CN205992777U - 一种动力电池系统及汽车 - Google Patents

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贺中玮
代康伟
王长治
闫立国
曹东林
唐磊
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Abstract

本实用新型提供一种动力电池系统及汽车，涉及动力汽车技术领域。该动力电池系统，包括：串行连接的多个电池模组；与多个电池模组连接的均衡电路，均衡电路中设置有与每个电池模组对应的第一开关，第一开关连通时，与其对应的电池模组接入均衡电路；与第一开关连接的控制器；在多个电池模组中存在电压差值大于第一预设值的两个电池模组时，控制器发送第一控制信号给与两个电池模组分别对应的第一开关，第一开关根据接收到的第一控制信号，调整为连通状态。上述方案，在电池模组间电压差较大时，通过均衡电路进行电池模组间的充电，实现了电池模组间电压的均衡，保证了动力电池电压的稳定，提高了车辆运行的稳定性。

Description

一种动力电池系统及汽车
技术领域
本实用新型涉及动力汽车技术领域，特别涉及一种动力电池系统及汽车。
背景技术
随着科学技术的进步，电动车以其节能、环保的优点得到了人们的广泛认可，越来越多地普及到人们的日常生活中。电动车采用动力电池作为整车的动力源，其性能的稳定直接影响到车辆的运行状态。
现有的动力电池大都是采用多个电池模组串联构成，因动力电池在使用过程中，充放电不同会造成电池模组之间的电压不均，若电池模组间电压相差过大，会造成该动力电池不稳定，存在影响车辆运行的风险。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种动力电池系统及汽车，用以解决现有的动力电池存在因电池模组之间的电压不均，造成动力电池电压不稳定，影响车辆运行的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种动力电池系统，包括：
串行连接的多个电池模组；
与所述多个电池模组连接的均衡电路，所述均衡电路中设置有与每个电池模组对应的第一开关，所述第一开关连通时，与其对应的电池模组接入所述均衡电路；
与所述第一开关连接的控制器；
在所述多个电池模组中存在电压差值大于第一预设值的两个电池模组时，所述控制器发送第一控制信号给与所述两个电池模组分别对应的第一开关，所述第一开关根据接收到的所述第一控制信号，调整为连通状态。
通过设置与电池模组连接的均衡电路，在电池模组间电压差较大时，可以通过均衡电路进行电池模组间的充电，以此保证了电池模组之间的电压的均衡，保证了动力电池电压的稳定。
进一步地，所述均衡电路包括：
预设匝数的线圈；
所述多个电池模组均通过与其对应的第一开关，与所述线圈连接。
进一步地，所述动力电池系统，还包括：
与所述多个电池模组连接的直充电路，所述直充电路将所述多个电池模组的正极并行连接以及负极并行连接；
且所述直充电路中设置有与每个电池模组的正极对应的第二开关以及与每个电池模组的负极对应的第三开关，所述第二开关和所述第三开关均与所述控制器连接；
在所述多个电池模组中存在电压差值小于第二预设值的两个电池模组时，所述控制器发送第二控制信号给所述两个电池模组分别对应的第二开关和第三开关，所述第二开关和第三开关根据接收到的所述第二控制信号，调整为连通状态，且所述控制器发送第三控制信号给所述两个电池模组对应的第一开关，所述第一开关根据接收的所述第三控制信号，调整为断开状态。
进一步地，所述电池模组上设置有用于与所述控制器连接的通讯接口，所述通讯接口发送电压信息给所述控制器，所述控制器根据所述电压信息生成控制所述第一开关、第二开关和第三开关的连通或断开的控制信号。
进一步地，所述动力电池系统，还包括：
与每个电池模组相对应的第四开关；
所述第四开关与所述控制器连接，接收所述控制器传递的第四控制信号，控制所述电池模组与其他电池模组进行连通或断开。
进一步地，所述电池模组上设置有高低压互锁接口，所述控制器通过所述高低压互锁接口与所述第四开关连接。
进一步地，所述电池模组最大电压为60伏，最大可容纳电量为1.5千瓦时。
进一步地，所述电池模组上还设置有与电源连接的供电接口和正负极接口。
一种汽车，包括上述的动力电池系统。
设置有该动力电池系统的汽车，提高了车辆运行的稳定性，进而提高了使用者的使用体验效果。
附图说明
图1表示本实用新型的动力电池系统的结构示意图一；
图2表示本实用新型的动力电池系统的结构示意图二；
图3表示为电动汽车供电的电池模组的构成结构示意图；
图4表示为电动自行车供电的电池模组的构成结构示意图；
图5表示电气接口器上的接口设置示意图；
图6表示电池模组的电气结构示意图；
图7表示动力电池系统的具体连线结构示意图。
附图标记说明：
100-电池模组；110-高低压互锁开关；120-电气接口器；121-通讯接口；122-高低压互锁接口；123-供电接口；124-正负极接口；200-均衡电路；210-第一开关；220-线圈；300-控制器；400-直充电路；410-第二开关；420-第三开关；1-第一电池模组；2-第二电池模组；3-第三电池模组；4-第四电池模组；11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43-开关。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
本实用新型针对现有的动力电池存在因电池模组之间的电压不均，造成动力电池电压不稳定，影响车辆运行的问题，提供一种动力电池系统及汽车。
如图1和图2所示，本实用新型实施例的动力电池系统，包括：
串行连接的多个电池模组100，本实施例中以包含4个电池模组为例进行说明；
与所述多个电池模组100连接的均衡电路200，所述均衡电路200中设置有与每个电池模组100对应的第一开关210，所述第一开关210连通时，与其对应的电池模组100接入所述均衡电路200；
与所述第一开关210连接的控制器300；
在所述多个电池模组100中存在电压差值大于第一预设值的两个电池模组100时，所述控制器300发送第一控制信号给与所述两个电池模组100分别对应的第一开关210，所述第一开关210根据接收到的所述第一控制信号，调整为连通状态。
需要说明的是，在动力电池系统中的多个电池模组间电压值相差较大时，启用均衡电路200对电量较少的电池模组充电，保证了电池模组间电量的均衡。
需要说明的是，所述均衡电路200包括：
预设匝数的线圈220；
所述多个电池模组100均通过与其对应的第一开关210，与所述线圈220连接。
需要说明的是，当电压高的电池模组与线圈220连接后，通过电磁感应使线圈220产生感应电荷，该感应电荷形成感应电动势，利用该感应电动势对电压低的电池模组进行充电，以提高电压低的电池模组的带电量。
需要说明的是，因通过电磁感应实现对电池模组进行充电的过程较慢，为了快速达到电池模组间电量的均衡，所述动力电池系统，还包括：
与所述多个电池模组100连接的直充电路400，所述直充电路400将所述多个电池模组100的正极(图中未示出)并行连接以及负极(图中未示出)并行连接；
且所述直充电路400中设置有与每个电池模组100的正极对应的第二开关410以及与每个电池模组100的负极对应的第三开关420，所述第二开关410和所述第三开关420均与所述控制器300连接；
在所述多个电池模组100中存在电压差值小于第二预设值的两个电池模组100时，所述控制器300发送第二控制信号给所述两个电池模组100分别对应的第二开关410和第三开关420，所述第二开关410和第三开关420根据接收到的所述第二控制信号，调整为连通状态，且所述控制器300发送第三控制信号给所述两个电池模组100对应的第一开关210，所述第一开关210根据接收的所述第三控制信号，调整为断开状态。
需要说明的是，上述第一开关210、第二开关410和第三开关420均可以采用继电器的方式实现。
为了快速实现电池模组间的均衡，本实施例中通过直充电路实现对低电量的电池模组的快速充电，需要说明的是，为了保证对电池模组的快速充电在安全可控的范围内，该直充充电电流应控制在安全范围内。
需要说明的是，为了保证电池模组与控制器可以顺利通信，本实用新型实施例中，所述电池模组上设置有用于与所述控制器连接的通讯接口，所述通讯接口发送电压信息给所述控制器，所述控制器根据所述电压信息生成控制所述第一开关、第二开关和第三开关的连通或断开的控制信号，该控制信号指的是上述的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。
本实用新型实施例中，每个电池模组均采用18650电芯10并16串成组，最大电压为60伏，最大可容纳电量为1.5千瓦时，该电池模组还可以满足电动自行车的需求。需要说明的是，如图3所示，多个电池模组串联接到电机上给电动汽车供电，而如图4所示，可以用单个电池模组接到电机上给电动自行车供电。
需要说明的是，为了保证电池模组间的拆装的安全性，本实用新型实施例中，所述动力电池系统，还包括：
与每个电池模组相对应的第四开关；
所述第四开关与所述控制器连接，接收所述控制器传递的第四控制信号，控制所述电池模组与其他电池模组进行连通或断开。同时，所述电池模组上设置有高低压互锁接口，所述控制器通过所述高低压互锁接口与所述第四开关连接。
还需要说明的是，所述电池模组上还设置有与电源连接的供电接口和正负极接口。
如图5所示，通常情况下，上述的通讯接口121、高低压互锁接口122、供电接口123和正负极接口124均集成在一个电气接口器120上。需要说明的是，当电池模组作为电动自行车动力电池时，该电气接口器120上的通讯接口121和高低压互锁接口122可选择接入或留空。
如图6所示，单个电池模组的电气结构具体为：分别从电芯组的正极和负极引线连接到电气接口器120，在负极与电气接口器120连线间设置有高低压互锁开关110(即上述的第四开关)。
下面如图7所示，在实际应用中本实用新型的动力电池系统进行具体说明如下。
该动力电池系统包括4个电池模组。即第一电池模组1、第二电池模组2、第三电池模组3、第四电池模组4，且直充电路400中与第一电池模组1的正极对应的开关为开关11、与负极对应的开关为开关12；与第二电池模组2的正极对应的开关为开关21、与负极对应的开关为开关22；与第三电池模组3的正极对应的开关为开关31、与负极对应的开关为开关32；与第四电池模组4的正极对应的开关为开关41、与负极对应的开关为开关42；同时均衡电路200中设置有开关13、开关23、开关33、开关43以及用于充放电的线圈220，需要说明的是，图7中省略了控制器与各个开关的连线。
例如，当控制器判断得到第一电池模组1的电压比第四电池模组4的电压高30伏时，因二者电压相差较大，需采用均衡电路200实现二者电压的均衡，此时，控制器控制开关13、开关23和开关43闭合，以此实现第一电池模组1通过均衡电路200向第四电池模组4充电，提升第四电池模组4的带电量，以此减少了第一电池模组1和第四电池模组4之间的电压差，需要说明的是，在第一电池模组1和第四电池模组4接入均衡电路200时，因二者已经在进行充放电了，所以此时，二者不能接入直充电路400，所以直充电路400中的开关11、开关12、开关41和开关42应处于断开状态。当控制器判断得到第二电池模组2的电压比第三电池模组3的电压高10伏时，此时因二者的电压差较小，充放电时电路中不会有太大的电流，所述可以采用直充电路400快速的实现第二电池模组2对第三电池模组3的充电，此时，直充电路中的开关21、开关22、开关31和开关32应处于连通状态，此过程中，无需用到均衡电路200，所以均衡电路200中的开关23、开关33和开关43应处于断开状态。
需要说明的是，本实施例中，通过电池模组间电压差的大小，选择合适的电路进行电池模组间电压的均衡，当电压差过大时，使用均衡电路对电池模组进行限流均衡，使得电池模组间的充放电安全可控；当电压差较小时，使用直充电路进行电池模组的均衡，使得电池模组间可以高效快速的达到均衡状态。
本实用新型实施例还提供一种汽车，包括上述的动力电池系统。
需要说明的是，设置有该动力电池系统的汽车，提高了车辆运行的稳定性，进而提高了使用者的使用体验效果。
以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种动力电池系统，其特征在于，包括：
串行连接的多个电池模组；
与所述多个电池模组连接的均衡电路，所述均衡电路中设置有与每个电池模组对应的第一开关，所述第一开关连通时，与其对应的电池模组接入所述均衡电路；
与所述第一开关连接的控制器；
在所述多个电池模组中存在电压差值大于第一预设值的两个电池模组时，所述控制器发送第一控制信号给与所述两个电池模组分别对应的第一开关，所述第一开关根据接收到的所述第一控制信号，调整为连通状态。
2.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述均衡电路包括：
预设匝数的线圈；
所述多个电池模组均通过与其对应的第一开关，与所述线圈连接。
3.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，还包括：
与所述多个电池模组连接的直充电路，所述直充电路将所述多个电池模组的正极并行连接以及负极并行连接；
且所述直充电路中设置有与每个电池模组的正极对应的第二开关以及与每个电池模组的负极对应的第三开关，所述第二开关和所述第三开关均与所述控制器连接；
在所述多个电池模组中存在电压差值小于第二预设值的两个电池模组时，所述控制器发送第二控制信号给所述两个电池模组分别对应的第二开关和第三开关，所述第二开关和第三开关根据接收到的所述第二控制信号，调整为连通状态，且所述控制器发送第三控制信号给所述两个电池模组对应的第一开关，所述第一开关根据接收的所述第三控制信号，调整为断开状态。
4.根据权利要求3所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池模组上设置有用于与所述控制器连接的通讯接口，所述通讯接口发送电压信息给所述控制器，所述控制器根据所述电压信息生成控制所述第一开关、第二开关和第三开关的连通或断开的控制信号。
5.根据权利要求3所述的动力电池系统，其特征在于，还包括：
与每个电池模组相对应的第四开关；
所述第四开关与所述控制器连接，接收所述控制器传递的第四控制信号，控制所述电池模组与其他电池模组进行连通或断开。
6.根据权利要求5所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池模组上设置有高低压互锁接口，所述控制器通过所述高低压互锁接口与所述第四开关连接。
7.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池模组最大电压为60伏，最大可容纳电量为1.5千瓦时。
8.根据权利要求1所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池模组上还设置有与电源连接的供电接口和正负极接口。
9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的动力电池系统。
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