CN207398870U - 一种电池充放电电路、动力电池系统及动力电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池充放电电路、动力电池系统及动力电池箱，该电池充放电电路包括：充电支路、放电支路及切换装置，其中，充电支路用于对电池组进行充电，充电支路包括：充电接插件，设置在充电支路的一端，用于与充电机连接；充电支路的另一端与切换装置连接；放电支路用于对动力电池系统的电池组进行放电，放电支路包括：放电接插件，设置在放电支路的一端，用于与放电负载连接；放电支路的另一端与切换装置连接；切换装置用于导通充电支路和/或放电支路。

Description

一种电池充放电电路、动力电池系统及动力电池箱

技术领域

本实用新型涉及电池储能技术领域，具体涉及一种电池充放电电路、动力电池系统及动力电池箱。

背景技术

为了推动清洁的新能源的产业化发展，同步建立和完善相关的配套设施的重要性与日俱增，特别是相应的充电设施。当前国内电动汽车的充电桩所常用的小容量锂电池储能系统中多设置为充放电同口，如图1所示，对于充放电同口的电路结构，需要设置多个并联的放电MOS管，而在同口的保护板上，为了保证充放电电流一致，充电MOS管和放电MOS管需成对设置，且参数一致。因此，充放电同口电路需要较多的MOS管器件，相对成本较高，并且，使用的器件较多，故障出现的机率相对更高，充放电过程中的安全性难以得到保障。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的充放电同口造成的成本较高、故障率较高、安全性较低等缺陷，从而提供一种电池充放电电路、动力电池系统及动力电池箱。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种电池充放电电路，包括：充电支路、放电支路及切换装置，其中，所述充电支路用于对电池组进行充电，所述充电支路包括：充电接插件，设置在所述充电支路的一端，用于与充电机连接；所述充电支路的另一端与所述切换装置连接；所述放电支路用于对动力电池系统的电池组进行放电，所述放电支路包括：放电接插件，设置在所述放电支路的一端，用于与放电负载连接；所述放电支路的另一端与所述切换装置连接；所述切换装置用于导通所述充电支路和/或所述放电支路。

在一实施例中，上述的切换装置包括：第一接口、第二接口、第三接口，所述第一接口与所述电池组连接，所述第二接口与所述充电接插件连接，所述第三接口与所述放电接插件连接，所述切换装置用于导通所述第一接口与第二接口，或导通所述第一接口与第三接口。

在一实施例中，上述的切换装置包括：第一接口、第二接口、第三接口、第四接口，所述第一接口与所述电池组连接，所述第二接口与所述充电接插件连接，所述第三接口与所述放电接插件连接，所述第四接口与所述电池组连接；所述切换装置用于导通所述第一接口与第二接口，和/或导通所述第三接口与第四接口。

本实用新型实施例还提供一种动力电池系统，包括：电池组、充电机、电池管理系统及如上所述的电池充放电电路，其中，所述电池组中设置有至少一组电池，所述电池组与所述电池管理系统连接；所述电池组的正极连接至所述充电接插件的正极端，所述充电接插件的负极端与所述电池管理系统连接；所述电池组的正极还与所述放电接插件的正极端连接，所述放电接插件的负极端与所述电池管理系统连接。

在一实施例中，上述的电池管理系统包括：I/O端口，所述电池管理系统获取所述动力电池组的剩余电量信息，并通过I端口控制所述切换装置，并通过O端口输出所述剩余电量信息。

在一实施例中，上述的充电机将交流电线分配为多路输入电缆，分别连接至一整流模块；多个所述整流模块并联后，通过一接触器连接至所述动力电池系统；多个所述整流模块并联后还连接至监控模块，所述监控模块与所述接触器连接；所述监控模块获取所述动力电池系统发送的运行数据，判断所述运行数据与预设阈值的大小，并根据判断结果导通或断开所述接触器。

为了实现上述目的，本实用新型实施例还提供一种动力电池箱，其特征在于，包括：外罩及如上所述的动力电池系统，所述动力电池系统设置于所述外罩内部。

在一实施例中，上述的动力电池箱还包括：风扇，所述风扇设置于所述外罩的一侧内壁上。

在一实施例中，上述的动力电池箱还包括：铝排，所述铝排用于连接所述电池组的电池。

本实用新型技术方案，具有如下优点：依次分别描述独立权利要求的优点和从属权利要求的优点。

1.本实用新型提供的电池充放电电路，将电池的充电接口与放电接口分开，通过切换装置进行切换，使得充电电路与放电电路可配置不同的MOS管进行保护，以适应不同的需求。例如，充电过程中实现快速充电，需要适配大电流的MOS管，而放电电路中不需要相应的MOS管，可根据需要进行调整。

2.本实用新型提供的动力电池系统，通过电池管理系统主控板实现动力电池系统的快速充电与放电，并具有多路开关量输入、输出功能，多种通讯口功能，电池电量显示功能，智能逻辑控制功能等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为背景技术所述的锂电池储能系统的充放电结构的示意图；

图2为本实用新型实施例1中电池充放电电路的一个具体示例的结构示意图；

图3A及图3B为本实用新型实施例1中切换装置3的具体结构示意图；

图4为本实用新型实施例2中动力电池系统的一个具体示例的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2中充电机402的内部结构的一个具体示例的示意图；

图6为本实用新型实施例2中动力电池箱的一个具体示例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型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。

实施例1

本实用新型实施例提供一种电池充放电电路，如图2至图4所示，该电池充放电电路主要包括：充电支路、放电支路及切换装置3。

其中，该充电支路用于对电池组401进行充电，充电支路包括：充电接插件1，设置在充电支路的一端，用于与充电机402连接；充电支路的另一端与切换装置3连接。

该放电支路用于对动力电池系统的电池组401进行放电，放电支路包括：放电接插件2，设置在放电支路的一端，用于与放电负载连接；放电支路的另一端与切换装置3连接；切换装置3用于导通充电支路和/或放电支路。

在一较佳实施例中，如图3A所示，该切换装置3包括：第一接口31、第二接口32、第三接口33，第一接口31与电池组401连接，第二接口32与充电接插件1连接，第三接口33与放电接插件2连接，切换装置3用于导通第一接口31与第二接口32，或导通第一接口31与第三接口33。

在一较佳实施例中，如图3B所示，切换装置3包括：第一接口31、第二接口32、第三接口33、第四接口34，第一接口31与电池组401连接，第二接口32与充电接插件1连接，第三接口33与放电接插件2连接，第四接口34与电池组401连接；切换装置3用于导通第一接口31与第二接口32，和/或导通第三接口33与第四接口34。

在一实施例中，上述的充电接插件1可为相互配合的充电插头及充电插座，放电接插件2可为相互配合的放电插头及放电插座，但本实用新型并不以此为限。

通过本实用新型实施例电池充放电电路，将电池的充电接口与放电接口分开，通过切换装置进行切换，使得充电电路与放电电路可配置不同的MOS管进行保护，以适应不同的需求。例如，充电过程中实现快速充电，需要适配大电流的MOS管，而放电电路中不需要相应的MOS管，可根据需要进行调整。并且，由于充放电异口，充放电支路之间互不干扰，可随时导通充电支路与放电支路，相比同口充放电接口，不用多次拔插接插件就可实现充电、放电的同时进行。

实施例2

本实用新型实施例提供一种动力电池系统，如图4所示，该动力电池系统主要包括：电池组401、充电机402、电池管理系统403及电池充放电电路。

其中，该电池充放电电路可为上述实施例1中所述的电池充放电电路，具体详见实施例1中的描述。

该电池组401包含至少一组电池，电池管理系统403与动力电池组401的正极连接；电池组401的正极连接至充电接插件1的正极端，充电接插件1的负极端与电池管理系统403连接；电池组401的正极还与放电接插件2的正极端连接，放电接插件2的负极端与电池管理系统403连接。

本实用新型实施例中，将动力电池系统的充电接插件1及放电接插件2分开设置，有别于常用的充放电同口设置，使得充电MOS管与放电MOS管不需要对应设置，可根据充电、放电需求分别设置，有效节省了使用MOS管的数量，并且，由于设置的器件数量较少，降低了器件出现故障的几率，从而延长了动力电池储能系统的使用周期。

在一较佳实施例中，上述的动力电池系统由专用IC芯片进行数据采集(如电压、电流、温度等信号)，驱动大功率MOS管实现动力电池系统的过充电保护，过放电保护，充电过流保护，放电过流保护，短路保护，过温保护等功能，系统还具有充电自动均衡功能、部分保护有自恢复功能，保护后可以断开负载恢复或按复位键恢复。

在一较佳实施例中，该电池管理系统403具有电池剩余容量监测功能，通讯方式用RS232(物理接口)，可与其它输出显示终端通讯，传递相关实时数据(例如实时输出电池剩余容量百分比)。并且，该电池管理系统403还具有LAN口(TCP/IP协议)通讯功能。

具体地，在电池管理系统403(BMS)设置有多个I/O信号端口，I/O信号端口的输出信号可用以表征电池电量的百分比状态，例如：I/O信号端口为三个时，000表示百分之10％以下，001表示25％，010表示50％，011表示75％，100表示100％)。具体地，是通过I信号端口控制上述的切换装置3进行切换，通过O信号端口输出剩余电量信息。如果使用过程中出现故障，也可通过O信号端口输出故障信号。但需要说明的是，上述I/O信号端口的数量及其表示的状态仅为举例说明，并非用以限制本实用新型。

在一实施例中，电池管理系统403的主控板中设置有多个LED指示灯。其中，可设置4个LED用于指示电量(绿色)，每个指示灯电量比为25％，另1个LED用于运行指示(红色)，工作时常亮，休眠时灭，另1个LED用于故障指示(黄色)，故障时闪烁。需要说明的是，上述LED指示灯的数量及其功能仅为举例说明，并非用以限制本实用新型。

在实际应用中，与该动力电池系统相连的放电负载404可为穿梭车，通过该电池管理系统403的主控板与穿梭车进行通信，可根据通讯协议及I/O信号实时监测剩余电量，当电量低时以便及时充电。

该穿梭车中配有500W直流电机驱动器、370W直流电机驱动器以及DC/DC电源，通过放电支路，可由电池组分别为穿梭车的500W直流电机驱动器、370W直流电机驱动器以及DC/DC电源供电。

在一实施例中，该充电机402将交流电线分配为多路输入电缆，分别连接至一整流模块；多个整流模块并联后，通过一接触器连接至动力电池系统；多个整流模块并联后还连接至监控模块，监控模块与接触器连接；监控模块获取动力电池系统发送的运行数据，判断运行数据与预设阈值的大小，并根据判断结果导通或断开接触器。

上述的电池管理系统403可采用RS485接口与充电机402进行通讯。

在一较佳实施例中，上述的充电机402可为便携式一体充电机402，如图5所示，由一路三相五线制(3W+N+PE)交流电A、B、C和N线经过机内配电分配出三路独立输入电缆(A、N；B、N；C、N六根电缆)，分别给整流模块PSU1、PSU2、PSU3供电，每路最大输入电流19A。便携式一体充电机402最大输出功率4.032KW，额定输出为21.6—33.6Vdc。3台整流模块采用并联方式工作,系统直流负载输出提供一路27.6V主路输出，通过直流接触器控制接通或断开与动力电池系统的连接。

便携式一体充电机402在正常情况下，整流模块PSU1、PSU2、PSU3并联后与监控模块PMU连接，整流模块的各种参数均由监控模块PMU进行控制，按其预定的参数或用户命令进行工作。监控模块PMU可对整个充电机402的工作状况进行检测、控制；用户命令及参数可通过一LCD显示屏设置。整流模块PMU获取动力电池系统发送的运行数据，判断运行数据与预设阈值的大小，并根据判断结果导通或断开接触器。例如，动力电池系统可以采集例如电压、电流、温度等信号，并将采集的信号发送至监控模块PMU，监控模块PMU分别判断该电压信号、电流信号、温度信号等是否超过一预设阈值(分别对应的电压阈值、电流阈值、温度阈值)，如果没有，则可导通直流接触器，使便携式一体充电机402对动力电池系统中的动力电池组401进行充电；如果监控模块PMU判断该电压信号、电流信号、温度信号等至少其一超过了预设阈值，则监控模块PMU断开该直流接触器。

通过上述过程，本实用新型实施例的动力电池储能系统可实现输入过/欠压保护、输出过流保护、输出过压保护，输出短路保护、过温保护等功能，提高动力电池储能系统在应用过程中的稳定性和安全性。

在一实施例中，上述的电池管理系统403(BMS)主控板与便携式一体充电机402的监控模块PMU进行通讯，通讯方式采用RS485，当充电时断开动力电池系统放电回路，电池管理系统403(BMS)主控板与便携式一体充电机402数据比对，确保通讯及充电各项参数正常。

本实用新型实施例的动力电池系统，通过电池管理系统主控板实现动力电池系统的快速充电与放电，并具有多路开关量输入、输出功能，多种通讯口功能，电池电量显示功能，智能逻辑控制功能等。

实施例3

本实用新型实施例提供一种动力电池箱，如图6所示，该动力电池箱包括：外罩601及动力电池系统，所述动力电池系统设置于所述外罩601内部。在一实施例中，该动力电池系统可为上述实施例2所述的动力电池系统，具体描述请见实施例2。

在一实施例中，该动力电池箱还包括：风扇602，用于为动力电池箱内部的部件进行冷却，该风扇602设置于所述外罩601的一侧内壁上。

在一实施例中，该动力电池箱还包括：铝排603，用于连接电池组的电池。具体地，是将电池的极柱之间进行连接，例如形成2并12串的电池组结构等。

在一实施例中，该动力电池箱还包括：固定座604及底座605，通过该固定座604固定内部设置的动力电池系统，并通过底座605支撑整个动力电池箱。

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实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种电池充放电电路，其特征在于，包括：充电支路、放电支路及切换装置，其中，

所述充电支路用于对电池组进行充电，所述充电支路包括：

充电接插件，设置在所述充电支路的一端，用于与充电机连接；所述充电支路的另一端与所述切换装置连接；

所述放电支路用于对动力电池系统的电池组进行放电，所述放电支路包括：

放电接插件，设置在所述放电支路的一端，用于与放电负载连接；所述放电支路的另一端与所述切换装置连接；

所述切换装置用于导通所述充电支路和/或所述放电支路。

2.根据权利要求1所述的电池充放电电路，其特征在于，所述切换装置包括：第一接口、第二接口、第三接口，

所述第一接口与所述电池组连接，所述第二接口与所述充电接插件连接，所述第三接口与所述放电接插件连接，

所述切换装置用于导通所述第一接口与第二接口，或导通所述第一接口与第三接口。

3.根据权利要求1所述的电池充放电电路，其特征在于，所述切换装置包括：第一接口、第二接口、第三接口、第四接口，

所述第一接口与所述电池组连接，所述第二接口与所述充电接插件连接，所述第三接口与所述放电接插件连接，所述第四接口与所述电池组连接；

所述切换装置用于导通所述第一接口与第二接口，和/或导通所述第三接口与第四接口。

4.一种动力电池系统，其特征在于，包括：电池组、充电机、电池管理系统及如权利要求1-3任一项所述的电池充放电电路，其中，

所述电池组中设置有至少一组电池，所述电池组与所述电池管理系统连接；

所述电池组的正极连接至所述充电接插件的正极端，所述充电接插件的负极端与所述电池管理系统连接；

所述电池组的正极还与所述放电接插件的正极端连接，所述放电接插件的负极端与所述电池管理系统连接。

5.根据权利要求4所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池管理系统包括：I/O端口，所述电池管理系统获取所述动力电池组的剩余电量信息，通过I端口控制所述切换装置，并通过O端口输出所述剩余电量信息。

6.根据权利要求4所述的动力电池系统，其特征在于，所述充电机将交流电线分配为多路输入电缆，分别连接至一整流模块；

多个所述整流模块并联后，通过一接触器连接至所述动力电池系统；

多个所述整流模块并联后还连接至监控模块，所述监控模块与所述接触器连接；

所述监控模块获取所述动力电池系统发送的运行数据，判断所述运行数据与预设阈值的大小，并根据判断结果导通或断开所述接触器。

7.一种动力电池箱，其特征在于，包括：外罩及如权利要求4或5所述的动力电池系统，所述动力电池系统设置于所述外罩内部。

8.根据权利要求7所述的动力电池箱，其特征在于，还包括：风扇，所述风扇设置于所述外罩的一侧内壁上。

9.根据权利要求8所述的动力电池箱，其特征在于，还包括：铝排，所述铝排用于连接所述电池组的电池。