一种蓄电池组和包含该蓄电池组的混合动力车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在混合动力车辆中使用的作为能量存储设备的蓄电池组，尤其涉及包括高容量48V电池的蓄电池组。
【背景技术】
[0002]总得来说，具有使用汽油或柴油作为主要燃料的内燃机导致诸如空气污染的污染。因此，近来作出许多努力来发展电动车辆或混合动力车辆来减少污染。
[0003]电动车辆使用由电池输出的电能操作的电池发动机。这样的电动车辆使用蓄电池组，在蓄电池组中多个可重复充电的二次电池排列成单个蓄电池组作为主要电源，并且不会产生废气并且产生的噪声非常小。
[0004]混合动力车辆使用至少两种电源，例如，内置发动机和由电池操作的致动器。复合式混合动力车辆当前正在发展。这样的复合式混合动力车辆使用内燃机和通过持续提供氢气和氧气和包含化学反应来获取电能的燃料电池，或使用蓄电池和燃料电池。
[0005]包含在这样的电动车辆或混合动力车辆的电池供电设备是用来提供能量给相关电子设备和致动器的电源，其包括多个蓄电池。通过使用多蓄电池组而不是单体蓄电池组可以应用高压或增加容量。
[0006]在混合动力车辆中，诸如远程信息处理、ISG、电机驱动方向盘等的电负载需要从12V电池获取更多电力，但是传统的12V电池系统不能满足这样增长的电力需求。为了克服这样的限制，提出了一种实施低功耗的混合动力系统的48V系统作为替代，并且执行研究来发展48V额定电负载来代替消耗过多电力的电负载。
[0007]例如，48V系统用于诸如带式起动发电机(BSG，belted starter generator)、空调、电机驱动方向盘等的高负载，并且12V系统用于诸如音频、显示器、灯等的电负载。
[0008]图1和2为显示了传统混合电力车辆的配置的框图，和图3显示了传统预充电继电器的框图。
[0009]参考图1，传统混合动力车辆的电池系统包括通过皮带轮11传输电力到电动机10或将在电动机10中生成的电力转换为电能的电动发电机20，以及逆变器30，其用于提供电能给电动发电机20或将从电动发电机20传送的能量转换为电能以将电能转移到主蓄电池组40。
[0010]电动发电机20对应于安装在电动机和变速器之间的IGS以控制电动机的点火的开启/关闭和驱动所需的启动转矩，操作为在车辆正常运行下的发电机，和在驱动制动器时收集可再生的制动能量。
[0011]另外，传统的电池系统包括子蓄电池60和用于增加或降低主蓄电池组40和子蓄电池60之间电压的DC-DC转换器50。
[0012]详细地，如图2所示，主蓄电池组40包括电池管理系统(BMS，battery managementsystem) 41，其作为主蓄电池控制单元，用来感测车辆的电池状态和控制电池的操作。
[0013]BMS 41感测车辆系统的电池状态信息，控制对电池进行充电/放电的电路并包括控制供电单元、多个感测单元、主微计算机和备份微计算机。
[0014]例如，BMS 41具有用来测量包括在主蓄电池43中的每个蓄电池单元的电压以均衡蓄电池单元之间的电压的电池平衡电路，和用于测量蓄电池单元和蓄电池组40的温度的温度传感器。
[0015]另外，BMS 41具有用来测量输入/输出电压和电流的感测电路；诸如CAN、LIN等用于车辆内通信的通信模块；和用于监视系统的每个位置的温度和执行电池平衡的ASIC。
[0016]另外，BMS 41包括用于控制电路和传感器的主微计算机；在诸如主计算机失败等紧急情况下使用的或用于处理辅助操作的备份微计算机(DSP);和用于从12V辅助电池生成提供给每个电路和传感器的控制电力的切换模式电力系统(SMPS，switching modepower system)。
[0017]如上所述，为了使用电能作为车辆的能源，提供多个电路和传感器以及用于管理这些电路和传感器的微计算机来对这些元件进行稳定操作和保护。
[0018]BMS 41控制与用来在车辆系统和主蓄电池42之间切换连接的主继电器对应的电池切断开关单元(BDU，battery disconnect unit)420 BDU 42将参考图3进行更详细描述。
[0019]根据现有技术，DC-DC转换器50物理地与主蓄电池组40分离，并且布置于主蓄电池组40和子蓄电池60之间。DC-DC转换器50包括转换器电力单元51和转换器控制单元52。
[0020]转换器电力单元51包括用于根据从转换器控制单元52传送的栅极信号来增加或降低DC电压的电路。
[0021]如上述BMS，转换器控制单元52包括用于包含在其中的多个电路和传感器的稳定操作和保护的微计算机。
[0022]详细地，如上述具有多个电路和传感器的BMS，转换器控制单元52应当具有用于执行各种控制操作的微计算机、用于控制在DC-DC转换器中所需功率元件(例如，PET、IGBT等)的PWM控制器、和栅极驱动电路，并且具有用于在车辆中与另一个设备进行CAN通信的通信模块、用于感测每个所需区域的温度的NTC电路、和用于测量输入/输出电压/电流和每相电流的感测电路。
[0023]而且，转换器控制单元52具有用于保护在DC-DC转换器50中的每个电路和传感器免受过电压、过电流和高温的保护电路，和用于给每个电路元件提供控制电力的SMPS。
[0024]如上所述，对于使用电能作为电源的传统车辆，不仅蓄电池组40，而且DC-DC转换器50具有大量的传感器、用于读取传感器数值的单元和用于控制和保护上述元件的电路。因此，大量的线被复杂地连接，并且用来发散由主蓄电池组40生成的热量的制冷结构和用来发散由DC-DC转换器50生成的热量的制冷结构应被单独提供。
[0025]另外，提出如图3所示预充电继电器以当车辆开始启动，如果主蓄电池43立即连接到车辆系统时，防止高电流迅速流到车辆系统。
[0026]S卩，如相关技术一样，用于接通/关断主蓄电池43的接触器42a、并联连接到接触器42a的预充电继电器42b、预充电阻抗42c和用于保护整个系统的熔断器配置在主蓄电池43和逆变器30之间，以及在主蓄电池43和DC-DC转换器50之间。
[0027]假如当车辆启动时，对应于主继电器的接触器42a立即被连接，那么由于电池的临时短路产生的快速电流即高电流导致继电器融断现象，其会严重损坏车辆系统(即，逆变器平滑电容器等)。为了克服这样的限制，在初始启动时，当接触器42a关断时，预充电继电器42b接通，并且流经连接到预充电继电器42b的预充电阻抗42c的电流强度被限制。这里，由于电流强度根据阻抗的大小来变化，那么预充电继电器的规格基于电流强度来决定。
[0028]根据上述传统车辆系统，主蓄电池组与DC-DC转换器的每一个都有大量传感器和电路，并且需要大量的线来连接这些传感器和电路。因此，不仅车辆电池系统的费用会增加，而且车辆的重量也会增加。
[0029]而且，用于降低温度的制冷结构应提供给主蓄电池组和DC-DC转换器的每一个，并且应设置额外的预充电继电器用于稳定的系统操作。
【发明内容】
[0030]实施例提出了用于集成48V混合动力车辆所需的蓄电池组、BDU、BMS和DC-DC转换器的蓄电池组以便系统稳定操作所需的传感器和电路可共用，以及包括所述蓄电