双源电池包装置以及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及电动汽车的动力电池领域，特别是涉及一种具备增程功能的双源电池包装置以及电动汽车。

背景技术：

纯电动汽车EV(Electric Vehicle)目前全球发展迅猛，受传统汽车驾驶习惯的影响，对电动汽车EV的长续驶里程的要求逐渐成为主流趋势，如特斯拉Model-S长续驶里程版最高纯电行驶里程近500公里，大众也宣称未来推出超过400km的电动汽车EV。

为了满足长续驶里程要求，电动汽车配置的动力电池系统(Battery Pack)需要更大容量，一般超过50kWh。电池系统成本、电池包在整车安装中所占空间都对电动汽车的制造提出了相当大的挑战。

目前，电动汽车一般采用两种方式来解决大电量电池包的要求：

其一，增加单体电芯的容量，如三星推出96Ah三元锂离子电池。虽然增加了单体电芯的容量，但是其容量的增加势必会带来空间占用率的增加，如此也会大大制约整车电池空间的利用率，并且，在设计电池包时，大容量的单体电芯不便于随意组合，这使得电池包的可拓展性变差，无法适应不同的续驶里程需求。

其二，采用大量的小容量的单体电芯：例如特斯拉的电池包方案，其基于小容量电芯18650，采用上万只该小容量电芯进行组合，以此来解决大电量电池包的要求。上万只单体电芯的随意组合，虽然解决了大容量和便于组合的问题，但是采用大量的单体电芯势必造成电池包的整体安全性和可靠性的降低。

并且，不论是采用以上两种方案的哪一种，为了保证整车的寿命，对于单体电芯的可靠性的要求极高，如此也导致了电动汽车的整体电池包的成本难以控制。

而在电动汽车EV的整车成本中，动力电池包系统的成本占到40-70％。按目前电池电芯价格计算，动力电池包成本大多会超过电动汽车EV的整车成本的50％。与基于燃油的传统汽车相比，电动汽车EV毫无成本优势，从而大大制约了电动汽车EV的市场接受度。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种双源电池包装置以及电动汽车，用于解决现有技术中电动汽车续航里程短和短期内电池成本高居不下的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种双源电池包装置，应用于电动汽车，所述双源电池包装置包括：主电池包、辅电池包以及分别将所述主电池包和所述辅电池包连接于车身控制器的车身纵梁上的第一固定装置和第二固定装置；其中，所述第二固定装置包括边框本体、设置于所述边框本体的边框上用于与所述车身纵梁连接的至少一个锁止件，所述辅电池包置于所述边框本体中并通过所述锁止件固定。

于本实用新型的一实施例中，所述主电池包和所述辅电池包并排连接于所述车身纵梁上。

于本实用新型的一实施例中，所述主电池包和所述辅电池包的电芯标准不同。

于本实用新型的一实施例中，所述辅电池包包括锂电池、燃料电池或可再生能源电池。

于本实用新型的一实施例中，所述锁止件包括：相互锁合的第一锁止件和第二锁止件；所述第一锁止件，设于所述边框本体的边框上；所述第二锁止件与所述第一锁止件锁合并与所述车身纵梁相连。

于本实用新型的一实施例中，所述第一锁止件和第二锁止件分别为锁扣和锁体中的一种及另一种。

于本实用新型的一实施例中，所述第一固定装置包含若干固定锁扣，通过所述固定锁扣将所述主电池包固定于所述车身纵梁上。

于本实用新型的一实施例中，所述双源电池包装置还包括：控制模块，分别与所述主电池包和所述辅电池包相连，用于控制所述主电池包和所述辅电池包的充放电。

本实用新型还公开了一种电动汽车，所述电动汽车采用如上所述的双源电池包装置。

如上所述，本实用新型的一种双源电池包装置以及电动汽车，具有以下有益技术效果：

1)本实用新型采用不同电芯标准的电池包分别作为主电池包和辅电池包，主电池包为常用配置满足日常续航要求，辅电池包作为运营或者长续航里程需求，可单独进行快换，从而提高电池包使用率和汽车续航里程，增强了电动汽车的安全冗余度，即使一个电池包出现故障，驾驶者也能将车开到目的地或者4S维修，在满足驾驶者出行的需求的前提下，消除了里程焦虑，又可以降低动力电池系统的整体成本，增强了整车竞争力。

2)辅电池包可以单独作为电源，可以给主电池包充电，也可以直接作为电动汽车的电源，或者作为能量储存包直接取下进行充放电，也可以给其他需要移动电源的场所进行供电。

3)本实用新型中辅电池包安装与更换方便，通过使用不同电芯标准的动力电池(主电池包和辅电池包)，使得双源电池包与原电池组相比节约10％-30％的成本。

4)本实用新型通过控制辅电池包的充放电，保证了辅电池包的放电倍率始终保持在一定的范围内，且可恒定输出；且如果出现放电功率不足时，则由主电池包予以补充，此举有效弥补了高能比电芯倍率放电与寿命之间的缺陷，还可以保证电动汽车的整车的动力性、经济性不受电池的影响而降低。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例公开的一种双源电池包装置的原理结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例公开的辅电池包的固定装置的结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例公开的辅电池包的固定装置未连接第二锁止件时的结构示意图。

元件标号说明

100 双源电池包装置

110 主电池包

120 辅电池包

130 第一固定装置

131 固定锁扣

140 第二固定装置

141 边框本体

142a、142c 锁扣

142b、142d 锁体

200 车身控制器

210 车身纵梁

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅附图1至附图3。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1至图3所示，本实施例提供一种双源电池包装置100以及电动汽车，用于解决现有技术中电动汽车续航里程短和短期内电池成本高居不下的问题。以下将详细说明本实施例中双源电池包装置100以及电动汽车的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例中的双源电池包装置100以及电动汽车。

本实用新型提供了一种双源电池包以及电动汽车，双源电池包包括主电池包110和辅电池包120，主电池包110为常用配置满足日常续航要求，辅电池包120作为运营或者长续航里程需求，可单独进行快换，从而提高电池包使用率和汽车续航里程，主电池包110和辅电池包120采用了不同电芯标准的电池包分别作为主电池包110和辅电池包120，并控制辅电池包120的充放电，保证了辅电池包120的放电倍率始终保持在一定的范围内，且可恒定输出；且如果出现放电功率不足时，则由主电池包110予以补充。

本实施例公开了一种应用于电动汽车的双源电池包，所述双源电池包装置100包括：主电池包110、辅电池包120以及分别将所述主电池包110和所述辅电池包120连接于车身控制器200的车身纵梁210上的第一固定装置130和第二固定装置140；其中，如图2所示，所述第二固定装置140包括边框本体141、设置于所述边框本体141的边框上用于与所述车身纵梁210连接的至少一个锁止件，所述辅电池包120置于所述边框本体141中并通过所述锁止件固定。

以下对本实施例中的所述双源电池包装置100进行详细说明。

于本实施例中，所述主电池包110和所述辅电池包120并排连接于所述车身纵梁210上。

所述主电池包110和所述辅电池包120独立安装和使用。主电池包110为常用配置满足日常续航要求，辅电池包120作为运营或者长续航里程需求，可单独进行快换，从而提高电池包使用率和汽车续航里程，增强了电动汽车的安全冗余度，即使一个电池包出现故障，驾驶者也能将车开到目的地或者4S维修，在满足驾驶者出行的需求的前提下，消除了里程焦虑，又可以降低动力电池系统的整体成本，增强了整车竞争力；本实用新型中辅电池包120可以单独作为电源，可以给主电池包110充电，也可以直接作为电动汽车的电源，或者作为能量储存包直接取下进行充放电，也可以给其他需要移动电源的场所进行供电。

于本实施例中，所述主电池包110和所述辅电池包120既可以采用相同电芯标准的电池包，也可以采用不同电芯标准的电池包。本实施例中所提到的电池包的电芯标准包括但不限于：外形形态、材料、额定电压、容量、生产时间等等。

本实施例的主电池包110采用性能较好的电池包，优选功率能量混合型电芯，既能够满足电池包成组后日常的续驶里程，又可以满足峰值放电的瞬时功率。通常情况下，主电池包110所选的电芯至少满足2500次1C充、放电的循环寿命(80％)的要求。辅电池包120采用循环较少的高能比电芯，于本实施例中，所述辅电池包120包括但不限于锂电池、燃料电池或可再生能源电池等，所述辅电池包120例如使用VDA、18650或21700等锂电池，也可以使用燃料电池或其他更高能量密度的可再生能源电池。

如前所述，辅电池包120主要是为了满足更远的续驶里程的需求而设置的，这部分续驶里程在整车的全生命周期内占到的比例不超过10％，故辅电池包120选择高能比的电芯，使得电池包成组后的续驶里程可依据整车需求自由搭配。优选地，辅电池包120的循环寿命满足800次以上的1C充、放电的循环寿命(80％)的要求。如此，主电池包110和辅电池包120既可以满足驾驶者对于出行的需求，消除里程焦虑，又可以降低动力电池包的整体成本，增强了整车竞争力。

于本实施例中，所述第一固定装置130包含若干固定锁扣131，通过所述固定锁扣131将所述主电池包110固定于所述车身纵梁210上。所述固定锁扣131例如为但不限于以下结构：锁止块、锁止销等，所述锁止块上设置有锁止槽，锁止槽两边是锁止卡扣。所述所述第一固定装置130也可以采用现有技术中的任一一种将电池包固定于车载控制器上的固定结构形式。

于本实施例中，所述第二固定装置140构成一个电池快换装置，如图2和图3所示，所述第二固定装置140的所述锁止件可以将所述辅电池包120固定于所述边框本体141中，当需要从电动汽车上取下所述辅电池包120时，打开所述锁止件，所述辅电池包120即可脱离所述边框本体141，所述辅电池包120的拆卸更为简单。

具体地，于本实施例中，所述第二固定装置140的所述锁止件包括：相互锁合的第一锁止件和第二锁止件；所述第一锁止件，设于所述边框本体141的边框上；所述第二锁止件与所述第一锁止件锁合并与所述车身纵梁210相连。

于本实施例中，如图2和图3所示，所述第一锁止件和第二锁止件分别为锁扣和锁体中的一种及另一种。所述锁扣的结构样式例如为锁扣142a、锁扣142c，所述锁体的结构样式例如为锁体142b，锁体142d。

例如，所述锁体设于车身纵梁210与边框本体141相对的第一侧面上；所述锁扣设于所述边框本体141上，且与所述第一侧面相对的第二侧面；或所述锁体设于所述边框本体141上，与所述车身纵梁210相对的第二侧面；及所述锁扣设于所述车身纵梁210，且与所述第二侧面相对的第一侧面。

其中，在需安装或更换所述辅电池包120时，所述边框本体141带动所述锁扣朝着所述锁体移动，使所述锁扣与所述锁体相卡合，进入锁止状态；在需更换所述辅电池包120时，所述边框本体141带动所述锁扣朝远离所述锁体的方向移动，使所述锁扣和所述锁体形成解锁状态。于本实施例中，所述锁体设于车身纵梁210与边框本体141相对的第一侧面上，所述锁扣设于所述边框本体141，且与所述第一侧面相对的第二侧面。

其中，所述锁体可分为上锁体和下锁体，所述上锁体和下锁体通过一止挡部旋转式连接。所述下锁体与所述止挡部之间枢转式连接一锁紧部，所述锁紧部的侧端与一弹性件的一端(于本实施例，该端是指弹性件的下端)相挂接，所述弹性件的另一端(于本实施例中，另一端是指弹性件的上端)挂接于所述上锁体。在本实施例中，所述弹性件采用金属弹簧。

所述锁紧部上设置有锁舌和卡合槽。

所述锁扣呈凹槽状，两侧槽边固定于所述第一侧面或所述第二侧面。于实施例中，所述锁扣固定于所述第二侧面上。

当需要安装所述辅电池包120时，通过压制所述锁舌，使所述锁紧部向一方向(于本实施例中，该方向为逆时针方向)旋转时，将所述锁扣的一槽边推入至所述卡合槽内，以使所述锁舌进入所述锁扣的凹槽。当所述锁紧部向一方向旋转时，所述弹性件处于拉伸状态。当所述锁体和所述锁扣相卡合，进入锁止状态后，通过所述弹性件产生的恢复力，所述锁紧部恢复至原始位置。于本实施例中，所述止挡部的中央开设有用于容纳所述锁扣的一槽边的容纳腔。

于本实施例中，所述双源电池包装置100还包括：控制模块，分别与所述主电池包110和所述辅电池包120相连，用于控制所述主电池包110和所述辅电池包120的充放电。

其中，所述控制模块可通过转换器分别与所述主电池包110和所述辅电池包120相连，所述转换器与所述主电池包110之间的线路上设置有第一开关，第一开关用于控制主电池包110的充放电；所述转换器与所述辅电池包120的线路上设置有第二开关，第二开关用于控制辅电池包120的充放电。所述控制模块通过控制所述转换器控制所述主电池包110为电动汽车供电，或所述辅电池包120为所述电动汽车供电，或所述辅电池包120向所述主电池包110供电。

第一开关和第二开关既可以采用硬开关，也可以采用软开关，并且通过所述控制模块控制。优选地，本实施例的硬开关采用接触器，优选地，本实施例的软开关采用IGBT或者碳化硅等。

在辅电池包120进行放电时，转换器通过升压模式，满足电动汽车所需的功率需求；在辅电池包120进行充电时，转换器通过降压模式，对辅电池包120进行充电。此种情况下，转换器的结构拓扑相对简单。

于本实施例中，所述控制模块控制所述辅电池包120独立供电，所述辅电池包120向所述主电池包110放电或与所述辅电池包120连接的外接设备放电。

具体地，于本实施例中，所述控制模块依据于所述主电池包110的剩余电量和来源于所述电动汽车的功率需求控制所述辅电池包120的工作状态。

所述控制模块通过检测数据，可以计算出主电池包110和/或辅电池包120的电量、剩余电量、健康状态、剩余能量等等。以此为依据，对开关和转换器进行精确控制，实现对主电池包110或辅电池包120的充、放电的精确管理。

更进一步地，于本实施例中，当所述主电池包110的剩余电量小于预设的第一电量阈值时，则所述控制模块控制所述辅电池包120接替所述主电池包110开始放电并同时为所述主电池包110进行充电；当所述主电池包110的剩余电量大于预设的第二电量阈值时，则所述控制模块控制所述主电池包110开始放电，所述辅电池包120停止放电；所述第一电量阈值小于所述第二电量阈值。

其中，第一电量阈值和第二电量阈值是预先设置的。优选地，第一电量阈值为10％；第二电量阈值为40％。

此外，辅电池包120进行放电时，如果电动汽车整车急减速，产生回馈电流时，转换器会停止输出，由主电池包110完全接收回馈后的能量。

此外，为了突出本实用新型的创新部分，本实施例中并没有将与解决本实用新型所提出的技术问题关系不太密切的功能模块引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的功能模块。

本实用新型还公开了一种电动汽车，所述电动汽车采用如上所述的双源电池包装置100。上述已经对双源电池包装置100进行了详细说明，在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

综上所述，本实用新型采用不同电芯标准的电池包分别作为主电池包和辅电池包，主电池包为常用配置满足日常续航要求，辅电池包作为运营或者长续航里程需求，可单独进行快换，从而提高电池包使用率和汽车续航里程，增强了电动汽车的安全冗余度，即使一个电池包出现故障，驾驶者也能将车开到目的地或者4S维修，在满足驾驶者出行的需求的前提下，消除了里程焦虑，又可以降低动力电池系统的整体成本，增强了整车竞争力；本实用新型中辅电池包可以单独作为电源，可以给主电池包充电，也可以直接作为电动汽车的电源，或者作为能量储存包直接取下进行充放电，也可以给其他需要移动电源的场所进行供电；本实用新型中辅电池包安装与更换方便，通过使用不同电芯标准的动力电池(主电池包和辅电池包)，使得双源电池包与原电池组相比节约10％-30％的成本；本实用新型通过控制辅电池包的充放电，保证了辅电池包的放电倍率始终保持在一定的范围内，且可恒定输出；且如果出现放电功率不足时，则由主电池包予以补充，此举有效弥补了高能比电芯倍率放电与寿命之间的缺陷，还可以保证电动汽车的整车的动力性、经济性不受电池的影响而降低。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。