CN211844309U - 一种集成化动力电池总成及汽车 - Google Patents

一种集成化动力电池总成及汽车 Download PDF

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李丽丽
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Abstract

本实用新型公开了一种集成化动力电池总成及汽车，包括：变压器和车载充电机、电池管理系统、电流电压传感器、第一控制电路、第二控制电路等；第一控制电路的正极均与电池包的正极和第二控制电路的正极电连接，第一控制电路的正极还与电流电压传感器通信连接，第一控制电路的负极均与负载的负极、车载充电机的正极、变压器的正极电连接；第二控制电路的正极还与电流电压传感器通信连接，第二控制电路的负极与直流充电电源的正极电连接；电流电压传感器的正极均与负载的负极和车载充电机的负极、变压器的负极和直流充电电源的负极电连接，电流电压传感器的负极与电池包的负极电连接。通过该集成化的动力电池总成降低了整车充放电系统成本。

Description

一种集成化动力电池总成及汽车
技术领域
本实用新型涉及电池管理领域，具体涉及一种集成化动力电池总成。
背景技术
过去几年在国家的大力扶持下，新能源汽车产业快速发展，在快速发展的同时，三电系统(电池、电机、电控)面临着成本偏高的问题，尤其是电池成本更是居高不下，同时随着补贴的下降和取消，成本方面承受更大的压力。众所周知，电池系统由箱体、模组、液冷系统、电池管理系统(BMS，Battery Management System)、高压连接系统、低压连接系统等构成。其中BMS由高压控制单元(BDU，Battery Disconnect Unit)、电池管理单元(BMU，Battery Management Unit)、电流电压传感器(CVS，Current voltage sensor)、电芯监控电路(CSC，cell supervision circuit)组成，现有大部分设计都是每个模块单独设计，生产、测试、维护成本增加。
现有设计方案大部分采用高压控制盒、电池管理单元、电流电压采样模块独立分开设计方式，由不同的厂商设计、制造、管控，各自设计上均留有余量，浪费电池包内空间，同时增加线束连接长度，增加整包线束转接插件，同时可共用的壳体部分既增加模具成本又增加整包重量。随着新能源车的发展，提高电池包系统安全、降低产品的成本就势在必行。因此亟需提供一种集成化动力电池总成的技术方案，能够降低生产成本，提高系统安全性。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种集成化动力电池总成，包括：相互连接的集成化电池管理电路、变压器和车载充电机；
所述集成化电池管理电路包括：电流电压传感器、第一控制电路、第二控制电路；
所述第一控制电路的正极均与电池包的正极和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第一控制电路的负极均与负载的负极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接；
所述第二控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第二控制电路的负极与直流充电电源的正极电连接；
所述电流电压传感器的正极均与负载的负极和所述车载充电机的负极、所述变压器的负极和直流充电电源的负极电连接，所述电流电压传感器的负极与电池包的负极电连接；
所述电流电压传感器还与所述第一控制电路的负极和所述第二控制电路的负极通信连接。
进一步地、所述第一控制电路包括：第一继电器、第二继电器和第一预充电阻；
相应地，所述第一继电器的一端与所述电池包的正极、所述第二继电器的一端和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一继电器的一端还与所述电流电压传感器通信连接；
所述第二继电器的另一端与所述第一预充电阻的一端电连接，所述第一预充电阻的另一端均与所述第一继电器的另一端、所述负载的正极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接，所述第一预充电阻的另一端和所述第一继电器的另一端均与所述电流电压传感器通信连接。
进一步地、所述第二控制电路包括：第三继电器、第四继电器和第二预充电阻；
相应地，所述第三继电器的一端与所述电池包的正极、所述第四继电器的一端、所述第一继电器的一端和所述第二继电器的一端电连接，所述第三继电器的一端还与所述电流电压传感器通信连接；
所述第四继电器的另一端与所述第二预充电阻的一端电连接，所述第二预充电阻的另一端均与所述第三继电器的另一端和所述直流充电电源的正极电连接，所述第一继电器的另一端与所述电流电压传感器通信连接。
进一步地、所述集成化电池管理电路还包括第五继电器；所述第五继电器的一端与所述电流电压传感器的正极电连接，所述第五继电器的另一端均与所述负载的负极、所述变压器的负极、所述车载充电机的负极和所述直流充电电源的负极电连接。
进一步地、所述第五继电器的另一端还与所述电流电压传感器通信连接。
进一步地、还包括电池管理单元；所述电池管理单元与所述电流电压传感器和电池包检测电路通信连接。
进一步地、所述电池包检测电路包括：多组通信连接的电芯检测电路；
所述电池包包括：多组串联的电池组；其中所述电芯检测电路与所述电池组的数量一一对应电连接。
进一步地、所述电池包还包括：手动维修开关，所述手动维修开关的两端分别电连接所述电池组。
进一步地、所述通信连接方式为菊花链方式通信连接。
另一方面本实用新型提供一种车辆，所述车辆设置有供电系统，所述供电系统包括上述任一项所述的集成化动力电池总成。
实施本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提出了一种全新的检测电路架构以及计算方法，测量电压采用电压参考点为高压负极。本绝缘检测方案可以无需额外增加隔离的条件下和电流高压采集功能集成在一个模块上。成本低系统更安全。
1、通过集成设计可减少多合一壳体，既减少壳体模具数量达到降低成本的目的，同时达到减少重量的目的；
2、液冷系统集中设计，减少水路分支从而减少水泵压损，同时减少一路水路设计也可达到降低成本的目的；
3、多合一与电池包之间存在转接线束和高压转接插件，将多合一和电池包进行集中设计可减少转接线束和高压转接插件。
4、通过集中设计可将BMU硬件部分的CAN通讯模块与多合一的CAN通讯模块合并，从而达到降低成本的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它附图。
图1为本实施例提供的一种集成化动力电池总成的结构框图；
其中：1-电池包、2-集成化电池管理电路，3-负载，4-变压器，5-车载充电机，6-直流充电电源，7-电池包检测电路，8-电池管理单元，21-电流电压传感器，22-第一控制电路，23-第二控制电路，24-第五继电器，211-第一继电器，212-第二继电器，213-第一预充电阻，221-第三继电器，222-第四继电器，223-第二预充电阻。
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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“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者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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
需要说明的是，当一个元件被认为是“电连接”另一个元件时，它可以是电路连接，也可是通信连接。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
图1是现有技术提供的一种集成化动力电池总成的电路图，如图1所示，本实用新型提供一种集成化动力电池总成，包括：相互连接的集成化电池管理电路、变压器和车载充电机；
所述集成化电池管理电路包括：电流电压传感器、第一控制电路、第二控制电路；
所述第一控制电路的正极均与电池包的正极和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第一控制电路的负极均与所述负载的负极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接；
所述第二控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第二控制电路的负极与直流充电电源的正极电连接；
所述电流电压传感器的正极均与负载的负极和所述车载充电机的负极、所述变压器的负极和直流充电电源的负极电连接，所述电流电压传感器的负极与电池包的负极电连接；
所述电流电压传感器还与所述第一控制电路的负极和所述第二控制电路的负极通信连接。
具体地、电池包可以由多个串联的电池组组成，电池组可以由多个单体电池组成，单体电池的电压值在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
集成化动力电池总成可以是集成的电路板。集成化动力电池总成至少可以包括：集成化电池管理电路、变压器和车载充电机，其中集成化电池管理电路可以包括：电流电压传感器、第一控制电路、第二控制电路。所述第一控制电路的正极均与电池包的正极和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第一控制电路的负极均与所述负载的负极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接；所述第二控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第二控制电路的负极与直流充电电源的正极电连接；所述电流电压传感器的正极均与负载的负极和所述车载充电机的负极、所述变压器的负极和直流充电电源的负极电连接，所述电流电压传感器的负极与电池包的负极电连接；所述电流电压传感器还与所述第一控制电路的负极和所述第二控制电路的负极通信连接。
需要说明的是，电流电压传感器可以是CVS，变压器可以是DC-DC变换器，其中车载充电机(On-board Charger，OBC)、CVS及DC-DC的工作参数在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
将原本独立的BDU跟BMS中的CVS和BMU集成在一起，做成一个总成件，原有技术是将BDU、BMS、CVS三个部件分开设计，分散在各个供应商处花费大量人力、物力、财力进行设计、生产、管控，各个模块为了单个模块的可靠性均留有不小的设计余量，现通过集成设计，消除各模块之间的设计壁垒，共用防护模块、功能模块、电源模块，从设计之初就减少设计冗余与过设计的发生。CVS和BMU集成在同一个PCB上使得原本各需要一套单片机和电源，集成后产品可以省去一套电源和MCU系统，降低产品BOM成本且同时减小功耗。BMU和CVS原本需要的外壳因为集成在BDU内部，可以不再需要独立的外壳，共用BDU的塑料壳，减少成本和空间。由于高压部件都集成内置，减少外漏的高压部件，系统更加安全可靠。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述第一控制电路包括：第一继电器、第二继电器和第一预充电阻；
相应地，所述第一继电器的一端与所述电池包的正极、所述第二继电器的一端和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一继电器的一端还与所述电流电压传感器通信连接；
所述第二继电器的另一端与所述第一预充电阻的一端电连接，所述第一预充电阻的另一端均与所述第一继电器的另一端、所述负载的正极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接，所述第一预充电阻的另一端和所述第一继电器的另一端均与所述电流电压传感器通信连接。
具体地、第一继电器、第二继电器和第一预充电阻的工作参数可以根据实际需要进行设置，本说明书实施例中不做具体限定。
CVS可以用于检测第一继电器或第二继电器的断开或闭合及电池包的工作状态。
示例地、当电池包工作放电、电池包通过车载充电机充电或电池包给车载蓄电池充电时，放电或充电的预设第一时间内的闭合第二继电器同时断开第一继电器，预设第一时间后断开第二继电器同时开启第一继电器。
通过并联的第一继电器和第二继电器可以保证电池包在工作瞬间由于电流值过大造成集成化动力电池总成的器件损坏。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述第二控制电路包括：第三继电器、第四继电器和第二预充电阻；
相应地，所述第三继电器的一端与所述电池包的正极、所述第四继电器的一端、所述第一继电器的一端和所述第二继电器的一端电连接，所述第三继电器的一端还与所述电流电压传感器通信连接；
所述第四继电器的另一端与所述第二预充电阻的一端电连接，所述第二预充电阻的另一端均与所述第三继电器的另一端和所述直流充电电源的正极电连接，所述第一继电器的另一端与所述电流电压传感器通信连接。
具体地、第三继电器、第四继电器和第二预充电阻的工作参数可以根据实际需要进行设置，本说明书实施例中不做具体限定。
CVS可以用于检测第三继电器或第四继电器的断开或闭合及电池包的工作状态。
示例地、当电池包通过外界的直流充电器快速充电时，放电的预设第二时间内的闭合第二继电器同时断开第三继电器，预设第二时间后断开第四继电器同时开启第一继电器。其中预设第一时间和预设第二时间可以是相同的也可以是不同的。
通过并联的第三继电器和第四继电器可以保证电池包在工作瞬间由于电流值过大造成集成化动力电池总成的器件损坏。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述集成化电池管理电路还包括第五继电器；所述第五继电器的一端与所述电流电压传感器的正极电连接，所述第五继电器的另一端均与所述负载的负极、所述变压器的负极、所述车载充电机的负极和所述直流充电电源的负极电连接。
具体地、集成化电池管理电路还可以包括第五继电器，其中第五继电器的工作参数在本说明书实施例中不做具体限定，可以根据实际需要进行设置。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述第五继电器的另一端还与所述电流电压传感器通信连接。
具体地、CVS可以用于检测第五继电器的断开或闭合及电池包的工作状态。
本实用新型设置第五继电器实现控制电池包的放电或充电，提高电池包的安全性。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，还包括电池管理单元；所述电池管理单元与所述电流电压传感器和电池包检测电路通信连接。
具体地、集成化动力电池总成还可以包括电池管理单元，电池管理单元可以与电流电压传感器和电芯检测电路通信连接。电池管理单元可以用于能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述电池包检测电路包括：多组通信连接的电芯检测电路；
所述电池包包括：多组串联的电池组；其中所述电芯检测电路与所述电池组的数量一一对应电连接。
具体地、多个电芯检测电路依次通过菊花链的方式通信连接，其中，最后一个耦接的电芯检测电路还与CVS耦接。且电芯检测电路的数量与电池组的数量相同，一个电芯检测电路对应一个电池组耦接。电芯检测电路可以用于采集电池组的工作状态，工作状态包括电池组的工作电压、工作电流和工作温度。
电芯检测电路可以用于检测对应电池组的电压偏差是否保持在预期范围内。若超出电压偏差则提醒用户对电池包进行充电。电芯检测电路可以通过镍片耦接在电池包上方，其中电芯检测电路可以包括电压采集电路和温度采集电路，电压采集电路包括电池监测器MAX17823，温度采集电路可以使用但不限于NTC。
CSC由外挂在电池包内改为和电池集成方案，原本通过线束连接方式改为通过镍片连接，降低了长导线的成本，且省去了这部分导线需要做的安全防护。CSC内置在电池模组中省去了CSC外壳，同时对电池包来说也省去了CSC的安装空间。以上减少的线束和外壳，可使电池包重量减轻满足车辆轻量化要求，减少车辆功耗。
在上述实施例的基础上，本说明书一个实施例中，所述电池包还包括：手动维修开关，所述手动维修开关的两端分别电连接所述电池组。
具体地、电池包还可以包括：至少一个手动维修开关。手动维修开关可以设置在电池包的中间，即手动维修开关两侧有等量的电池组。
本实用新型提供的集成化动力电池总成通过手动维修开关可以实现在电池包故障时，逐一排查电池组的工作状态，提高安全性。
另一方面本实用新型提供一种车辆，所述车辆设置有供电系统，所述供电系统包括上述任一项所述的集成化动力电池总成。由于车辆设置有集成化动力电池总成，因此具有集成化动力电池总成的效果，不在赘述。
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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
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、修改和变型。

Claims (10)

1.一种集成化动力电池总成，其特征在于，包括：相互连接的集成化电池管理电路、变压器和车载充电机；
所述集成化动力电池电路包括：电流电压传感器、第一控制电路、第二控制电路；
所述第一控制电路的正极均与电池包的正极和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第一控制电路的负极均与负载的负极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接；
所述第二控制电路的正极还与所述电流电压传感器通信连接，所述第二控制电路的负极与直流充电电源的正极电连接；
所述电流电压传感器的正极均与负载的负极和所述车载充电机的负极、所述变压器的负极和直流充电电源的负极电连接，所述电流电压传感器的负极与电池包的负极电连接；
所述电流电压传感器还与所述第一控制电路的负极和所述第二控制电路的负极通信连接。
2.根据权利要求1所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述第一控制电路包括：第一继电器、第二继电器和第一预充电阻；相应地，所述第一继电器的一端与所述电池包的正极、所述第二继电器的一端和所述第二控制电路的正极电连接，所述第一继电器的一端还与所述电流电压传感器通信连接；
所述第二继电器的另一端与所述第一预充电阻的一端电连接，所述第一预充电阻的另一端均与所述第一继电器的另一端、所述负载的正极、所述车载充电机的正极、所述变压器的正极电连接，所述第一预充电阻的另一端和所述第一继电器的另一端均与所述电流电压传感器通信连接。
3.根据权利要求2所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述第二控制电路包括：第三继电器、第四继电器和第二预充电阻；
相应地，所述第三继电器的一端与所述电池包的正极、所述第四继电器的一端、所述第一继电器的一端和所述第二继电器的一端电连接，所述第三继电器的一端还与所述电流电压传感器通信连接；
所述第四继电器的另一端与所述第二预充电阻的一端电连接，所述第二预充电阻的另一端均与所述第三继电器的另一端和所述直流充电电源的正极电连接，所述第一继电器的另一端与所述电流电压传感器通信连接。
4.根据权利要求1所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述集成化电池管理电路还包括第五继电器；所述第五继电器的一端与所述电流电压传感器的正极电连接，所述第五继电器的另一端均与所述负载的负极、所述变压器的负极、所述车载充电机的负极和所述直流充电电源的负极电连接。
5.根据权利要求4所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述第五继电器的另一端还与所述电流电压传感器通信连接。
6.根据权利要求5所述的集成化动力电池总成，其特征在于，还包括电池管理单元；所述电池管理单元与所述电流电压传感器和电池包检测电路通信连接。
7.根据权利要求6所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述电池包检测电路包括：多组通信连接的电芯检测电路；
所述电池包包括：多组串联的电池组；其中所述电芯检测电路与所述电池组的数量一一对应电连接。
8.根据权利要求7所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述电池包还包括：手动维修开关，所述手动维修开关的两端分别电连接所述电池组。
9.根据权利要求7所述的集成化动力电池总成，其特征在于，所述通信连接方式为菊花链方式通信连接。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有供电系统，所述供电系统包括权利要求1-9任一项所述的集成化动力电池总成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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