CN218976399U - 一种电池包并机电路和储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池包并机电路和储能装置，该电池包并机电路包括：多个电池包；与多个所述电池包一一对应设置的多个传输电路；所述传输电路包括并联连接的开关电路和电压转换电路；所述电池包分别通过所述开关电路和所述电压转换电路与直流母线电连接；其中，所述开关电路与所述电压转换电路向所述电池包或所述直流母线传输电流的时间不交叠。本实用新型公开的电池包并机电路，能够在确保不同电池包之间的充/放电电压保持一致的前提下，降低功耗，提高电池包并联电路的使用寿命。

Description

一种电池包并机电路和储能装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包并机电路和储能装置。

背景技术

由电池包组成的储能装置具有可循环重复利用的特点，而被广泛应用于汽车、电子设备等领域。然而，储能系统中的各电池包因工艺、使用环境、使用场景等原因，使得随着储能系统的长时间使用，会使得储能系统中不同电池包之间具有不同的老化程度，这使得不同电池包之间输出电压具有差异，从而导致各电池包并联瞬间，具有较高输出电压的电池包给具有较低电压的电池包放电，且因电池包中各单体内阻较小，会产生大环流，触发电池包的短路或过流保护，可能烧毁保险丝等器件。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池包并机电路和储能装置，以在确保不同电池包之间的充/放电电压保持一致的前提下，能够降低功耗。

一方面，本实用新型提供了一种电池包并机电路，包括：

多个电池包；

与多个所述电池包一一对应设置的多个传输电路；所述传输电路包括并联连接的开关电路和电压转换电路；所述电池包分别通过所述开关电路和所述电压转换电路与直流母线电连接；

其中，所述开关电路与所述电压转换电路向所述电池包或所述直流母线传输电流的时间不交叠。

可选的，所述电池包包括电池模组和电池管理模块；

所述电池管理模块电连接于所述电池模组与所述传输电路之间；

所述电池管理模块还与所述电压转换电路通信连接。

可选的，各所述传输电路的电压转换电路之间相互通信连接。

可选的，同一所述传输电路中，所述开关电路的控制端与所述电压转换电路的控制信号输出端电连接。

可选的，所述电压转换电路包括双向DC/DC变换器。

可选的，所述开关电路包括电控开关。

可选的，所述电池包并机电路还包括：

与多个所述电池包一一对应设置的多个电流保护器；所述电流保护器电连接于所述电池包与所述传输电路之间。

可选的，所述电池包并机电路还包括：

浪涌保护器，电连接于所述直流母线与充放电机之间。

另一方面，本实用新型还提供一种储能装置，包括：上述电池包并机电路。

本实用新型的技术方案，通过设置与各电池包一一对应的信号传输电路，使得传输电路中的电压转换电路能够一一对应的对各电池包的充/放电电压进行转换，以在各电池包之间的充/放电电压差较大时，能够通过电压转换电路的电压转换功能，使得直流母线处的各电池包的充/放电电压保持一致，防止各电池包的充/放电电压具有电压差而形成环流，损坏电池包；而在各电池包之间的充/放电电压保持一致时，可以关闭电压转换电路的电压转换功能，使得各电池包的充/放电电压直接通过开关电路，以降低因电压转换电路进行电压转换而消耗的功耗，从而能够在确保各电池包之间的充/放电电压保持一致的前提下，降低功耗，提高电池包并联电路的使用寿命。

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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本实用新型的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本实用新型的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本实用新型的权利要求范围之内。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池包并机电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种电池包并机电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种电池包并机电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本实用新型实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本实用新型的技术方案，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所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员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为本实用新型实施例提供的一种电池包并机电路的结构示意图，如图1所示，该电池包并机电路包括：多个电池包10；与多个电池包10一一对应设置的多个传输电路20；传输电路20包括并联连接的开关电路21和电压转换电路22；电池包10分别通过开关电路21和电压转换电路22与直流母线30电连接；其中，开关电路21与电压转换电路22向电池包10或直流母线30传输电流的时间不交叠。

其中，电池包并机电路中包括多个电池包10，例如可以包括N个电池包101、102、……、10N，N为大于或等于3的正整数；相应的，电池包并机电路同样可以包括N个传输电路201、202、……、20N；此时，电池包101通过传输电路201与直流母线30电连接，电池包102通过传输电路202与直流母线30电连接，……，电池包10N通过传输电路20N与直流母线30电连接，如此，可实现传输电路20与电池包10的一一对应设置。

此外，由于电池包10中可以包括串联和/或并联连接的多个电池单体构成的电池模组，且因每个电池单体具有正极和负极，即电池包具有正极和负极，因此直流母线30同样应具有正极直流母线31和负极直流母线32；其中，传输电路20中的电压转换电路22可以包括第一正极端、第二正极端、第一负极端和第二负极端；第一正极端和第一负极端可分别与电池包10的正极和负极电连接，第二正极端和第二负极端可分别与正极直流母线31和负极直流母线32电连接。

具体的，传输电路20中的电压转换电路22能够对其所对应的电池包10的充电电压或放电电压进行转换，而开关电路21能够直接传输其所对应的电池包10的充电电压或放电电压。以各电池包10的放电过程为例，当电池包101输出的放电电压、电池包102输出的放电电压、……、电池包10N输出的放电电压中存在差值较大的情况，例如某两个电池包10的放电电压差大于或等于ΔU时，可以认为各电池包10的放电电压存在较大的差异，此时需要通过各电池包10所对应的传输电路20中的电压转换电路22对各电池包10的放电电压进行转换，以使得传输至直流母线30的放电电压能够保持一致，防止因电池包10之间存在较大的放电电压差，而导致电池包10之间形成回路，产生较大的环流，而损坏相应的电池包，此时，各传输电路20的开关电路21处于断开状态；当任意两个电池包10之间的放电电压差均小于ΔU，且任意两个电池包10之间的剩余电量的差值百分比控制在预设百分比时，可以无需对各电池包10的放电电压进行转换，此时，控制各电压转换电路22处于非工作状态，使得各电压转换电路22不再消耗功耗，且控制各开关电路21处于导通状态，使得各电池包10的放电电压能够通过其所对应的开关电路21直接传输至直流母线30。其中，ΔU＝0.8*R0*Imax，R0为环路内阻，Imax为环路最大允许电流；预设百分比例如可以为10％。

可以理解的是，上述仅示例性地以各电池包的放电过程为例对电池包并机电路的工作原理进行了示例性的说明，而在本实用新型实施例中，各电池包的充电过程与其放电过程的工作原理类似，相同之处可参照上文描述，在此不再赘述。

在其它可选的实施例中，当电池包10中存在剩余电量之间的差值百分比大于或等于预设百分比时，同样可以启动各电压转换电路22对其所对应的电池包10的充/放电电压进行转换，以使得各电池包10能够在同一时间段内完成充电或放电，以提高各电池包10的充电或放电效率，保证各电池包10具有一致的充电和放电性能。

本实施例通过设置与各电池包一一对应的传输电路，使得传输电路中的电压转换电路能够一一对应的对各电池包的充/放电电压进行转换，以在各电池包之间的充/放电电压差较大时，能够通过电压转换电路的电压转换功能，使得直流母线处的各电池包的充/放电电压保持一致，防止各电池包的充/放电电压具有电压差而形成环流，损坏电池包；而在各电池包之间的充/放电电压保持一致时，可以关闭电压转换电路的电压转换功能，使得各电池包的充/放电电压直接通过开关电路，以降低因电压转换电路进行电压转换而消耗的功耗，从而能够在确保各电池包之间的充/放电电压保持一致的前提下，降低功耗，提高电池包并联电路的使用寿命。

可以理解的是，电池包10、以及传输电路20中开关电路21和电压转换电路22的具体结构均可以根据实际需要进行设计，在能够满足其各自功能的前提下，本实用新型实施例对电池包10、以及传输电路20中的开关电路21和电压转换电路22的具体结构不做限定。下述以典型的示例对本实用新型实施例中各个电路的具体结构进行示例性的说明。

可选的，图2为本实用新型实施例提供的另一种电池包并机电路的结构示意图，如图2所示，电池包10包括电池模组11和电池管理模块12；电池管理模块12电连接于电池模组11与传输电路20之间；电池管理模块12还与电压转换电路22通信连接。

其中，电池模组11可以包括多个电池单体，同一电池模组11的多个电池单体可以串联和/或并联连接，图2中仅示例性示出了同一电池模组11的各电池单体串联连接的情况；电池单体可以为锂电池等，本实用新型实施例对此不做具体限定。电池管理模块12可以包括主晶体管T1、第一辅助晶体管T2、第二辅助晶体管T3、分压电阻R和采样器件IR等。主晶体管T1处于断开时，电池模组11无法进行充电或放电；在主晶体管T1和第一辅助晶体管T2均处导通状态时，电池模组11可以较大的充电/放电电压或电流进行充电或放电；而当主晶体管T1和第二辅助晶体管T3均处于导通状态时，电池模组11可以较小的充电/放电电压或电流进行充电或放电。采集器件IR用于采集电池模组11整体的充电/放电电压和/或电流。除此外，电池管理模块12还可以包括控制单元和其它采样器件等，以能够获知电池模组11的剩余电量、充/放电电压、充/放电电流、温度等状态信息，并对电池模组11的充/放电过程进行相应的控制。

具体的，电压转换电路22与电池管理模块12通讯连接，可以获取电池管理模块12采集的电池模组11的状态信息，以能够准确获知其所对应的电池包10的充/放电状态，从而确定其所需转换的电压的大小，以及当前是否需要对电池包10的充/放电电压进行转换，确保电压转换电路22能够准确工作。

在一可选的实施例中，主晶体管T1、第一辅助晶体管T2和第二辅助晶体管T3可以均为绝缘栅双极性晶体管，其断开时具有较高的阻抗，导通时具有极低的阻抗，从而使得主晶体管T1、第一辅助晶体管T2和第二辅助晶体管T3具有效率高、热损耗低、噪音低、体积小和寿命长等特点。

可选的，继续参考图2，各传输电路20的电压转换电路22之间相互通信连接。

具体的，由于各传输电路20的电压转换电路22可以相互通信，使得各电压转换电路22所获取的电池包10状态信息可以相互交换，从而使得各电压转换电路22能够获知各电池包10的充/放电电压和剩余电量是否保持一致，以在各电池包10充/放电电压和剩余电量不一致时，能够及时调整各电池包10的充/放电电压，以确保各电池包10的工作状态保持一致。

在一可选的实施例中，各传输电路20的电压转换电路22可以具有主从机制，即所有的电压转换电路22中可以包括一主电压转换电路和多个从电压转换电路。示例性的，以传输电路201的电压转换电路22为主电压转换电路，而其他传输电路(202、……、20N)的电压转换电路22为从电压转换电路，所有从电压转换电路22所获取到电池包10的状态信息后均传输至主电压转换电路22中，以使的主电压转换电路22能够对各电池包10之间的状态信息进行比较，以确定各电池包10的状态信息是否保持一致，并将所确定的各电池包10的状态信息是否保持一致的结果下发给各从电压转换电路22，以使得各从电压转换电路22能够根据主电压转换电路22所下发的结果执行相应的动作，进而控制电池包10的充/放电。

在其它可选的实施例中，各电压转换电路22之间可以为相互级联的方式，此时，各从电压转换电路22所获取到的电池包10的状态信息能够通过依次级传的方式传输至主电压转换电路22。如此，可以将第一级电压转换电路22或最后一级电压转换电路22设置为主电压转换电路，而其它各电压转换电路22设置为从电压转换电路；且在主电压转换电路22不工作，可以将该主电压转换电路22的下一级或上一级电压转换电路22作为主电压转换电路，从而在简化各从电压转换电路的数据处理过程的前提下，能够当部分电压转换电路不工作时，仍保证其它电压转换电路处于正常工作状态，从而有利于提高电池包并机电路的工作稳定性和可靠性。

可选的，同一传输电路20中，开关电路21的控制端与电压转换电路22的控制信号输出端电连接。如此，可通过电压转换电路22控制开关电路21的导通或关闭，无需设置额外的控制器，能够简化电路结构，提高电池包并机电路的可靠性。

可选的，电压转换电路22包括双向DC/DC变换器。其中，双向DC/DC变换器可以是Buck/Boost升降压斩波电路等，以实现对直流电压的双向转换功能，保证各电池包10能够顺利进行充/放电。

可选的，开关电路21包括电控开关。其中，电控开关可以是继电器或晶体管等开关器件，以能够使得开关电路21在相应的控制信号的控制下导通或断开，实现电池并机电路的自动化工作过程。

在上述实施例的基础上，可选的，图3为本实用新型实施例提供的又一种电池包并机电路的结构示意图，如图3所示，该电池包并机电路还包括：与多个电池包10一一对应设置的多个电流保护器40；电流保护器40电连接于电池包10与传输电路20之间。

其中，当电池包并机电路中设置有N个电池包10时，其同样可以包括N个电流保护器40，此时，电流保护器41电连接于电池包101与传输电路201之间，电流保护器42电连接于电池包102与传输电路202之间，……，电流保护器4N电连接于电池包10N与传输电路20N之间。

具体的，电流保护器40能够对其所对应的电池包10进行过流保护，以防止因流经电池包10的电流过大而损坏电池包10，从而能够提高电池包10的使用寿命。其中，电流保护器40包括但不限于保险丝、熔断器、断路器和漏电保护器中的一种或多种。

可选的，继续参考图3，该电池包并机电路还包括：浪涌保护器50，电连接于直流母线30与充放电机60之间。

其中，充放电机60可以为用电设备，也可以为充电设备，或者也可以为对电池充/放电性能进行测试的测试设备，本实用新型实施例对此不做具体限定。

具体的，浪涌保护器50能够在直流母线30与充放电机60的电气回路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压等浪涌时，在较短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中设备造成损害，提高电池包并机电路的运行安全性和稳定性。

基于同一实用新型构思，本实用新型实施例还提供一种储能装置，该储能装置包括本实用新型实施例提供的电池包并机电路，因此该储能系统具备本实用新型提供的电池包并机电路的技术特征和有益效果，相同之处可参照上文描述。在一可选的实施例中，储能装置可以为新能源汽车的电源装置、可移动充电站等。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互组合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种电池包并机电路，其特征在于，包括：

多个电池包；

与多个所述电池包一一对应设置的多个传输电路；所述传输电路包括并联连接的开关电路和电压转换电路；所述电池包分别通过所述开关电路和所述电压转换电路与直流母线电连接；

其中，所述开关电路与所述电压转换电路向所述电池包或所述直流母线传输电流的时间不交叠。

2.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，所述电池包包括电池模组和电池管理模块；

所述电池管理模块电连接于所述电池模组与所述传输电路之间；

所述电池管理模块还与所述电压转换电路通信连接。

3.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，各所述传输电路的电压转换电路之间相互通信连接。

4.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，同一所述传输电路中，所述开关电路的控制端与所述电压转换电路的控制信号输出端电连接。

5.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，所述电压转换电路包括双向DC/DC变换器。

6.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，所述开关电路包括电控开关。

7.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，还包括：

与多个所述电池包一一对应设置的多个电流保护器；所述电流保护器电连接于所述电池包与所述传输电路之间。

8.根据权利要求1所述的电池包并机电路，其特征在于，还包括：

浪涌保护器，电连接于所述直流母线与充放电机之间。

9.一种储能装置，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述电池包并机电路。

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