CN117141218A - 一种动力电池系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种动力电池系统及车辆，其中的动力电池系统包括多个电池单元组件和控制电路单元，每一个电池单元组件包括多个电池单元，每一个电池单元的内部设置有从控制器和多个电芯，多个电芯经第一电连接件电连接后与从控制器耦合连接，不同的电池单元经第二电连接件电连接。控制电路单元与电池单元组件电连接，控制电路单元的内部设置有充电控制回路和放电控制回路；充电控制回路用于连接电池单元组件与充电端口，放电控制回路用于连接电池单元组件与车载用电端口。本申请的上述方案，相比于现有技术的标准箱体，电池单元的体积更小，在布置时更灵活，也就能更合理的利用安装空间。

Description

一种动力电池系统及车辆
技术领域
本申请涉及动力电池设计及安装技术领域，特别涉及一种动力电池系统及车辆。
背景技术
对于如中型、重型电动卡车等车型所使用的动力电池系统，目前多采用后背式安装结构，此安装结构大多占用驾驶舱后面的空间。另外，有少数车辆中将动力电池系统布置在车辆的底盘上以释放驾驶舱后面的空间。
此安装方式目前存在如下问题：由于动力电池系统采用的是标准箱体，在箱体设置多片电池以及用于将电池连接为一体的导线或连接器，用于与车辆其他用电部件连接的连接器等，而标准箱体的尺寸和结构已经固定，但是底盘的空间划分很难与标准箱体完全匹配，因此在组装动力电池系统到底盘上时，对底盘空间利用率较低。
发明内容
本申请要解决的技术问题是现有动力电池采用标准箱体导致安装时占用空间较大，无法有效利用车辆底盘空间的问题，为此，本申请提出了一种动力电池系统及车辆。
针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
第一方面，本申请技术方案提供一种动力电池系统，包括多个电池单元组件和控制电路单元；其中：
所述电池单元组件包括多个电池单元；每一所述电池单元的内部设置有从控制器和多个电芯，所述多个电芯经第一电连接件电连接后与所述从控制器耦合连接；不同所述电池单元经第二电连接件电连接；
控制电路单元，与所述电池单元组件电连接；所述控制电路单元的内部设置有充电控制回路和放电控制回路；所述充电控制回路用于连接所述电池单元组件与充电端口，所述放电控制回路用于连接所述电池单元组件与车载用电端口。
一些方案中所述的动力电池系统，所述电池单元的第一表面和第二表面成型有开口槽；
所述电池单元组件中的多个所述电池单元层叠布置，所述第二电连接件的一端穿过上方电池单元第一表面的开口槽与所述上方电池单元电连接，所述第二连接件的另一端穿过下方电池单元第二表面的开口槽与所述下方电池单元电连接。
一些方案中所述的动力电池系统，所述开口槽设置绝缘密封层，所述绝缘密封层在所述第二连接件穿过所述开口槽后将所述第二连接件与开口槽边缘之间的开口槽边缘之间的缝隙封住。
一些方案中所述的动力电池系统，所述充电控制回路配置有两个输入接口端子，每一所述输入接口端子适于与一个所述充电端口连接；
所述放电控制回路配置有两个输出接口端子，每一所述输出接口端子适于与一个所述车载用电端口连接。
一些方案中所述的动力电池系统，所述充电控制回路和所述放电控制回路中配置有电信号传感器；
所述电信号传感器检测充电电信号或放电电信号并将所述充电电信号或所述放电电信号发送至主控制器，供所述主控制器对动力电池系统的充电或放电过程进行控制。
第二方面，本申请技术方案提供一种车辆；所述车辆装配第一方面任一项所述的动力电池系统；其中：
所述动力电池系统设置于所述车辆的底盘车架上；
所述动力电池系统中的一组电池单元组件设置于所述底盘车架的中部镂空区域；
所述动力电池系统中的两组电池单元组件对称地设置于所述中部镂空区域的两侧；
所述电池单元组件的至少一部分位于底盘车架纵梁的下方；
所述动力电池系统中的控制电路单元设置于所述底盘车架纵梁的下方且位于相邻两组电池单元组件之间。
一些方案中所述的车辆，所述控制电路单元分为正极单元和负极单元，所述正极单元和所述负极单元对称设置于所述中部镂空区域的两侧。
一些方案中所述的车辆，每一组所述电池单元组件包括两个上下层叠设置的电池单元。
一些方案中所述的车辆，所述电池单元组件及所述控制电路单元与所述底盘车架纵梁的最低面之间的高度差小于设定高度值。
一些方案中所述的车辆，三组所述电池单元组件中的电池单元划分为并联连接的至少两个支路。
本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
本申请提供的动力电池系统及车辆，其中的动力电池系统包括多个电池单元组件和控制电路单元，每一个电池单元组件包括多个电池单元，每一个电池单元的内部设置有从控制器和多个电芯，多个电芯经第一电连接件电连接后与从控制器耦合连接，不同的电池单元经第二电连接件电连接。控制电路单元与电池单元组件电连接，控制电路单元的内部设置有充电控制回路和放电控制回路；充电控制回路用于连接电池单元组件与充电端口，放电控制回路用于连接电池单元组件与车载用电端口。本申请的上述方案，将现有动力电池系统中的标准箱体改进为电池单元组件和控制电路单元配合的方式，电池单元组件包括的电池单元作为最小模块，电池单元中仅包括电芯、第一连接件和从控制器，而充电控制回路和放电控制回路能够单独设置为控制电路单元，各电池单元组件均与控制电路单元电连接，相比于现有技术的标准箱体，电池单元的体积更小，在布置时更灵活，也就能更合理的利用安装空间。
附图说明
下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:
图1为本申请一个实施例所述的电池单元的内部结构示意图；
图2为本申请一个实施例所述动力电池系统的结构框图；
图3为本申请一个实施例所述的电池单元中开口槽设置方式示意图；
图4为本申请一个实施例所述的动力电池系统的电路连接关系示意图；
图5为本申请一个实施例所述的动力电池系统在底盘车架上的布置方式示意图；
图6为本申请一个实施例所述的动力电池系统的外部壳体的布置方式示意图；
图7为现有技术动力电池系统在底盘上的布置方式示意图。
以上附图中的附图标记分别表示为：
100-电池单元，101-电芯，102-第一电连接件，103-从控制器，104-电池单元壳体，105-开口槽，111-控制电路单元，201-第一电流传感器，202-第二电流传感器，301-主正继电器，302-主负继电器，303-预充继电器，304-预充电阻，305-充电继电器，306-保险；
300-底盘车架，100A-第一组电池单元组件，100B-第二组电池单元组件，100C-第三组电池单元组件，40-正极单元，50-正极单元壳体；
60-标准电池箱体；70-连接线缆。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本申请实施例提供一种动力电池系统，包括多个电池单元组件和控制电路单元。其中，所述电池单元组件包括多个如图1和图2所示的电池单元100；每一所述电池单元100的内部设置有多个电芯101和从控制器103，所述多个电芯101经第一电连接件102电连接后与所述从控制器103耦合连接，所述第一电连接件102可以为铜排，电池单元壳体104将电芯101、第一电连接件102和从控制器103封装起来；不同所述电池单元100经第二电连接件电连接，所述第二连接件可以包括高压铜排和低压导线等；控制电路单元111，与所述电池单元组件电连接；所述控制电路单元111的内部设置有充电控制回路和放电控制回路；所述充电控制回路用于连接所述电池单元组件与充电端口，所述放电控制回路用于连接所述电池单元组件与车载用电端口。
如图2所示的结构框图，电池单元组件中可以包括多个电池单元100，电池单元组件可以包括多个，而控制电路单元111包括一个即可。图中所示电池单元100的数量、电池单元组件的数量均为示意性的，在实际应用时，可以根据动力电池系统所装配的车辆进行选择。
上述方案，将现有动力电池系统中的标准箱体改进为电池单元组件和控制电路单元配合的方式，电池单元组件包括的电池单元100作为最小模块，电池单元100中仅包括电芯101、第一电连接件102和从控制器103，而充电控制回路和放电控制回路能够单独设置为控制电路单元111，各电池单元组件均与控制电路单元111电连接，相比于现有技术的标准箱体，电池单元100的体积更小，在布置时更灵活，也就能更合理的利用安装空间。
一些方案中所述的动力电池系统，所述电池单元100的第一表面和第二表面成型有开口槽105；所述电池单元组件中的多个所述电池单元100层叠布置，所述第二电连接件的一端穿过上方电池单元第一表面的开口槽与所述上方电池单元电连接，所述第二连接件的另一端穿过下方电池单元第二表面的开口槽与所述下方电池单元电连接。如图3所示，电池单元壳体104上开设开口槽105，开口槽105的数量可以包括两个，具体实现时，所述第二连接件包括第二高压连接件和第二低压连接件，所述第二高压连接件和所述第二低压连接件贯穿所述开口槽105，所述第二高压连接件用于将不同电池单元100的正、负极串联连接或并联连接形成不同类型的供电支路。所述第二低压连接件可以用于将电池单元100中的从控制器103与主控制器连接，实现每一电池单元的从控制器103和主控制器之间的信息传输。当不同电池单元100层叠设置时，通过开口槽105实现第二连接件的导通连接，避免第二连接件暴露在外部，从而简化电路的设置，也能够有效避免电磁干扰等对电池单元100连接可靠性的影响。
在具体实现时，所述开口槽105设置绝缘密封层，所述绝缘密封层在所述第二连接件穿过所述开口槽105后将所述第二连接件与所述开口槽105间的缝隙封住。所述绝缘密封层可以选择绝缘胶固化后实现。
如图4所示为动力电池系统的电路连接关系示意图，其中电池单元100可以通过连接方式的调整形成并联的电源组D1和电源组D2，在控制电路单元111中，所述充电控制回路配置有两个输入接口端子，如图中所示其包括两个正极输入端V11+、V21+以及两个负极输入端V11-和V21-，每一所述输入接口端子适于与一个所述充电端口连接；所述放电控制回路配置有两个输出接口端子，如图中所示其包括两个正极输出端U11+、U21+以及两个负极输出端U11-和U21-，每一所述输出接口端子适于与一个所述车载用电端口连接。
进一步地，如图所示，所述充电控制回路和所述放电控制回路中配置有电信号传感器，如图中所示因为电源组包括两个，因此采用了两个电信号传感器，也图中的第一电流传感器201和第二电流传感器202为例；所述电信号传感器检测充电电信号或放电电信号并将所述充电电信号或所述放电电信号发送至主控制器，供所述主控制器对动力电池系统的充电或放电过程进行控制。所述主控制器可以为电池管理系统。电池管理系统能够根据充电电信号或放电电信号的大小对充电或放电过程进行控制，例如电流过高时可以控制电流降低等。
本方案中，控制电路单元111中包括的充电控制回路中配置有充电继电器305。充电控制回路和放电控制回路的主回路上设置有主正继电器301，主负继电器302，预充继电器303和预充电阻304。在充电控制回路中还可以设置保险306。上述电路的连接关系可参考已有方案，本申请中将上述电路全部集成到控制电路单元中，与电池单元分离开，从而便于动力电池系统在车辆中的灵活性布置。
在实际应用时，电源组的数量可以选择，电源组并联或串联时，能改变主回路上的电流值或电压值，通过选择电源组的数量和连接方式使电流和电压满足车辆对于电源的需要。
本申请实施例中还提供一种车辆，所述车辆装配上述实施例方案中任一项所述的动力电池系统。所述车辆可以为中型或重型电动卡车，或者商用车辆。如图5和图6所示，所述动力电池系统设置于所述车辆的底盘车架300上；所述动力电池系统中的一组电池单元组件设置于所述底盘车架300的中部镂空区域；所述动力电池系统中的两组电池单元组件对称地设置于所述中部镂空区域的两侧；所述电池单元组件的至少一部分位于所述底盘车架纵梁的下方；所述动力电池系统中的控制电路单元设置于所述底盘车架纵梁的下方且位于相邻两组电池单元组件之间。
本申请的上述方案，不但电池单元组件的一部分位于底盘车架的下方，能够将控制电路单元设置在车辆底盘车架的下方，如图所示，不会占用车架上方空间，有效利用车架底部空间，将整个动力电池系统集成在一个规整区域，有效提升空间利用率，经过验证，本申请方案相比于现有技术标准箱体的布置方案，能够提升25%以上的空间利用率。
如图5所示，为方便描述，将动力电池系统中的三组电池单元组件分别定义为第一组电池单元组件100A、第二组电池单元组件100B和第三组电池单元组件100C，每一组电池单元组件中包括两个电池单元。结合图3和图5所示，电池单元100的上下表面的两侧均成型有开口槽105，开口槽105可以用于进行高压铜排及低压线束等第二连接件穿过，从而实现不同电池单元的电连接，由此省去现有技术中标准箱体上必须的高低压连接器，从而使本方案的电池动力系统还能够进一步地节约连接器空间，以及有此带来的高压线束转弯半径（通常为线束直径的5倍）的布置空间。
结合图4和图5所示，控制电路单元能够分为正极单元和负极单元，即将图4中的正极一侧的电路部分设置在正极单元中，将图4中负极一侧的电路部分设置于负极单元中。所述控制电路单元中的正极单元和负极单元对称设置于所述中部镂空区域的两侧。具体地，如图5中正极单元40设置于第一组电池单元组件100A和第二组电池单元组件100B之间，负极单元设置于第二组电池单元组件100B和第三组电池单元组件100C之间，其中，正极单元壳体50与其相邻的电池单元组件的底面位于同一平面上。
以上方案中，所述电池单元组件及所述控制电路单元与所述底盘车架纵梁的最低面之间的高度差小于设定高度值。底盘车架与地面的高度通常是确定的，不同车型会有所不同。所述电池单元组件及所述控制电路单元的一部分位于底盘车架纵梁的最低面之下，其主要作用是节约底盘上方的空间，为了在行驶过程中避免所述电池单元组件及所述控制电路单元与地面不会发生刮蹭，令所述电池单元组件及所述控制电路单元与所述底盘车架纵梁的最低面之间的高度差小于设定高度值从而能保证电池单元组件与控制电路单元的下表面与地面之间的高度达到一定值，即便车辆行驶过程中遇到颠簸或者路面不平的情况，也能保证所述电池单元组件及所述控制电路单元的安全性。
结合图4所示，所述车辆中装配的三组所述电池单元组件中的电池单元划分为并联连接的至少两个支路。具体的支路数量可以根据车型对于电源电压和电流的需要进行选择。
为了更清晰的表示本申请方案的效果，可参照图7所示现有技术中的动力电池布置方式，图7中采用标准电池箱体60时，难以对底盘车架300的下部空间进行利用，而且其连接线缆70等暴露在外部，对动力电池系统的安全性带来隐患。反观图5所示的本申请方案的动力电池系统的布置，不但合理利用了底盘车架下方的空间，而且电路得到了极大的简化，提高了动力电池系统的安全性和可靠性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括多个电池单元组件和控制电路单元；其中：
所述电池单元组件包括多个电池单元；每一所述电池单元的内部设置有从控制器和多个电芯，所述多个电芯经第一电连接件电连接后与所述从控制器耦合连接；不同所述电池单元经第二电连接件电连接；
控制电路单元，与所述电池单元组件电连接；所述控制电路单元的内部设置有充电控制回路和放电控制回路；所述充电控制回路用于连接所述电池单元组件与充电端口，所述放电控制回路用于连接所述电池单元组件与车载用电端口。
2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于：
所述电池单元的第一表面和第二表面成型有开口槽；
所述电池单元组件中的多个所述电池单元层叠布置，所述第二电连接件的一端穿过上方电池单元第一表面的开口槽与所述上方电池单元电连接，所述第二连接件的另一端穿过下方电池单元第二表面的开口槽与所述下方电池单元电连接。
3.根据权利要求2所述的动力电池系统，其特征在于：
所述开口槽设置绝缘密封层，所述绝缘密封层在所述第二连接件穿过所述开口槽后将所述第二连接件与开口槽边缘之间的缝隙封住。
4.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于：
所述充电控制回路配置有两个输入接口端子，每一所述输入接口端子适于与一个所述充电端口连接；
所述放电控制回路配置有两个输出接口端子，每一所述输出接口端子适于与一个所述车载用电端口连接。
5.根据权利要求4所述的动力电池系统，其特征在于：
所述充电控制回路和所述放电控制回路中配置有电信号传感器；
所述电信号传感器检测充电电信号或放电电信号并将所述充电电信号或所述放电电信号发送至主控制器，供所述主控制器对动力电池系统的充电或放电过程进行控制。
6.一种车辆，其特征在于，所述车辆装配权利要求1-5任一项所述的动力电池系统；其中：
所述动力电池系统设置于所述车辆的底盘车架上；
所述动力电池系统中的一组电池单元组件设置于所述底盘车架的中部镂空区域；
所述动力电池系统中的两组电池单元组件对称地设置于所述中部镂空区域的两侧；
所述电池单元组件的至少一部分位于底盘车架纵梁的下方；
所述动力电池系统中的控制电路单元设置于所述底盘车架纵梁的下方且位于相邻两组电池单元组件之间。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于：
所述控制电路单元分为正极单元和负极单元，所述正极单元和所述负极单元对称设置于所述中部镂空区域的两侧。
8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：
每一组所述电池单元组件包括两个上下层叠设置的电池单元。
9.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于：
所述电池单元组件及所述控制电路单元与所述底盘车架纵梁的最低面之间的高度差小于设定高度值。
10.根据权利要求6-9任一项所述的车辆，其特征在于：
三组所述电池单元组件中的电池单元划分为并联连接的至少两个支路。
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