CN220785675U - 电池总成、低压电源系统及车辆 - Google Patents

电池总成、低压电源系统及车辆 Download PDF

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钟令
吴安飞
赵德华
张一强
陈利强
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Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
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Zhaoqing Xiaopeng New Energy Investment Co ltd Guangzhou Branch
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Abstract

本申请公开了一种电池总成、低压电源系统及车辆,其电池总成包括电芯模组、电池管理器以及电控开关单元;电芯模组通过电控开关单元与外部的整车负载系统电连接;电池管理器分别与电芯模组、电控开关单元以及整车负载系统的整车控制器电连接,用于接收电芯模组的第一电信号、整车控制器的第二电信号,以及根据第一电信号和第二电信号向电控开关单元发送第三电信号。基于本申请方案,可以通过电池管理器和电控开关单元适时断开电芯模组对外部的整车负载系统的供电,减少电池过放的现象发生,有效延长了电池寿命。

Description

电池总成、低压电源系统及车辆
技术领域
本申请涉及电池管理技术领域,尤其涉及一种电池总成、低压电源系统及车辆。
背景技术
车辆的电源系统,尤其是低压电源系统,常常会因为长时间停放或者高压模块故障等原因导致电池深度放电,这种现象称为电池过放。电池过放会造成车辆无法启动,严重时还会明显缩短电池的寿命。
实用新型内容
本申请的主要目的在于提供一种电池总成、低压电源系统及车辆,旨在改善电池过放的问题。
为实现上述目的,本申请提供一种电池总成,所述电池总成包括电芯模组、电池管理器以及电控开关单元;
所述电芯模组通过所述电控开关单元与外部的整车负载系统电连接;
所述电池管理器分别与所述电芯模组、所述电控开关单元以及所述整车负载系统的整车控制器电连接,用于接收所述电芯模组的第一电信号、所述整车控制器的第二电信号,以及根据所述第一电信号和所述第二电信号向所述电控开关单元发送第三电信号。
可选地,所述电控开关单元包括单刀单掷开关和继电器;
所述单刀单掷开关的一端与所述电芯模组电连接,所述单刀单掷开关的另一端与所述整车负载系统电连接;
所述继电器与所述电池管理器电连接,用于接收所述电池管理器发送的第三电信号,以及根据所述第三电信号打开或关闭所述单刀单掷开关。
可选地,所述电池管理器包括计算单元;
所述计算单元分别与所述电芯模组、所述电控开关单元以及所述整车负载系统的整车控制器电连接,用于接收所述电芯模组的第一电信号、所述整车控制器的第二电信号,以及根据所述第一电信号和所述第二电信号向所述电控开关单元发送所述第三电信号。
可选地,所述电池管理器还包括唤醒检测单元;
所述唤醒检测单元分别与所述计算单元和外部的电池唤醒开关电连接,用于接收所述电池唤醒开关的第四电信号,并向所述计算单元发送所述第四电信号;
所述计算单元,还用于根据所述第四电信号向所述电控开关单元发送所述第三电信号。
可选地,所述第一电信号包括车速信号、挡位信号、电源状态信号中的至少一种。
可选地,所述第二电信号包括温度采样信号、电流采样信号、电压采样信号中的至少一种。
可选地,所述整车负载系统包括至少一个电子控制单元;
所述电芯模组通过所述电控开关单元与所述至少一个电子控制单元电连接。
可选地,所述电芯模组包括至少一个锂电芯,所述电芯模组的输出电压为12V。
本申请实施例还提出一种低压电源系统,所述低压电源系统包括上述任一项所述的电池总成。
本申请实施例还提出一种车辆,所述车辆包括上述的低压电源系统。
本申请实施例提出的电池总成、低压电源系统及车辆,所述电池总成包括电芯模组、电池管理器以及电控开关单元;所述电芯模组通过所述电控开关单元与外部的整车负载系统电连接;所述电池管理器分别与所述电芯模组、所述电控开关单元以及所述整车负载系统的整车控制器电连接,用于接收所述电芯模组的第一电信号、所述整车控制器的第二电信号,以及根据所述第一电信号和所述第二电信号向所述电控开关单元发送第三电信号。基于本申请方案,电池管理器可以根据电芯模组的第一电信号和整车控制器的第二电信号,向电控开关单元输出第三电信号,也就是可以通过电控开关单元适时断开电芯模组对外部的整车负载系统的供电,减少电池过放的现象发生,有效延长了电池寿命。
附图说明
图1为本申请电池总成的一实施例的示意图;
图2为本申请电池总成的另一实施例的示意图;
图3为本申请电池总成的又一实施例的示意图;
图4为本申请电池总成的再一实施例的示意图;
图5为本申请涉及的电池过放保护判断流程示意图。
附图标号说明:
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例,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,都属于本申请保护的范围。
需要说明,本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,在本申请中涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请提出一种电池总成001。参照图1、4,在本实用新型的一实施例中,电池总成001包括电芯模组100、电池管理器200以及电控开关单元300;电芯模组100通过电控开关单元300与外部的整车负载系统400电连接;电池管理器200分别与电芯模组100、电控开关单元300以及整车负载系统400的整车控制器电连接,用于接收电芯模组100的第一电信号、整车控制器的第二电信号,以及根据第一电信号和第二电信号向电控开关单元300发送第三电信号。
具体地,电芯模组100通过电控开关单元300与外部的整车负载系统400电连接,电控开关单元300支持通路状态和断路状态,通路状态和断路状态的切换可以基于电控开关单元300内设的电控开关实现。当电控开关单元300处于通路状态时,电芯模组100可以通过电控开关单元300向外部的整车负载系统400供电;当电控开关单元300处于断路状态时,电芯模组100无法通过电控开关单元300向外部的整车负载系统400供电。
另外,电池管理器200可以向电控开关单元300发送第三电信号,第三电信号可以控制电控开关单元300进入通路状态或断路状态。电芯模组100向电池管理器200发送第一电信号,整车负载系统400的整车控制器向电池管理器200发送第二电信号。相应地,电池管理器200接收第一电信号和第二电信号,并根据第一电信号和第二电信号分析判断是否符合预设的过放保护条件。如果不符合过放保护条件,那么电池管理器200不会向电控开关单元300发送第三电信号,电控开关单元300继续维持当前状态;如果符合过放保护条件,那么电池管理器200会生成第三电信号,并向电控开关单元300发送第三电信号,以控制电控开关单元300进入断路状态,此时电芯模组100无法通过电控开关单元300向外部的整车负载系统400供电,也即不再放电。
可选地,第一电信号包括车速信号、挡位信号、电源状态信号中的至少一种;第二电信号包括温度采样信号、电流采样信号、电压采样信号中的至少一种。
本实施例中,电池管理器200可以根据电芯模组100的第一电信号和整车控制器的第二电信号,向电控开关单元300输出第三电信号,也就是可以通过电控开关单元300适时断开电芯模组100对外部的整车负载系统400的供电,减少电池过放的现象发生,有效延长了电池寿命。
参照图2,在本实用新型的一实施例中,电控开关单元300包括单刀单掷开关301和继电器302;单刀单掷开关301的一端与电芯模组100电连接,单刀单掷开关301的另一端与整车负载系统400电连接;继电器302与电池管理器200电连接,用于接收电池管理器200发送的第三电信号,以及根据第三电信号打开或关闭单刀单掷开关301。
具体地,单刀单掷开关301可以打开或者闭合。当单刀单掷开关301打开时,电控开关单元300进入断路状态;当单刀单掷开关301闭合时,电控开关单元300进入通路状态。
单刀单掷开关301的一端与电芯模组100的正极或负极电连接,单刀单掷开关301的另一端与整车负载系统400电连接,由单刀单掷开关301、电芯模组100、整车负载系统400可以组成回路。可知当单刀单掷开关301闭合时,电芯模组100可以通过电控开关单元300向外部的整车负载系统400供电;当单刀单掷开关301打开时,电芯模组100无法通过电控开关单元300向外部的整车负载系统400供电。
基于单刀单掷开关301的上述作用,电池管理器200可以向继电器302发送第三电信号,继电器302根据第三电信号打开或关闭单刀单掷开关301,进而连接或切断电芯模组100和整车负载系统400的电连接。
本实施例中,单刀单掷开关301的打开或关闭决定了电芯模组100是否能够向整车负载系统400供电,结合单刀单掷开关301和继电器302实现电池管理器200对过放保护状态的控制,能够减少电池过放的现象发生,有效延长了电池寿命。
参照图3,在本实用新型的一实施例中,电池管理器200包括计算单元201;
计算单元201分别与电芯模组100、电控开关单元300以及整车负载系统400的整车控制器电连接,用于接收电芯模组100的第一电信号、整车控制器的第二电信号,以及根据第一电信号和第二电信号向电控开关单元300发送第三电信号。
具体地,电池管理器200内设计算单元201,计算单元201用于接收电信号、处理电信号,以及输出电信号,是一种支持数据运算的单元。计算单元201根据第一电信号和第二电信号分析判断是否符合预设的过放保护条件。如果不符合过放保护条件,那么电池管理器200不会向电控开关单元300发送第三电信号,电控开关单元300继续维持当前状态;如果符合过放保护条件,那么电池管理器200会生成第三电信号,并向电控开关单元300发送第三电信号,以控制电控开关单元300进入断路状态,此时电芯模组100无法通过电控开关单元300向外部的整车负载系统400供电,也即不再放电。
本实施例中,在电池管理器200的内部设置计算单元201,可以将电池管理器200的数据收发及处理功能独立出来,由计算单元201负责完成,提高了电池管理器200的数据管理效率。同时,利用计算单元201能够对信号进行分析判断,适时进入或退出电池过放保护状态,减少电池过放的现象发生,有效延长了电池寿命。
参照图3,在本实用新型的一实施例中,电池管理器200还包括唤醒检测单元202;唤醒检测单元202分别与计算单元201和外部的电池唤醒开关500电连接,用于接收电池唤醒开关500的第四电信号,并向计算单元201发送第四电信号;计算单元201,还用于根据第四电信号向电控开关单元300发送第三电信号。
具体地,本实施例考虑到用户需要启动车辆或者充电的情况,设置了外部的电池唤醒开关500,以供用户手动操作唤醒电池。电池唤醒开关500的一端接地,另一端与计算单元201连接,当用户手动按下电池唤醒开关500时,计算单元201可以接收到一个低电平信号,即第四电信号。进一步地,计算单元201根据第四电信号生成第三电信号,并向电控开关单元300发送第三电信号,以控制电控开关单元300进入通路状态,恢复电芯模组100对整车负载系统400的供电。如此,便实现了用户手动操作退出电池过放保护模式。
本实施例中,结合电池管理器200的唤醒检测单元202和外部的电池唤醒开关500,使得用户可以手动唤醒电池,恢复电芯模组100对整车负载系统400的供电,能够满足用户的应急使用需求。
参照图4,在本实用新型的一实施例中,整车负载系统400包括至少一个电子控制单元401;电芯模组100通过电控开关单元300与至少一个电子控制单元401电连接。
具体地,整车负载系统400内设至少一个电子控制单元401(Electronic ControlUnit,ECU),电子控制单元401可以包括以下几种类型:发动机控制单元(Engine ControlUnit,ECU):控制发动机的进气量、喷油量、点火时间等,从而决定引擎运转效率和功率;变速器控制单元(Transmission Control Unit,TCU):控制变速器的换挡和锁止等操作;制动控制单元(Brake Control Unit,BCU):控制刹车系统的工作状态;车身控制单元(BodyControl Unit,BCU):控制车门、车窗、天窗、空调等设备的开关和状态;空调控制单元(AirConditioning Control Unit,ACU):控制空调系统的工作状态。
本实施例中,电芯模组100通过电控开关单元300向至少一个电子控制单元401供电,并且在电芯模组100电量过低或者电子控制单元401无需供电的时候,基于电控开关单元300切断电芯模组100对电子控制单元401的供电,改善了电池管理效果。
参照图4,在本实用新型的一实施例中,电芯模组100包括至少一个锂电芯101,电芯模组100的输出电压为12V。
具体地,本实施例的电芯模组100包括至少一个锂电芯101,并且电芯模组100的优选输出电压为12V。基于锂电芯101的12V电芯模组100相比于传统的铅酸电池有以下优势:①更轻便:锂电芯101的比能量(单位重量电芯可以释放的电能)比铅酸电芯高,因此锂电芯101可以在相同容量下更轻便 。②更高效:锂电芯101的充放电效率比铅酸电芯高,因此锂电芯101可以在相同容量下提供更多的能量 。③更长寿命:锂电芯101的寿命比铅酸电芯长,因此锂电芯101可以减少更换次数和维护成本 。
本实施例中,优选输出电压为12V,且由锂电芯101组成的电芯模组100向整车负载系统400供电,能够更好地满足车辆对低压电源的需求。
参照图4-5,在本实用新型的一实施例中,计算单元201接收电芯模组100的温度采样信号、电流采样信号、电压采样信号;另外,计算单元201接收整车控制器的车速信号、挡位信号、电源状态信号。进一步地,当计算单元201检测到电芯模组100的荷电状态低于设定的过放保护电量C,计算单元201对接收到的信号进行分析判断,满足以下任意一条过放保护条件时,控制继电器302打开(断开)单刀单掷开关301,此时整车低压回路被切换,电芯模组100不再对整车负载系统400供电,保护电池不被过放。
过放保护条件1:电源状态=OFF(关闭);
过放保护条件2:电源状态≠OFF&挡位为P档(停车挡);
过放保护条件3:电源状态≠OFF&挡位为非P档&车速≤0。
另外,当电池中处于过放保护状态下,整车负载系统400无法获得低压电源供电,车辆无法通过遥控钥匙解锁、开车门等操作,需要通过操作车外的硬线物理开关,即电池唤醒开关500唤醒整车上电。用户按下电池唤醒开关500之后,唤醒检测单元202接收到低电平唤醒信号,并将低电平唤醒信号发送至计算单元201。然后,计算单元201根据低电平唤醒信号控制继电器302关闭(闭合),此时车辆低压上电,电芯模组100继续对整车负载系统400供电,可启动车辆或外接电源对电芯模组100进行及时充电。
当整车低压电源接通后,电池管理器200开始计时。如计时达到T1,电芯模组100仍无法得到充电,再次进行上述过放保护条件判断。如条件满足上述任一过放保护条件,继续进入到过放保护状态。
本实施例中,电池管理器200的计算单元201对接收到的信号进行分析判断,适时进入或退出电池过放保护状态,减少电池过放的现象发生,有效延长了电池寿命并降低维修风险。
本申请还提出一种低压电源系统,该低压电源系统包括电池总成001,该电池总成001的具体结构参照上述实施例,由于该电源采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
本申请还提出一种车辆,该车辆包括低压电源系统,该低压电源系统的具体结构参照上述实施例,由于该车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
应当说明的是,本申请的各个实施例的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
以上所述仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池总成,其特征在于,所述电池总成包括电芯模组、电池管理器以及电控开关单元;
所述电芯模组通过所述电控开关单元与外部的整车负载系统电连接;
所述电池管理器分别与所述电芯模组、所述电控开关单元以及所述整车负载系统的整车控制器电连接,用于接收所述电芯模组的第一电信号、所述整车控制器的第二电信号,以及根据所述第一电信号和所述第二电信号向所述电控开关单元发送第三电信号;
所述电控开关单元包括单刀单掷开关和继电器;
所述单刀单掷开关的一端与所述电芯模组电连接,所述单刀单掷开关的另一端与所述整车负载系统电连接;
所述继电器与所述电池管理器电连接,用于接收所述电池管理器发送的第三电信号,以及根据所述第三电信号打开或关闭所述单刀单掷开关。
2.如权利要求1所述的电池总成,其特征在于,所述电池管理器包括计算单元;
所述计算单元分别与所述电芯模组、所述电控开关单元以及所述整车负载系统的整车控制器电连接,用于接收所述电芯模组的第一电信号、所述整车控制器的第二电信号,以及根据所述第一电信号和所述第二电信号向所述电控开关单元发送所述第三电信号。
3.如权利要求2所述的电池总成,其特征在于,所述电池管理器还包括唤醒检测单元;
所述唤醒检测单元分别与所述计算单元和外部的电池唤醒开关电连接,用于接收所述电池唤醒开关的第四电信号,并向所述计算单元发送所述第四电信号;
所述计算单元,还用于根据所述第四电信号向所述电控开关单元发送所述第三电信号。
4.如权利要求1所述的电池总成,其特征在于,所述第一电信号包括车速信号、挡位信号、电源状态信号中的至少一种。
5.如权利要求1所述的电池总成,其特征在于,所述第二电信号包括温度采样信号、电流采样信号、电压采样信号中的至少一种。
6.如权利要求1所述的电池总成,其特征在于,所述整车负载系统包括至少一个电子控制单元;
所述电芯模组通过所述电控开关单元与所述至少一个电子控制单元电连接。
7.如权利要求1所述的电池总成,其特征在于,所述电芯模组包括至少一个锂电芯,所述电芯模组的输出电压为12V。
8.一种低压电源系统,其特征在于,所述低压电源系统包括权利要求1-7任一项所述的电池总成。
9.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括权利要求8所述的低压电源系统。
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