CN210212296U - 车辆及电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆及电池管理系统，其中，电池管理系统包括：第一电池组单元包括依次串联的n个第一电池子单元U1_i，第一电池子单元U1_i包括并联的1个单体电池cell_i和1个直流电压转换模块DCDC_i，第一电池组单元的输出正端与第一电压输出端连接；第二电池组单元包括依次串联的m个第二电池子单元U2_j，第二电池子单元U2_j包括并联的1个单体电池cell_j和1个直流电压转换模块DCDC_j，第二电池组单元的输出负端与第一电池组单元的输出正端连接，第二电池组单元的输出正端与第二电压输出端连接。该系统通过将第一电池组单元和第二电池组单元融合在一起，不仅减少了占用空间，且降低了成本，简单易实现。

Description

车辆及电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆及电池管理系统。

背景技术

随着节能与新能源汽车产业的发展规划，为降低车辆CO₂的排放，可在车辆上应用48V电池组和12V电池组。其中，48V电池组可在刹车，换挡时回收电量，并在车辆启动、加速、启停和空档滑行(发动机关闭)时提供电量，12V电池组可通过直流电压转换模块充电补充电量。

然而，该方式虽然可有效降低车辆排放，并且12V电池组可放置于传统启动电池位置，但需在车辆上预留一个空间存放48V电池组和直流电压转换模块，不仅使得车辆改动较大，且占用了一定空间，大大增加了成本。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池管理系统，通过将第一电池组单元和第二电池组单元融合在一起，不仅减少了占用空间，且降低了成本，简单易实现。

本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种电池管理系统，包括：第一电池组单元，所述第一电池组单元包括依次串联的n个第一电池子单元U1_i，所述第一电池子单元U1_i包括并联的1个单体电池cell_i和1个直流电压转换模块DCDC_i，所述i依次取值为1至n的整数，所述第一电池组单元的输出负端接地，所述第一电池组单元的输出正端与第一电压输出端连接；第二电池组单元，所述第二电池组单元包括依次串联的m个第二电池子单元U2_j，所述第二电池子单元U2_j包括并联的1个单体电池cell_j和1个直流电压转换模块DCDC_j，所述j依次取值为n+1至n+m的整数，所述第二电池组单元的输出负端与所述第一电池组单元的输出正端连接，所述第二电池组单元的输出正端与第二电压输出端连接。

进一步地，所述n个第一电池子单元U1_i按照所述i的取值大小依次串联，直流电压转换模块DCDC₁的输出负端作为所述第一电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC_n的输出正端作为所述第一电池组单元的输出正端；所述m个第二电池子单元U2_j按照所述j的取值大小依次串联，直流电压转换模块DCDC_n+1的输出负端作为所述第二电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC_n+m的输出正端作为所述第二电池组单元的输出正端。

进一步地，上述的电池管理系统，还包括：第一开关模块，所述第二电池组单元的输出正端通过所述第一开关模块与所述第二电压输出端连接。

进一步地，上述的电池管理系统，还包括：第二开关模块，所述第一电池组单元的输出正端通过所述第二开关模块与所述第一电压输出端连接。

进一步地，上述的电池管理系统，还包括：主控单元，所述主控单元分别与所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述直流电压转换模块DCDC_i和所述直流电压转换模块DCDC_j连接，用于根据所述单体电池cell_i和所述单体电池cell_j的电压和剩余电量，对所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述直流电压转换模块DCDC_i和所述直流电压转换模块DCDC_j进行控制。

进一步地，所述n等于4，所述m等于8，所述第一电压输出端为12伏电压输出端，所述第二电压输出端为48伏电压输出端。

进一步地，所述直流电压转换模块DCDC_i和所述直流电压转换模块DCDC_j为隔离双向直流电压转换模块。

进一步地，上述的电池管理系统，还包括：采样单元，所述采样单元分别与所述主控单元、所述单体电池cell_i和所述单体电池cell_j连接，用于对所述单体电池cell_i和所述单体电池cell_j的所述电压和剩余电量进行采样。

根据本实用新型的电池管理系统，通过将第一电池组单元和第二电池组单元融合在一起，第二电池组单元和第一电池组单元可共用单体电池，且每个单体电池与对应直流电压转换模块相连，使得每个直流电压转换模块的输出独立可控，实现不同单体电池输出不同功率，在单体电池电量不平衡时实时调节，有效防止单体电池之间电量的不均衡，提高单体电池的使用效率，从而提高电池管理系统的寿命。为达到上述目的，本实用新型另一方面提出一种车辆，其包括上述的电池管理系统。

根据本实用新型的车辆，通过上述的电池管理系统，可将第一电池组单元和第二电池组单元融合在一起，第二电池组单元和第一电池组单元可共用单体电池，且每个单体电池与对应直流电压转换模块相连，使得每个直流电压转换模块的输出独立可控，实现不同单体电池输出不同功率，在单体电池电量不平衡时实时调节，有效防止单体电池之间电量的不均衡，提高单体电池的使用效率，从而提高电池管理系统的寿命。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的电池管理系统的方框示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电池管理系统的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的车辆的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的车辆及电池管理系统。

图1是本实用新型一个实施例的电池管理系统的方框示意图。如图1所示，该电池管理系统10包括：第一电池组单元100和第二电池组单元200。

其中，第一电池组单元100包括依次串联的n个第一电池子单元U1_i，第一电池子单元U1_i包括并联的1个单体电池cell_i和1个直流电压转换模块DCDC_i，i依次取值为1至n的整数，第一电池组单元100的输出负端接地，第一电池组单元100的输出正端与第一电压输出端连接。第二电池组单元200包括依次串联的m个第二电池子单元U2_j，第二电池子单元U2_j包括并联的1个单体电池cell_j和1个直流电压转换模块DCDC_j，j依次取值为n+1至n+m的整数，第二电池组单元200的输出负端与第一电池组单元100的输出正端连接，第二电池组单元200的输出正端与第二电压输出端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，n个第一电池子单元U1_i按照i的取值大小依次串联，直流电压转换模块DCDC₁的输出负端作为第一电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC_n的输出正端作为第一电池组单元的输出正端；m个第二电池子单元U2_j按照j的取值大小依次串联，直流电压转换模块DCDC_n+1的输出负端作为第二电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC_n+m的输出正端作为第二电池组单元的输出正端。

可选地，根据本实用新型的一个实施例，n可等于4，m可等于8，第一电压输出端可为12伏电压输出端，第二电压输出端可为48伏电压输出端。

应当理解的是，随着节能与新能源汽车产业的发展规划，为降低车辆CO₂的排放，可在车辆上应用48V电池组和12V电池组。其中，48V电池组可在刹车，换挡时回收电量，并在车辆启动、加速、启停和空档滑行(发动机关闭)时提供电量，12V电池组可通过直流电压转换模块充电补充电量。然而，该方式虽然可有效降低车辆排放，并且12V电池组可放置于传统启动电池位置，但需在车辆上预留一个空间存放48V电池组和直流电压转换模块，不仅使得车辆改动较大，且占用了一定空间，大大增加了成本。

因此，为解决上述问题，本实用新型实施例提出一种电池管理系统10，通过将第一电池组单元100和第二电池组单元200融合在一起，第二电池组单元200和第一电池组单元100可共用单体电池，且每个单体电池与对应直流电压转换模块相连，使得每个直流电压转换模块的输出独立可控，实现不同单体电池输出不同功率，在单体电池电量不平衡时实时调节，有效防止单体电池之间电量的不均衡，提高单体电池的使用效率，从而提高电池管理系统的使用寿命。

举例而言，如图2所示，电池管理系统10可包括第一电池组单元100和第二电池组单元200。其中，第一电池组单元100可包括有依次串联的4个第一电池子单元U1_i，其中，i依次取值为1至4，第一电池子单元U1₁包括并联的1个单体电池cell₁和1个直流电压转换模块DCDC₁，第一电池子单元U1₂包括并联的1个单体电池cell₂和1个直流电压转换模块DCDC₂，第一电池子单元U1₃包括并联的1个单体电池cell₃和1个直流电压转换模块DCDC₃，第一电池子单元U1₄包括并联的1个单体电池cell₄和1个直流电压转换模块DCDC₄，并且直流电压转换模块DCDC₁的输出负端作为第一电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC₄的输出正端作为第一电池组单元的输出正端。也就是说，第一电池组单元100可包括有4个单体电池和4个直流电压转换模块，并且4个单体电池和4个直流电压转换模块均是一一对应的，并且4个直流电压转换模块的输出端依次串联，第一电池组单元100的输出正端可与第一电压输出端相连，其中，第一电压输出端可为12伏电压输出端，第一电池组单元100的输出负端接地；第二电池组单元200可包括有依次串联的8个第二电池子单元U2_j，其中，j依次取值为5至12的整数，第二电池子单元U2₅包括并联的1个单体电池cell₅和1个直流电压转换模块DCDC₅，第二电池子单元U2₆包括并联的1个单体电池cell₆和1个直流电压转换模块DCDC₆，……，第二电池子单元U2₁₂包括并联的1个单体电池cell₁₂和1个直流电压转换模块DCDC₁₂，并且直流电压转换模块DCDC₅的输出负端作为第二电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC₁₂的输出正端作为第二电池组单元的输出正端。也就是说，第二电池组单元200可包括有8个单体电池和8个直流电压转换模块，且8个单体电池和8个直流电压转换模块均是一一对应的，8个直流电压转换模块的输出端依次串联，第二电池组单元200的输出负端与第一电池组单元100的输出正端连接，第二电池组单元200的输出正端可与第二电压输出端相连，其中，第二电压输出端可为48伏电压输出端。

由此，通过共用第一电池组单元100的4个单体电池，实现12V和48V的输出，同时将每一个单体电池作为独立个体，且每一个单体电池对应一个直流电压转换模块，使得每个直流电压转换模块输出独立可控，并将多个直流电压转换模块的输出端串联在一起作为整个电池管理系统10的输出，实现不同单体电池充放电时的实时功率调节，避免单体电池之间出现严重电量不平衡的情况。

需要说明的是，上述的n可等于4，m可等于8，第一电压输出端可为12伏电压输出端，第二电压输出端可为48伏电压输出端均为示例性的，不作为对本实用新型的限制，具体数值可根据实际情况进行设定，在此不做具体限制。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，上述的电池管理系统10，还包括：第一开关模块K1，第二电池组单元200的输出正端通过第一开关模块K1与第二电压输出端连接。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，上述的电池管理系统10，还包括：第二开关模块K2，第一电池组单元100的输出正端通过第二开关模块K2与第一电压输出端连接

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，上述的电池管理系统10，还包括：主控单元300。其中，主控单元300分别与第一开关模块K1、第二开关模块K2、直流电压转换模块DCDC_i和直流电压转换模块DCDC_j连接，用于根据单体电池cell_i和单体电池cell_j的电压和剩余电量，对第一开关模块K1、第二开关模块K2、直流电压转换模块DCDC_i和直流电压转换模块DCDC_j进行控制。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，直流电压转换模块DCDC_i和直流电压转换模块DCDC_j为隔离双向直流电压转换模块。

可以理解的是，由于直流电压转换模块与单体电池一一对应相连，使得每个直流电压转换模块的输出可控，因此，直流电压转换模块可通过控制器局域网络(ControllerArea Network，简称CAN)或者其他通讯方式向主控单元300发送每个单体电池的电池信息，如单体电池电压，荷电状态等，以便主控单元300根据每个单体电池的电压和/或荷电状态控制第一开关模块K1、第二开关模块K2、直流电压转换模块DCDC_i和直流电压转换模块DCDC_j，使得不同单体电池输出不同功率，有效防止单体电池之间电量的不均衡，节省了直流电压转换模块的补偿。同理，在给单体电池充电时，主控单元300实时接收单体电池的状况，并根据各单体电池的不同情况调节相对应的直流电压转换模块的充电功率，从而保证各单体电池之间的均衡性，减少因电量均衡出现的电量浪费的现象，从而最大化利用单体电池的可用容量，保证电池管理系统10的稳定运行。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，上述的电池管理系统，还包括：采样单元，采样单元分别与主控单元、单体电池cell_i和单体电池cell_j连接，用于对单体电池cell_i和单体电池cell_j的电压和剩余电量进行采样。

举例而言，在本实用新型的一个具体实施例中，如图2所示，该电池管理系统10包括第一电池组单元100、第二电池组单元200、主控单元300、第一开关模块K1和第二开关模块K2。

其中，第一电池组单元100包括4个单体电池和4个直流电压转换模块；第二电池组单元200包含8个单体电池和8个直流电压转换模块。第一电池组单元100中的4个单体电池可输出12V电压，通过第二电池组单元200中的8个单体电池，以及共用第一电池组单元100中的4个单体电池可输出48V电压。

由于第一电池组单元100中的4个单体电池共用，且第一电池组单元100和第二电池组单元200分别有不同的负载，从而导致共用的4个单体电池的放电量高于其他单体电池的放电量与第二电池组单元200中8个单体电池放电量差别较大。因此，可在单体电池荷电状态差别较大时，通过相对应的直流电压转换模块调节充放电功率，例如，在使用48V输出时，可降低第一电池组单元100中的4个单体电池的功率，以快速调整各单体电池的荷电状态差距。

在一个示例中，在使用12V输出时，由于自己独立的负载致使共用的4个单体电池多释放2AH电量，在48V输出时，可调整共用的4个单体电池的输出电压为3.2V，第二电池组单元200中的8个单体电池输出电压为3.8V，由于直流电压转换模块串联，输出电流一致，而直流电压转换模块输出电压不同，因此共用的4个单体电池输出功率较小，第二电池组单元200中的8个单体电池的输出功率较大。

由此，第二电池组单元200中的8个单体电池实时采样监控管理对应的单体电池，计算不同电池的荷电状态，并根据荷电状态调整各自直流电压转换模块的输出，使得各单体电池的荷电状态调整到理想范围内，从而实现单体电池可用容量的最大化利用，不仅提高单体电池的使用效率，且有效延长单体电池的使用寿命，有效保证电池管理系统的稳定运行。

需要说明的是，充电时调整方式与该情况下类似，为避免冗余，在此不做详细赘述。在实际应用中，还可直接将共用的4个单体电池的荷电状态调高，或者直接增大共用的4个单体电池的容量，以补偿12V输出时的额外消耗的电量。

根据本实用新型实施例提出的电池管理系统，通过将第一电池组单元和第二电池组单元融合在一起，第二电池组单元和第一电池组单元可共用单体电池，且每个单体电池与对应直流电压转换模块相连，使得每个直流电压转换模块的输出独立可控，实现不同单体电池输出不同功率，在单体电池电量不平衡时实时调节，有效防止单体电池之间电量的不均衡，提高单体电池的使用效率，从而提高电池管理系统的寿命。

图3是本实用新型一个实施例的车辆的方框示意图。如图3所示，该车辆20包括上述的电池管理系统10。

根据本实用新型实施例提出的车辆，可以通过上述的电池管理系统，可以将第一电池组单元100和第二电池组单元200融合在一起，第二电池组单元200和第一电池组单元100可共用单体电池，且每个单体电池与对应直流电压转换模块相连，使得每个直流电压转换模块的输出独立可控，实现不同单体电池输出不同功率，在单体电池电量不平衡时实时调节，有效防止单体电池之间电量的不均衡，提高单体电池的使用效率，从而提高电池管理系统的寿命。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

第一电池组单元，所述第一电池组单元包括依次串联的n个第一电池子单元U1_i，所述第一电池子单元U1_i包括并联的1个单体电池cell_i和1个直流电压转换模块DCDC_i，所述i依次取值为1至n的整数，所述第一电池组单元的输出负端接地，所述第一电池组单元的输出正端与第一电压输出端连接；

第二电池组单元，所述第二电池组单元包括依次串联的m个第二电池子单元U2_j，所述第二电池子单元U2_j包括并联的1个单体电池cell_j和1个直流电压转换模块DCDC_j，所述j依次取值为n+1至n+m的整数，所述第二电池组单元的输出负端与所述第一电池组单元的输出正端连接，所述第二电池组单元的输出正端与第二电压输出端连接。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述n个第一电池子单元U1_i按照所述i的取值大小依次串联，直流电压转换模块DCDC₁的输出负端作为所述第一电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC_n的输出正端作为所述第一电池组单元的输出正端；

所述m个第二电池子单元U2_j按照所述j的取值大小依次串联，直流电压转换模块DCDC_n+1的输出负端作为所述第二电池组单元的输出负端，直流电压转换模块DCDC_n+m的输出正端作为所述第二电池组单元的输出正端。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

第一开关模块，所述第二电池组单元的输出正端通过所述第一开关模块与所述第二电压输出端连接。

4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

第二开关模块，所述第一电池组单元的输出正端通过所述第二开关模块与所述第一电压输出端连接。

5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

主控单元，所述主控单元分别与所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述直流电压转换模块DCDC_i和所述直流电压转换模块DCDC_j连接，用于根据所述单体电池cell_i和所述单体电池cell_j的电压和剩余电量，对所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述直流电压转换模块DCDC_i和所述直流电压转换模块DCDC_j进行控制。

6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述n等于4，所述m等于8，所述第一电压输出端为12伏电压输出端，所述第二电压输出端为48伏电压输出端。

7.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述直流电压转换模块DCDC_i和所述直流电压转换模块DCDC_j为隔离双向直流电压转换模块。

8.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

采样单元，所述采样单元分别与所述主控单元、所述单体电池cell_i和所述单体电池cell_j连接，用于对所述单体电池cell_i和所述单体电池cell_j的所述电压和剩余电量进行采样。

9.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的电池管理系统。

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