动力电池系统及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池系统及车辆。


背景技术：

2.在电动汽车中，汽车在运行时的不同设备的直流供电需求电压相差较大，无法通过电压变换电路实现统一供电，因此，在相关技术中，通常会将在电动汽车的动力电池系统中独立设置高压供电模块和低压供电模块，以满足电动汽车的不同供电需求，但这会导致动力电池系统的结构复杂，且占用较多的车载空间，集成度不高。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种动力电池系统，通过采用多个第一电芯单元串联构成低压能量单元，以及采用多个第二电芯单元和低压能量单元串联构成高压能量单元，使动力电池系统能够输出不同电压以满足低压和高压的供电需求，实现了低压能量单元的复用，从而简化了动力电池系统的结构，提高了动力电池系统的集成度。
4.本实用新型的第二个目的在于提出一种车辆。
5.为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种动力电池系统，系统包括动力电池，动力电池包括：多个第一电芯单元，多个第一电芯单元串联构成低压能量单元；多个第二电芯单元，多个第二电芯单元和低压能量单元串联构成高压能量单元。
6.根据本实用新型实施例的动力电池系统，通过采用多个第一电芯单元串联构成低压能量单元，以及采用多个第二电芯单元和低压能量单元串联构成高压能量单元，使动力电池系统能够通过输出不同电压以满足低压和高压的供电需求，实现了低压能量单元的复用，从而简化了动力电池系统的结构，提高了动力电池系统的集成度。
7.根据本实用新型的一个实施例，多个第一电芯单元中的每个第一电芯单元还并联至少一个第三电芯单元。
8.根据本实用新型的一个实施例，低压能量单元具有多个，多个低压能量单元并联连接。
9.根据本实用新型的一个实施例，第一电芯单元、第二电芯单元和第三电芯单元均包括至少一个电芯，至少一个电芯串联和/或并联连接。
10.根据本实用新型的一个实施例，多个第二电芯单元均分为第一电芯单元组和第二电芯单元组，第一电芯单元组和第二电芯单元组中的第二电芯单元分别串联，第一电芯单元组、低压能量单元和第二电芯单元组依次串联。
11.根据本实用新型的一个实施例，系统还包括：采集单元，采集单元与动力电池相连，用以采集动力电池的电压信息；能量均衡单元，能量均衡单元与动力电池相连，用以对动力电池进行能量均衡；电池管理系统，电池管理系统与采集单元和能量均衡单元相连，用以根据电压信息控制能量均衡单元对低压能量单元和高压能量单元进行能量均衡。
12.根据本实用新型的一个实施例，系统还包括：电压转换单元，电压转换单元分别与高压能量单元和低压能量单元相连；电池管理系统还与电压转换单元相连，用以控制电压转换单元将高压能量单元的高压转换为低压给低压能量单元充电，或者，将低压能量单元的低压转换为高压给低压能量单元放电。
13.根据本实用新型的一个实施例，低压能量单元的容量大于高压能量单元的容量。
14.根据本实用新型的一个实施例，低压能量单元的输出电压为6～60v，高压能量单元的输出电压为200v～1200v。
15.为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种车辆，包括前述的动力电池系统。
16.根据本实用新型实施例车辆，通过前述的动力电池系统，能够简化动力电池系统结构，提高动力电池系统的集成度，从而能够节省车辆空间，实现了对车辆的结构优化。
17.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.图1为根据本实用新型一个实施例的动力电池系统的结构示意图；
19.图2为根据本实用新型一个实施例的低压能量单元的电路图；
20.图3为根据本实用新型一个实施例的高压能量单元的电路图；
21.图4为根据本实用新型一个实施例的动力电池系统的电路图；
22.图5a-图5b为根据本实用新型一个实施例的低压能量单元的位置示意图；
23.图6为根据本实用新型一个实施例的动力电池系统的电路图；
24.图7为根据本实用新型一个实施例的车辆的结构示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.下面参考附图描述本实用新型实施例提出的动力电池系统及车辆。
27.图1为根据本实用新型一个实施例的种动力电池系统的结构示意图，参考图1所示，该系统100包括动力电池110，动力电池110包括：多个第一电芯单元cell1和多个第二电芯单元cell2。
28.其中，多个第一电芯单元cell1串联构成低压能量单元111；多个第二电芯单元cell2和低压能量单元111串联构成高压能量单元112。
29.具体来说，参考图1所示，动力电池系统100可进行低压供电和高压供电，当动力电池系统100需要进行低压供电时，可将低压能量单元111的供电正极lv+和供电负极lv-接入供电回路中，通过低压能量单元111中的串联的多个第一电芯单元cell1进行放电，以输出低压直流电；当动力电池系统100需要进行高压供电时，可将高压能量单元112的供电正极hv+和供电负极hv-接入供电回路中，通过高压能量单元112中的串联的多个第二电芯单元
cell2和低压能量单元111中的串联的多个第一电芯单元cell1同时进行放电，以输出高压直流电，从而使动力电池系统100具有低压供电和高压供电功能。同时，在上述供电流程中，低压能量单元111中的多个第一电芯单元cell1在动力电池系统100进行低压和高压供电时均进行放电，由此实现了对低压能量单元111的复用。
30.上述实施例中，通过采用多个第一电芯单元串联构成低压能量单元，以及采用多个第二电芯单元和低压能量单元串联构成高压能量单元，使动力电池系统能够输出不同电压以满足低压和高压的供电需求，实现了低压能量单元的复用，从而实现了对动力电池系统结构的简化，提高了系统的集成度。
31.在一些实施例中，低压能量单元的容量大于高压能量单元的容量。
32.具体来说，在实际使用中，由于高压能量单元112仅在动力电池系统100进行高压供电时进行放电，而低压能量单元111在动力电池系统100进行高压供电和低压供电时均进行放电，故低压能量单元111的能量消耗速度大于高压能量单元112的能量消耗速度，当低压能量单元111等于高压能量单元112的容量时，可能会使低压能量单元111出现过放电现象，从而使动力电池系统100故障，降低动力电池系统100的安全性。因此，可将低压能量单元111的容量设置为大于高压能量单元112的容量，以补偿低压能量单元111的能量消耗速度，从而提高了动力电池系统的安全性。
33.进一步的，参考图2所示，多个第一电芯单元cell1中的每个第一电芯单元cell1还并联至少一个第三电芯单元cell3。
34.具体来说，由于高压能量单元112是由多个第二电芯单元cell2和低压能量单元111串联构成，因此，高压能量单元112的容量等于第二电芯单元cell2和低压能量单元111中较低的容量，因此，如需使低压能量单元111的容量大于高压能量单元112的容量，只需使低压能量单元111的容量大于第二电芯单元cell2。例如，参考图2所示，可在每个第一电芯单元cell1上并联至少一个第三电芯单元cell3，再通过多个第一电芯单元cell1串联构成低压能量单元111，此时低压能量单元111的容量等于单个第一电芯单元cell1和至少一个第三电芯单元cell3的容量之和，且可通过增加并联的第三电芯单元cell3的数量，增大低压能量单元111的容量，从而确保第一电芯单元cell1的容量大于高压能量单元112，以提高动力电池系统100的安全性；同时，通过在每个第一电芯单元cell1上并联至少一个第三电芯单元cell3后再将多个第一电芯单元cell1串联构成低压能量单元111，能够提高动力电池系统100的可靠性。当某个第一电芯单元cell1或第三电芯单元cell3失效时，低压能量单元111依旧能保持低压供电功能。
35.由此，通过在每个第一电芯单元上并联至少一个第三电芯单元，既能增加低压能量单元的容量，使低压能量单元大于高压能量单元，提高了动力电池系统的安全性；又能使低压能量单元111在某个第一电芯单元或第三电芯单元失效时，依旧保持供电功能，从而提高了动力电池系统的可靠性。
36.在一些实施例中，参考图3所示，低压能量单元111具有多个，多个低压能量单元111并联连接。
37.具体来说，参考图3所示，可在动力电池系统100设置多个低压能量单元111，多个低压能量单元111并联连接，使多个低压能量单元111的容量可以叠加，且可通过增加并联的低压能量单元111数量，提高多个低压能量单元111的容量，从而能够确保多个低压能量
单元111的容量大于高压能量单元112，提高了动力电池系统的安全性的。
38.在一些实施例中，第一电芯单元cell1、第二电芯单元cell2和第三电芯单元cell3均包括至少一个电芯，至少一个电芯串联和/或并联连接。
39.具体来说，第一电芯单元cell1、第二电芯单元cell2和第三电芯单元cell3均由至少一个电芯构成，且至少一个电芯可通过串联和/或并联的方式连接，使第一电芯单元cell1、第二电芯单元cell2和第三电芯单元cell3能够具有合适的输出电压和容量。可根据动力电池系统100的供电需求，如供电需求精度等，确定第一电芯单元第一电芯单元cell1、第二电芯单元cell2和第三电芯单元cell的输出电压和容量，进而确定这些电芯单元内电芯的数量和串并联方式。
40.在一些实施例中，参考图4所示，多个第二电芯单元cell2均分为第一电芯单元组dyz1和第二电芯单元组dyz2，第一电芯单元组dyz1和第二电芯单元组dyz2中的第二电芯单元cell2分别串联，第一电芯单元组dyz1、低压能量单元111和第二电芯单元组dyz2依次串联。
41.具体来说，由于低压能量单元111的放电时间要高于多个第二电芯单元cell2，故低压能量单元111也会因放电产生更多的热量，因此可将多个第二电芯单元cell2均分为第一电芯单元组dyz1和第二电芯单元组dyz2，并将第一电芯单元组dyz1、低压能量单元111和第二电芯单元组dyz2依次串联，使低压能量单元111处于动力电池110的中心区域，如图5a～图5b所示，此时第一电芯单元组dyz1和第二电芯单元组dyz2能够对低压能量单元111起到较好的保温效果，使低压能量单元111具有较高温度以及较好的功率输出特性；同时，由于低压能量单元111具有较高温度，因此可利用低压能量单元111散发的热量对第一电芯单元组dyz1和第二电芯单元组dyz2进行加热，使动力电池系统100的多个第二电芯单元cell2也具有较好的功率输出特性，从而提高动力电池系统100的低温性能。
42.上述实施例中，通过将多个第二电芯单元均分为第一电芯单元组和第二电芯单元组，并将第一电芯单元组、低压能量单元和第二电芯单元组依次串联，既能对低压能量单元起到保温效果，又能利用低压能量单元加热多个电芯单元，从而提高了动力电池系统的低温性能。
43.在一些实施例中，参考图4所示，系统100还包括：采集单元120、能量均衡单元130和电池管理系统(未图示)，其中，采集单元120与动力电池110相连，用以采集动力电池110的电压信息；能量均衡单元130与动力电池110相连，用以对动力电池110进行能量均衡；电池管理系统与采集单元120和能量均衡单元130相连，用以根据电压信息控制能量均衡单元130对低压能量单元111和高压能量单元112进行能量均衡。
44.具体来说，由上述可知，低压能量单元111的容量需要大于高压能量单元112的容量，在对动力电池110充电时，如对动力电池110进行统一高压充电时，其中的低压能量单元111将无法充满，因此，可在动力电池系统100中设置采集单元120、能量均衡单元130和电池管理管理系统，在动力电池系统100进行充电时，采集单元120对动力电池110中的每个第一电芯单元cell1、第二电芯单元cell2以及第三电芯单元cell3(如低压能量单元111中具有第三电芯单元cell3)的电压进行检测，并将检测到的电压信息输出到电池管理系统，电池管理系统根据电压信息，控制能量均衡单元130对动力电池110中的多个第一电芯单元cell1和第二电芯单元cell2的充电电压进行调节，使低压能量单元111中的多个第一电芯
单元cell1和第三电芯单元cell3(如有)也能充满电，以确保在动力电池系统100供电开始时，低压能量单元111的电量大于高压能量单元112的电量，进而确保动力电池系统供电安全。
45.进一步的，参考图6所示，系统100还包括：电压转换单元140，电压转换单元140分别与高压能量单元112和低压能量单元111相连；电池管理系统还与电压转换单元140相连，用以控制电压转换单元140将高压能量单元112的高压转换为低压给低压能量单元111充电，或者，将低压能量单元111的低压转换为高压给低压能量单元111放电。
46.具体来说，在动力电池110充电或放电过程中，可能会因为高压放电和低压放电的时长不一致等原因，导致低压能量单元111的电量不正常，进而导致动力电池系统100的供电功能异常，例如，在充电过程中，低压能量单元111可能存在无法充满电的情况。因此，参考图6所示，可在动力电池系统100中增加电压转换单元140，当电池管理系统确定低压能量单元111的电量过低时，可通过电压转换单元140将高压能量单元112的高压转换为低压，再将低压通过低压能量单元的供电正极lv+以及供电负极lv-给低压能量单元111充电；或者，当电池管理系统确定低压能量单元111的电量过高时，可通过电压转换单元140将低压能量单元111的低压转换为高压，再将高压通过高压能量单元112的供电正极hv+、供电负极hv-使低压能量单元111放电，从而避免低压能量单元的电量过低或过高，确保了动力电池系统的供电功能正常，提高了动力电池系统的安全性。
47.在一些实施例中，低压能量单元111的输出电压为6～60v，高压能量单元112的输出电压为200v～1200v。
48.具体来说，可通过设置低压能量单元111中的第一电芯单元cell1的数量，使低压能量单元111的输出电压为6～60v，从而使动力电池系统能够给电池管理系统、电池控制器、电池加热冷却系统以及其他供电电压不同的低压供电系统供电；同样，可通过设置高压能量单元112中第二电芯单元cell2的数量，使高压能量单元112的输出电压范围为200v～1200v，使动力电池系统100获得较宽的高压供电范围，以满足车辆中的不同电压的供电需求，从而提高了动力电池系统的适用性。
49.综上所述，根据本实用新型实施例的动力电池系统，通过采用多个第一电芯单元串联构成低压能量单元，以及采用多个第二电芯单元和低压能量单元串联构成高压能量单元，使动力电池系统能够输出不同电压以满足低压和高压的供电需求，实现了低压能量单元的复用，从而简化了动力电池系统的结构，提高了系统的集成度；同时，通过在第一电芯单元上增加并联的第三电芯单元，或在动力电池系统中并联多个低压能量单元，以提高低压能量单元的容量，再通过在动力电池系统中设置电压转换单元，使低压能量单元的电量维持在合理范围，确保了动力电池系统的供电功能正常，从而提高了动力电池系统的安全性，实现了对动力电池系统的整体优化。
50.对应上述实施例，本实用新型实施例还提供了一种车辆，参考图7所示，该车辆10005包括前述的动力电池系统100。
51.根据本实用新型实施例的车辆，通过前述的动力电池系统，能够简化动力电池系统结构，提高动力电池系统的集成度，从而能够节省车辆空间，实现了对车辆的结构优化。
52.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以
53.被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介0质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他
54.可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装
55.置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具5有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存
56.储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫
57.描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，0然后将其存储在计算机存储器中。
58.应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知
59.的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门5电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，
60.现场可编程门阵列(fpga)等。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材
62.料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的0示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者
63.特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
65.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
66.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围
内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。