CN213082961U - 一种动力电池集成系统及车辆供电系统 - Google Patents
一种动力电池集成系统及车辆供电系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN213082961U CN213082961U CN202021258234.3U CN202021258234U CN213082961U CN 213082961 U CN213082961 U CN 213082961U CN 202021258234 U CN202021258234 U CN 202021258234U CN 213082961 U CN213082961 U CN 213082961U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- switch
- module
- unit
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本申请公开了一种动力电池集成系统及车辆供电系统，其中，动力电池集成系统由DC/DC模块和多个电池模块构成，其中，多个电池模块以串并联方式连接，可以通过增减电池模块的数量来实现电压和电量的调节，并且，每个电池模块包括串联的标准电池单元和开关单元，通过开关单元的导通和断开状态的控制可以实现单个电池模块的工作状态的切换，实现了动力电池集成系统的冗余功能，保证了动力电池集成系统的功能安全。另外通过DC/DC模块为实现动力电池寿命的增加提供了基础。通过实验发现，通过DC/DC模块的策略控制，当动力电池集成系统的工作窗口由80％，降为35‑45％时，其常温下测试循环寿命可以增加一倍。
Description
技术领域
本申请涉及机动车辆技术领域，更具体地说，涉及一种动力电池集成系统及车辆供电系统。
背景技术
电动汽车是指以动力电池作为全部或部分动力来源的机动车辆，包括纯电动汽车和混合动力汽车等种类，电动汽车以其所使用能源相对清洁、排放少、低噪声等优点成为现今解决能源、环境问题的首选，这也使得电动汽车的需求愈来愈大，成为汽车工业未来的发展方向之一。
动力电池是电动汽车的重要组成部分，参考图1，现有技术中的动力电池系统通常通过串联的单体电池单元的数量的不同，构建不同模组类型或层次，从而来满足系统电压的匹配，通过管理系统来满足车辆对电能需求。图1所示的动力电池系统由可扩展数量的单体电池单元构成，图1中横坐标表示电压，纵坐标表示容量，图1中所示的动力电池系统的可扩展性主要体现在电量增减，但是在电压方面与车辆匹配存在一定的局限性，且缺少冗余性设计。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种动力电池集成系统及车辆供电系统，以实现增强动力电池集成系统的可扩展性，并且实现动力电池集成系统的冗余性的目的。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种动力电池集成系统，包括：DC/DC模块和多个电池模块；其中，
所述多个电池模块以串并联方式连接，每个所述电池模块包括串联的标准电池单元和开关单元，所述开关单元用于根据接收的第一控制信号断开或导通；
所述DC/DC模块与所述多个电池模块的输出端电连接，用于对所述多个电池模块输出的直流电压进行幅值转换。
可选的，所述电池模块中，所述标准电池单元的一端接地，另一端与所述开关单元连接，所述开关单元的另一端作为所述电池模块的输出端。
可选的，所述开关单元为电子开关。
可选的，所述电子开关为碳化硅晶体管或绝缘栅双极型晶体管。
可选的，所述DC/DC模块包括：DC/DC电路、第一开关和第二开关；其中，
所述DC/DC电路的输入端与所述第一开关的一端连接，作为所述DC/DC模块的输入端，所述DC/DC电路的输出端与所述第二开关的一端连接；
所述第一开关的另一端与所述第二开关的另一端连接，作为所述DC/DC模块的输出端；
所述第一开关和第二开关用于根据接收的第二控制信号断开或导通；
所述DC/DC电路用于对所述多个电池模块输出的直流电压进行幅值转换。
可选的，所述第一开关和第二开关均为电子开关。
可选的，所述电子开关为碳化硅晶体管或绝缘栅双极型晶体管。
可选的，还包括：电池控制单元。
可选的，所述电池控制单元与所述DC/DC模块、标准电池单元和开关单元均连接。
一种车辆供电系统，包括如上述任一项所述的动力电池集成系统。
从上述技术方案可以看出，本申请提供了一种动力电池集成系统及车辆供电系统，其中，所述动力电池集成系统由DC/DC模块和多个电池模块构成，其中，所述多个电池模块以串并联方式连接，可以通过增减电池模块的数量来实现电压和电量的调节，并且，每个所述电池模块包括串联的标准电池单元和开关单元，通过开关单元的导通和断开状态的控制可以实现单个电池模块的工作状态的切换，实现了动力电池集成系统的冗余功能，保证了动力电池集成系统的功能安全。
另外通过DC/DC模块为实现动力电池寿命的增加提供了基础。通过实验发现，通过DC/DC模块的策略控制，当动力电池集成系统的工作窗口由80％，降为35-45％时，其常温下测试循环寿命可以增加一倍。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的动力电池系统的结构示意图；
图2为本申请的一个实施例提供的一种动力电池集成系统的结构示意图；
图3为本申请的另一个实施例提供的一种动力电池集成系统的结构示意图；
图4为本申请的又一个实施例提供的一种动力电池集成系统的结构示意图；
图5为本申请的再一个实施例提供的一种动力电池集成系统的结构示意图；
图6为本申请的一个可选实施例提供的一种动力电池集成系统的结构示意图；
图7为本申请的一个实施例提供的一种车辆供电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种动力电池集成系统，如图2所示，包括：DC/DC模块20和多个电池模块10；其中，
参考图3，所述多个电池模块10以串并联方式连接，每个所述电池模块10包括串联的标准电池单元11和开关单元12，所述开关单元12用于根据接收的第一控制信号断开或导通；
所述DC/DC模块20与所述多个电池模块10的输出端电连接，用于对所述多个电池模块10输出的直流电压进行幅值转换。
在本实施例中，所述多个电池模块10以串并联方式连接，可以通过增减电池模块10的数量来实现电压和电量的调节，并且，每个所述电池模块10包括串联的标准电池单元11和开关单元12，通过开关单元12的导通和断开状态的控制可以实现单个电池模块10的工作状态的切换，实现了动力电池集成系统的冗余功能，保证了动力电池集成系统的功能安全。
另外通过DC/DC模块20为实现动力电池寿命的增加提供了基础。通过实验发现，通过DC/DC模块20的策略控制，当动力电池集成系统的工作窗口由80％，降为35-45％时，其常温下测试循环寿命可以增加一倍。
具体地，所述开关单元12接收的第一控制信号可以由机动车辆的其他控制器或电池控制单元(Battery Controller Unit，BCU or Battery Management System，BMS)发送，具体地，例如可以当某一个电池模块10的标准电池单元11出现故障时，电池控制单元向该电池模块10的开关单元12发送低电平的第一控制信号，以控制所述开关单元12断开，而当该电池模块10的标准电池单元11恢复状态正常或被修复/更换后，电池控制单元则向该电池模块10的开关单元12发送高电平的第一控制信号，以控制所述开关单元12闭合，使得该电池模块10的标准电池单元11重新接入所述动力电池集成系统中，避免了由于单个电池模块10的标准电池单元11出现故障而导致整个动力电池集成系统停止工作，进而导致机动车辆整车断电的情况出现，实现了动力电池集成系统的冗余功能，保证了动力电池集成系统的功能安全。而动力电池集成系统冗余功能的实现，是ISO26262安全目标措施之一。随着智能驾驶、互联的元素融入汽车，作为供电的动力电池集成系统的功能安全显得尤为重要。并且面对动力电池集成系统的严重故障时，整车掉电风险也可大大降低。
另外，所述多个电池模块10以串并联方式连接，而通过增加所述电池模块10的数量，则可提高整个所述动力电池集成系统的额定电压，通过减少所述电池模块10的数量，则可降低整个所述动力电池集成系统的额定电压。同理，电池模块10数量的增减还可实现整个动力电池集成系统的电量的调节，即可同时实现所述动力电池集成系统的电压和电量的调节。总的来说，本申请实施例提供的动力电池集成系统可实现模块化，增加电池安全可靠性且降低成本。主要体现在几个方面，功能安全增加、堆叠结构对用户“量体裁衣”导致的销量增加，结构模具的减少、实现模块化的PPM大幅降低。尽管增加了电子开关数量，但是随着电子技术的快速进步，成本也会快速降低，更有利于本申请实施例提供的动力电池集成系统的实施和效果体现。
进一步的，通过DC/DC模块20为实现动力电池寿命的增加提供了基础。通过实验发现，通过DC/DC模块20的策略控制，当动力电池集成系统的工作窗口由80％，降为35-45％时，其常温下测试循环寿命可以增加一倍。
图2中仅示出了多个电池模块10以并联的方式连接的方式，在本申请的其他实施例中，也可以采用多个电池模块10串联的方式连接，还可以采用若干电池模块10串联后再与其他电池模块10并联的方式连接，本申请对此并不做限定，具体视实际情况而定。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，仍然参考图3，所述电池模块10中，所述标准电池单元11的一端接地，另一端与所述开关单元12连接，所述开关单元12的另一端作为所述电池模块10的输出端。
在本实施例中，所述开关单元12连接于所述标准电池单元11的输出端，可以实现在断开状态下将所述标准电池单元11与所述DC/DC模块20完全隔离，进一步提高所述动力电池集成系统的集成度。
可选的，所述开关单元12为电子开关。
可选的，所述电子开关为碳化硅(Silicon Carbide，SiC)晶体管或绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个可选实施例中，如图4所示，所述DC/DC模块20包括：DC/DC电路21、第一开关22和第二开关23；其中，
所述DC/DC电路21的输入端与所述第一开关22的一端连接，作为所述DC/DC模块20的输入端，所述DC/DC电路21的输出端与所述第二开关23的一端连接；
所述第一开关22的另一端与所述第二开关23的另一端连接，作为所述DC/DC模块20的输出端；
所述第一开关22和第二开关23用于根据接收的第二控制信号断开或导通；
所述DC/DC电路21用于对所述多个电池模块10输出的直流电压进行幅值转换。
在本实施例中，可以通过第一开关22和第二开关23的状态控制DC/DC模块20是否接入整个所述动力电池集成系统，进一步增加整个所述动力电池集成系统的灵活性。
类似的，所述第一开关22和第二开关23均为电子开关。
所述电子开关为碳化硅晶体管或绝缘栅双极型晶体管。
在上述实施例的基础上，在本申请的另一个可选实施例中，如图5所示，所述动力电池集成系统还包括：电池控制单元30(Battery Controller Unit，BCU or BatteryManagement System，BMS)。
且可选的，所述电池控制单元30与所述DC/DC模块20、标准电池单元11和开关单元12均连接。
具体地，参考图6，所述电池控制单元30通过CAN(Controller Area Network，控制器域网)总线与所有所述标准电池单元11、所有所述开关单元12、所述DC/DC模块20中的DC/DC电路21、所述第一开关22和所述第二开关23均连接，此时所述电池控制单元30可以通过所述CAN总线接收所述标准电池单元11的状态参数(例如电压、电流、SOC(State ofCharge，荷电状态)等)，以根据所述标准电池单元11的状态参数对所述标准电池单元11进行控制以及所述标准电池单元11是否故障的判断；此外，所述电池控制单元30还可以通过CAN总线获取所述DC/DC电路21的状态参数以及对所述DC/DC电路21进行状态控制，通过CAN总线进行第一开关22和第二开关23的状态控制。
与对所述开关单元12的控制逻辑类似的，例如可以通过向所述第一开关22提供高电平的第二控制信号，以控制所述第一开关22导通，通过向所述第二开关23提供低电平的第二控制信号，以控制所述第二开关23断开，使得所述DC/DC电路21不接入所述动力电池集成系统中；可以通过向所述第一开关22提供低电平的第二控制信号，以控制所述第一开关22断开，同时向所述第二开关23提供高电平的第二控制信号，以控制所述第二开关23闭合(导通)，从而使得所述DC/DC电路21接入所述动力电池集成系统中，使得所述DC/DC电路21进行正常的工作。
综上所述，本申请实施例提供了一种动力电池集成系统，所述动力电池集成系统由DC/DC模块20和多个电池模块10构成，其中，所述多个电池模块10以串并联方式连接，可以通过增减电池模块10的数量来实现电压和电量的调节，并且，每个所述电池模块10包括串联的标准电池单元11和开关单元12，通过开关单元12的导通和断开状态的控制可以实现单个电池模块10的工作状态的切换，实现了动力电池集成系统的冗余功能，保证了动力电池集成系统的功能安全。
另外通过DC/DC模块20为实现动力电池寿命的增加提供了基础。通过实验发现，通过DC/DC模块20的策略控制，当动力电池集成系统的工作窗口由80％，降为35-45％时，其常温下测试循环寿命可以增加一倍。
相应的，本申请实施例还提供了一种车辆供电系统，包括如上述任一实施例所述的动力电池集成系统。
可选的，如图7所示，所述车辆供电系统可以包括高压供电模块和低压供电模块，其中，所述低压供电模块可以为本申请实施例提供的动力电池集成系统，可通过所述动力电池集成系统中的DC/DC模块实现低压供电模块的冗余功能，提高所述车辆供电系统的功能安全。图7中，除了高压供电模块和低压供电模块外，还示出了传输链路、驱动负载和低压负载。
综上所述，本申请实施例提供了一种动力电池集成系统及车辆供电系统，其中，所述动力电池集成系统由DC/DC模块和多个电池模块构成，其中，所述多个电池模块以串并联方式连接，可以通过增减电池模块的数量来实现电压和电量的调节，并且，每个所述电池模块包括串联的标准电池单元和开关单元，通过开关单元的导通和断开状态的控制可以实现单个电池模块的工作状态的切换，实现了动力电池集成系统的冗余功能，保证了动力电池集成系统的功能安全。
另外通过DC/DC模块为实现动力电池寿命的增加提供了基础。通过实验发现，通过DC/DC模块的策略控制，当动力电池集成系统的工作窗口由80％，降为35-45％时，其常温下测试循环寿命可以增加一倍。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种动力电池集成系统，其特征在于，包括：DC/DC模块和多个电池模块；其中，
所述多个电池模块以串并联方式连接，每个所述电池模块包括串联的标准电池单元和开关单元，所述开关单元用于根据接收的第一控制信号断开或导通；
所述DC/DC模块与所述多个电池模块的输出端电连接，用于对所述多个电池模块输出的直流电压进行幅值转换。
2.根据权利要求1所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述电池模块中，所述标准电池单元的一端接地，另一端与所述开关单元连接，所述开关单元的另一端作为所述电池模块的输出端。
3.根据权利要求2所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述开关单元为电子开关。
4.根据权利要求3所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述电子开关为碳化硅晶体管或绝缘栅双极型晶体管。
5.根据权利要求1所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述DC/DC模块包括：DC/DC电路、第一开关和第二开关；其中，
所述DC/DC电路的输入端与所述第一开关的一端连接，作为所述DC/DC模块的输入端，所述DC/DC电路的输出端与所述第二开关的一端连接；
所述第一开关的另一端与所述第二开关的另一端连接，作为所述DC/DC模块的输出端；
所述第一开关和第二开关用于根据接收的第二控制信号断开或导通；
所述DC/DC电路用于对所述多个电池模块输出的直流电压进行幅值转换。
6.根据权利要求5所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述第一开关和第二开关均为电子开关。
7.根据权利要求6所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述电子开关为碳化硅晶体管或绝缘栅双极型晶体管。
8.根据权利要求1所述的动力电池集成系统，其特征在于，还包括：电池控制单元。
9.根据权利要求8所述的动力电池集成系统，其特征在于，所述电池控制单元与所述DC/DC模块、标准电池单元和开关单元均连接。
10.一种车辆供电系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的动力电池集成系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021258234.3U CN213082961U (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种动力电池集成系统及车辆供电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021258234.3U CN213082961U (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种动力电池集成系统及车辆供电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213082961U true CN213082961U (zh) | 2021-04-30 |
Family
ID=75622148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021258234.3U Active CN213082961U (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种动力电池集成系统及车辆供电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213082961U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115534701A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-30 | 重庆长安新能源汽车科技有限公司 | 车辆的供电系统及方法 |
-
2020
- 2020-06-30 CN CN202021258234.3U patent/CN213082961U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115534701A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-30 | 重庆长安新能源汽车科技有限公司 | 车辆的供电系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111546944B (zh) | 一种充电电压切换装置、控制方法及汽车 | |
| CN102377215B (zh) | 用于推进蓄电池的组合加热及预充电功能和硬件 | |
| US8039987B2 (en) | Power source device and vehicle with power source device | |
| US7427450B2 (en) | Hybrid fuel cell system with battery capacitor energy storage system | |
| CN108377009B (zh) | 供电系统 | |
| KR101028291B1 (ko) | 배터리 팩과 부하 간의 스위치부 제어장치 및 방법, 그리고 상기 장치를 포함하는 배터리 팩 및 배터리 관리 장치 | |
| US7692430B2 (en) | Power control unit | |
| US8410755B2 (en) | Fault tolerant modular battery management system | |
| US8193761B1 (en) | Hybrid power source | |
| US20200055412A1 (en) | Circuit and charging method for an electrical energy storage system | |
| CN217063371U (zh) | 一种冗余低压供电电路及车辆 | |
| CN102832657A (zh) | 电池管理系统及电池管理方法 | |
| JP5105154B2 (ja) | 制御装置 | |
| CN217607526U (zh) | 一种动力电池充电切换系统、动力车辆 | |
| CN210941434U (zh) | 一种能量管理系统及车辆 | |
| CN213082961U (zh) | 一种动力电池集成系统及车辆供电系统 | |
| CN114365375A (zh) | 用于至少部分电驱动的车辆的多电压蓄存系统 | |
| CN208646650U (zh) | 一种并联充电和选择性单体电池放电均衡的均衡电路 | |
| CN215452535U (zh) | 电池系统 | |
| CN220973933U (zh) | 一种混合能源的分配控制系统及车辆 | |
| CN115441542B (zh) | 一种可变结构的锂电池系统的控制方法 | |
| CN220934855U (zh) | 电网供电电路、智能电器盒、电网供电系统及汽车 | |
| CN219717929U (zh) | 一种便携式车辆补电装置及系统 | |
| CN217159257U (zh) | 一种低压电源网络保护电路及车辆 | |
| CN218677277U (zh) | 一种动力电池总成 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |