CN113859032A - 一种新型可换电电池系统 - Google Patents

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郭鹏
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Abstract

本发明公开了一种新型可换电电池系统，包括：由多个电池箱组并接形成的供电模组；若干个加热回路，每个加热回路用于单独加热对应的一电池箱组使电池箱组的温度维持在适宜温度范围内；电量计量设备，用于对供电模组的充放电量进行计量；若干个充放电接口，用于在连接上外接电源或负载时对供电模组进行充电或放电；数据采集及传输设备，用于采集供电模组的充放电数据并传输给后台数据分析设备；若干个充电枪座，设置在电池系统上，用于外接电源为供电模组充电。本发明在确保电池系统的平台电压不变的前提下，满足了不同车辆的不同电量使用需求，并通过将电池箱组温度维持在适宜温度范围内，保证了车辆的电机输出性能，同时增加了电量计量等功能。

Description

一种新型可换电电池系统
技术领域
本发明涉及换电技术领域，具体涉及一种新型换电电池系统。
背景技术
现有的换电电池系统由多个串联或并联方式连接的电池箱为车辆动力输出提供电能，对于具有不同需求电量的车辆，通常通过增减电池箱的数量以满足整车对不同电量的使用需求，但简单增减电池箱的数量会导致电池系统的平台电压变化，影响车辆的电机动力输出。
另外，现有的换电电池系统不具备电池箱加热功能，无法将电池箱温度维持在适宜温度范围内，从而保证电池箱的性能处于最佳状态。同时，现有的换电电池系统本身并不具备电量计量功能，电池系统一旦脱离车辆，车主便无法知晓所换下的电池系统的剩余电量，换电费用结算不够直观明了。且现有的换电电池系统充放电接口是分开的，需要为电池系统充电时，连接充电接口，需要放电时，连接放电接口，充电时，放电接口闲置，放电时，充电接口闲置，同时还需要对闲置接口进行防护，充放电接口分开增加了连接线束和充放电操作的复杂度。
此外，目前给电池系统充电的充电枪座设置在车辆上，一旦可换电的电池系统脱离车辆，便无法通过充电枪座为电池系统充电，减少了电池系统的充电方式。另外，现有的可换电的电池系统本身不具备充放电数据采集和传输功能，当电池系统脱离车辆时便无法对电池系统的充放电数据进行采集和分析。
发明内容
本发明以在确保电池系统的平台电压不变的前提下，满足不同车辆的不同电量使用需求，并在电池系统为车辆提供动力电能过程中，维持电池箱组温度在适宜温度范围内以保证车辆电机输出性能，同时增加换电电池系统的电量计量功能、降低充放电操作复杂度、扩展换电电池系统的充电方式以及在换电系统脱离车辆后实现对换电系统的充放电数据采集和传输为目的，提供了一种新型换电电池系统。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种新型可换电电池系统，包括：
由多个电池箱组并联连接形成的供电模组，所述供电模组为车辆提供动力电能；
若干个加热回路，每个所述加热回路用于单独加热对应的一所述电池箱组使所述电池箱组的温度维持在适宜温度范围内；
电量计量设备，连接在所述供电模组的充放电路径上，用于对所述供电模组的充放电量进行计量；
若干个充放电接口，每个所述充放电接口通过充放电电路连接所述供电模组，用于在连接上外接电源或负载时对所述供电模组进行充电或放电；
数据采集及传输设备，连接所述供电模组，用于采集所述供电模组的充放电数据并传输给后台数据分析设备；
若干个充电枪座，设置在所述电池系统上并通过充电电路连接所述供电模组，用于外接电源为所述供电模组充电。
作为本发明的一种优选方案，每个所述电池箱组由多个串联连接的电池箱组成。
作为本发明的一种优选方案，每个所述加热回路包括温度传感设备、加热装置、加热开关设备以及加热控制设备，所述温度传感设备将检测到的所述电池箱组的电池温度信息发送给所述加热控制设备，所述加热控制设备根据接收到的所述电池温度信息判断是否需要对所述电池箱组进行加热，
若是，则控制启动所述加热装置并控制所述加热开关设备的开关闭合，以将所述加热装置产生的热量传递给对应的所述电池箱组；
若否，则控制断开所述加热开关设备并控制关停所述加热装置，以停止加热所述电池箱组。
作为本发明的一种优选方案，所述加热开关设备为热继电器。
作为本发明的一种优选方案，所述充放电接口包括第一充放电接口和第二充放电接口，所述第一充放电接口的正极连接所述电量计量设备的放电1正接口，所述第一充放电接口的负极连接所述电量计量设备的放电1负接口，所述电量计量设备的主回路1正接口连接电池接线盒的接口，所述电量计量设备的主回路1接口负连接所述电池接线盒的接口P6；所述电池接线盒的所述接口P1与其接口P10和接口P11电连接，所述电池接线盒的所述接口P10和所述接口P11分别连接对应一所述电池箱组的电输出端；所述电池接线盒的所述接口P6与其接口P16和接口P17电连接，所述电池接线盒的所述接口P16和所述接口P17分别连接对应一所述电池箱组的电输入端；
所述第二充放电接口的正极连接所述电池接线盒的接口P2，所述第二充放电接口的负极连接所述电量计量设备的放电2负接口，所述电量计量设备的主负回路2接口连接所述电池接线盒的接口P7；所述电池接线盒的所述接口P2与其所述接口P1并接，所述电池接线盒的所述接口P7与其所述接口P6并接。
作为本发明的一种优选方案，所述充电枪座包括第一充电枪座和第二充电枪座，所述第一充电枪座的正极连接电池接线盒的接口P4，所述电池接线盒的所述接口P4连接所述电池接线盒的接口P10，第一电池箱组的电输出端连接所述电池接线盒的所述接口P10；
所述第一充电枪座的负极连接所述电池接线盒的接口P8，所述接口P8连接所述电池接线盒的接口P17，所述第一电池箱组的电输入端连接所述电池接线盒的所述接口P17；
所述第二充电枪座的正极连接所述电池接线盒的接口P3，所述电池接线盒的所述接口P3连接所述电池接线盒的接口P11，第二电池箱组的电输出端连接所述电池接线盒的所述接口P11；
所述第二充电枪座的负极连接所述电池接线盒的接口P9，所述接口P9连接所述电池接线盒的接口P16，所述第二电池箱组的电输入端连接所述电池接线盒的所述接口P16。
作为本发明的一种优选方案，所述电池接线盒内并接的所述接口P1、所述接口P2与并接的所述接口P10、所述接口P11之间连接有一主正继电器，通过控制所述主正继电器的开关以控制并接的所述接口P1、所述接口P2与并接的所述接口P10、所述接口P11之间的通断；
所述电池接线盒内并接的所述接口P6、所述接口P7与并接的所述接口P16、接口P17之间连接有一主负继电器，通过控制所述主负继电器的开关以控制并接的所述接口P6、所述接口P7与并接的所述接口P16、所述接口P17之间的通断。
作为本发明的一种优选方案，所述电池接线盒内的所述接口P4与并接的所述接口P10、所述接口P11之间连接有第一直流充电正继电器，和/或所述电池接线盒内的所述接口P8与并接的所述接口P16、所述接口P17之间连接有第一直流充电负继电器，通过控制所述第一直流充电正继电器和/或所述第一直流充电负继电器的开关以实现所述第一充电枪座与所述充电模组的电连接或断开；
所述电池接线盒内的所述接口P3与并接的所述接口P10、所述接口P11之间连接有第二直流充电正继电器，和/或所述电池接线盒内的所述接口P9与并接的所述接口P16、接口P17之间连接有第二直流充电负继电器，通过控制所述第二直流充电正继电器和/或所述第二直流充电负继电器的开关以实现所述第二充电枪座与所述充电模组的电连接或断开连接。
本发明具有以下有益效果：
1、采用多个电池箱串联成电池箱组，多个电池箱组并联成供电模组的方式为车辆提供电量，在单个电池箱组既能满足车辆电机工作在最佳状态的电量需求又能确保电池系统平台电压维持不变或变化幅度在理想值范围内时，可通过增减电池箱组的数量来满足不同车辆对于不同电量的使用需求。
2、通过为每个电池箱组配置专属的加热回路为其内部的电池箱进行加热，以维持每个电池箱组的温度在适宜温度范围内，确保每个电池箱组具有最佳的电池性能，进而提升车辆电机的输出性能。
3、在可换电电池系统中增加了电量计量设备，当电池系统脱离车辆后，还能够对电池系统的充放电电量进行计量，使得换电电量计量结算更加一目了然。
4、本发明采用充放电同口设计，充放电接口集成了充电接口和放电接口的功能，有利于减少充放电连接线束，减低充放电操作的复杂度。
5、在电池系统上设置充电枪座，使得电池系统在脱离车辆后还能够适用充电枪座进行充电，普通充电桩可为换下来的电池系统充电，拓展了可换电电池系统的充电场景。
6、增加了充放电数据采集及传输设备，在电池系统脱离车辆后还能够对电池系统的充放电数据进行采集，并将采集到的数据传输给后台进行数据分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的新型可换电电池系统的结构框图；
图2是本发明一实施例提供的新型可换电电池系统的具体结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的加热回路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供的新型可换电的电池系统，如图1和图2所示，包括：
由多个电池箱组11(每个电池箱组11由多个电池箱串联形成)并联连接形成的供电模组1，供电模组1为车辆提供动力电能；
若干个加热回路2，每个加热回路2用于单独加热对应的一电池箱组11使电池箱组11的温度维持在适宜温度范围内；如图3所示，每个加热回路2包括温度传感设备21、加热装置22、加热开关设备23(优选为热继电器，图2中示出的“加热正继电器”“加热负继电器”即为热继电器)以及加热控制设备24，温度传感设备21将检测到的电池箱组11的电池温度信息发送给加热控制设备24，加热控制设备24根据接收到的电池温度信息判断(判断方法为阈值判断法，比如当温度低于20℃时判定需要进行加热，高于40℃时不需要进行加热)是否需要对电池箱组11进行加热，
若是，则控制启动加热装置22并控制加热开关设备23的开关闭合，以将加热装置22产生的热量传递给对应的电池箱组11；
若否，则控制断开加热开关设备23并控制关停加热装置22，以停止加热电池箱组11。
每个电池箱组11由专属的加热回路进行加热控制相比较所有电池箱组共用一个加热回路而言，可以减小电池系统整体的温差，有利于确保电池系统温度维持在最佳温度范围内。
使用专属的加热回路减小电池系统的温差原理为：
如果所有电池箱组共用一个加热回路，要么同时对所有电池箱组加热要么停止对所有电池箱组的加热，加热或停止加热前后时刻的温差较大，难以将电池系统整体的温度维持在最佳温度范围内。而通过每个加热回路对指定的一电池箱组进行加热或停止加热不影响其他电池箱组的加热过程，有利于减小电池系统在前后时刻的温差，维持电池系统整体的温度在最佳温度范围内。
电量计量设备3，连接在供电模组1的充放电路径上，用于对供电模组1的充放电量进行计量；
若干个充放电接口4，每个充放电接口4通过充放电电路100连接供电模组1，用于在连接上外接电源或负载时对供电模组1进行充电或放电；
数据采集及传输设备5，连接供电模组1，用于采集供电模组1的充放电数据并传输给后台数据分析设备6；
若干个充电枪座7，设置在电池系统上并通过充电电路200连接供电模组1，用于外接电源(如充电桩)为供电模组1充电。
以下结合图2对充放电接口与电量计量设备的连接方式，以及电量计量设备与供电模组的连接方式进行具体阐述：
如图2所示，本实施例中，优选地，充放电接口包括第一充放电接口41和第二充放电接口42，第一充放电接口41的正极连接电量计量设备3的放电1正接口M1，第一充放电接口41的负极连接电量计量设备3的放电1负接口M2，电量计量设备3的主回路1正接口M3连接电池接线盒8的接口P1，电量计量设备3的主回路1负接口M4连接电池接线盒8的接口P6；电池接线盒8的接口P1与其接口P10和接口P11电连接，电池接线盒8的接口P10连接电池箱组11的电输出端111，接口P11连接电池箱组12的电输出端121；电池接线盒8的接口P6与其接口P16和接口P17电连接，电池接线盒的接口P16连接电池箱组12的电输入端122，接口P17连接电池箱组11的电输入端112；
第二充放电接口42的正极连接电池接线盒8的接口P2，第二充放电接口42的负极连接电量计量设备3的放电2负接口M5，电量计量设备3的主负回路2接口M6连接电池接线盒8的接口P7；电池接线盒8的接口P2与其接口P1并接，电池接线盒8的接口P7与其接口P6并接。
充电枪座7包括第一充电枪座71和第二充电枪座72，第一充电枪座71的正极连接电池接线盒8的接口P4，电池接线盒8的接口P4连接电池接线盒8的接口P10，第一电池箱组11的电输出端111连接电池接线盒8的接口P10；
第一充电枪座71的负极连接电池接线盒8的接口P8，接口P8连接电池接线盒8的接口P17，第一电池箱组11的电输入端112连接电池接线盒8的接口P17；
第二充电枪座72的正极连接电池接线盒8的接口P3，电池接线盒8的接口P3连接电池接线盒8的接口P11，第二电池箱组12的电输出端121连接电池接线盒8的接口P11；
第二充电枪座72的负极连接电池接线盒8的接口P9，接口P9连接电池接线盒8的接口P16，第二电池箱组12的电输入端122连接电池接线盒8的接口P16。
电池接线盒8内并接的接口P1、接口P2与并接的接口P10、接口P11之间连接有一主正继电器J1，通过控制主正继电器J1的开关以控制并接的接口P1、接口P2与并接的接口P10、接口P11之间的通断；
电池接线盒8内并接的接口P6、接口P7与并接的接口P16、接口P17之间连接有一主负继电器J2，通过控制主负继电器J3的开关以控制并接的接口P6、接口P7与并接的接口P16、接口P17之间的通断。
电池接线盒8内的接口P4与并接的接口P10、接口P11之间连接有第一直流充电正继电器J3，和/或电池接线盒8内的接口P8与并接的接口P16、接口P17之间连接有第一直流充电负继电器J4，通过控制第一直流充电正继电器J3和/或控制第一直流充电负继电器J4的开关以实现第一充电枪座71与充电模组1的电连接或断开连接；
电池接线盒8内的接口P3与并接的接口P10、接口P11之间连接有第二直流充电正继电器J5，和/或电池接线盒8内的接口P9与并接的接口P16、接口P17之间连接有第二直流充电负继电器J6，通过控制第二直流充电正继电器J5和/或第二直流充电负继电器J6的开关以实现第二充电枪座72与充电模组1的电连接或断开连接。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (8)

1.一种新型可换电电池系统，其特征在于，包括：
由多个电池箱组并联连接形成的供电模组，所述供电模组为车辆提供动力电能；
若干个加热回路，每个所述加热回路用于单独加热对应的一所述电池箱组使所述电池箱组的温度维持在适宜温度范围内；
电量计量设备，连接在所述供电模组的充放电路径上，用于对所述供电模组的充放电量进行计量；
若干个充放电接口，每个所述充放电接口通过充放电电路连接所述供电模组，用于在连接上外接电源或负载时对所述供电模组进行充电或放电；
数据采集及传输设备，连接所述供电模组，用于采集所述供电模组的充放电数据并传输给后台数据分析设备；
若干个充电枪座，设置在所述电池系统上并通过充电电路连接所述供电模组，用于外接电源为所述供电模组充电。
2.根据权利要求1所述的新型可换电电池系统，其特征在于，每个所述电池箱组由多个串联连接的电池箱组成。
3.根据权利要求1所述的新型可换电电池系统，其特征在于，每个所述加热回路包括温度传感设备、加热装置、加热开关设备以及加热控制设备，所述温度传感设备将检测到的所述电池箱组的电池温度信息发送给所述加热控制设备，所述加热控制设备根据接收到的所述电池温度信息判断是否需要对所述电池箱组进行加热，
若是，则控制启动所述加热装置并控制所述加热开关设备的开关闭合，以将所述加热装置产生的热量传递给对应的所述电池箱组；
若否，则控制断开所述加热开关设备并控制关停所述加热装置，以停止加热所述电池箱组。
4.根据权利要求3所述的新型可换电电池系统，其特征在于，所述加热开关设备为热继电器。
5.根据权利要求1所述的新型可换电电池系统，其特征在于，所述充放电接口包括第一充放电接口和第二充放电接口，所述第一充放电接口的正极连接所述电量计量设备的放电1正接口(M1)，所述第一充放电接口的负极连接所述电量计量设备的放电1负接口(M2)，所述电量计量设备的主回路1正(M3)接口连接电池接线盒的接口(P1)，所述电量计量设备的主回路1负(M4)接口连接所述电池接线盒的接口(P6)；所述电池接线盒的所述接口(P1)与其接口(P10)和接口(P11)电连接，所述电池接线盒的所述接口(P10)和所述接口(P11)分别连接对应一所述电池箱组的电输出端；所述电池接线盒的所述接口(P6)与其接口(P16)和接口(P17)电连接，所述电池接线盒的所述接口(P16)和所述接口(P17)分别连接对应一所述电池箱组的电输入端；
所述第二充放电接口的正极连接所述电池接线盒的接口(P2)，所述第二充放电接口的负极连接所述电量计量设备的放电2负接口(M5)，所述电量计量设备的主负回路2接口(M6)连接所述电池接线盒的接口(P7)；所述电池接线盒的所述接口(P2)与其所述接口(P1)并接，所述电池接线盒的所述接口(P7)与其所述接口(P6)并接。
6.根据权利要求1所述的新型可换电电池系统，其特征在于，所述充电枪座包括第一充电枪座和第二充电枪座，所述第一充电枪座的正极连接电池接线盒的接口(P4)，所述电池接线盒的所述接口(P4)连接所述电池接线盒的接口(P10)，第一电池箱组的电输出端连接所述电池接线盒的所述接口(P10)；
所述第一充电枪座的负极连接所述电池接线盒的接口(P8)，所述接口(P8)连接所述电池接线盒的接口(P17)，所述第一电池箱组的电输入端连接所述电池接线盒的所述接口(P17)；
所述第二充电枪座的正极连接所述电池接线盒的接口(P3)，所述电池接线盒的所述接口(P3)连接所述电池接线盒的接口(P11)，第二电池箱组的电输出端连接所述电池接线盒的所述接口(P11)；
所述第二充电枪座的负极连接所述电池接线盒的接口(P9)，所述接口(P9)连接所述电池接线盒的接口(P16)，所述第二电池箱组的电输入端连接所述电池接线盒的所述接口(P16)。
7.根据权利要求5所述的新型可换电电池系统，其特征在于，所述电池接线盒内并接的所述接口(P1)、所述接口(P2)与并接的所述接口(P10)、所述接口(P11)之间连接有一主正继电器，通过控制所述主正继电器的开关以控制并接的所述接口(P1)、所述接口(P2)与并接的所述接口(P10)、所述接口(P11)之间的通断；
所述电池接线盒内并接的所述接口(P6)、所述接口(P7)与并接的所述接口(P16)、接口(P17)之间连接有一主负继电器，通过控制所述主负继电器的开关以控制并接的所述接口(P6)、所述接口(P7)与并接的所述接口(P16)、所述接口(P17)之间的通断。
8.根据权利要求6所述的新型可换电电池系统，其特征在于，所述电池接线盒内的所述接口(P4)与并接的所述接口(P10)、所述接口(P11)之间连接有第一直流充电正继电器，和/或所述电池接线盒内的所述接口(P8)与并接的所述接口(P16)、所述接口(P17)之间连接有第一直流充电负继电器，通过控制所述第一直流充电正继电器和/或所述第一直流充电负继电器的开关以实现所述第一充电枪座与所述充电模组的电连接或断开；
所述电池接线盒内的所述接口(P3)与并接的所述接口(P10)、所述接口(P11)之间连接有第二直流充电正继电器，和/或所述电池接线盒内的所述接口(P9)与并接的所述接口(P16)、接口(P17)之间连接有第二直流充电负继电器，通过控制所述第二直流充电正继电器和/或所述第二直流充电负继电器的开关以实现所述第二充电枪座与所述充电模组的电连接或断开连接。
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