純電動汽車的增程電池組系統的製作方法
2023-05-01 09:25:36
純電動汽車的增程電池組系統的製作方法
【專利摘要】純電動汽車的增程電池組系統，涉及純電動汽車【技術領域】，其包括主電池系統和增程電池組系統，兩者通過高壓開關實現並聯，增程電池組系統使用電芯型號與主電池系統相同、設計串數相同以匹配主電池系統的電壓平臺；增程電池組系統配置有管理從板，用來採集增程電池組系統的各電池組的電壓、溫度，並上送數據到主電池系統的BMS主機，在BMS主機內計算和判斷，控制高壓並聯開關，管理增程電池組的投入與切除。純電動汽車平時以自身電池組提供動力能源，保持較高的電能轉化效率；在需要更遠出行時，可隨時安裝上增程電池組系統，由於增程電池組配置容量較小，不能單獨驅動汽車，所以採用原電池組與增程電池組並聯為汽車提供動力能源。
【專利說明】純電動汽車的增程電池組系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及純電動汽車【技術領域】，具體是涉及一種純電動汽車的增程電池組系 統。
【背景技術】
[0002] 目前，汽車已經是人們生活工作中不可缺少的交通工具，同時石油危機、環境汙 染、空氣霧霾等問題也困擾著人們生活，因此新能源汽車的開發研究已經成為汽車行業開 發的熱點，而零排放的純電動汽車零排放、運行費用低為優點，成為新能源汽車重點發展的 方向之一。
[0003] 而目前純電動汽車的缺點：續航裡程短，充電不方便，整車售價高，制約純電動汽 車推廣。續航裡程可以通過提升電池組容量來增加，解決方案之一是大幅度提高電池的能 量密度，現階段純電動汽車多以鋰電為動力能源，而在短時間內靠大幅度地提高鋰電池的 能量密度來解決電動車續行裡程短的問題仍有很大的困難。解決方案之二就是增加電池數 量，而電池組設計又受到整車設計限制，以及其他方面的限制，以致不能設計更大容量。
[0004] 純電動汽車設計更多續航裡程時，需要配置的電池組容量大，純電動汽車定位多 以城市代步為主，短距離行駛，而大容量電池組會增加汽車重量，同時汽車車身限制，成本 限制，都不是很好的方案。而設計續航裡程在200km範圍內時，當需要較遠距離出遊時，純 電動汽車又不能滿足需求。
[0005] 顯而易見，設計一款純電動汽車的增程電池組系統很具有實用價值和應用前景。 增程電池組系統可以在需要更遠出行時來增加純電動汽車的續航裡程。系統的優點：改造 簡單、實現容易、技術成熟、成本較低、使用方便快捷。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在於提供一種純電動汽車的增程 電池組系統。
[0007] 為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案為：一種純電動汽車的增程電池組 系統，包括主電池系統和增程電池組系統，所述增程電池組系統使用電芯型號與主電池系 統相同、設計串數相同以匹配主電池系統的電壓平臺，所述增程電池組系統與主電池系統 通過高壓開關實現並聯；所述增程電池組系統配置有管理從板，用來採集所述增程電池組 系統的各電池組的電壓、溫度，並上送數據到主電池系統的BMS主機，在BMS主機內計算和 判斷，控制高壓並聯開關，管理增程電池組的投入與切除。
[0008] 所述增程電池組系統包括4個電池箱和固定放置電池箱的電池箱託盤，所述4個 電池箱通過高壓線束串聯，連接器為單芯航空接插件；所述增程電池組系統的總負直接與 主電池系統的電池組負極相連，增程電池組系統的總正通過高壓接觸器連接主電池系統的 電池組正極，主電池系統的管理系統負責控制。
[0009] 每個電池箱內配有電池管理系統和熱管理系統，通過低壓線束連接，連接器為多 芯航空接插件，實現每個電池箱內的系統電源以及與主系統的通信和數據交換。
[0010] 本發明的純電動汽車的增程電池組系統，增程系統使用電芯型號與主系統相同， 設計串數相同以匹配主系統的電壓平臺。增程系統與主電池組通過一個高壓開關實現並 聯，系統配置管理從板，用來採集電池組的電壓、溫度，並上送數據到BMS主機，在主機內計 算和判斷，控制高壓並聯開關，管理增程電池組的投入與切除。增程系統包含增程電池箱、 通信線束、動力線束、高壓開關及電池箱託盤。純電動汽車平時以自身電池組提供動力能 源，保持較高的電能轉化效率，在需要更遠出行時，可隨時安裝上增程電池組系統，通過接 插件快速連接，由於增程電池組配置容量較小，不能單獨驅動汽車，所以採用原電池組與增 程電池組並聯為汽車提供動力能源。
[0011] 純電動汽車設計多以城市代步車定位，續航流程在200公裡以下，以滿足70%用戶 的日常續航需求。當用戶有更遠出行需求時，純電動汽車受到限制，同時續航裡程不足一直 是影響純電動汽車市場化推廣的主要因素。要提高純電動汽車的續航裡程一方面要提高電 池組的能量比，增加電池組容量，另一方面要提高整車電能轉化效率。短時間內大幅度提高 電池組能量比不現實，增加電池組容量電池組配置受整車空間限制，整車配置大容量電池 組，會降低電能轉化效率，同時也會提高汽車價格。所以發明電池組增程系統，顯得很有實 際意義和應用推廣前景，在原汽車價格不增加，又能提高續航裡程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發明的純電動汽車的增程電池組系統電氣原理圖。
[0013] 圖2為圖1中A處的放大圖。
[0014] 圖3為圖1中B處的放大圖。
[0015] 圖4為本發明的純電動汽車的增程電池組系統工作軟體流程圖。
[0016] 圖5為本發明的純電動汽車的增程電池組系統的結構圖。
[0017] 圖6為本發明的純電動汽車的增程電池組系統的電池模塊圖。
【具體實施方式】
[0018] 為進一步描述本發明，下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明，但並 不因此將本發明限制在的實施例範圍之內。
[0019] 請參閱圖1-6所示，一種純電動汽車的增程電池組系統，包括主電池系統和增程 電池組系統，增程電池組系統使用電芯型號與主電池系統相同、設計串數相同以匹配主電 池系統的電壓平臺，增程電池組系統與主電池系統通過高壓開關實現並聯；增程電池組系 統配置有管理從板，用來採集增程電池組系統的各電池組的電壓、溫度，並上送數據到主電 池系統的BMS主機，在BMS主機內計算和判斷，控制高壓並聯開關，管理增程電池組的投入 與切除。增程電池組系統包括4個電池箱和固定放置電池箱的電池箱託盤，4個電池箱通過 高壓線束串聯，連接器為單芯航空接插件；增程電池組系統的總負直接與主電池系統的電 池組負極相連，增程電池組系統的總正通過高壓接觸器連接主電池系統的電池組正極，主 電池系統的管理系統負責控制。每個電池箱內配有電池管理系統和熱管理系統，通過低壓 線束連接，連接器為多芯航空接插件，實現每個電池箱內的系統電源以及與主系統的通信 和數據交換。
[0020] -般情況下，純電動汽車在設計之初，其電機功率、電池組容量就已經確定。設計 增程電池系統來提高其續航裡程，面對整車空間有限，決定配置電池組數量不可能較多，而 系統又要滿足電機的電壓平臺，因此增程電池組容量往往比主系統容量低得多。因鋰電池 的性能決定其不能以較大倍率進行放電，所以單獨靠增程電池組不能夠直接驅動電機。本 發明增程系統的電池組和主系統並聯使用驅動電機，以提高電池組容量，來實現汽車增程。
[0021] 本發明要實現兩套電池組並聯，所設計增程電池組系統要求：一、使用電芯一致， 保證系統的一致性；二、串數與主系統的相同，以保證其總電壓平臺一致；三、系統保護控 制，因為鋰電池的一致性是影響系統性能的最主要原因之一。
[0022] 同時作為增程電池組系統，不應改變原系統的運行模式，即不帶增程電池組汽車 可以獨立運行，而在需要時，增程系統有能夠簡單組裝即可，這樣就要求系統設計方便安裝 和拆卸。
[0023] 本發明設計的增程系統方案具體如下： 增程電池系統包括4個電池箱和電池箱託盤。託盤安裝在汽車行李箱內，4個電池箱固 定在託盤上，每個電池箱重量在15公斤左右，方便拆裝。4個電池箱通過高壓線束串聯，連 接器為單芯航空接插件，安裝方便。增程系統的總負直接與主系統的電池組負極相連，增程 系統的總正通過高壓接觸器連接主系統的電池組正極，原電池管理系統負責控制。每個電 池箱內配有電池管理系統和熱管理系統，通過低壓線束連接，連接器為多芯航空接插件，實 現每個電池箱內的系統電源以及與主系統的通信和數據交換。
[0024] 本發明提供一種純電動汽車的電池組增程方案，解決增程電池組與主系統一起並 聯充電和放電的問題。本發明要求所增程電池組使用電芯與主系統的電芯參數一致，通過 電池組的配組工藝，解決主系統與增程電池系統的容量和內阻比例一致的問題，確保系統 的穩定運行。本發明解決增程電池組的單體電壓監控和總壓監控的問題，同時每個增程電 池箱配置熱管理系統，具有溫度檢測、電池組散熱以及加熱功能，散熱方式為風冷，電源為 汽車低壓電源，有每個從板控制，加熱採用加熱膜方案，節省空間。同時，本發明包括電氣設 計、軟體方案設計、電池 PACK設計以及結構設計。
[0025] 本發明不影響原有純電動汽車的正常工作，在需要增加續航裡程時，增裝增程電 池系統，兩組電池組一起驅動汽車和充電。拆下增程電池組系統，對原系統無影響。本發明 安裝簡單，高壓並聯開關直接安裝在高壓箱側壁，託盤安裝於汽車行李箱內，4個電池箱固 定在託盤上，所有固定用M8螺絲和螺母，1個12號套筒可完成組裝。高低壓線束均採用航 空接插件連接，分別用不同顏色進行區分，線束安裝簡單、連接方便，同時安全可靠，連接完 線束增程電池組系統安裝完成，使用時和原來操作一樣。
[0026] 本發明有效提高純電動汽車在續航裡程，既不影響純電動汽車短途性能和優勢， 又解決了更遠距離出行的需求，為純電動汽車的發展、推廣提供支持，為純電動汽車真正市 場化鋪設道路。
[0027] 通過圖1-3可以看出，首先對增程電池組電芯配組，以匹配主電池系統的單體電 芯電壓、容量、內阻等，設計相同串數滿足系統電壓平臺，通關接觸器K4實現與主電池組並 聯工作，用4個BMU從機採集增程系統的單體電壓和溫度，並控制增程系統的加熱和風扇， 從機通過內部CAN與主機通信，系統通過軟硬體及電氣開關來實現增程電池組的應用管 理。
[0028] 通過圖4可以看出，增程電池組在上電運行和充電時，增程系統的BMU首先對電池 組的單體電壓、溫度進行測量，在主機內計算，比較，在滿足兩組電池系統的壓差在10V，溫 差在12°C內允許閉合繼電器，實現兩套電池組並聯一起工作。
[0029] 通過圖5可以看出，增程電池組系統包含4個電池箱，設計成開的形式以方便增程 系統的安裝、拆卸，4個電池箱之間通過裝有航空接插件的動力線束、信號線束連接，實現4 個電池箱的串聯，以及供電、CAN通信，高壓電氣和電源、信號的連接採用接插件方式與系統 相連，安全可靠。4個電池箱安裝在託盤上，託盤一體結構，同時設計定位安裝槽，電池箱體 採用框架式結構設計。
[0030] 通過圖6可以看出，電池模塊包括電芯、極片、塑料件、固定件、高壓連接件、BMU和 線束等，以及電池組所需的散熱和加熱裝置，構成一個帶管理功能小電池的系統。
【權利要求】
1. 一種純電動汽車的增程電池組系統，包括主電池系統，其特徵在於：還包括有增程 電池組系統，所述增程電池組系統使用電芯型號與主電池系統相同、設計串數相同以匹配 主電池系統的電壓平臺，所述增程電池組系統與主電池系統通過高壓開關實現並聯；所述 增程電池組系統配置有管理從板，用來採集所述增程電池組系統的各電池組的電壓、溫度， 並上送數據到主電池系統的BMS主機，在BMS主機內計算和判斷，控制高壓並聯開關，管理 增程電池組的投入與切除。
2. 根據權利要求1所述的純電動汽車的增程電池組系統，其特徵在於：所述增程電池 組系統包括4個電池箱和固定放置電池箱的電池箱託盤，所述4個電池箱通過高壓線束串 聯，連接器為單芯航空接插件；所述增程電池組系統的總負直接與主電池系統的電池組負 極相連，增程電池組系統的總正通過高壓接觸器連接主電池系統的電池組正極，主電池系 統的管理系統負責控制。
3. 根據權利要求2所述的純電動汽車的增程電池組系統，其特徵在於：每個電池箱內 配有電池管理系統和熱管理系統，通過低壓線束連接，連接器為多芯航空接插件，實現每個 電池箱內的系統電源以及與主系統的通信和數據交換。
【文檔編號】H01M10/42GK104103865SQ201410350368
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】徐興無, 韓廷, 朱克忠, 葉昌森 申請人:合肥國軒高科動力能源股份公司