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电池系统和电动汽车

阅读：414发布：2020-05-12

专利汇可以提供电池系统和电动汽车专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开是关于一种电池系统和电动汽车，属于电动汽车技术领域。该电池系统包括电池控制器、电流传感器、多个电池模组、多个电子开关、多个电压采样电路，其中：多个电池模组和电流传感器相串联；每个电池模组的两端并联有一个电子开关、一个电压采样电路；多个电子开关、多个电压采样电路、电流传感器均与电池控制器电性连接；电池控制器，用于在电池系统处于充电状态下，确定每个电池模组的电量，当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量高于平均电量时，控制与第一电池模组相并联的第一电子开关闭合，当检测到第一电池模组的电量不高于平均电量时，控制第一电子开关断开。采用本公开，可以在不损耗多余电能的情况下，保护电池系统。，下面是电池系统和电动汽车专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括电池控制器、电流传感器、多个电池模组、多个电子开关、多个电压采样电路，其中：
所述多个电池模组和所述电流传感器相串联；
每个电池模组的两端分别并联有一个电子开关、一个电压采样电路；
所述多个电子开关、所述多个电压采样电路、所述电流传感器均与所述电池控制器电性连接；
所述电池控制器，用于在所述电池系统处于充电状态下，基于所述电流传感器发送的电流值、每个电压采样电路发送的电压值以及所述电池模组的数量，确定每个电池模组的电量，当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量高于平均电量时，控制与所述第一电池模组相并联的第一电子开关闭合，当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量不高于平均电量时，控制与所述第一电池模组相并联的第一电子开关断开。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括多个电感和多个二极管；
每个电池模组的两端并联有一组相串联的电子开关和电感；
每个电子开关的两端并联有一个二极管，每个二极管的负极与其所并联的电子开关所串联的电池模组的正极电性连接。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池控制器，用于当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量高于平均电量时，基于第一电池模组的电量与平均电量之间的电量差，以及预先存储的电量差与电子开关的接通时长的对应关系，控制与所述第一电池模组相并联的第一电子开关的闭合时长。
4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电子开关为mos管。
5.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池模组的数量为第一预设数值。
6.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，每个电池模组包括多个单体电池，所述多个单体电池相并联。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述单体电池的数量为第二预设数值。
8.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1-7任一项所述的电池系统。

说明书全文

电池系统和电动汽车

技术领域

[0001] 本公开是关于电动汽车技术领域，尤其是关于一种电池系统和电动汽车。

背景技术

[0002] 在能源危机和环境污染越来越严重的情况下，电动汽车以其节能、低噪声和零排放等优势得到快速发展。

[0003] 电动汽车的动力来源于电池系统，电池系统中包括多个电池模组，这些电池模组相串联形成电池组，例如，一个典型的电池系统包括96个电池模组，这96个电池模组相串联，电池系统作为一个整体为电动汽车提供电能。尽管电池系统可以作为一个整体向外放电，但由于电池系统中的每个电池模组并不完全一样，这样，当电池系统经过多轮充放电周期后，某个或者多个电池模组的充电状态、放电状态会与其它电池模组相偏离，出现过放或过充的情况，久而久之，电池系统就会出现故障。

[0004] 那么为了使各电池模组的充电状态和放电状态处于相当水平，相关技术中，通常会在每个电池模组所在的电路上并联一个可调电阻，这样，例如，当外部电源向电池系统充电时，电池系统的电池控制器检测到某一个电池模组的电量高于平均电量时，则改变与该电池模组相并联的可调电阻的大小，使可调电阻消耗该电池模组的电量，以降低该电池模组的电量，进而使该电池模组的充电状态与其它电池模组的充电状态处于相当水平。

[0005] 在实现本公开的过程中，发明人发现至少存在以下问题：

[0006] 上述在每个电池模组所在电路串联可调电阻来调整电池模组的电量的方案，虽然保护了电池系统，但是对能量造成了浪费。

发明内容

[0007] 本公开提供了一种电池系统和电动汽车，以克服相关技术中存在的问题。所述技术方案如下：

[0008] 根据本公开实施例，提供一种电池系统，所述电池系统包括电池控制器、电流传感器、多个电池模组、多个电子开关、多个电压采样电路，其中：

[0009] 所述多个电池模组、所述电流传感器相串联；

[0010] 每个电池模组的两端分别并联有一个电子开关、一个电压采样电路；

[0011] 所述多个电子开关、所述多个电压采样电路、所述电流传感器均与所述电池控制器电性连接；

[0012] 所述电池控制器，用于在所述电池系统处于充电状态下，基于所述电流传感器发送的电流值、每个电压采样电路发送的电压值以及所述电池模组的数量，确定每个电池模组的电量，当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量高于平均电量时，控制与所述第一电池模组相并联的第一电子开关闭合，当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量不高于平均电量时，控制与所述第一电池模组相并联的第一电子开关断开。

[0013] 可选的，所述电池系统还包括多个电感和多个二极管；

[0014] 每个电池模组的两端并联有一组相串联的电子开关和电感；

[0015] 每个电子开关的两端并联有一个二极管，每个二极管的负极与其所并联的电子开关所串联的电池模组的正极电性连接。

[0016] 可选的，所述电池控制器，用于当检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量高于平均电量时，基于第一电池模组的电量与平均电量之间的电量差，以及预先存储的电量差与电子开关的接通时长的对应关系，控制与所述第一电池模组相并联的第一电子开关的闭合时长。

[0017] 可选的，所述电子开关为mos管。

[0018] 可选的，所述电池模组的数量为第一预设数值。

[0019] 可选的，每个电池模组包括多个单体电池，所述多个单体电池相并联。

[0020] 可选的，所述单体电池的数量为第二预设数值。

[0021] 根据本公开实施例还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括上述所述的电池系统。

[0022] 本公开的实施例提供的技术方案至少可以包括以下有益效果：

[0023] 本公开实施例中，上述电池系统中每个电池模组的两端并联有一个电子开关，当电池控制器检测到某一个或者多个电池模组的电量高于平均电量时，控制与电量高于平均电量的电池模组相并联的电子开关闭合，进而使这些电量高于平均电量的电池模组被短路，外部电源可以向除了电量高于平均电量的电池模组以外的其它电池模组充电；当电池控制器检测到某一个或者多个电池模组的电量不高于平均电量时，控制与电量不高于平均电量的电池模组相并联的电子开关断开，进而外部电源可以向这些电量不高于平均电量的电池模组充电。可见，这种在每个电池模组的两端并联一个电子开关的电池系统，使各个电池模组的电量处于相当水平，进而使各个电池模组的充电状态也处于相当水平，避免了一些电池模组因充电过快而出现充满之后还继续处于充电状态，进而，可以在不损耗多余电能的情况下，保护电池系统。

[0024] 应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明

[0025] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

[0026] 图1是根据实施例示出的一种电池系统的结构示意图；

[0027] 图2是根据实施例示出的一种电池系统的结构示意图；

[0028] 图3是根据实施例示出的一种电池系统的结构示意图。

[0029] 图例说明

[0030] 1、电池控制器 2、电流传感器

[0031] 3、电池模组 4、电子开关

[0032] 5、电压采样电路 6、电感

[0033] 7、二极管 31、第一电池模组

[0034] 41、第一电子开关 61、第一电感

[0035] 71、第一二极管

[0036] 通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

[0037] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

[0038] 本实施例公开了一种电池系统，该电池系统应用于电动汽车，是电动汽车的动力源。

[0039] 如图1所示，电池系统包括电池控制器1、电流传感器2、多个电池模组3、多个电子开关4、多个电压采样电路5，其中：多个电池模组3、电流传感器2相串联；每个电池模组3的两端分别并联有一个电子开关4、一个电压采样电路5；多个电子开关4、多个电压采样电路5、电流传感器2均与电池控制器1电性连接；电池控制器1，用于在电池系统处于充电状态下，基于电流传感器2发送的电流值、每个电压采样电路5发送的电压值以及电池模组3的数量，确定每个电池模组3的电量，当检测到多个电池模组3中的第一电池模组31的电量高于平均电量时，控制与第一电池模组31相并联的第一电子开关41闭合，当检测到多个电池模组3中的第一电池模组31的电量不高于平均电量时，控制与第一电池模组31相并联的第一电子开关41断开。

[0040] 其中，电池控制器1又可以简称BCU(Battery Control Unit)。电流传感器2是一种检测装置，能够检测到所串联电路的电流值，并发送给电池控制器1。电压采样电路5是一种检测电路，能够检测到与之并联的元器件两端的电压值，例如可以检测每个电池模块3两端的电压值，然后将检测到的电压值发送给电池控制器1。

[0041] 在实施中，如图1所示，电池系统还包括用于接入外部电源的电源输入端和电源输出端，其中，图1中正号表示电源输入端，负号表示电源输出端，如图1所示，电源输入端、电源输出端分别与多个电池模组3串联电路中位于两端的两个电池模组3电性连接，例如，如图1所示，位于两端的电池模组分别记为A和B，电源输入端与A的正极电性连接，电源输出端与B电池模组的负极电性连接。每一个电池模组3的两端均并联一个电子开关4，当电子开关4处于闭合状态时，电子开关4可以把与之相并联的电池模组3短路掉，使得外部电源直接绕过与闭合的电子开关4相并联的电池模组3。

[0042] 基于上述电路连接关系，电流传感器2可以周期性的向电池控制器1发送所有电池模组3所在串联电路的电流值，每个电压采样电路5可以周期性的向电池控制器1发送每个电池模块3两端的电压值，电池控制器1接收到电流传感器2发送的电流值之后，基于电池模组3的数量，可以确定出每一个电池模组3的电流值，之后，电池控制器1可以基于每个电池模组3的电流值和电压值确定每个电池模组3的电量。电池控制器1确定每个电池模组3的电量之后，进一步可以确定出平均电量，然后，判断每个电池模组3的电量与平均电量的关系，其中，判断结果有两种：如果判断出多个电池模组3中的第一电池模组31的电量高于平均电量，则控制与第一电池模组31相并联的第一电子开关41闭合，使第一电池模组31被短路，外部电源绕过第一电池模组31向其它电池模组3充电；如果检测到多个电池模组3中的第一电池模组31的电量不高于平均电量，则控制与第一电池模组31相并联的第一电子开关41断开，这样外部电源可以为第一电池模组31充电。

[0043] 基于上述所述，当外部电源为电池系统充电的过程中，当某一个电池模组3，如第一电池模组31的电量比较高时，如高于平均电量，则电池控制器1控制与第一电池模组31相并联的第一电子开关41闭合，使得外部电源给除第一电池模组31以外的其它电池模组3继续充电。随着其它电池模组3充电的过程中，平均电量相应的会增大，当电池控制器1检测到第一电池模组31的电量不高于平均电量时，则控制第一电子开关断开，使得外部电源可以为第一电池模组31充电。

[0044] 这样，当电池系统处于充电状态时，各个电池模组3的电量能够处于比较相当的水平，进而，使所有电池模组3的充电状态处于相当水平。可见，在每个电池模组3的两端并联一个电子开关4，可以均衡各电池模组3的电量，进而可以均衡各电池模组3的充电状态，保护电池系统，延长电池系统的使用寿命。而且，在每个电池模组的两端并联一个电子开关，与现有技术中在每个电池模组的两端并联可调电阻相比，显然可以节约电能。

[0045] 可选的，为了保护电池模块3，相应的，如图2所示，电池系统还包括多个电感6和多个二极管7；每个电池模组3的两端并联有一组相串联的电子开关4和电感6；每个电子开关4的两端并联有一个二极管7，每个二极管7的负极与其所并联的电子开关4所串联的电池模组3的正极电性连接。

[0046] 在实施中，如图2所示，一个电子开关4和一个电感6相串联之后并联在一个电池模组3的两端，电池模组3的两端还并联有一个二极管7，其中，二极管的负极与所并联的电池模组3的正极相连。例如，如图3所示，多个电池模组3中的第一电池模组31的两端并联有一组相互串联的第一电子开关41和第一电感61，第一电池模组31的两端还并联有第一二极管71，其中，第一二极管71的负极与第一电池模组31的正极电性连接。当电池控制器1检测到第一电池模组31的电量高于平均电量时，控制第一电子开关41闭合，此时第一电感71处于充电过程，随着电池系统的继续充电，当电池控制器1检测到第一电池模组31的电量不高于平均电量时，控制第一电子开关41断开，此时，第一电感61处于放电过程，第一电感61为第一电池模组31充电。这样，第一电感61可以阻止第一电池模组31中的电流突然中断，对第一电池模组31造成损坏，进而，可以保护第一电池模组31。可见，第一电感61向第一电池模组
31充电，不仅可以提高电能的利用率，还可以保护第一电池模组31。

[0047] 可选的，电池控制器1可以根据电池模组3的电量与平均电量之间的差值，确定与电池模组3相并联的电子开关4的接通时长，相应的，电池控制器1中预先储存有电池模组3的电量与平均电量之间的电量差，和电子开关接通时长的对应关系，其中，电量差为大于零的数字，例如，电量差处于第一预设数值范围时，电子开关的闭合时长为第一预设数值，电量差处于第二预设数值范围内时，电子开关的闭合时长为第二预设数值，等，其中，第一预设数值范围、第二预设数值范围、第一预设数值和第二预设数值等，是根据理论计算以及多次试验而确定。例如，如表1所示的电量差与电子开关接通时长的对应关系表。这样，当电池控制器1检测到多个电池模组中的第一电池模组的电量高于平均电量时，基于第一电池模组的电量与平均电量之间的电量差，以及预先存储的电量差与电子开关的接通时长的对应关系，控制与第一电池模组相并联的第一电子开关的闭合时长。

[0048] 表1电量差与电子开关闭合时长的对应关系表

[0049]电量差(毫伏) 0至2 2至5 5至10 大于10
闭合时长(秒) 5 10 15 20

[0050] 其中，在实际应用中电池控制器1通过向电子开关4发送电信号，电子开关4接收到电信号之后进行相应动作，例如，电池控制器1向电子开关4发送高电平信号时，电子开关4闭合，向电子开关4发送低电平信号时，电子开关4断开，这样，电池控制器1通过控制高电平信号的占空比，来控制电子开关4的闭合时长，其中占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例。

[0051] 这样，电池控制器1可以根据电池模组3的电量与平均电量之间的电量差，来控制与电池模组3相并联的电子开关4的闭合时长，进而，控制电池模组3的充电与停止充电，从而，均衡各电池模组3的充电状态，使得所有电池模组3的充电状态能够处于相当水平，进一步，所有的电池模组3可以几乎同时达到充满状态，进而，可以防止某一个电池模组3在充满时还继续处于充电状态，从而对电池模组起到保护作用。

[0052] 可选的，电子开关4可以是任意能够在电信号控制下完成开关功能的元器件，例如，电子开关4可以是mos管。其中，mos管是金属(metal)-氧化物(oxide)-半导体(semiconductor)场效应晶体管。

[0053] 可选的，电池模组3的数量为第一预设数值，其中，第一预设数值可以根据电动汽车的动力需求而设定，例如，可以设置32个电池模组3。

[0054] 可选的，为了增大每个电池模组3向外输送的电流值，相应的，每个电池模组3可以由多个单体电池相并联而组成，相应的，每个电池模组3包括多个单体电池，多个单体电池相并联形成电池模组3。其中，单体电池的数量为第二预设数值，第二预设数值可以根据实际需求设定，例如，单体电池的数量可以是24个。

[0055] 本公开实施例中，上述电池系统中每个电池模组的两端并联有一个电子开关，当电池控制器检测到某一个或者多个电池模组的电量高于平均电量时，控制与电量高于平均电量的电池模组相并联的电子开关闭合，进而使这些电量高于平均电量的电池模组被短路，外部电源可以向除了电量高于平均电量的电池模组以外的其它电池模组充电；当电池控制器检测到某一个或者多个电池模组的电量不高于平均电量时，控制与电量不高于平均电量的电池模组相并联的电子开关断开，进而外部电源可以向这些电量不高于平均电量的电池模组充电。可见，这种在每个电池模组的两端并联一个电子开关的电池系统，使各个电池模组的电量处于相当水平，进而使各个电池模组的充电状态也处于相当水平，避免了一些电池模组因充电过快而出现充满之后还继续处于充电状态，进而，可以在不损耗多余电能的情况下，保护电池系统。

[0056] 本公开还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述所述的电池系统，如上述所述，该电池系统中每个电池模组的两端并联有一个电子开关，当电池控制器检测到某一个或者多个电池模组的电量高于平均电量时，控制与电量高于平均电量的电池模组相并联的电子开关闭合，进而使这些电量高于平均电量的电池模组被短路，外部电源可以向除了电量高于平均电量的电池模组以外的其它电池模组充电；当电池控制器检测到某一个或者多个电池模组的电量不高于平均电量时，控制与电量不高于平均电量的电池模组相并联的电子开关断开，进而外部电源可以向这些电量不高于平均电量的电池模组充电。可见，这种在每个电池模组的两端并联一个电子开关的电池系统，使各个电池模组的电量处于相当水平，进而使各个电池模组的充电状态也处于相当水平，避免了一些电池模组因充电过快而出现充满之后还继续处于充电状态，进而，可以在不损耗多余电能的情况下，保护电池系统。

[0057] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

[0058] 应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

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