所述旁路开关关断；或者，控制所述模组开关的第一端和第二端关断，并控制所述旁路开关导通。

4.根据权利要求3所述车辆模组控制系统，其特征在于，还包括：多个电池检测单元；

每一所述模组包括相互连接的多个电芯；

所述电池检测单元的一端与所述电芯连接，所述电池检测单元的另一端与所述电芯所在的模组对应的所述模组控制器连接，所述电池检测单元用于检测所述电芯的电压，并将所述电芯的电压输出至所述模组控制器；

所述模组控制器用于根据所述电芯的电压控制所述模组切换单元将与所述模组切换单元连接的模组切入或切出。

5.根据权利要求4所述车辆模组控制系统，其特征在于，

所述电池检测单元检测到所述电芯的电压异常时，所述模组控制器用于控制与电压异常的电芯所在的模组串联的所述模组开关断开，并控制与电压异常的电芯所在的模组并联的所述旁路开关导通；或者，

在所述电池检测单元检测到所述电芯的电压正常时，所述模组控制器用于控制与电压正常的电芯所在的模组串联的所述模组开关导通，并控制与电压正常的电芯所在的模组并联的所述旁路开关闭合。

6.根据权利要求4所述车辆模组控制系统，其特征在于，

所述模组控制器的形状与所述电芯的形状相同。

7.根据权利要求1所述车辆模组控制系统，其特征在于，还包括：

整车控制模块，所述整车控制模块与所述模组控制器电连接，所述整车控制模块用于根据接收的整车的数据信号生成整车控制信号，并与所述模组控制器通信。

8.根据权利要求7所述车辆模组控制系统，其特征在于，还包括：

电池能量管理模块，所述电池能量管理模块分别与所述整车控制模块以及所述模组控制器连接，所述模组控制器通过所述电池能量管理模块与所述整车控制模块通信；

所述模组控制器用于根据所述整车控制信号和所述电池能量管理模块的控制信号，生成模组控制信号；并根据所述模组控制信号控制所述模组切换单元将与所述模组切换单元连接的模组切入或切出。

9.根据权利要求3所述车辆模组控制系统，其特征在于，

所述模组开关包括模组继电器。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括：权利要求1至9任一所述车辆模组控制系统、至少两个模组以及高压配电盒；

所述高压配电盒与所述模组的输出端连接，所述高压配电盒用于根据所述模组输出的电能为车载设备供电。

Images