CN209176528U - 一种电池组电路系统和一种车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池组电路系统和一种车辆，系统包括电池组、放电支路、充电支路和加热支路，电池组连接放电支路、充电支路和加热支路，放电支路连接放电口，充电支路连接充电口，并且，电池组包括一个电池模块支路或者至少两个并联设置的电池模块支路，电池模块支路上设置有维修开关和电池模块。当包括至少两个并联设置的电池模块支路时，该电池组为先串后并的成组方式，当需要对某一个电池模块进行检修和更换时，先直接断开对应的维修开关，然后对故障电池模块进行检修和更换，方便快捷，而且，保障了工作人员的人身安全，提高系统安全系数。

Description

一种电池组电路系统和一种车辆

技术领域

本实用新型涉及一种电池组电路系统和一种车辆。

背景技术

目前，电动汽车对动力电池系统提出了更高的要求，应具备低温充电和行车加热功能，同时，满足大倍率快速充电要求。针对现有的电动汽车高压电路，电池成组方式采用先并后串，此种方式实现起来较为简单，使用的电气件及电池管理系统配置较少，成本低。整车进行电源系统装车时，系统连接也比较容易，只需将电池包串联起来即可。同时，随着电池技术的进步，电动汽车市场存有量的增加以及市场上对于快充要求的提高，某些客车提出了30min快充补电50％的需求，某些乘用车要求30min能够将电池容量充至80％。因此有必要对电动汽车的高压回路进行研究。

授权公告号为CN207353429U的中国实用新型专利文件中公开了一种电池加热系统，包括电池组、放电支路、放电口、充电支路、充电口和加热支路，电池组连接放电支路、充电支路和加热支路，放电支路的一端连接放电口，充电支路的一端连接充电口。通过该系统能够实现在充电时充电电能为加热支路供电，或者电池组本身为加热支路供电。该电池加热系统中的电池组采用的是由若干个电池模块串联构成，每个电池模块可以由至少两个单体电池并联构成，即该电池组采用先并后串的成组方式。但是，这种成组方式无法监控每个电池模块的状态，而且，当某一个电池模块出现故障时，不易对故障电池模块进行检修和替换。并且，当某个电池模块中的某一个单体电池性能劣化时，如电压、容量、内阻发生较大变化时，由于与其并联的单体电池的均衡和平均作用，该单体电池的劣化不能被早期发现。电池先并后串也导致电源系统的最小储能模组单元的种类较多，电源系统电量扩容的成本增加，如果需要扩容，则需要重新进行电气和结构设计。另外，先并后串的成组方式也不利于标准化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电池组电路系统，用以解决当电池组中某一个电池模块出现故障时，不易对故障电池模块进行检修和替换的问题。本实用新型同时提供一种车辆，用于解决现有车辆中的内部电池组电路系统中，当某一个电池模块出现故障时，不易对故障电池模块进行检修和替换的问题。

为实现上述目的，本实用新型包括以下技术方案：

一种电池组电路系统，包括电池组、放电支路、充电支路和加热支路，电池组连接所述放电支路、充电支路和加热支路，所述放电支路连接放电口，所述充电支路连接充电口，所述电池组包括一个电池模块支路或者至少两个并联设置的电池模块支路，所述电池模块支路上设置有维修开关和电池模块。

当电池组包括至少两个并联设置的电池模块支路时，该电池组为先串后并的成组方式，不管电池组包括多少个电池模块支路，当需要对某一个电池模块进行检修和更换时，直接断开对应的维修开关，然后对故障电池模块进行检修和更换，方便快捷，不影响负载的正常运行，而且，保障了工作人员的人身安全，提高系统安全系数。

进一步地，所述加热支路上串设有加热开关、加热熔断器和加热元件。加热熔断器能够在加热支路过流时起到线路保护作用，避免因过流对加热元件造成损坏，同时保证线路安全。

进一步地，所述加热支路上还设置有加热电流传感器。在加热支路上设置加热电流传感器，能够实时检测加热支路上的电流情况。

进一步地，所述放电支路包括正放电支路和负放电支路，所述放电口包括正放电口和负放电口，所述电池组的正极端与正放电口之间的正放电支路上串设有总正开关，所述充电支路包括正充电支路和负充电支路，所述充电口包括正充电口和负充电口，所述电池组的正极端与正充电口之间的正充电支路上串设有充电开关，所述加热支路的一端连接所述充电开关和正充电口的连接点，所述加热支路的另一端连接负充电口，所述电池组的负极端与负放电口之间的负放电支路上串设有总负开关，所述总负开关与负放电口的连接点连接所述负充电口。

进一步地，至少一个电池模块支路上还串设有支路电流传感器，所述电池组的负极端与总负开关之间设置有总回路电流传感器。在电池模块支路上设置支路电流传感器，能够实时检测对应电池模块支路上的电流情况；总回路电流传感器能够检测电路总回路上的电流情况。

一种车辆，包括车辆本体以及一种电池组电路系统，所述电池组电路系统包括电池组、放电支路、充电支路和加热支路，电池组连接所述放电支路、充电支路和加热支路，所述放电支路连接放电口，所述充电支路连接充电口，所述电池组包括一个电池模块支路或者至少两个并联设置的电池模块支路，所述电池模块支路上设置有维修开关和电池模块。

当电池组包括至少两个并联设置的电池模块支路时，该电池组为先串后并的成组方式，不管电池组包括多少个电池模块支路，当需要对某一个电池模块进行检修和更换时，直接断开对应的维修开关，然后对故障电池模块进行检修和更换，方便快捷，不影响负载的正常运行，而且，保障了工作人员的人身安全，提高系统安全系数。

进一步地，所述加热支路上串设有加热开关、加热熔断器和加热元件。加热熔断器能够在加热支路过流时起到线路保护作用，避免因过流对加热元件造成损坏，同时保证线路安全。

进一步地，所述加热支路上还设置有加热电流传感器。在加热支路上设置加热电流传感器，能够实时检测加热支路上的电流情况。

进一步地，所述放电支路包括正放电支路和负放电支路，所述放电口包括正放电口和负放电口，所述电池组的正极端与正放电口之间的正放电支路上串设有总正开关，所述充电支路包括正充电支路和负充电支路，所述充电口包括正充电口和负充电口，所述电池组的正极端与正充电口之间的正充电支路上串设有充电开关，所述加热支路的一端连接所述充电开关和正充电口的连接点，所述加热支路的另一端连接负充电口，所述电池组的负极端与负放电口之间的负放电支路上串设有总负开关，所述总负开关与负放电口的连接点连接所述负充电口。

进一步地，至少一个电池模块支路上还串设有支路电流传感器，所述电池组的负极端与总负开关之间设置有总回路电流传感器。在电池模块支路上设置支路电流传感器，能够实时检测对应电池模块支路上的电流情况；总回路电流传感器能够检测电路总回路上的电流情况。

附图说明

图1是本实用新型中车辆实施例中的电池组电路系统电路图。

具体实施方式

车辆实施例

本实施例提供一种车辆，这里以纯电动车辆为例，当然，也可以是混合动力汽车。车辆中设置一种电池组电路系统，当然，还包括其他的组成部分(即车辆本体)，由于其他的组成部分不是车辆的保护点，并且与本申请无关，这里就不再具体说明，以下对电池组电路系统进行详细说明。

电路系统包括电池组(即动力电池)、放电支路、充电支路和加热支路，电池组连接放电支路、充电支路和加热支路，放电支路连接放电口，放电口用于连接车辆中的负载设备，比如驱动电机，充电支路连接充电口，充电口用于连接充电桩。其中，电池组包括一个电池模块支路或者至少两个并联设置的电池模块支路，通常情况下，为了提升电池组的容量，电池组包括至少两个并联设置的电池模块支路，对于任意一个电池模块支路，该电池模块支路上设置有维修开关和电池模块。因此，整体上，电池组采用多支路先串后并的连接方式。

放电支路、充电支路和加热支路的结构以及电池组与放电支路、充电支路和加热支路的连接关系可以采用现有技术的连接方式，比如授权公告号为CN207353429U的中国专利文件中公开的电路结构。作为一个具体的实施方式，以下给出一种具体的电路结构。

为了方便说明，电池组以具有代表性的包括两个并联设置的电池模块支路为例。如图1所示，电池组1包括两个并联设置的电池模块支路，第一个电池模块支路上设置有维修开关3和对应的电池模块，第二个电池模块支路上设置有维修开关2和对应的电池模块。电池模块包括串联设置的n个电池包，第一个电池模块包括串设设置的电池包I1、……、电池包In，第二个电池模块包括串设设置的电池包L1、……、电池包Ln，即各电池模块的电池包的串联数相同。另外，电池包内部可以采用一并多串的连接方式，电池包的电池管理系统能监测每支单体电池的电压状态。

因此，当某个电池模块支路出现故障需要检修时，比如某个电池包出现故障时，只需断开该电池模块支路上的维修开关，而不影响负载的正常运行。

如图1所示，加热支路上串设有加热开关、加热熔断器8和加热元件6，其中，加热开关以加热继电器7的触点为例。进一步地，为了实时检测加热支路的电流情况，该加热支路上还设置有加热电流传感器9。

放电支路包括正放电支路和负放电支路，放电口包括正放电口和负放电口，放电口用于连接负载14。电池组1的正极端与正放电口之间的正放电支路上串设有总正开关，这里，总正开关以总正继电器4的触点为例。充电支路包括正充电支路和负充电支路，充电口包括正充电口和负充电口，充电口用于连接充电桩13。电池组1的正极端与正充电口之间的正充电支路上串设有充电开关，这里，充电开关以充电继电器5的触点为例。

加热支路的一端连接充电继电器5的触点和正充电口的连接点，加热支路的另一端连接负充电口，电池组1的负极端与负放电口之间的负放电支路上串设有总负开关，这里，总负开关以总负继电器12的触点为例。总负继电器12的触点与负放电口的连接点连接负充电口。为了实时检测电池模块支路上的电流情况，在至少一个电池模块支路上串设有支路电流传感器，本实施例中，以第一电池模块支路上串设有支路电流传感器10为例。而且，在电池组1的负极端与总负继电器12的触点之间设置有总回路电流传感器11。

另外，本实施例中，充电桩13由两个充电桩组成，可实现双枪快速充电，充电桩13输出电流为多个充电桩输出电流之和，从而实现在电池包内部元件低通流能力时，高压回路的大倍率快速充电目的。

当闭合总正继电器4的触点和总负继电器12的触点时，由电池组1、总正继电器4的触点、负载14和总负继电器12的触点组成回路，满足整车行车需求。

当闭合充电继电器5的触点和总负继电器12的触点时，由电池组1、总负继电器12的触点、充电桩13和充电继电器5的触点组成回路，满足整车充电需求。

当闭合加热继电器7的触点时，可实现对电池组1的加热。当充电时，通过充电桩13、加热熔断器8、加热继电器7的触点、加热元件6和加热电流传感器9组成的回路，实现低温下的充电加热。当放电时，通过电池组1、充电继电器5的触点、加热熔断器8、加热继电器7的触点、加热元件6、加热电流传感器9和总负继电器12的触点组成回路，实现低温下的行车加热。

另外，通过加热电流传感器9可采集加热支路的电流的大小及方向，便于加热继电器7的触点粘连状态的检测。

因此，系统具有以下工作模式：

模式1：整车负载14工作时，总正继电器4的触点和总负继电器12的触点闭合，由电池组1为负载14供电。

模式2：常温环境下充电时，总负继电器12的触点和充电继电器5的触点闭合，电池组1通过充电桩13连接外部电源，为电池组1充电。

模式3：-20℃～10℃环境下(可根据电池低温特性确定温度范围，本案例-20℃～10℃)，进行充电时，充电加热启动，其中：当温度在-5℃～10℃环境下，充电继电器5的触点和加热继电器7的触点闭合，加热元件6通过充电桩13给电池组1加热，同时，充电桩13给电池组1充电，直至全部单体电池温度超过15℃，此时为边充电边加热模式；当温度在-20℃～-5℃环境下，加热继电器7的触点闭合，加热元件6通过充电桩13给电池组1加热，直至全部单体电池温度超过15℃，此时为仅加热模式。

模式4：-20℃～10℃环境下(可根据电池低温特性确定温度范围，本案例-20℃～10℃)，进行放电时，放电加热启动。充电继电器5的触点和总负继电器12的触点闭合，加热继电器7的触点闭合，加热元件6给电池组1加热，直至全部单体电池温度超过15℃或SOC＜20％，此时为放电加热模式。

以上各模式通过控制策略由电池管理系统控制相应的高压继电器实现。

因此，该系统对传统电动汽车的高压电路进行优化，通过改变动力电池的连接方式，实现大倍率快速充电，使用直流充电桩实现低温下的充电加热，通过电路结构和控制策略实现低温下的行车加热。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述电池组电路系统的电路结构。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

电池组电路系统实施例

本实施例提供一种电池组电路系统，该系统可以脱离于车辆而单独保护。由于该系统在上述车辆实施例中已给出了详细地描述，本实施例就不再具体说明。

Claims (10)

1.一种电池组电路系统，包括电池组、放电支路、充电支路和加热支路，电池组连接所述放电支路、充电支路和加热支路，所述放电支路连接放电口，所述充电支路连接充电口，其特征在于，所述电池组包括一个电池模块支路或者至少两个并联设置的电池模块支路，所述电池模块支路上设置有维修开关和电池模块。

2.根据权利要求1所述的电池组电路系统，其特征在于，所述加热支路上串设有加热开关、加热熔断器和加热元件。

3.根据权利要求2所述的电池组电路系统，其特征在于，所述加热支路上还设置有加热电流传感器。

4.根据权利要求1或2所述的电池组电路系统，其特征在于，所述放电支路包括正放电支路和负放电支路，所述放电口包括正放电口和负放电口，所述电池组的正极端与正放电口之间的正放电支路上串设有总正开关，所述充电支路包括正充电支路和负充电支路，所述充电口包括正充电口和负充电口，所述电池组的正极端与正充电口之间的正充电支路上串设有充电开关，所述加热支路的一端连接所述充电开关和正充电口的连接点，所述加热支路的另一端连接负充电口，所述电池组的负极端与负放电口之间的负放电支路上串设有总负开关，所述总负开关与负放电口的连接点连接所述负充电口。

5.根据权利要求4所述的电池组电路系统，其特征在于，至少一个电池模块支路上还串设有支路电流传感器，所述电池组的负极端与总负开关之间设置有总回路电流传感器。

6.一种车辆，包括车辆本体以及一种电池组电路系统，所述电池组电路系统包括电池组、放电支路、充电支路和加热支路，电池组连接所述放电支路、充电支路和加热支路，所述放电支路连接放电口，所述充电支路连接充电口，其特征在于，所述电池组包括一个电池模块支路或者至少两个并联设置的电池模块支路，所述电池模块支路上设置有维修开关和电池模块。

7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，所述加热支路上串设有加热开关、加热熔断器和加热元件。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述加热支路上还设置有加热电流传感器。

9.根据权利要求6或7所述的车辆，其特征在于，所述放电支路包括正放电支路和负放电支路，所述放电口包括正放电口和负放电口，所述电池组的正极端与正放电口之间的正放电支路上串设有总正开关，所述充电支路包括正充电支路和负充电支路，所述充电口包括正充电口和负充电口，所述电池组的正极端与正充电口之间的正充电支路上串设有充电开关，所述加热支路的一端连接所述充电开关和正充电口的连接点，所述加热支路的另一端连接负充电口，所述电池组的负极端与负放电口之间的负放电支路上串设有总负开关，所述总负开关与负放电口的连接点连接所述负充电口。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，至少一个电池模块支路上还串设有支路电流传感器，所述电池组的负极端与总负开关之间设置有总回路电流传感器。