电池系统与车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电池系统与车辆。


背景技术：

2.随着人们环保意识的增强，新能源汽车市场也随之不断扩大，目前常用锂电池作为新能源汽车的动力核心。在新能源汽车中，由于其电池系统及其控制策略复杂，需要设计不同的控制模式来对应系统的状态，以避免因电压平台不一致，损坏新能源汽车中的部件。
3.在新能源汽车的使用过程中，由于充电线的线损较大会导致充电慢的问题；虽然可以通过增大充电线线径的方式加大充电电流来实现快充，但是存在发热严重的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供了一种电池系统与车辆，通过控制电池系统中多个电池模块的串联或并联，使得电池系统能够兼容高电压充电装置的快速充电与低电压充电装置的慢速充电，在多个电池模块串联时，能够实现快速充电，减少了充电时间，提升了电压的同时还降低了线损，有助于提升电池系统效率。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池系统，包括：多个电池模块、并联开关电路以及串联开关电路；所述多个电池模块通过所述并联开关电路并联连接，或者所述多个电池模块通过所述串联开关电路串联连接；并联或者串联的多个所述电池模块形成了所述电池系统的正极端与负极端，所述正极端通过主正继电器连接到充电接口，所述负极端通过主负继电器连接到充电接口；在所述多个电池模块并联连接时，所述电池系统的放电电压或充电电压为第一预设电压；在所述多个电池模块串联连接时，所述电池系统的充电电压为第二预设电压，所述第一预设电压小于所述第二预设电压。
6.本实用新型还提供了一种车辆，包括：上述的电池系统、主正继电器、主负继电器、负载电路以及充电接口；所述电池系统的正极端通过所述主正继电器连接到所述充电接口，所述电池系统的负极端通过所述主负继电器连接到所述充电接口。
7.本实用新型实施例提供了一种电池系统，电池系统，包括：多个电池模块、并联开关电路以及串联开关电路；多个电池模块通过并联开关电路并联连接，或者多个电池模块通过串联开关电路串联连接；在多个电池模块并联连接时，电池系统的放电电压或充电电压为第一预设电压；在多个电池模块串联连接时，电池系统的充电电压为第二预设电压，第一预设电压小于第二预设电压。基于此，通过控制电池系统中多个电池模块的串联或并联，使得电池系统能够兼容高电压充电装置的快速充电与低电压充电装置的慢速充电，在多个电池模块串联时，能够实现快速充电，减少了充电时间，提升了电压的同时还降低了线损，有助于提升电池系统效率。
8.在一个实施例中，所述第一预设电压等于单个所述电池模块的电压；所述第二预设电压等于单个所述电池模块的电压的n倍，n为所述电池模块的数量。
9.在一个实施例中，所述并联开关电路包括：2*(n-1)个并联开关，在相邻两个所述
电池模块之间，一个所述电池模块的正极通过所述并联开关连接到另一个所述电池模块的正极，且一个所述电池模块的负极通过所述并联开关连接另一个所述电池模块的负极；其中n为电池模块的数量。
10.在一个实施例中，所述串联开关电路包括：n-1个串联开关，在相邻两个所述电池模块之间，一个所述电池模块的正极通过所述串联开关连接到另一个所述电池模块的负极；其中n为电池模块的数量。
11.在一个实施例中，所述电池模块为电池单元或电池模组。
12.在一个实施例中，所述车辆还包括车载充电模块，所述负载电路包括：第一dc/dc转换器，所述正极端与所述负极端分别连接到所述负载电路中的第一dc/dc转换器，所述第一dc/dc转换器通过所述车载充电模块连接到所述充电接口。
13.在一个实施例中，所述负载电路还包括：第二dc/dc转换器、dc/ac转换器、电机、压缩机；所述第二dc/dc转换器、dc/ac转换器以及所述压缩机分别与所述第一dc/dc转换器电连接；所述电机与所述第二dc/dc转换器电连接。
14.在一个实施例中，所述车辆还包括：预充电路，所述预充电路并联在所述主正继电器的两端；所述预充电路包括：串联的预充开关与预充电阻。
15.在一个实施例中，所述车辆还包括控制器，所述控制器分别连接于所述电池系统、所述主正继电器、所述主负继电器以及所述充电接口。
附图说明
16.图1是根据本实用新型第一实施例的电池系统应用于车辆中的示意图；
17.图2是根据本实用新型第二实施例的车辆的示意图。
具体实施方式
18.以下将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
19.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
20.除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
21.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
22.如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和
“”
包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“或/和”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
23.在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
24.本实用新型第一实施方式涉及一种电池系统，可以应用在电动车辆中，该电池系统可以兼容高电压充电装置的快速充电与低电压充电装置的慢速充电。
25.电池系统包括；多个电池模块、并联开关电路以及串联开关电路。其中，电池模块为电池单元或电池模组。
26.多个电池模块通过并联开关电路并联连接，或者多个电池模块通过串联开关电路串联连接；并联或者串联的多个电池模块形成了电池系统的正极端与负极端，正极端通过主正继电器连接到充电接口，负极端通过主负继电器连接到充电接口；在多个电池模块并联连接时，电池系统的放电电压或充电电压为第一预设电压；在多个电池模块串联连接时，电池系统的充电电压为第二预设电压，第一预设电压小于第二预设电压。
27.由上可知，该电池系统中，并联开关电路能够使得多个电池模块并联，并联后电池系统的容量为单个电池模块的n倍(n为电池模块的数量)，此时电池系统可以适用于充电电压为第一预设电压的慢速充电，在放电模式下电池系统的输出电压为第一预设电压以为车辆中的负载电路供电，第一预设电压等于单个电池模块的电压。串联开关电路能使得多个电池模块依次串联，此时电池系统能够适应于充电电压为第二预设电压的快速充电，第二预设电压等于单个电池模块的电压的n倍，n为电池模块的数量。其中，并联开关电路与串联开关电路的通断可以由车辆的电池管理系统bms来控制，即由bms系统根据目前充电接口的输入电压来调整电池系统中的多个电池模块的并联或串联。
28.在一个例子中，并联开关电路包括：2*(n-1)个并联开关，在相邻两个电池模块之间，一个电池模块的正极通过并联开关连接到另一个电池模块的正极，且一个电池模块的负极通过并联开关连接另一个电池模块的负极。串联开关电路包括：n-1个串联开关，在相邻两个电池模块之间，一个电池模块的正极通过串联开关连接到另一个电池模块的负极；其中n为电池模块的数量。
29.下面以电池系统中包括两个电池模块为例进行说明，请参考图1，其中并联开关电路包括2个并联开关，分别为并联开关s1和并联开关s2，串联开关电路包括1个串联开关s3。
30.两个电池模块分别为电池模块11和电池模块12，目前电动车辆常用的电车载电压为500v，本实施例以电池模块11和电池模块12的电压均为500v为例。
31.电池11的正极通过并联开关s1连接到电池模块12的正极，电池模块11 的负极通过并联开关s2连接到电池模块12的负极，电池模块11的负极还通过串联开关s3连接到电池模块12的正极。
32.电池模块11的正极形成了电池系统的正极端、电池模块12的负极形成了电池系统的负极端，电池系统的正极端连接到车辆的主正继电器s4的一端，主正继电器s4的另一端连接到负载电路2的正输入端，电池系统的负极端连接到车辆的主负继电器s5的一端，主负继电器s5的另一端连接到负载电路2 的负输入端。电池系统的正极端通过主正继电器s4连接到车辆的充电接口3，电池系统的负极端通过主负继电器s5连接到车辆的充电接口3。另外，负载电路2还通过车辆的车载充电模块4连接到充电接口3；负载电路2还连接到车辆的bms系统，为bms系统供电，bms系统分别连接到并联开关s1、并联开关s2、串联开关s3、主正
继电器s4以及主负继电器s5，以控制各开关、继电器的通断。
33.在电池系统处于放电或500v电压充电模式下，并联开关s1和并联开关 s2导通、串联开关s3断开，电池模块11和电池模块12并联连接，高压直流母线为500vdc，电池系统容量为单个电池模块的2倍；在电池系统处于1000v 电压充电模式下，并联开关s1和并联开关s2断开、串联开关s3导通，能够进行快速充电，此时车辆负载电路与电池系统隔离。
34.本实施例提供了一种电池系统，包括：多个电池模块、并联开关电路以及串联开关电路；多个电池模块通过并联开关电路并联连接，或者多个电池模块通过串联开关电路串联连接；在多个电池模块并联连接时，电池系统的放电电压或充电电压为第一预设电压；在多个电池模块串联连接时，电池系统的充电电压为第二预设电压，第一预设电压小于第二预设电压。基于此，通过控制电池系统中多个电池模块的串联或并联，使得电池系统能够兼容高电压充电装置的快速充电与低电压充电装置的慢速充电，在多个电池模块串联时，能够实现快速充电，减少了充电时间，提升了电压的同时还降低了线损，有助于提升电池系统效率。
35.本实用新型的第二实施例涉及一种车辆，请参考图1与图2，车辆包括：第一实施例中的电池系统、主正继电器s4、主负继电器s5、负载电路2以及充电接口3；电池系统的正极端通过主正继电器s4连接到充电接口3，电池系统的负极端通过主负继电器s5连接到充电接口3。其中，电池系统的具体结构如第一实施例中，在此不再赘述。需要说明的是，本实施例中仅涉及了车辆所包含的部分部件，车辆中其他的部件在此不再一一赘述。
36.在一个例子中，车辆还包括车载充电模块4，负载电路2包括：第一dc/dc 转换器21，正极端与负极端分别连接到负载电路中的第一dc/dc转换器21，第一dc/dc转换器21通过车载充电模块4连接到充电接口3。目前电动车辆常用的电车载电压为500v，此时第一dc/dc转换器21为500v的dc/dc转换器。
37.在一个例子中，负载电路2还包括：第二dc/dc转换器22、dc/ac转换器23、电机24、压缩机25；第二dc/dc转换器22、dc/ac转换器23以及压缩机25分别与第一dc/dc转换器21电连接；电机24与dc/ac转换器 23电连接。其中，第二dc/dc转换器21用于为车辆的电池管理系统5供电，第二dc/dc转换器21例如为12v的dc/dc转换器；dc/ac转换器23用于将直流电转换为交流电，以为电机24供电。另外，电机24、压缩机25等为车辆中常用部件，在此不再一一介绍。
38.在一个例子中，车辆还包括：预充电路，预充电路并联在主正继电器s4 的两端；预充电路包括：串联的预充开关s6与预充电阻r1。
39.在一个例子中，车辆还包括控制器，控制器分别连接于电池系统、主正继电器、主负继电器以及充电接口。其中，控制器可以为车辆的电池管理系统5，此时bms系统分别连接到并联开关s1、并联开关s2、串联开关s3、主正继电器s4以及主负继电器s5，以控制各开关、继电器的通断。
40.以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。
41.考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。