一种电池系统及电动汽车的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池系统及电动汽车。


背景技术：

2.纯电动商用车和专用车的电池系统均由数个电池箱串并联构成，电池箱则由数个模组或多个单体电芯串并联组成，而每个电芯出厂的时候性能是存在一定差异的，随着后期使用过充中，这种差异性能将越变越大，若不进行及时有效的均衡，电池系统中的单体电池将出现个别电芯过充，过放的风险，更甚者将引起起火、爆炸。因而，电池组在使用过程中，保持电池组中各单节电池的电压一致性是电池管理系统中至关重要的一环。电池电压的性能一致能够提高电池系统的有效能量，延长电池系统的使用寿命，同时更好的保障电池系统的使用安全。
3.基于此，每个电池系统中均配备了均衡系统，但是目前已公布的均衡技术多数都是针对单体电池以及模组的，这些均衡技术在乘用车领域是能很有效的起到均衡的作用，但对于商用车、专用车、以及储能系统等大用量的电池系统，其电池系统往往由多个电池箱组合构成，此时，不同电池箱之间的差异也会直接影响整体的性能与安全，因此电池箱之间的均衡十分重要。
4.同时，电池系统在使用过程中需要进行热管理，以保证电池工作在适宜的温度范围。在低温下，电池系统的充电效率低，并影响电池系统的使用寿命。因此，当需要在环境温度较低的情况下充电时，需要先将电池系统加热到适宜的温度再开始充电，将电池系统中的热管理与均衡管理相结合，对于提升电池系统的性能、延长使用寿命以及简化电池系统的管理系统均具有良好的促进作用。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种电池系统及电动汽车，用以解决现有技术中大多针对电池单体或电池模组进行性能均衡，无法满足大用量的电池系统的电池箱之间的性能均衡需求的缺陷，实现电池箱体间的性能均衡，提高了电池系统中电池箱之间的性能一致性，进一步提升了大用量电池系统的性能，延长了使用寿命。
6.本实用新型提供一种电池系统，包括：多个相互连接的电池箱、发热均衡部件和控制开关；其中，
7.所述发热均衡部件分别设置于各个所述电池箱上，并与所述电池箱和所述控制开关连接；
8.所述控制开关将所述发热均衡部件与相应的电池箱电性连接，用于闭合时，控制所述电池箱为发热均衡部件供电。
9.根据本实用新型所述的一种电池系统，所述发热均衡部件设置于所述电池箱的箱体的内壁或外壳上，并与所述箱体的内壁或外壳紧密均匀接触。
10.根据本实用新型所述的一种电池系统，所述发热均衡部件在所述控制开关闭合时
与所述电池箱串联。
11.根据本实用新型所述的一种电池系统，还包括：多个温度检测器；
12.多个所述温度检测器分别与所述电池箱一一对应连接，用于检测所述电池箱的温度。
13.根据本实用新型所述的一种电池系统，还包括：第一控制器；
14.所述第一控制器与所述控制开关以及各个所述温度检测器分别连接，用于根据所述温度检测器检测的箱体的温度，控制所述控制开关的闭合或断开。
15.根据本实用新型所述的一种电池系统，还包括多个电压检测器；
16.多个所述电压检测器分别与所述电池箱一一对应连接，用于检测各个电池箱的电压。
17.根据本实用新型所述的一种电池系统，还包括：第二控制器；
18.所述第二控制器与所述电压检测器连接，用于根据所述电压检测器检测的电池箱的电压，控制所述控制开关的闭合或断开。
19.本实用新型还提供一种装设有上述电池系统的电动汽车。
20.本实用新型提供的一种电池系统及电动汽车，通过将发热均衡部件设置于各个电池箱上，然后通过控制开关控制发热均衡部件与电池箱的连接，实现在低温环境下，通过电池箱为发热均衡部件供电，从而利用发热均衡部件对电池箱进行加热，正常温度下，利用发热均衡部件作为均衡电阻对电池系统以电池箱为单位进行电池均衡，实现将均衡部件与电池箱壳体的自加热相结合，低温环境下提升电池系统的加热速率，正常温度下对电池系统进行性能均衡的双重效果。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型提供的一种电池系统的结构示意图之一；
23.图2是本实用新型提供的一种电池系统的电路图；
24.图3是本实用新型提供的一种电池系统的结构示意图之二；
25.图4是本实用新型提供的一个实例中电池系统中电池箱之间均衡的控制逻辑原理框图。
26.附图标记：
27.1：电池系统；
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2：电池箱；
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3：发热均衡部件；
28.4：控制开关；
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5：温度检测器；
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6：第一控制器；
29.7：电压检测器；
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8：第二控制器。
具体实施方式
30.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用
新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明的是，对于商用车、专用车，以及储能系统等大用量的电池系统，往往采用多个电池箱组成其电池系统，而目前针对电池均衡的技术大都针对电池单体或电池模组，对于以多个电池箱组成的电池系统，仅仅针对电池单体或电池模组的电池均衡，并不能保证由各个电池箱输出的电压之间的均衡，不同电池箱之间的电压差异会直接影响整个电池系统的性能与安全，同时，对于由多个电池箱组成的电池系统来说，基于各个电池单体或电池模组的电池均衡，因电池单体或模组的数量较多，会使得均衡系统的结构复杂，逻辑繁琐，设计较为困难，且不易满足各个电池箱之间的均衡需求，另外，即使能够满足各个电池箱之间的均衡需求，也需要从源头设计均衡系统，即基于不同组合形成的电池系统，需要设计不同均衡系统来实现电池系统的均衡，因而不仅前期设计麻烦，适用性差，且后期的兼容性和改造性也不高。
32.基于此，本实用新型提出了一种以电池箱为单位对电池系统进行均衡的技术方案。
33.下面结合图1至图3描述本实用新型的一种电池系统，所述一种电池系统1，包括：多个相互连接的电池箱2、发热均衡部件3和控制开关4；其中，
34.所述发热均衡部件3分别设置于各个所述电池箱2上，并与所述电池箱2和所述控制开关4连接；
35.所述控制开关4将所述发热均衡部件3与相应的电池箱1电性连接，用于闭合时，控制所述电池箱2为所述发热均衡部件3供电。
36.具体地，在本实用新型的技术方案中，如图2所示，将发热均衡部件设置于各个电池箱上，然后通过控制开关控制发热均衡部件与电池箱的连接，实现在低温环境下，通过控制开关的闭合，使得发热均衡部件能够利用电池箱的电能产生热量，对电池箱进行加热，而在正常温度下，当各个电池箱间的电量具有差异，即不均衡时，通过控制与电量较高的电池箱连接的控制开关闭合，利用发热均衡部件对该电池箱的电量进行消耗，即将发热均衡部件作为均衡电阻对电池系统以电池箱为单位进行电池均衡。
37.可见，本实用新型所述的电池系统通过将均衡部件与电池箱壳体的自加热相结合，在低温环境下，能够提升电池系统的加热速率，而在正常温度下，能够对电池系统进行性能均衡。
38.更具体地，发热均衡部件的结构并不需要具体限制，仅需要能够在电量消耗的同时，具有发热的能力即可；控制开关也可以为继电器、光电耦合器、集成开关电路、开关二极管等。
39.可以理解的是，对箱体加热的均匀性直接影响加热效果，因而，在本实用新型的一个实施例中，将所述发热均衡部件3设置于所述电池箱2的箱体的内壁或外壳上，并与所述箱体的内壁或外壳紧密均匀接触。
40.具体地，通过将发热均衡部件紧密均匀的贴附在电池箱的箱体的内壁或外壳上，不仅能够提高发热均衡部件对箱体的加热效率和均匀性，还能够提升电池箱壳体的绝缘阻值。
41.进一步地，在考虑到对整个电池系统的重量和体积的控制，发热均衡部件的体积越小，重量越轻对于电池系统越为友好，所以，在本实用新型的技术方案中，优选将所述发热均衡部件3设置为紧密贴附于所述电池箱1上的发热膜，例如，聚酰亚胺类发热膜、pet发热膜、碳纤维发热膜等。
42.因为发热膜为由电绝缘材料与封装其内的发热电阻材料组成的平面型发热元件，平面型的发热元件不仅能够覆盖电池箱的更大面积，同时占用较小的空间，从而使得电池系统的体积和重量得到更好的控制，利于电池系统在各个场合内的实际应用。
43.在本实用新型的另一个实施例中，具体限定了发热均衡部件、控制开关以及电池箱间的连接方式，即所述发热均衡部件3在所述控制开关4闭合时与所述电池箱2串联。
44.具体地，控制开关的作用在于控制电池箱是否为发热均衡部件供电，通过控制开关将电池箱和发热均衡部件之间串联，能够方便的通过控制开关控制电池箱与发热均衡部件间的连接。
45.进一步可以理解的是，控制开关和发热均衡部件所在的回路和电池箱作为电池系统中的一部分对外部设备进行供电的回路应该是并联关系，从而使得控制开关的闭合或断开，不会影响电池系统的正常工作。
46.如图3所示，在本实用新型的另一个实施例中，本实用新型所述的一种电池系统中，还包括：多个温度检测器5；
47.多个所述温度检测器5分别与所述电池箱2一一对应连接，用于检测所述电池箱2的温度。
48.具体地，电池系统的温度对电池的充放电具有直接的影响，使电池在适宜环境温度下工作，更有利于发挥电池的性能和延长电池的使用寿命，温度检测器和箱体的对应连接，能够对电池箱的温度进行检测，从而在电池箱温度异常时，便于采取对应的措施。
49.在本实用新型的另一个实施例中，所述的一种电池系统中还包括第一控制器6；
50.所述第一控制器6与所述控制开关4和各个所述温度检测器5分别连接，用于根据所述温度检测器5检测的箱体的温度，控制所述控制开关4的闭合或断开。
51.具体地，通过第一控制器和控制开关的连接，实现根据温度检测器检测的箱体的温度，控制控制开关的闭合或断开，即根据温度控制发热均衡部件对电池进行加热，例如，在电池系统充电前，通过第一控制器获取温度检测器检测的电池箱的温度，当温度低于设定的最低温度时，闭合控制开关，通过发热均衡部件对电池箱进行加热，从而提高电池的充电效率；又如，在电池系统发电时，也可以通过第一控制器获取温度检测器检测的电池箱的温度，并在温度低于设定的最低温度时，控制控制开关闭合，利用发热均衡部件对电池箱进行自加热，而当温度达到设定的适宜温度时，则停止加热，以降低在低温条件下放电对电池造成的损伤，提高电池的使用寿命。
52.需要说明的是，如本实用新型所述的第一控制器，根据温度的不同，控制开关的启/闭的器件在现有技术中已经非常常见，例如温控器。因而本实用新型仅是应用现有的元器件实现了基于温度对电池箱的加热操作。
53.在本实用新型的一个实施例中，所述的一种电池系统中还包括多个电压检测器7；
54.多个所述电压检测器7分别与所述电池箱2一一对应连接，用于检测各个电池箱2的电压。
55.具体地，通过电压检测器和电池箱的一一对应连接，能够检测电池箱的电压情况，从而避免电池的过充电或过放电，提高电池系统的使用寿命。
56.在本实用新型的另一个实施例中，所述的一种电池系统中还包括第二控制器8；
57.所述第二控制器8与所述电压检测器7连接，用于根据所述电压检测器7检测的电池箱2的电压，控制所述控制开关4的闭合或断开。
58.需要说明的是，通过第二控制器来控制控制开关的闭合或断开，能够在电池系统充电截止后，利用电压检测器检测各个电池箱的电压，进而在电池箱间的电压差超出设定压差最大阈值时，通过控制与电池箱连接的控制开关闭合，使高电压的电池箱利用与其连接的发热均衡部件进行放电，且当电池箱之间的电压差小于设定的压差最小阈值时，使控制开关断开，以达到各个电池箱间的性能均衡。
59.本实用新型所述的一种电池系统中，是利用电池箱自身的电量使发热均衡部件制热，可以理解的是，当需要电池系统在较低环境温度下进行充电时，为保证电池系统的充电效率，首先需要利用电池箱剩余的电量使发热均衡部件制热，此时，在没有电量控制的情况下，利用电池箱对发热均衡部件的持续制热，容易造成电池的过放电。同时，电池系统的均衡在于各电池箱的电压较为均衡。
60.基于此，当本实用新型的电池系统中已经包含了温度检测器和电压检测器后，能够实现通过控制开关的闭合，使发热均衡部件利用电池箱的剩余电量对电池箱进行加热，同时，结合现有电池系统已经带有的对电池箱中电池单体的电压进行检测的功能，使得在利用电池箱的剩余电量对电池箱进行加热的过程中，电池箱内电池单体的电量低于标准阈值时，控制开关能够断开，避免电池箱的过放电，从而实现在避免电池箱过放电的基础上，提高电池箱在低温环境下充电的充电效率。
61.具体地，如图4所示，以磷酸铁锂电池为例，给出了一个本实用新型所述的一种电池系统的电池箱间性能均衡的控制逻辑实例，其中，控制开关采用继电器，发热均衡部件采用发热膜，并设定电池系统充电时的最低温度为0℃，放电时的最低温度为-10℃，电池箱间的压差最大阈值为电池箱额定电压的2％，压差最小阈值为电池箱额定电压的0.5％，磷酸铁锂电池的电池单体的标准阈值为2.0v，则所述磷酸铁锂电池系统的各电池箱分别连接温度检测器和电压检测器，各温度检测器再连接第一控制器，而各电压检测器连接第二控制器，具体地，在实际应用中，第一控制器和第二控制器完全可以设置为一个总的控制器，通过一个总的控制器具有第一控制器和第二控制器的功能，然后控制器连接控制开关，通过控制开关的闭合或断开，最终实现磷酸铁锂电池系统的性能均衡或自加热，具体地：
62.在充电前，温度检测器检测电池箱外的温度，当外界温度低于0℃时，控制器控制继电器闭合，对电池箱进行自加热，同时，当电池箱中任一电池单体的最低电压≤2.0v时，控制器控制继电器断开，停止对电池箱加热，从而避免了电池过放电，且提高了电池箱在低温环境下的充电效率；
63.在充电截止后，控制器依据由电压检测器获得的各个电池箱的电压，得到电池箱间的电压差，即当电池箱之间的压差≥电池箱额定电压的2％时，闭合与高电压电池箱并联的继电器，利用发热膜对电池箱电量的损耗，使电压高的电池箱进行放电，而当电池箱之间的压差≤电池箱额定电压的0.5％时，断开继电器，实现了电池箱间的电压均衡。
64.在放电时，温度检测器检测电池箱外的温度，当外界温度低于-10℃时，控制器控
制继电器闭合，对电池箱进行自加热，当电池箱温度高于0℃时，控制器控制继电器断开，停止对电池箱加热，以使电池箱在适宜的温度下工作，提高电池系统的使用寿命。
65.由上述实例可见，本实用新型提供的一种电池系统，通过将发热均衡部件设置于各个电池箱上，然后通过控制开关控制发热均衡部件与电池箱的连接，从而在低温环境下，使发热均衡部件对电池箱进行加热，正常温度下，将发热均衡部件作为均衡电阻对电池系统以电池箱为单位进行电池均衡，实现将均衡部件与电池箱壳体的自加热相结合，低温环境下提升电池系统的加热速率，正常温度下对电池系统进行性能均衡的双重效果。
66.本实用新型还提供一种装设有所述电池系统的电动汽车。
67.可以理解的是，所述装设有本实用新型所述的电池系统的电动汽车具有所述电池系统的所有优点和技术效果，此处不再赘述。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。