CN220809200U - 电池包、电池管理电路及电动车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池包、电池管理电路及电动车，电池包包括正连接端子、负连接端子和多个电池模组，每一电池模组包括电池单元、第一开关电路和第一控制电路；电池单元的第一连接端与第一开关电路的第一接线端电连接，电池单元的第二连接端用于与正连接端子或负连接端子电连接，第一开关电路的第二接线端与负连接端子或正连接端子电连接，第一控制电路与第一开关电路的第三接线端电连接。第一控制电路在检测到电池单元与正连接端子或负连接端子断开连接时，控制第一开关电路断开。本申请通过多个体积和重量较小的电池模组串联形成电池包，便于人工对每一电池模组进行拆换，进而实现电池包快速换电，且可提升换电的安全性。

Description

电池包、电池管理电路及电动车

技术领域

本申请涉及电池领域，尤其涉及一种电池包、电池管理电路及电动车。

背景技术

现有高压电池系统方案中，通常将多个电池单元直接串联后封装为一个电池包。这样组成的高压电池系统的总电压在200V～750V。这种高压电池系统体积大、重量大，不便于电池包的更换，且总电压高，更换时存在安全风险。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种电池包、电池管理电路及电动车，实现电池包快速换电，提高电池包的安全性。

第一方面，本申请提供一种电池包，包括正连接端子、负连接端子和多个电池模组，每一所述电池模组包括电池单元、第一开关电路和第一控制电路；多个电池模组，每一所述电池模组包括电池单元、第一开关电路和第一控制电路；所述电池单元包括一个第一连接端及一个第二连接端，所述第一开关电路包括多个接线端，所述多个接线端至少包括第一接线端、第二接线端及第三接线端，所述第一连接端与所述第一接线端电连接，所述第二连接端用于与所述正连接端子或所述负连接端子电连接，所述第二接线端与所述负连接端子或所述正连接端子电连接，所述第一控制电路与所述第三接线端电连接。所述第一控制电路在检测到所述电池单元与所述正连接端子或所述负连接端子断开连接时，控制所述第一开关电路断开。

在一实施例中，所述电池模组还包括接口电路，所述接口电路与所述正连接端子、所述负连接端子和所述第一控制电路分别电连接。所述接口电路用于在与所述电池单元电连接时输出连接信号，在未与所述电池单元电连接时输出断电信号。所述第一控制电路用于在接收到所述连接信号时，控制所述第一开关电路导通，以及在接收到所述断电信号时，控制所述第一开关电路断开。

本申请还提出一种电池管理电路，所述电池管理电路包括电源输出端、充电接口、第二控制电路和上述的电池包。所述充电接口用于接入充电电压，所述第二控制电路用于控制所述电池包输出预设电压至所述电源输出端，以及控制所述充电电压对所述电池包充电。

在一实施例中，所述电池管理电路还包括预充电电路。所述预充电电路的输入端与所述电池包的正连接端子和负连接端子分别电连接，所述预充电电路的输出端为所述电源输出端。所述第二控制电路用于控制所述预充电电路对所述电池包的放电电压进行预充电至所述预设电压并输出。

在一实施例中，所述预充电电路包括第一输出端和第二输出端，所述预充电电路还包括第一开关部件、第二开关部件、第三开关部件和预充电阻。所述第一开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第二开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第三开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端；所述预充电阻包括第一连接端和第二连接端。所述第一开关部件的第一接线端和所述第二开关部件的第一接线端均与所述电池包的正连接端子电连接，所述预充电阻的第一连接端与所述第二开关部件的第二接线端电连接，所述预充电阻的第二连接端与所述第一开关部件的第二接线端电连接构成所述预充电电路的第一输出端。所述第三开关部件的第一接线端与所述电池包的负连接端子电连接，所述第三开关部件的第二接线端为所述预充电电路的第二输出端。所述第一开关部件的第三接线端、所述第二开关部件的第三接线端和所述第三开关部件的第三接线端分别与所述第二控制电路电连接。所述第二控制电路用于在检测到电池包的总电压为第一电压，且接收到启动信号时，控制所述第一开关部件、所述第二开关部件和所述第三开关部件导通。

在一实施例中，所述第二控制电路还用于在对所述电池包的放电电压预充电预设时长后，控制所述第二开关部件断开。

在一实施例中，所述电池管理电路还包括第二开关电路。所述第二开关电路包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第二开关电路的第一接线端与所述充电接口电连接，所述第二开关电路的第二接线端与所述电池包的正连接端子和负连接端子分别电连接，所述第二开关电路的第三接线端与所述第二控制电路电连接。所述第二控制电路用于在接收到充电信号时，控制所述第二开关电路导通。

在一实施例中，所述第四开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第五开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端；所述第四开关部件的第一接线端和所述第五开关部件的第一接线端用于接入充电电压，所述第四开关部件的第二接线端与所述电池包的正连接端子电连接，所述第五开关部件的第二接线端与所述电池包的负连接端子电连接；所述第四开关部件的第三接线端和所述第五开关部件的第三接线端分别与所述第二控制电路电连接。所述第二控制电路用于在接收到所述充电信号时，控制所述第四开关部件和所述第五开关部件导通。

在一实施例中，所述第一开关部件、所述第二开关部件、所述第三开关部件、所述第四开关部件和所述第五开关部件均为MOS管或继电器中的一者。

本申请还提出一种电动车，所述电动车包括电驱动系统及上述的电池管理电路，所述电驱动系统与所述电池管理电路的电源输出端电连接，所述电池管理电路用于输出预设电压至所述电驱动系统。

本申请通过多个体积和重量较小的电池模组串联形成电池包，便于人工对每一电池模组进行拆换，进而实现电池包快速换电。通过各个电池模组中的第一控制电路在检测到电池单元与正连接端子和负连接端子断开连接时控制第一开关电路断开，实现拆卸电池模组时内部的电池单元自动断电，保证人工换电安全。

附图说明

图1为本申请实施例的电池包的模块示意图。

图2为本申请实施例的电池模组的模块示意图。

图3为本申请实施例的电池管理电路的模块示意图。

图4为本申请实施例的预充电电路的模块示意图。

图5为本申请实施例的电动车的整车示意图。

主要元件符号说明

电池包 100 正连接端子 110

负连接端子 120 电池模组 130

电池单元 131 第一开关电路 132

第一控制电路 133 接口电路 134

电池管理电路 10 电源输出端 200

充电接口 300 第二控制电路 400

预充电电路 500 第一开关部件 Q1

第二开关部件 Q2 第三开关部件 Q3

预充电阻 R1 第二开关电路 600

第四开关部件 Q4 第五开关部件 Q5

电动车 1 电驱动系统 20

第一电池模组 130a 第二电池模组 130b

第三电池模组 130c

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

参照图1和图2，本申请提出一种电池包100，包括正连接端子110、负连接端子120和多个电池模组130。例如，参照图1，电池包100包括第一电池模组130a、第二电池模组130b和第三电池模组130c。

每一电池模组130包括电池单元131、第一开关电路132和第一控制电路133。电池单元131包括一个第一连接端及一个第二连接端，第一开关电路132包括多个接线端，多个接线端至少包括第一接线端、第二接线端及第三接线端，第一连接端与第一接线端电连接，第二连接端用于与正连接端子110或负连接端子120电连接，第二接线端与负连接端子120或正连接端子110电连接，第一控制电路133与第三接线端电连接。第一控制电路133在检测到电池单元131与正连接端子110或负连接端子120断开连接时，控制第一开关电路132断开。其中，电池单元131可以包括一个或多个串联/串并联的电池，例如，电池单元131包括多个串联/串并联的1.5V锂电池，电池单元131的输出电压可选小于60V，可提升电池单元131换电的安全性。第一开关电路132可以选用MOS管、继电器等具备导通与断开特性的元件实现。

本实施例中，电池模组130与正连接端子110和负连接端子120正常连接时，即电池模组130被正常安装在电动车1(图5所示)上时，第一控制电路133可检测到电池单元131与正连接端子110和负连接端子120正常连接，控制第一开关电路132导通，以将电池模组130的放电电压输出至后级电路供电。在电池模组130与正连接端子110和负连接端子120断开连接时，例如电池模组130被拆下时，第一控制电路133检测到电池单元131与正连接端子110和负连接端子120断开连接，控制第一开关电路132断开，即切断电池模组130输出的放电电压，避免人工拆卸电池时发生触电事故，从而保证人工换电的安全性。除此之外，第一控制电路133还可以通过与外部通讯确认电池模组130的安装状态。例如，第一控制电路133可以正常与外部通讯时，说明电池模组130与正连接端子110、负连接端子120正常连接，第一控制电路133与外部通讯失败时，说明电池模组130与正连接端子110、负连接端子120断开连接。

进一步地，多个独立的电池模组130串联形成电池包100。相较于体积大、重量大的单体电池包100，每一电池模组130的体积和重量较小，便于人工对每一电池模组130进行拆换，进而实现电池包100快速换电。在满足电池包100总电压(例如200V～750V)的情况下，每一电池模组130的电压可以实现最高电压≤60V(A级电压范围内)，进一步保证人工换电的安全性。

本申请通过多个体积和重量较小的电池模组130串联形成电池包100，便于人工对每一电池模组130进行拆换，进而实现电池包100快速换电。通过各个电池模组130中的第一控制电路133在检测到电池单元131与正连接端子110和负连接端子120断开连接时控制第一开关电路132断开，实现拆卸电池模组130时内部的电池单元131自动断电，保证人工换电安全。

在一实施例中，电池模组130还包括接口电路134，接口电路134与正连接端子110、负连接端子120和第一控制电路133分别电连接。接口电路134用于在与电池单元131电连接时输出连接信号，在未与电池单元131电连接时输出断电信号。第一控制电路133用于在接收到连接信号时，控制第一开关电路132导通，以及在接收到断电信号时，控制第一开关电路132断开。

本实施例中，接口电路134可以选用高压连接器实现。当电池模组130与正连接端子110和负连接端子120正常连接时，接口电路134导通。第一控制电路133检测到接口电路134为导通状态，说明电池模组130正常安装，则控制第一开关电路132导通，以输出电池单元131的放电电压。当电池模组130与正连接端子110和负连接端子120断开连接时，接口电路134断开。第一控制电路133检测到接口电路134为断开状态，说明电池模组130断开连接，则控制第一开关电路132断开，切断电池单元131输出的放电电压，避免人工拆卸电池模组130时发生触电事故。

例如，接口电路134包括互锁端子。当电池模组130与正连接端子110和负连接端子120正常连接时，互锁端子与正连接端子110和负连接端子120形成回路。第一控制电路133检测到互锁端子有高电压，说明电池模组130正常安装，则控制第一开关电路132导通，以输出电池单元131的放电电压。当电池模组130与正连接端子110和负连接端子120断开连接时，互锁端子与正连接端子110和负连接端子120形成回路的回路断开。第一控制电路133检测到互锁端子为低电压，说明电池模组130断开连接，则控制第一开关电路132断开，切断电池单元131输出的放电电压，避免人工拆卸电池时发生触电事故。

参照图3，本申请还提出一种电池管理电路10，电池管理电路10包括电源输出端200、充电接口300、第二控制电路400、第二开关电路600和上述的电池包100。

充电接口300用于接入充电电压，第二控制电路400用于控制电池包100输出预设电压至电源输出端200，以及控制充电电压对电池包100充电。

电池包100的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型电池管理电路10中使用了上述电池包100，因此，本实用新型电池管理电路10的实施例包括上述电池包100的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

电池包100正常安装在电动车1(图5所示)上时，第二控制电路400可以通过采集电池包100的电压以确定电池包100是否正常安装。例如，第二控制电路400采集电池包100的总电压为第一电压，电池包100的每一电池模组130通过第一控制电路133将电池单元131的电压发送至第二控制电路400，第二控制电路400计算多个电池单元131的电压得到第二电压。若第一电压与第二电压相等，说明电池包100正常安装，若第一电压与第二电压不相等，或无法获取电池包100的电压，说明电池包100并未正常安装。

确定电池包100正常安装后，且第二控制电路400接收到启动信号时，控制电池包100输出预设电压，以对后级电路进行预充电或输出供电电压。启动信号可以是电动车1的启动信号，例如用户通过电动车1钥匙启动电动车1的过程中，可生成启动信号。

在充电阶段，第二控制电路400还可控制充电接口300的充电电压传输至电池包100，以对电池包100充电。例如，第二控制电路400在与外部充电设备(例如充电桩)握手通信成功之后，控制第二开关电路600导通，使得充电接口300的充电电压传输至电池包100，以对电池包100充电。

在一实施例中，第一控制电路133与第二控制电路400均可以是电池管理系统(Battery Management System，BMS)模块。第一控制电路133是针对单个电池模组130进行管理，第一控制电路133也可称为从BMS模块，第二控制电路400是针对电池包100进行管理，也可称为主BMS模块。第二控制电路400可以通过与每一第一控制电路133通信，实现获取每一电池单元131的电池信息。

在一实施例中，电池管理电路10还包括预充电电路500。预充电电路500的输入端与电池包100的正连接端子110和负连接端子120分别电连接，预充电电路500的输出端为电源输出端200。第二控制电路400用于控制预充电电路500对电池包100的放电电压进行预充电至预设电压并输出，以完成高压上电，并对后级电路供电。例如，对电池包100的放电电压进行预充电至750V电压并输出。

参照图4，在一实施例中，预充电电路500包括第一输出端和第二输出端，预充电电路包括第一开关部件Q1、第二开关部件Q2、第三开关部件Q3和预充电阻R1。第一开关部件Q1包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，第二开关部件Q2包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，第三开关部件Q3包括第一接线端、第二接线端和第三接线端；预充电阻R1包括第一连接端和第二连接端。第一开关部件Q1的第一接线端和第二开关部件Q2的第一接线端均与电池包的正连接端子110电连接，预充电阻R1的第一连接端与第二开关部件Q2的第二接线端电连接，预充电阻R1的第二连接端与第一开关部件Q1的第二接线端电连接构成预充电电路500的第一输出端。第三开关部件Q3的第一接线端与电池包的负连接端子120电连接，第三开关部件Q3的第二接线端为预充电电路500的第二输出端。第一开关部件Q1的第三接线端、第二开关部件Q2的第三接线端和第三开关部件Q3的第三接线端分别与第二控制电路400电连接。第二控制电路400用于在检测到电池包100的总电压为第一电压，且接收到启动信号时，控制第一开关部件Q1、第二开关部件Q2和第三开关部件Q3导通。

其中，第一开关部件Q1、第二开关部件Q2和第三开关部件Q3可以是MOS管或继电器，第一电压可以是电池包100中多个电池模组130的电压之和。第二控制电路400检测到电池包100的总电压为第一电压，说明电池包100正常安装，则控制第一开关部件Q1、第二开关部件Q2和第三开关部件Q3导通，以将电池包100的正连接端子110、负连接端子120与后级电路的正、负极对应连接，电池包100输出放电电压对第一开关部件Q1、第二开关部件Q2和第三开关部件Q3进行预充电，完成高压上电。在高压上电过程中，预充电阻R1可以对电池包100输出的电流起到限流作用，防止高压上电瞬间，充电电流过大损坏开关器件。

在一实施例中，第二控制电路400还用于在对电池包100的放电电压预充电预设时长后，控制第二开关部件Q2断开。其中，第二预设时长可以根据预充电阻R1和第二开关部件Q2的阻抗设置，或者根据电池包100的放电曲线设置。

预充电完成后，电池包100输出至后级电路的供电电压趋于稳定，不需要预充电阻R1进行限流。此时可以控制第二开关部件Q2断开，断开预充电阻R1的连接，减小电路损耗。

在一实施例中，电池管理电路10还包括第二开关电路600。第二开关电路600包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，第二开关电路600的第一接线端与充电接口300电连接，第二开关电路600的第二接线端与电池包100的正连接端子110和负连接端子120分别电连接，第二开关电路600的第三接线端与第二控制电路400电连接。第二控制电路400用于在接收到充电信号时，控制第二开关电路600导通。

在一些实施中，第二控制电路400还可在确认电池包100正常安装且与外部充电设备握手通信成功之后，控制第二开关电路600导通，以将充电接口300的充电电压传输至电池包100，对电池包100进行充电。

在一实施例中，第二开关电路600可包括第四开关部件Q4和第五开关部件Q5。

第四开关部件Q4包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，第五开关部件Q5包括第一接线端、第二接线端和第三接线端；第四开关部件Q4的第一接线端和第五开关部件Q5的第一接线端用于接入充电电压，第四开关部件Q4的第二接线端与电池包100的正连接端子110电连接，第五开关部件Q5的第二接线端与电池包100的负连接端子120电连接；第四开关部件Q4的第三接线端和第五开关部件Q5的第三接线端分别与第二控制电路400电连接。

第二控制电路400用于在接收到充电信号时，控制第四开关部件Q4和第五开关部件Q5导通，以将电池包100的正连接端子110、负连接端子120与后级电路的正、负极对应连接，实现电池包100充电。其中，第四开关部件Q4和第五开关部件Q5可以是MOS管或继电器。

参照图5，本申请还提出一种电动车1，电动车1包括电驱动系统20及上述的电池管理电路10，电驱动系统20与电池管理电路10的电源输出端200电连接，电池管理电路10用于输出预设电压至电驱动系统20。电动车1可以是两轮电动车、三轮电动车、四轮电动车等。

该电池管理电路10的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型的电动车1中使用了上述电池管理电路10，因此，本实用新型的电动车1的实施例包括上述电池管理电路10的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

正连接端子；

负连接端子；

多个电池模组，每一所述电池模组包括电池单元、第一开关电路和第一控制电路；所述电池单元包括一个第一连接端及一个第二连接端，所述第一开关电路包括多个接线端，所述多个接线端至少包括第一接线端、第二接线端及第三接线端，所述第一连接端与所述第一接线端电连接，所述第二连接端用于与所述正连接端子或所述负连接端子电连接，所述第二接线端与所述负连接端子或所述正连接端子电连接，所述第一控制电路与所述第三接线端电连接；

所述第一控制电路在检测到所述电池单元与所述正连接端子或所述负连接端子断开连接时，控制所述第一开关电路断开。

2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模组还包括接口电路，所述接口电路与所述正连接端子、所述负连接端子和所述第一控制电路分别电连接；

所述接口电路用于在与所述电池单元电连接时输出连接信号，在未与所述电池单元电连接时输出断电信号；

所述第一控制电路用于在接收到所述连接信号时，控制所述第一开关电路导通，以及在接收到所述断电信号时，控制所述第一开关电路断开。

3.一种电池管理电路，其特征在于，所述电池管理电路包括电源输出端、充电接口、第二控制电路和如权利要求1或2所述的电池包；

所述充电接口用于接入充电电压，所述第二控制电路用于控制所述电池包输出预设电压至所述电源输出端，以及控制所述充电电压对所述电池包充电。

4.如权利要求3所述的电池管理电路，其特征在于，所述电池管理电路还包括预充电电路；

所述预充电电路的输入端与所述电池包的正连接端子和负连接端子分别电连接，所述预充电电路的输出端为所述电源输出端；

所述第二控制电路用于控制所述预充电电路对所述电池包的放电电压进行预充电至所述预设电压并输出。

5.如权利要求4所述的电池管理电路，其特征在于，所述预充电电路包括第一输出端和第二输出端，所述预充电电路还包括第一开关部件、第二开关部件、第三开关部件和预充电阻；

所述第一开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第二开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第三开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端；所述预充电阻包括第一连接端和第二连接端；

所述第一开关部件的第一接线端和所述第二开关部件的第一接线端均与所述电池包的正连接端子电连接，所述预充电阻的第一连接端与所述第二开关部件的第二接线端电连接，所述预充电阻的第二连接端与所述第一开关部件的第二接线端电连接构成所述预充电电路的第一输出端；

所述第三开关部件的第一接线端与所述电池包的负连接端子电连接，所述第三开关部件的第二接线端为所述预充电电路的第二输出端；

所述第一开关部件的第三接线端、所述第二开关部件的第三接线端和所述第三开关部件的第三接线端分别与所述第二控制电路电连接；所述第二控制电路用于在检测到电池包的总电压为第一电压，且接收到启动信号时，控制所述第一开关部件、所述第二开关部件和所述第三开关部件导通。

6.如权利要求5所述的电池管理电路，其特征在于，所述第二控制电路还用于在对所述电池包的放电电压预充电预设时长后，控制所述第二开关部件断开。

7.如权利要求5所述的电池管理电路，其特征在于，所述电池管理电路还包括第二开关电路；

所述第二开关电路包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第二开关电路的第一接线端与所述充电接口电连接，所述第二开关电路的第二接线端与所述电池包的正连接端子和负连接端子分别电连接，所述第二开关电路的第三接线端与所述第二控制电路电连接；

所述第二控制电路用于在接收到充电信号时，控制所述第二开关电路导通。

8.如权利要求7所述的电池管理电路，其特征在于，所述第二开关电路还包括第四开关部件和第五开关部件；

所述第四开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端，所述第五开关部件包括第一接线端、第二接线端和第三接线端；所述第四开关部件的第一接线端和所述第五开关部件的第一接线端用于接入充电电压，所述第四开关部件的第二接线端与所述电池包的正连接端子电连接，所述第五开关部件的第二接线端与所述电池包的负连接端子电连接；所述第四开关部件的第三接线端和所述第五开关部件的第三接线端分别与所述第二控制电路电连接；

所述第二控制电路用于在接收到所述充电信号时，控制所述第四开关部件和所述第五开关部件导通。

9.如权利要求8所述的电池管理电路，其特征在于，所述第一开关部件、所述第二开关部件、所述第三开关部件、所述第四开关部件和所述第五开关部件均为MOS管或继电器中的一者。

10.一种电动车，其特征在于，所述电动车包括电驱动系统及如权利要求3至8任一项所述的电池管理电路，所述电驱动系统与所述电池管理电路的电源输出端电连接，所述电池管理电路用于输出预设电压至所述电驱动系统。