CN215904349U - 一种基于分布式汽车电池的增程系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分布式汽车电池的增程系统，包括分布式电池系统和增程系统；分布式电池系统包括电池舱和电池模组，高压母线包括正极母线和负极母线；电池模组上电性连接有检测单元；检测单元与电池管理系统BMS连接；增程系统包括电量检测单元；剩余里程显示单元和增程电池模组，增程电池模组连接到高压母线上与其他电池模组并联供电。本实用新型的增程电池模组经过直流电源转换器和增程连接端子并入高压母线内，同时连接有环流截止器和增程继电器，可以实现充电和放电的自动化控制，在接入和断开时都不会影响原有电池包的工作状态，能够在原有电池包电量较低时接入供电，提高汽车的续航里程。

Description

一种基于分布式汽车电池的增程系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电池技术领域，具体涉及到一种基于分布式汽车电池的增程系统。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等，本实用新型的新能源汽车是指纯电动汽车。

纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。纯电动汽车的可充电电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等，这些电池可以提供纯电动汽车动力。同时，纯电动汽车也通过电池来储存电能，驱动电机运转，让车辆正常行驶。

现有技术中，纯电动汽车的主要问题在于续航里程较短，汽车电触在耗尽时需要就近充电，然而现有的充电桩数量相对较少，且充电时间较长，阻碍了电动车的推广应用。

为了能够提高电动汽车的续航里程，现有技术中的增程方法主要以燃烧汽油，汽油发动机做功产生电能为电动汽车本身的自带电池进行充电。然而这种转换效率较低。

由于现有技术中的汽车电池均是一个电池包，即将所有的电池模组安装在同一个箱体内。例如在专利CN202021765897.4中公开了一种新能源汽车动力电池包结构，包括上箱体、下箱体，上箱体和下箱体扣装后通过螺栓连接，上箱体包括上箱体凸出部Ⅰ、上箱体中间部、上箱体凸出部Ⅱ，下箱体上设置电池模组布置位Ⅰ、电池模组布置位Ⅱ，电池模组布置位Ⅰ位置的电池模组Ⅰ延伸到上箱体凸出部Ⅰ内，电池模组布置位Ⅱ位置的电池模组Ⅱ为延伸到上箱体凸出部Ⅱ内。

现有技术中电池包或者电池模组的充放电均是通过总线或者母线来实现的；然而现有技术中的电池包相关的线缆中，并未预留给其他电池连接进行串联或者并联的接口，使得外接蓄电池电源无法直接进行供电。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于分布式汽车电池的增程系统。

为达上述目的，本实用新型的一个实施例中提供了一种基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于，包括分布式电池系统和增程系统；

分布式电池系统包括：

多个独立分布安装在汽车不同位置的电池舱和电池模组，电池模组安装在电池舱内，每个电池模组包括多个串联的电池芯；电池舱上设置有外接线盒；

高压母线；高压母线包括正极母线和负极母线，正极母线和负极母线上均设置有支线，支线上设置有电触端子用于与电池模组的外接线盒连接；所有电池模组并联在正极母线和负极母线之间，电池模组与高压母线之间设置有环流截止器；

电池模组上电性连接有检测单元；检测单元包括温控检测单元、电流检测单元和电压检测单元；检测单元与电池管理系统BMS连接；

电池模组还配置有电池保护模块BDU和车载充电器，车载充电器配置有充电接口；

增程系统包括：

电量检测单元；用于检测分布式电池系统的剩余电量；

剩余里程显示单元；用于显示分布式电池系统作为电源的可行剩余里程数；

增程电池模组；增程电池模组的输出端连接有直流电源转换器、增程继电器、环流截止器和增程连接端子，增程连接端子与高压母线的电触端子连接；增程电池模组连接到高压母线上与其他电池模组并联供电。

本实用新型的优化方案之一，电池舱内设置有散热装置的冷却板，冷却板上连接有管路接头，管路接头与散热装置的循环管路连接。

本实用新型的优化方案之一，电池模组包括托架，托架内具有多个安装槽位，每个安装槽位内设置一个电池芯，相邻电池芯之间通过一个电连接片进行串联，并在电连接片上电性连接检测单元。

本实用新型的优化方案之一，散热装置还包括压缩机，散热装置的循环管路上设置有控制阀，冷却板内填充有冷却介质，冷却板的外部设置有导热绝缘垫，导热绝缘垫与电池芯接触导热。

本实用新型的优化方案之一，环流截止器为两个反向并联的二极管；电池模组与高压母线的负极母线之间设置有环流截止器，电池模组的额定电压为380V，电容为20AH~30AH。

本实用新型的优化方案之一，托架安装在电池舱内，电池舱配置有一个盖板，外接线盒安装在盖板上；外接线盒内还设置有连接检测单元和电池管理系统BMS的端子。

本实用新型的优化方案之一，托架包括上托架和下托架，上托架和下托架之间均设置有圆孔，圆孔的边缘处设置有若干个挡片，电池芯夹持在上托架和下托架的挡板之间；电连接片设置在挡片内侧与电池芯的正极或者负极连接；上托架和下托架之间设置有连接板。

本实用新型的优化方案之一，增程系统包括1-3个增程电池模组，高压母线上并联有1-3个增程电池模组。

本实用新型的优化方案之一，高压母线延伸至汽车后备箱处，在汽车后备箱处连接有增程总线，增程总线上设置有1-3个增程支线，增程支线与增程电池模组的增程连接端子连接实现并联。

本实用新型的优化方案之一，增程电池模组安装在汽车后备箱处，汽车后备箱内设置有固定机构，固定机构为固定卡件或者固定槽，固定机构用于将增程电池模组固定在汽车内。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的增程电池模组经过直流电源转换器和增程连接端子并入高压母线内，同时连接有环流截止器和增程继电器，可以实现充电和放电的自动化控制，在接入和断开时都不会影响原有电池包的工作状态，能够在原有电池包电量较低时接入供电，提高汽车的续航里程。

2、本实用新型的每个电池模组均通过电池舱安装在汽车上，电池包分隔成多个独立的电池模组分布在汽车的不同位置，每个电池模组单独安装和使用，用母线或者总线进行连接，由于电池模组的尺寸远小于整个电池包，使得电池模组能够充分利用汽车的底部空间，便于底盘的机械结构设计，也能够便于更换某一电池模组，且由于所有电池模组是并联的，在拆卸某些电池模组时并不会影响其他电池模组的供电功能。

3、本实用新型的每个电池模组上连接了环流截止器，能够在充放电过程中避免电池模组之间出现环流，使得本实用新型的电池模组不必型号类型全部相同，可以选用不同型号和容量的电池模组，增加了本实用新型的适用范围。

4、本实用新型的每个电池模组均连接有检测单元，能够对电池芯进行检测，避免出现安全事故。

5、每个标准化的电池模组单独放入电池舱后，由于是并联关系，因此每个电池模组都可以独立驱动新能源电动汽车行驶一定的里程数；多个标准化的电池模组安放多个电池舱内，这些电池模组并联起来，共同驱动新能源电动汽车进行更长里程数行驶。

驾驶员可以根据本次行驶的里程多少选择配置电池模组的数量；新能源电动汽车需要配置标准化的电池模组的数量由汽车中电池舱提供的安装位置决定；当配置有电池模组的新能源汽车完成一定里程数行驶后，电池模组处于放空无电能状态，这些无电能的电池模组可以方便的从电池舱中取出，将交由第三方人员管理；

同时第三方人员将充满电能的一个或多个标准电池模组放置在新能源汽车的电池舱中，汽车驾驶员可以即刻出发，开始新的里程；取下来没有电能的标准化的电池模组则由第三方专业人员进行维修维护、开展充电工作。

6、本实用新型采用分布式的电池模组，能够便于为新能源汽车提供可变化的能源配置方式，通过外部充电方式实现电池模组的日常维修维护，极大的提升了新能源电动汽车的使用场景。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中含有增程系统时的汽车供电电路图；

图2为本实用新型一个实施例中分布式电池系统的电路图；

图3为本实用新型一个实施例中分布式电池系统的电池舱连接图；

图4为本实用新型一个实施例中电池舱内部安装结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例中托架正面的立体图；

图6为本实用新型一个实施例中托架另一个面的背视图；

图7为现有技术中的电池包的外形结构图。

其中，1、电池舱；2、冷却板；3、管路接头；4、外接线盒；5、正极母线；6、负极母线；7、托架；8、安装槽位；9、挡片；10、连接部。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于分布式汽车电池的增程系统，包括分布式电池系统和增程系统。分布式电池系统是指将电池模组分布安装在汽车上，而不是集中安装在电池包内。增程系统是能够并入分布式电池系统内，能够在分布式电池系统能量不足时进行补充，增程系统是根据驾驶员需要进行安装或者使用的。

本实用新型的分布式电池系统，包括多个独立分布安装的电池舱1和电池模组，电池模组安装在电池舱内，每个电池模组包括多个串联的电池芯。所有的电池模组连接有可以成为一个电池包，本实用新型的电池包相当于是分散式分布在汽车上的，并不集中安装在某一固定位置。

本实用新型的每个电池模组可以做成标准化的电池模组，每个电池舱内可以放置1个或者多个标准化的电池模组，标准化的电池模组便于更换和使用。每个标准化的电池模组可以方便的从电池舱中取出和放入；每个电池舱有卡锁结构，当电池模组放入电池舱后，可以将电池模组卡锁，避免行车中的松动。

电池模组是供电单元，电池舱是为了便于电池模组的安装和固定，电池舱具有现有技术中的箱体的部分作用，例如电池舱配置有相关的螺栓、螺孔或者卡扣等用于将其固定在汽车底部，电池舱用于保护电池模组避免外力损坏。

电池芯可以选择现有技术中的任意一种电池芯，电池芯串联后能够获得高电压，本实用新型的电池芯可以选择高电压低容量的电池芯，并通过并联多个电池模组来提高整个电池包的容量。

现有技术中的电池模组中的电池芯往往是并联形成低电压高容量的电池模组，然后将低电压高容量的电池模组进行串联，从而形成高电压高容量的电池模组；这种连接方式由于每个电池模组是串联的，因此不能够单独将某一电池模组取下，即取消某一电池模组后将会降低串联电路的电压，进而使得工作电压降低。

本实用新型的连接方式与现有技术相反，本实用新型是先将电池芯串联形成高电压低容量的电池模组，然后再进行并联，这样形成的电池包能够在取下任意电池模组后仍然能够保持较高电压，不会出现电压降低的情况，因此，本实用新型优选电池模组的额定电压为380V，电容为20AH~30AH。本实用新型先串联再并联的方式，即便某一电池模组损坏后，仅仅是电容量降低，但是仍然能够继续工作，不会出现停机情况。

电池舱内设置有散热装置的冷却板2，冷却板上连接有管路接头3，管路接头与散热装置的循环管路连接。

由于电池工作不可避免的将会发热，因此与现有技术相同均需要配置散热装置。散热装置还包括压缩机，散热装置的循环管路上设置有控制阀，冷却板内填充有冷却介质，冷却板的外部设置有导热绝缘垫，导热绝缘垫与电池芯接触导热；冷却板可以为蒸发器，冷却板围绕在电池芯周围能够直接对其散热降温。

现有技术中的散热装置是整个冷却板放置在箱体内，本实用新型将相同分隔成多个电池舱，因此会设置多个冷却板。同时，为了能够让多个冷却板共用同一个散热装置的压缩机，因此在冷却板上设置有管路接头，通过管路接头与循环管理连接，进而能够进行冷却。

为了能够让电池模组与高压母线连接进行充电或者放电，电池舱上设置有外接线盒4。

高压母线包括正极母线和负极母线，正极母线5和负极母线6上均设置有支线，支线上设置有电触端子用于与电池模组的外接线盒连接。所有电池模组并联在正极母线和负极母线之间，电池模组与高压母线之间设置有环流截止器用于避免在充电或者放电过程中不同压降的电池模组之间出现环流导致能量损耗。

为了便于电池芯的安装有序，便于电池模组放置在电池舱内，本实用新型的电池模组包括托架7，托架内具有多个安装槽位8，每个安装槽位内设置一个电池芯，相邻电池芯之间通过一个电连接片进行串联，并在电连接片上电性连接有检测单元。检测单元包括温控检测单元、电流检测单元和电压检测单元；检测单元与电池管理系统BMS连接。

电池模组还配置有电池保护模块BDU和车载充电器，车载充电器配置有充电接口。

本实用新型的优化实施例中，环流截止器为两个反向并联的二极管；电池模组与高压母线的负极母线之间设置有环流截止器。

本实用新型的优化实施例中，托架安装在电池舱内，电池舱配置有一个盖板，外接线盒安装在盖板上；外接线盒内还设置有连接检测单元和电池管理系统BMS的端子。

本实用新型的优化实施例中，托架包括上托架和下托架，上托架和下托架之间均设置有圆孔，圆孔的边缘处设置有若干个挡片9，挡片和圆孔形成安装槽位。电池芯夹持在上托架和下托架的挡板之间；电连接片设置在挡片内侧与电池芯的正极或者负极连接；上托架和下托架之间设置有连接板10，连接板用于连接上托架和下托架，起到固定作用。

本实用新型的优化实施例中，高压母线上设置有降压模块，降压模块输出低压用于车内设备供电；例如为显示器、USB接口等供电。

本实用新型的优化实施例中，电池舱内设置有阻燃保护层，分布式电池系统包括4-12个电池舱和4-12个电池模组。

本实用新型的增程系统包括：电量检测单元、剩余里程显示单元和增程电池模组。

电量检测单元用于检测分布式电池系统的剩余电量；剩余里程显示单元用于显示分布式电池系统作为电源的可行剩余里程数。电量检测单元和剩余里程显示单元可以作为检测单元的一种，连同增程继电器一并接入电池管理系统BMS，也可以配置一个单独的增程控制器，即电量检测单元、剩余里程显示单元和增程控制器连接，增程控制器还控制增程继电器的工作状态。

增程电池模组可以与分布式电池系统的电池模组相同，增程电池模组的输出端连接有直流电源转换器、增程继电器、环流截止器和增程连接端子。直流电源转换器可以用于将增程电池模组的电压进行转换，使得其与分布式电池系统的电池模组的电压保持一致；增程继电器可以实现开关作用，能够将增程电池模组接入或者断开，环流截止器能够避免增程电池模组和其他电池模组之间出现环流。

增程连接端子与高压母线的电触端子连接；增程电池模组连接到高压母线上与其他电池模组并联供电。

增程电池模组是在需要的时候进行加装的，类似于汽车备胎，在需要时才进行连接安装。因此，增程电池模组的安装要考虑到便利性，即方便安装。

为了解决上述问题，本实用新型优选将高压母线延伸至汽车后备箱处，在汽车后备箱处连接有增程总线，增程总线上设置有1-3个增程支线，增程支线与增程电池模组的增程连接端子连接实现并联。对应的，增程电池模组安装在汽车后备箱处，汽车后备箱内设置有固定机构，所述固定机构为固定卡件或者固定槽，固定机构用于将增程电池模组固定在汽车内。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于，包括分布式电池系统和增程系统；

所述分布式电池系统包括：

多个独立分布安装在汽车不同位置的电池舱和电池模组，电池模组安装在电池舱内，每个电池模组包括多个串联的电池芯；所述电池舱上设置有外接线盒；

高压母线；所述高压母线包括正极母线和负极母线，正极母线和负极母线上均设置有支线，支线上设置有电触端子用于与电池模组的外接线盒连接；所有电池模组并联在正极母线和负极母线之间，电池模组与高压母线之间设置有环流截止器；

所述电池模组上电性连接有检测单元；所述检测单元包括温控检测单元、电流检测单元和电压检测单元；所述检测单元与电池管理系统BMS连接；

所述电池模组还配置有电池保护模块BDU和车载充电器，车载充电器配置有充电接口；

所述增程系统包括：

电量检测单元；用于检测分布式电池系统的剩余电量；

剩余里程显示单元；用于显示分布式电池系统作为电源的可行剩余里程数；

增程电池模组；所述增程电池模组的输出端连接有直流电源转换器、增程继电器、环流截止器和增程连接端子，增程连接端子与高压母线的电触端子连接；增程电池模组连接到高压母线上与其他电池模组并联供电。

2.如权利要求1所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述电池舱内设置有散热装置的冷却板，冷却板上连接有管路接头，管路接头与散热装置的循环管路连接。

3.如权利要求1所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述电池模组包括托架，托架内具有多个安装槽位，每个安装槽位内设置一个电池芯，相邻电池芯之间通过一个电连接片进行串联，并在电连接片上电性连接检测单元。

4.如权利要求2所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述散热装置还包括压缩机，散热装置的循环管路上设置有控制阀，冷却板内填充有冷却介质，冷却板的外部设置有导热绝缘垫，导热绝缘垫与电池芯接触导热。

5.如权利要求1所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述环流截止器为两个反向并联的二极管；所述电池模组与高压母线的负极母线之间设置有环流截止器，电池模组的额定电压为380V，电容为20AH~30AH。

6.如权利要求3所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述托架安装在电池舱内，电池舱配置有一个盖板，外接线盒安装在盖板上；所述外接线盒内还设置有连接检测单元和电池管理系统BMS的端子。

7.如权利要求3所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述托架包括上托架和下托架，上托架和下托架之间均设置有圆孔，圆孔的边缘处设置有若干个挡片，电池芯夹持在上托架和下托架的挡板之间；所述电连接片设置在挡片内侧与电池芯的正极或者负极连接；所述上托架和下托架之间设置有连接板。

8.如权利要求1所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述增程系统包括1-3个增程电池模组，高压母线上并联有1-3个增程电池模组。

9.如权利要求1所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述高压母线延伸至汽车后备箱处，在汽车后备箱处连接有增程总线，增程总线上设置有1-3个增程支线，增程支线与增程电池模组的增程连接端子连接实现并联。

10.如权利要求1所述的基于分布式汽车电池的增程系统，其特征在于：所述增程电池模组安装在汽车后备箱处，汽车后备箱内设置有固定机构，所述固定机构为固定卡件或者固定槽，固定机构用于将增程电池模组固定在汽车内。

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