CN218367410U - 一种纯电动商用车高压快充配电装置、系统、汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于新能源商用车新型充电技术领域,具体提供一种纯电动商用车高压快充配电装置、系统、汽车，所述装置包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；第一条支路的第一个电池包的正极连接到外部的供电端；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到外部的供电端；前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接。提高充电电压平台，有效降低充电电流，已实现大功率高压快充，大幅缩短充电时间；电池串并联通过继电器的通断实现，外部电池包线径统一，消除因电池包串联造成高压线束线径要求增加，从而导致成本重量增加的弊端。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源商用车新型充电技术领域,具体提供一种纯电动商用车高压快充配电装置、系统、汽车。
背景技术
里程焦虑是制约新能源商用车市场繁荣的最大瓶颈，仔细分析里程焦虑的背后的含义就是“续航短”、“充电慢”。目前续航除了堆电池，难以出现突破性进展，那么“快充”、“超充”就是目前各车企布局的重点。
为了降低充电所占用的时间，快充技术就非常有必要。快充实质上是增加电芯充电电流，也叫充电倍率，但如果增加电芯并联数量，就会导致母线电流增加，对铜线规格、热管理会带来巨大挑战，所以需要改变电池包内电芯串并联结构，减少并联而增加串联，才能在提升充电电压、电流的同时维持平台电压、电流在限定水平范围。
目前，新能源车由于电池容量大，受充电电压电流限制，存在着充电时间较长的问题。根据功率计算公式P＝UI，提高充电功率可通过增大充电电压或充电电流来实现。由于增大电流会导致母线电流增加，对铜线规格、热管理都会带来巨大的难题。因此，提高充电时的电压平台便成为了突破充电功率限制的重要途径。
发明内容
新能源车由于电池容量大，受充电电压电流限制，存在着充电时间较长的问题。提高充电功率可通过增大充电电压或充电电流来实现。由于增大电流会导致母线电流增加，对铜线规格、热管理都会带来巨大的难题，本实用新型提供一种纯电动商用车高压快充配电装置、系统、汽车。
第一方面，本实用新型技术方案提供一种纯电动商用车高压快充配电装置，包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到外部的供电端；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到外部的供电端；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接。
作为本实用新型技术方案的一个优选，每条支路设置两组串联连接的电池包。
作为本实用新型技术方案的一个优选，每条支路设置三组串联连接的电池包。
第二方面，本实用新型技术方案提供一种纯电动商用车高压快充配电系统，包括供电母排和配电装置，所述配电装置包括如第一方面所述的纯电动商用车高压快充配电装置；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到供电母排；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到供电母排。
作为本实用新型技术方案的一个优选，该系统还包括控制器，控制器通过电路与继电器连接。
第三方面，本实用新型技术方案提供一种汽车，包括如第二方面所述的纯电动商用车高压快充配电系统。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：提高充电电压平台，有效降低充电电流，已实现大功率高压快充，大幅缩短充电时间；电池串并联通过继电器的通断实现，外部电池包线径统一，消除因电池包串联造成高压线束线径要求增加，从而导致成本重量增加的弊端；不改变整车使用电压平台。沿用当前电压平台架构下的整车高压部件系统及平台，无需开发全新高压平台新部件，缩短整车研制周期，降低开发成本。
此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
图1是本实用新型一个实施例系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例1提供一种纯电动商用车高压快充配电装置，包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到外部的供电端；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到外部的供电端；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接。
本实施例中，每条支路设置两组串联连接的电池包。
通过对继电器通断的控制，改变电池包接入总线中的连接方式。
如图1所示，通过改变继电器3、5、12的开关状态，可以改变电池包接入总线的连接方式：当继电器3、5断开，继电器12闭合，此时电池包1、 6、16、7顺序相连，串联接入总线中，此时运行模式为电池充电模式，由于增加串联电池两端耐压增大，提高电池的充电效率；当继电器3、5、12均断开时，电池包1、6串联支路与电池包16、7所构成的串联支路相并联接入总线中，此时运行模式为电池放电模式，电池的输出电压与初始电压平台相匹配。在可实现高压快充的同时，又能匹配当前整车的电压平台，使充电慢的问题得到了很好的解决。
需要说明的是，继电器的通断控制可以通过外部的控制器进行控制；或其他方式实现，具体控制继电器通断的实现方式不是本申请要保护的内容。
本实用新型实施例2提供一种纯电动商用车高压快充配电装置，包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到外部的供电端；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到外部的供电端；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接，每条支路设置三组串联连接的电池包。具体的继电器的控制方式与上述实施例相似，在此不做赘述。
如图1所示，本实用新型实施例3提供一种纯电动商用车高压快充配电系统，包括供电母排和配电装置，所述配电装置包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到供电母排；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到供电母排；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接；本实施例中，每条支路设置两组串联连接的电池包。
通过改变继电器3、5、12的开关状态，可以改变电池包接入总线的连接方式：当继电器3、5断开，继电器12闭合，此时电池组1、6、16、7顺序相连，串联接入总线中，此时运行模式为电池充电模式，由于增加串联电池两端耐压增大，提高电池的充电效率；当继电器3、5、12均断开时，电池组1、6串联支路与电池组16、7所构成的串联支路相并联接入总线中，此时运行模式为电池放电模式，电池的输出电压与初始电压平台相匹配。在可实现高压快充的同时，又能匹配当前整车的电压平台，使充电慢的问题得到了很好的解决。
如图1所示，本实用新型实施例4还提供一种纯电动商用车高压快充配电系统，包括供电母排和配电装置，所述配电装置包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到供电母排；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到供电母排；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接；本实施例中，每条支路设置两组串联连接的电池包。
本实施例中继电器的驱动方式：例如，系统包括开关，开关的一端连接第一电源，开关的另一端通过电阻连接光电耦合器输入端发光二极管阳极，光电耦合器输入端发光二极管阴极接地，光电耦合器输出端光敏三极管集电极连接到继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端接第二电源，继电器公共触点和常开触点分别连接到连接的两个电池包，光电耦合器输出端光敏三极管发射极接地。当开关关闭时，第一电源通过电阻连接到光电耦合器发光二极管，光电耦合器工作，继电器线圈接通第二电源，继电器公共触点与常开触点连通，进而使连接的两个电池包连通。
通过改变继电器3、5、12的开关状态，可以改变电池包接入总线的连接方式：当继电器3、5、12均断开时，电池包1、6串联支路与电池包16、7 所构成的串联支路相并联接入总线中，假设此时的运行情况为正常运行情况下的电压平台，设此时充电输入的电压最大为U；当继电器3、5断开，继电器12闭合，此时电池包1、6、16、7顺序相连，串联接入总线中，此时电池组两端所能承受的最大电压≈2U，在此模式下，可以提高充电电压的电压值，太高充电的功率，从而提高充电效率，大量缩短充电时间。
本实用新型实施例5还提供一种纯电动商用车高压快充配电系统，包括供电母排和配电装置，所述配电装置包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到供电母排；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到供电母排；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接；本实施例中，每条支路设置两组串联连接的电池包。
控制器通过电路与继电器连接，具体的，控制器的控制输出端连接光电耦合器输入端发光二极管阴极，光电耦合器输入端发光二极管的阳极通过电阻连接第一电源，光电耦合器输出端光敏三极管集电极接第二电源，发射极通过电阻接三极管的基极，继电器的线圈连接在第二电源和三极管的集电极之间，继电器公共触点和常开触点分别连接到连接的两个电池包，控制器输出低电平时，光电耦合器的光敏三极管导通，进而三极管导通，继电器闭合将连接的电池包的通路连通。
考虑到原有不同车型的电池包数量，组合方式的不同，可以基于上述的基本原理，灵活的选择继电器的位置，最终能实现改变充放电不同模式下电池组接入总线的连接方式。每一种电池组电路的拓扑结构相对应着一种电压平台，故该系统为整车电压平台的优化提供了更多可能，目前无需改变整车各高压配件及控制器的电压平台，只需改变电池组的拓扑，将电池组的输出电压与其相适应即可。
本实用新型实施例6提供一种汽车，包括纯电动商用车高压快充配电系统，所述系统包括纯电动商用车高压快充配电系统，包括供电母排和配电装置，所述配电装置包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包1的正极连接到供电母排正端2；最后一条支路的最后一个电池包10的负极连接到供电母排负端9；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接；本实施例中，每条支路设置两组串联连接的电池包。
通过电池包连接电路中添加继电器：如图1所示，n个电池包分别是 B1-Bn，在图1中的电池包分别是1、6、7、16、15、8、10、13；在电池包1、 6所在串联支路的正极/负极端与电池包16、7所在串联支路的正极/负极端之间连接继电器3、5，在电池包1、6所在串联支路的负极端与电池包16、7所在串联支路的正极端连接继电器12。通过改变继电器3、5、12的开关状态，可以改变电池组接入总线的连接方式：当继电器3、5断开，继电器12闭合，此时电池组1、6、16、7顺序相连，串联接入总线中。此种模式下，电池组全串联接入铜排总线上，电池两端耐压提高，可以实现高压快充；当继电器3、 5、12均断开时，电池组1、6串联支路与电池组16、7所构成的串联支路相并联接入总线中。此种模式下，电池组输出电压恢复正常整车电压平台所需电压。除上述两种工作模式，还可通过改变各继电器的通断状态改变电池组的连接方式，进而在一定范围内调节电池组输出电压来满足整车不同电压平台的供电需求。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种纯电动商用车高压快充配电装置，其特征在于，包括若干组电池包，至少一组电池包生成一条支路；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到外部的供电端；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到外部的供电端；
前一条支路的最后一组电池包的负极与后一条支路的第一组电池包的正极通过继电器连接；
相邻的两条支路的两端分别通过继电器连接。
2.根据权利要求1所述的纯电动商用车高压快充配电装置，其特征在于，每条支路设置两组串联连接的电池包。
3.根据权利要求1所述的纯电动商用车高压快充配电装置，其特征在于，每条支路设置三组串联连接的电池包。
4.一种纯电动商用车高压快充配电系统，其特征在于，包括供电母排和配电装置，所述配电装置包括如权利要求1-3任一项权利要求所述的纯电动商用车高压快充配电装置；
第一条支路的第一个电池包的正极连接到供电母排；最后一条支路的最后一个电池包的负极连接到供电母排。
5.根据权利要求4所述的纯电动商用车高压快充配电系统，其特征在于，该系统还包括控制器，控制器通过电路与继电器连接。
6.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的纯电动商用车高压快充配电系统。
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