CN216709041U - 一种电池包高压快充电路和高压配电盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池包高压快充电路和高压配电盒。包括：每个所述第一开关的第一端与第i个电池的负极和一个所述第四开关K7的第一端连接，每个所述第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，所述第四开关K7的第二端分别与第二开关K2的第一端和所述第一电压复用充电接口的负极连接，所述第二开关K2的第二端与最后一个所述电池的负极连接；每个所述第三开关K5的第二端与第i+1个电池的正极连接；每个所述第五开关K8的第一端与一个所述第二电压充电接口的负极连接，每个所述第五开关K8的第二端与第i+1个电池的负极连接；其中，i为大于或等于1的整数。本实用新型的技术方案实现了不同充电电压的充电兼容性，降低了改造硬件成本。

Description

一种电池包高压快充电路和高压配电盒

技术领域

本实用新型实施例涉及电池配电技术领域，尤其涉及一种电池包高压快充电路和高压配电盒。

背景技术

随着经济的发展，环境和能源等方面的问题受到人们的重视，人们意识到保护环境和可持续发展的重要性。随着新能源汽车的发展，电动汽车的续航里程得到较大的提升，因此电动车的充电速度也需要进行提升。

现有技术中，电动汽车的大功率快速充电需要利用高电压和大电流充电，从而使电动汽车短时间内充满电。由于现有的充电设备大多无法满足高电压及以上充电要求，将电动汽车中高电压平台电池包的高压架构在原有低电压平台技术的基础上，仅仅是通过增加电池的串联数量来提高电池电压，其余架构保持一致，将会影响充电桩的适配性。

发明内容

本实用新型提供一种电池包高压快充电路和高压配电盒，实现了不同充电电压的充电兼容性，并且基于现有高压快充电路电路进行改造，兼容现有零部件，降低了改造硬件成本。

第一方面，本实用新型提供了一种电池包高压快充电路，包括：第一电压复用充电接口、至少一个第二电压充电接口、至少一个第一开关、第二开关、至少一个第三开关、至少一个第四开关和至少一个第五开关；每个开关具有第一端和第二端；

第一个电池的正极与所述第一电压复用充电接口的正极连接，每个所述第一开关的第一端与第i个电池的负极和一个所述第四开关的第一端连接，每个所述第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，所述第四开关的第二端分别与第二开关的第一端和所述第一电压复用充电接口的负极连接，所述第二开关的第二端与最后一个所述电池的负极连接；每个第三开关的第一端与一个所述第二电压充电接口的正极连接，每个所述第三开关的第二端与第i+1个电池的正极连接；每个所述第五开关的第一端与一个所述第二电压充电接口的负极连接，每个所述第五开关的第二端与第i+1个电池的负极连接；其中，i为大于或等于1的整数。

可选的，所述的电池包高压快充电路，还包括熔断模块，每个所述第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，包括：每个所述第一开关的第二端通过所述熔断模块与第i+1个电池的正极连接；所述熔断模块用于当所在支路的电流超过预设值时进行断路保护。

可选的，所述的电池包高压快充电路，还包括第一电流采集器；

每个所述第五开关的第一端与一个所述第二电压充电接口的负极连接，包括：每个所述第五开关的第一端通过所述第一电流采集器与一个所述第二电压充电接口的负极连接；所述第一电流采集器用于采集所述充电接口的支路电流。

可选的，所述的电池包高压快充电路，还包括第二电流采集器；所述第一电压复用充电接口的负极通过所述第二电流采集器与第一个第四开关的第一端连接；所述第二电流采集器用于采集所述第一电压复用充电接口的支路电流。

可选的，所述的电池包高压快充电路，还包括放电接口，所述放电接口的正极与第一个所述电池的正极连接；所述放电接口的负极与所述第一电压复用充电接口的负极并联连接；所述放电接口与待充电元件连接。

可选的，所述的电池包高压快充电路，还包括预放电单元；所述预放电单元的第一端与所述放电接口的正极连接；所述预放电单元的第二端与第一个所述电池的正极连接；所述预放电单元用于限制预放电电流。

可选的，所述预放电单元包括限制电阻和第六开关，所述放电接口的正极与所述限制电阻的第一端连接，所述限制电阻的第二端与第六开关的第一端连接；第六开关的第二端与第一个所述电池的正极连接。

可选的，所述的电池包高压快充电路，还包括第一保险单元、第二保险单元和第三保险单元；

所述第一电压复用充电接口的正极与所述第一个电池的正极之间连接所述第一保险单元；最后一个所述电池的负极与所述第二开关的第二端之间连接所述第二保险单元；每一所述第二电压充电接口的负极与所述第三开关之间连接所述第三保险单元；所述第一保险单元、所述第二保险单元和所述第三保险单元用于提供过电流保护。

可选的，所述第一保险单元、所述第二保险单元和所述第三保险单元为保险丝。

第二方面，本实用新型提供了一种高压配电盒，包括控制单元和本实用新型实施例任意所述的电池包高压快充电路，所述控制单元用于根据充放电的电压控制所述电池包高压快充电路的充放电回路。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过设置第一电压复用充电接口和第二电压充电接口，并通过至少一个第一开关、第二开关、至少一个第三开关、至少一个第四开关和至少一个第五开关组成电路连接，当需要以第一电压进行充电时，复用充电口接入第一电压充电枪，电池管理系统根据充电电压控制第一开关闭合，关断每个第四开关，闭合第二开关，从而可以组成第一电压复用充电接口的正极、串联的电池、第二开关和第一电压复用充电接口的负极的第一电压的充电回路，实现第一电压充电。当需要以第二电压进行充电时，复用充电口接入第二电压充电枪，每个第二电压充电接口接入第二电压充电枪，此时第一开关处于关断状态，闭合每个第四开关，关断第二开关，闭合第五开关。此时由第一电压复用充电接口的正极、第一个电池、第一个第四开关和第一电压复用充电接口的负极组成第一个第二电压的充电回路，由第i个第二电压充电接口的正极、第i个第三开关、第i+1个电池、第i个第二电压充电接口的负极组成第i+1个第二电压的充电回路。从而实现可以根据充电桩的具体规格，选择第一电压充电方式和第二电压的充电方式，实现了不同充电电压的充电兼容性，并且可以针对现有的充电电路进行改造，兼容现有零部件，降低了改造硬件成本。

附图说明

图1为现有技术中高电压的快充电路的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供了一种电池包高压快充电路的电路结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供了又一种电池包高压快充电路的电路结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供了又一种电池包高压快充电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为现有技术中高电压的快充电路的结构示意图，参见图1，现有中通过增加电池的串联数量来提高电池电压，直接形成充电接口的正极110、串联电池130和充电接口的负极120的充电回路，在充电桩不配套的情况下必然将会影响充电设备与充电桩的适配性。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电池包高压快充电路，包括：第一电压复用充电接口、至少一个第二电压充电接口、至少一个第一开关、第二开关、至少一个第三开关、至少一个第四开关和至少一个第五开关；每个开关具有第一端和第二端；

第一个电池的正极与第一电压复用充电接口的正极连接，每个第一开关的第一端与第i个电池的负极和一个第四开关的第一端连接，每个第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，第四开关的第二端分别与第二开关的第一端和第一电压复用充电接口的负极连接，第二开关的第二端与最后一个电池的负极连接；每个第三开关的第一端与一个第二电压充电接口的正极连接，每个第三开关的第二端与第i+1个电池的正极连接；每个第五开关的第一端与一个第二电压充电接口的负极连接，每个第五开关的第二端与第i+1个电池的负极连接；其中，i为大于或等于1的整数。

具体的，图2为本实用新型实施例提供了一种电池包高压快充电路的电路结构示意图，参见图2，第一电压复用充电接口包括第一电压复用充电接口的正极210和第一电压复用充电接口的负极211，每个第二电压充电接口包括第二电压充电接口的正极和第二电压充电接口的负极。第一个电池250的正极与第一电压复用充电接口的正极210之间的连接方式，可以采用直接连接或间接连接，若采用直接连接，即第一个电池250的正极与第一电压复用充电接口的正极210直接连接，当第一电压复用充电接口接入充电枪，第一个电池250的正极与第一电压复用充电接口的正极210之间的充电线路导通。若采用间接连接，即第一个电池250的正极与第一电压复用充电接口的正极210之间连接通断单元，示例性的，在第一个电池250的正极与第一电压复用充电接口的正极210之间连接第七开关K6，其中，开关可以为继电器开关。当第一电压复用充电接口接入充电枪，第七开关K6闭合导通第一个电池250的正极与第一电压复用充电接口的正极210之间的充电线路。高压快充电路的工作原理为：当需要以第一电压进行充电时，其中，第一电压是用于将所有电池进行充电的电压即高电压，第一电压复用充电口接入第一电压充电枪，将第一开关K1闭合使电池之间进行串联连接，关断第四开关K7，第七开关K6闭合，第二开关K2闭合。此时由第一电压复用充电接口的正极210、第七开关K6、串联的电池、第二开关K2和第一电压复用充电接口的负极211组成第一电压的充电回路。其中，开关类型可以为继电器开关，并且保持常开状态，电池管理系统根据充电电压控制各个开关的开启关闭状态。

当需要以第二电压进行充电时，其中，第二电压是单独一个电池进行充电的电压，第一电压复用充电口接入一第二电压充电枪，第二电压充电接口接入另一第二电压充电枪，闭合第七开关K6，此时第一开关K1处于关断状态，闭合第四开关K7，关断第二开关K2，第五开关K8闭合。此时由第一电压复用充电接口的正极210、第七开关K6、第一个电池250、第一个第四开关K7和第一电压复用充电接口的负极211组成第一个第二电压的充电回路，由第一个第二电压充电接口的正极220、第一个第三开关K5、第二个电池260、第一个第二电压充电接口的负极221组成第二个第二电压的充电回路。由第二个第二电压充电接口的正极230、第二个第三开关K5、第三个电池270、第二个第二电压充电接口的负极231组成第三个第二电压的充电回路。类似的，由第i个第二电压充电接口的正极、第i个第三开关K5、第i+1个电池、第i个第二电压充电接口的负极组成第i+1个第二电压的充电回路。因此可以根据充电桩的充电电压的具体参数，选择第一电压充电方式或第二电压的充电方式，实现了不同充电电压的充电兼容性，并且可以针对现有的充电电路进行改造，兼容现有零部件，降低了改造硬件成本。

可选的，电池包高压快充电路的电路，还包括熔断模块，每个第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，包括：每个第一开关的第二端通过熔断模块与第i+1个电池的正极连接；熔断模块用于当所在支路的电流超过预设值时进行断路保护。

具体的，为方便说明，图3为本实用新型实施例提供了又一种电池包高压快充电路的电路结构示意图，参见图3，示例性的，该电池包第一个400V电压的电池310和第二个400V电压的电池311，由该两个电池可以组成800V电压输出，因此该电路结构包括一个第一电压复用充电接口，一个第二电压充电接口，在每个电池之间设置熔断模块320，可以将熔断模块320设置在第一开关K1和第二个400V电压的电池311之间，通过在熔断模块320设置预设值，当流过熔断模块320的电流超过预设值，则熔断模块320断开传输支路，起到电路保护作用。示例性的，熔断模块320可以采用主动智能熔断器，主动智能熔断器响应速度快，响应精度高，保证高压充电安全。

可选的，电池包高压快充电路，还包括第一电流采集器；

每个第五开关的第一端与一个第二电压充电接口的负极连接，包括：每个第五开关的第一端通过第一电流采集器与一个第二电压充电接口的负极连接；第一电流采集器用于采集第二电压充电接口的支路电流；

具体的，继续参见图3，第五开关K8的第一端与第二电压充电接口的负极621之间连接第一电流采集器340，当以第二电压进行充电时，第一电流采集器340对应采集由第二电压充电接口的正极620、第三开关K5、第二个400V电压的电池320、第一电流采集器340、第五开关K8和第二电压充电接口的负极621组成的一个第二电压的充电回路的电流，可以将采集的电流数据发送至电池管理单元，实现实时监控低压充电电流，提高低压充电电路的安全性。

可选的，电池包高压快充电路，还包括第二电流采集器；第一电压复用充电接口的负极通过第二电流采集器与第一个第四开关的第一端连接；第二电流采集器用于采集第一电压复用充电接口的支路电流。

具体的，继续参见图3，第一电压复用充电接口的负极611与第四开关K7的第一端之间连接第二电流采集器330。当以第一电压进行充电时，第二电流采集器330采集由第一电压复用充电接口的正极610、第七开关K6、第一个400V电压的电池310、第一开关K1、熔断模块320、第二个400V电压的电池320、第二开关K2、第二电流采集器330和第一电压复用充电接口的负极611组成第一电压的充电回路的电流，可以将采集的电流数据发送至电池管理单元，进一步提高充电电路的安全性。当以第二电压进行充电时，第二电流采集器330还用于由第一电压复用充电接口的正极610、第七开关K6、第一个400V电压的电池310、第四开关K7、第二电流采集器330和第一电压复用充电接口的负极611组成的第一个第二电压的充电回路的电流，第一电流采集器340对应采集由第二电压充电接口的正极620、第三开关K5、第二个400V电压的电池320、第一电流采集器340、第五开关K8和第二电压充电接口的负极621组成的第二个第二电压的充电回路的电流，实时监控低压充电电流，提高低压充电电路的安全性。

基于上述实施例，继续参见图3，电池包高压快充电路，还包括放电接口，放电接口的正极410与第一个电池的正极310连接；放电接口的负极411与第一电压复用充电接口的负极611并联连接；放电接口用于与待充电元件连接。

具体的，第二电压充电接口的数量可以根据实际工程需要进行设置为一个或多个，放电接口的正极410与第一个400V电压的电池310的正极可以直接连接或间接连接。若采用直接连接，当放电接口接入待充电元件，电池开始放电时，放电接口的正极410与第一个400V电压的电池310的正极之间的放电线路导通传输电能。若采用间接连接，即放电接口的正极410与第一个400V电压的电池310的正极之间连接第八开关K3，当放电接口接入待充电元件，电池开始放电时，第八开关K3闭合，导通第一个400V电压的电池310的正极与放电接口的正极410之间的充电线路。

基于上述实施例，可选的，电池包高压快充电路，还包括预放电单元；预放电单元的第一端与放电接口的正极连接；预放电单元的第二端与第一个电池的正极连接；预放电单元用于限制预放电电流。

具体的，图4为本实用新型实施例提供了又一种电池包高压快充电路的电路结构示意图，参见图4，本实施例中设置了两个放电接口，第一个放电接口的正极520通过第八开关K3与第一个400V电压的电池310的正极连接，第二个放电接口的正极530分别与第一个放电接口的正极520和预放电单元510的第一端连接，预放电单元510的第二端与第一个400V电压的电池310的正极连接，第二个放电接口的正极通过第八开关K3与第一个400V电压的电池310连接，第一个放电接口的负极521和第二个放电接口的负极531均与第一电压复用充电接口的负极611并联。在进行放电时，若第一个放电接口或第二个放电接口接入设备，再放电开始一段时间内，第八开关K3保持关断，放电电流先经过预放电单元510，由第一个放电接口或第二个放电接口输出放电电流，通过预放电单元510提供预放电回路，限制预放电电流，改善预放电电流过大导致电池电量衰减过快的问题。然后再闭合第八开关K3，相当于短路预放电单元，开始正常放电。

继续参见图4，预放电单元510包括限制电阻R1和第六开关K4，放电接口的正极与限制电阻R1的第一端连接，限制电阻R1的第二端与第六开关K4的第一端连接；第六开关K4的第二端与第一个电池的正极连接。

具体的，若第一个放电接口或第二个放电接口接入待测电元件，再放电开始一段时间内，第八开关K3保持关断，闭合第六开关K4，放电电流先经过第六开关K4和限制电阻R1，再由第一个放电接口或第二个放电接口输出放电电流，放电电流经过限制电阻R1，限制预放电电流，改善预放电电流过大导致电池电量衰减过快的问题，然后再闭合第八开关K3，关断第六开关K4相当于短路预放电单元，开始正常放电。

继续参见图4，电池包高压快充电路，还包括第一保险单元540、第二保险单元550和第三保险单元560；

第一电压复用充电接口的正极610与第七开关K6之间连接第一保险单元540；最后一个电池的负极与第二开关K2的第二端之间连接第二保险单元550；每一第二电压充电接口与第三开关K5之间连接第三保险单元560；第一保险单元540、第二保险单元550和第三保险单元560用于提供过电流保护。

具体的，通过在充电回路中设置保险单元，进一步提高充电回路的电路安全。可选的，第一保险单元540、第二保险单元550和第三保险单元560为保险丝。

本实用新型实施例还提供了一种高压配电盒，包括控制单元和本实用新型实施例任意电池包高压快充电路。具体的，控制单元用于根据充放电的电压控制所述电池包高压快充电路的充放电回路。因其包括本实用新型实施例任意实施例提供的电池包高压快充电路，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池包高压快充电路，其特征在于，包括：第一电压复用充电接口、至少一个第二电压充电接口、至少一个第一开关、第二开关、至少一个第三开关、至少一个第四开关和至少一个第五开关；每个开关具有第一端和第二端；

第一个电池的正极与所述第一电压复用充电接口的正极连接，每个所述第一开关的第一端与第i个电池的负极和一个所述第四开关的第一端连接，每个所述第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，所述第四开关的第二端分别与第二开关的第一端和所述第一电压复用充电接口的负极连接，所述第二开关的第二端与最后一个所述电池的负极连接；每个第三开关的第一端与一个所述第二电压充电接口的正极连接，每个所述第三开关的第二端与第i+1个电池的正极连接；每个所述第五开关的第一端与一个所述第二电压充电接口的负极连接，每个所述第五开关的第二端与第i+1个电池的负极连接；其中，i为大于或等于1的整数。

2.根据权利要求1所述的电池包高压快充电路，其特征在于，还包括熔断模块，每个所述第一开关的第二端与第i+1个电池的正极连接，包括：每个所述第一开关的第二端通过所述熔断模块与第i+1个电池的正极连接；所述熔断模块用于当所在支路的电流超过预设值时进行断路保护。

3.根据权利要求1所述的电池包高压快充电路，其特征在于，还包括第一电流采集器；

每个所述第五开关的第一端与一个所述第二电压充电接口的负极连接，包括：每个所述第五开关的第一端通过所述第一电流采集器与一个所述第二电压充电接口的负极连接；所述第一电流采集器用于采集所述第二电压充电接口的支路电流。

4.根据权利要求1所述的电池包高压快充电路，其特征在于，还包括第二电流采集器；所述第一电压复用充电接口的负极通过所述第二电流采集器与第一个第四开关的第一端连接；所述第二电流采集器用于采集所述第一电压复用充电接口的支路电流。

5.根据权利要求1所述的电池包高压快充电路，其特征在于，还包括放电接口，所述放电接口的正极与第一个所述电池的正极连接；所述放电接口的负极与所述第一电压复用充电接口的负极并联连接；所述放电接口与待充电元件连接。

6.根据权利要求5所述的电池包高压快充电路，其特征在于，还包括预放电单元；所述预放电单元的第一端与所述放电接口的正极连接；所述预放电单元的第二端与第一个所述电池的正极连接；所述预放电单元用于限制预放电电流。

7.根据权利要求6所述的电池包高压快充电路，其特征在于，所述预放电单元包括限制电阻和第六开关，所述放电接口的正极与所述限制电阻的第一端连接，所述限制电阻的第二端与第六开关的第一端连接；第六开关的第二端与第一个所述电池的正极连接。

8.根据权利要求1所述的电池包高压快充电路，其特征在于，还包括第一保险单元、第二保险单元和第三保险单元；

所述第一电压复用充电接口的正极与所述第一个电池的正极之间连接所述第一保险单元；最后一个所述电池的负极与所述第二开关的第二端之间连接所述第二保险单元；每一所述第二电压充电接口的正极与所述第三开关之间连接所述第三保险单元；所述第一保险单元、所述第二保险单元和所述第三保险单元用于提供过电流保护。

9.根据权利要求8所述的电池包高压快充电路，其特征在于，所述第一保险单元、所述第二保险单元和所述第三保险单元为保险丝。

10.一种高压配电盒，其特征在于，包括控制单元和权利要求1-9任一所述电池包高压快充电路，所述控制单元用于根据充放电的电压控制所述电池包高压快充电路的充放电回路。

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