一种电池系统、电动设备、快充方法及放电方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤指一种电池系统、电动设备、快充方法及放电方法。


背景技术：

2.当前的电池系统的电压范围一般在250v至480v，若要实现快充，需要采用至少800v的电压平台进行充电。如此，需要对电池系统的结构进行较大的改动，同时由于采用较高的电压平台，所以使得电池系统的内部结构的材质需要满足一定的耐压等级才能保证安全的充电，最终导致电池系统的制作成本增加。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供了一种电池系统、电动设备、快充方法及放电方法，用以实现对电池系统的快充，同时还可以避免对电池系统的结构造成较大的改动，避免电池系统的制作成本增加。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种电池系统，包括：多个电池模块，每个所述电池模块包括多个单体电池；
5.所述电池模块具有总正输出端和总负输出端；
6.对于任一所述电池模块：所述总正输出端和所述总负输出端均与电池管理系统电连接；
7.每个所述电池模块的所述总正输出端和所述总负输出端之间的压差不小于预设值。
8.第二方面，本发明实施例提供了一种电动设备，包括：多个电机、电池管理系统、以及如本发明实施例提供的上述电池系统；
9.所述电机的设置数量小于或等于所述电池模块的设置数量；
10.所述电机用于：在所述电池管理系统的控制下，且在至少一个所述电池模块的驱动下工作。
11.第三方面，本发明实施例提供了一种快充方法，包括：
12.采用低于预设电压的电压平台，对如本发明实施例提供的上述电池系统中的各电池模块进行快充；
13.其中，所述预设电压为：在将各所述电池模块串联连接后，对串联连接的各所述电池模块进行快充时采用的电压。
14.第四方面，本发明实施例提供了一种放电方法，包括：
15.按照预设的放电策略，控制如本发明实施例提供的上述电池系统中的各电池模块进行依次放电；
16.在最后一个所述电池模块放电结束，且确定出各所述电池模块均存在剩余电量时，按照所述放电策略，继续控制各所述电池模块进行依次放电，直至各所述电池模块无剩余电量；
17.其中所述放电策略包括：
18.对于任一所述电池模块，在释放的电量达到预设电量时停止放电，所述预设电量小于所述电池模块满电时的电量。
19.本发明有益效果如下：
20.本发明实施例提供的一种电池系统、电动设备、快充方法及放电方法，通过对电池模块的设置，使得各电池模块为独立设置，每个电池模块可以独立地进行充放电，进而可以实现各电池模块的同时充电；如此，与现有技术中的电池系统相比，可以有效缩短充电时间，从而实现快充；并且，仅需要对电池系统进行简单地改动，使得每个电池模块可以独立充电，进而可以降低充电时采用的电压平台，从而实现低压充电平台的快充，同时还可以避免电池系统的制作成本增加。
附图说明
21.图1为本发明实施例中提供的一种电池系统的结构示意图；
22.图2为本发明实施例中提供的另一种电池系统的结构示意图；
23.图3为本发明实施例中提供的又一种电池系统的结构示意图；
24.图4为本发明实施例中提供的一种三通结构的结构示意图；
25.图5为本发明实施例中提供的三通结构与液冷模块的连接关系的示意图；
26.图6为本发明实施例中提供的一种电动设备的结构示意图；
27.图7为本发明实施例中提供的一种放电方法的流程图。
28.10-单体电池，20-箱体，21-框体，22-底板，30-多通结构，31-总出口，32-分支出口，33-控制阀，100-电池系统，200-电机，m-电池管理系统，b、b1、b2、b3-电池模块，y1、y2-液冷模块。
具体实施方式
29.下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种电池系统、电动设备、快充方法及放电方法的具体实施方式进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明实施例提供了一种电池系统，如图1和图2所示，包括：多个(即两个或两个以上)电池模块(如b1、b2和b3)，每个所述电池模块包括多个(即两个或两个以上)单体电池10；其中，对于任一电池模组，其包括的各单体电池10之间可以为串联连接(如图1和图2所示)，或者为并联连接(未给出图示)，又或者为串联连接和并联连接相结合(未给出图示)，在此并不限定；
31.所述电池模块具有总正输出端和总负输出端；
32.对于任一所述电池模块(以b1为例)：所述总正输出端s11和所述总负输出端s12均与电池管理系统m电连接；
33.每个所述电池模块(以b1为例)的所述总正输出端s11和所述总负输出端s12之间的压差不小于预设值。
34.其中，如图1所示，图中示出了三个电池模块，为了区分三个电池模块的设置位置，
将这三个电池模块分别记为b1、b2和b3，电池模块b1的总正输出端用s11表示，电池模块b1的总负输出端用s12表示，电池模块b2的总正输出端用s21表示，电池模块b2的总负输出端用s22表示，电池模块b3的总正输出端用s31表示，电池模块b3的总负输出端用s32表示。
35.通过对电池模块的设置，使得各电池模块为独立设置，每个电池模块可以独立地进行充放电，进而可以实现各电池模块的同时充电；如此，与现有技术中的电池系统相比，可以有效缩短充电时间，从而实现快充；并且，仅需要对电池系统进行简单地改动，使得每个电池模块可以独立充电，进而可以降低充电时采用的电压平台，从而实现低压充电平台的快充，同时还可以避免电池系统的制作成本增加。
36.并且，因每个所述电池模块的所述总正输出端和所述总负输出端之间的压差不小于预设值，使得每个电池模组可以独立地提供驱动能力，在将该电池系统应用至电动车辆时，每个电池模块即可满足整车单电机的功率需求，从而实现各电池模块的独立工作，彼此之间可以无需受到相互制约。
37.其中，预设值可以根据整车单电机的功率需求进行设置，在此并不限定。
38.再强调一下，每个电池模组不仅可以独立地提供驱动能力，还可以独立地进行充放电；当然，各电池模块还可以同时提供驱动能力和同时充放电，从而可以大幅度缩减充电时间，实现电池系统的快充目的，同时还可以拓展电池系统的应用范围，满足不同应用场景的需要，提高设计的灵活性。
39.需要强调的是，为了能够使得电池系统实现快充，若电池系统的电压(其中该电压可以理解为：电池包的总正输出端和总负输出端之间的压差)为400v时，在目前的技术中，可以采用800v的电压平台对电池系统进行充电(假设充电时长记为时长1)，同时还需要对电池系统进行较大程度地改动，以适用高压平台，而这些改动需要投入较多的资源，同时还需要提高电池系统中的内部结构的材质的耐压等级，所以在选材方面会受到一定的限制，并且还增加了电池系统的制作成本。
40.在本发明实施例提供的方案中，仅通过对电池系统进行简单地改动，也即：将目前技术中全部的单体电池串联连接，改进为多个独立设置的电池模块，每个电池模块包括多个串联连接的单体电池，且各电池模块的总正输出端和总负输出端均与电池管理系统电连接；所以，本发明实施例提供的方案对电池系统的改动较小。
41.并且，在对本发明实施例提供的方案中的各电池模块进行同时充电时，只需要采用400v的电压平台即可实现快速充电，同时充电时长可以小于时长1，实现了充电时长的进一步缩减，从而实现了低电压平台下的快充。如此，在本方案中，并不需要使得电池系统的内部结构的材质具有较高的耐压等级，选用具有较低的耐压等级的材料即可满足快充的要求，从而可以扩大选材的范围，同时还可以避免制作成本的增加。
42.此外，在采用较高的电压平台进行充电时，可能会使得电池系统的温度过高，进而会加速电池系统的老化，且增加热失控的风险；在采用较低的电压平台进行充电时，可以避免电池系统的温度过高，进而避免电池系统的加速老化，且避免出现热失控的风险，提高电池系统的可靠性、安全性、以及使用寿命。
43.还需要说明的是，在本发明实施例中，由于各电池模块之间是独立设置的，彼此之间并不会相互影响，所以各电池模块可以独立工作，进而在进行充电时，可以同时充电或按照先后顺序依次充电；具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
44.可选地，在本发明实施例中，各所述电池模块的总正输出端与电池管理系统的同一接口电连接，各所述电池模块的总负输出端与电池管理系统的不同接口电连接；例如，如图2所示，电池模块b1的总正输出端s11和电池模块b2的总正输出端s21均与电池管理系统m的第一接口j1电连接，电池模块b1的总负输出端s12与电池管理系统m的第二接口j2电连接，电池模块b2的总负输出端s22与电池管理系统m的第三接口j3电连接；
45.或，各所述电池模块的总负输出端与电池管理系统的同一接口电连接，各所述电池模块的总正输出端与电池管理系统的不同接口电连接，未给出图示。
46.如此，即使电池管理系统的接口较少，依然可以实现各电池模块和电池管理系统的连接关系，同时还可以有利于降低电池管理系统的制作成本，扩大电池系统的适用范围。
47.当然，可选地，在本发明实施例中，各所述电池模块的总正输出端与电池管理系统m的不同接口电连接，各所述电池模块的总负输出端与电池管理系统m的不同接口电连接，如图1所示。
48.如此，可以提高电池管理系统对各电池模块的控制精确度，同时避免各电池模块之间出现相互干扰。
49.具体地，对于各电池模块与电池管理系统的连接方式，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
50.可选地，在本发明实施例中，如图2所示，所述电池模块可以设置有两个(如b1和b2)。
51.当然，电池模块的设置数量并不限于两个，还可以为三个(如图1所示)、四个(未给出图示)或更多个(未给出图示)，具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
52.可选地，在本发明实施例中，不同所述电池模块的电池容量相同。
53.并且，各电池模块的种类也可以设置为相同。
54.如此，可以便于对各电池模块进行控制，简化控制方法。
55.可选地，在本发明实施例中，如图3所示，还包括：多个独立控制的液冷模块(如y1和y2)，各所述液冷模块(如y1和y2)与各所述电池模块(如b1和b2)对应设置；
56.所述液冷模块(以y1为例)用于：
57.在对应的所述电池模块b1处于工作状态时，为对应的所述电池模块b1进行冷却处理；在对应的所述电池模块b1未处于所述工作状态时，停止所述冷却处理。
58.其中，电池模块的工作状态可以理解为：电池模块中的单体电池发生电化学反应的状态。
59.在实际情况中，在对电池系统进行充电时，充电过程可以包括：多个充电阶段，且每个充电阶段之间设置有静置阶段；
60.也就是说，可以先对电池系统充电一段时间(记为一个充电阶段)，然后静置一段时间(记为一个静置阶段)，之后再继续充电一段时间(记为另一个充电阶段)，再静置一段时间(记为另一个静置阶段)，以此类推，直至充电结束。
61.所以，工作状态可以包括：充电阶段、以及两个充电阶段之间的静置阶段，当然，工作状态还可以包括：放电阶段。
62.如此，通过对液冷模块的设置，可以实现液冷模块与电池模块的匹配，使得在某个电池模块处于工作状态，而其他电池模块未处于工作状态时，处于工作状态的电池模块对
应的液冷模块启动，进行冷却处理，而其他的液冷模块则不会进行冷却处理，以保证最大程度地液冷散热能力，并为该电池模块进行散热，从而可以有效提高散热效率。
63.在具体实施时，在本发明实施例中，所述液冷模块与所述电池模块的对应关系可以设置为：
64.1、一对一；
65.可选地，在本发明实施例中，如图3所示，各所述液冷模块(如y1和y2)与各所述电池模块(如b1和b2)一一对应设置；
66.也就是说，每个液冷模块对应一个电池模块，从而可以实现一个液冷模块冷却一个电池模块，在提高散热效率的同时，还可以避免不需要进行冷却处理的液冷模块进行冷却处理，进而降低功耗，节约资源。
67.可选地，在本发明实施例中，如图3所示，电池系统还包括：箱体20，电池模块(如b1和b2)位于箱体20内，箱体20包括：框体21和底板22，液冷模块(如y1和y2)设置在底板22处(也即可以设置在底板22内或底板22外)；图3中的液冷模块位于底板22内部，y1和y2分别表示位于底板22内的两个液冷模块；
68.电池模块向底板表面具有第一正投影，液冷模块向底板表面具有第二正投影，第一正投影的面积小于或等于第二正投影的面积。
69.也就是说，在平行于底板表面的方向上，液冷模块的面积可以大于或等于电池模块的面积。
70.如此，可以避免因电池模块面积较大液冷模块的面积较小而导致电池模块的局部无法被冷却，从而实现对电池模块地有效散热。
71.当然，可选地，在本发明实施例中，在箱体包括箱盖时，液冷模块还可以设置在箱盖处(也即可以设置在箱盖内或箱盖外)。
72.对于液冷模块的设置位置，具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
73.2、一对多；
74.可选地，在本发明实施例中，多个液冷模块对应一个电池模块；
75.其中，第一正投影的面积可以大于第二正投影的面积。
76.也就是说，在平行于底板表面的方向上，液冷模块的面积可以小于电池模块的面积。
77.如此，通过设置为多个液冷模块对应一个电池模块，即使电池模块的面积较大液冷模块的面积较小，依然可以避免出现电池模块的局部无法被冷却的情况，从而可以实现对电池模块地有效散热。
78.可选地，在本发明实施例中，如图4所示，还包括：多通结构30，所述多通结构30包括：一个总出口31、n个分支出口32、以及n个控制阀33，n为所述液冷模块的设置数量，各所述控制阀33与各所述分支出口32一一对应设置，所述控制阀33用于控制对应的所述分支出口32的通断；
79.如图5所示，每个所述液冷模块(以y1为例)均包括：进液口kr和出液口kc；各所述分支出口(图5中未用符号标记出，但是多通结构30的上侧的两个出口可以表示两个分支出口)与各所述液冷模块y1的所述进液口kr对应连接，或各所述分支出口与各所述液冷模块的所述出液口对应连接(未给出图示)。
80.在各所述分支出口与各所述液冷模块的所述进液口对应连接时，箱体的框体中设置有分别与出液口和多通结构的总出口连接的液体的出口和入口，此时可以减少框体中入口的设置数量，避免入口的设置数量较多时出现漏液和密封效果差的风险，从而可以提高电池系统的可靠性。
81.同样地，在各所述分支出口与各所述液冷模块的所述出液口对应连接时，箱体的框体中设置有分别与入液口和多通结构的总出口连接的液体的入口和出口，此时可以减少框体中出口的设置数量，避免出口的设置数量较多时出现漏液和密封效果差的风险，从而可以提高电池系统的可靠性。
82.并且，需要指出的是，以图5所示为例，若液冷模块y1需要进行冷却处理，液冷模块y2不进行冷却处理时，打开图中左侧的控制阀33，关闭图中右侧的控制阀33，使得：用于进行冷却的液体可以从多通结构30的总出口(即图中多通结构30下面的出口)进入，并通过图中多通结构30左上侧的出口进入至液冷模块y1中，沿着虚线箭头所指示的方向进行流动，最终从液冷模块y1的出液口kc流出，通过液体的流动，与液冷模块y1中原有的液体进行热交换，从而实现散热功能。
83.基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电动设备，如图6所示，包括：多个电机200、电池管理系统m、以及如本发明实施例提供的上述电池系统100；
84.所述电机200的设置数量小于或等于所述电池模块b的设置数量；
85.所述电机200用于：在所述电池管理系统m的控制下，且在至少一个所述电池模块b的驱动下工作。
86.其中，在电机的设置数量小于所述电池模块的设置数量时，可以设置为：
87.对于部分电机而言，一个电机由一个电池模块驱动；对于其余部分电机而言，一个电极由多个电池模块驱动；例如，以电机设置有两个，电池模块设置有三个为例，其中两个电池模块可以驱动一个电机，另一个电池模块驱动另一个电机。
88.或者，每个电机都是由多个电池模块驱动；例如，以电机设置有两个，电池模块设置有四个为例，其中两个电池模块可以驱动一个电机，另外两个电池模块驱动另一个电机。
89.在电机的设置数量等于所述电池模块的设置数量时，可以设置为：一个电机由一个电池模块驱动；例如，如图6所示，图中所示的上面的电池模块b可以用于图中左侧的驱动电机200，图中所示的下面的电池模块b可以用于驱动图中右侧的电机200。
90.如此，可以实现电动设备的多电机设置，在某个电机出现异常而无法正常工作时，通过其他电机依然可以使得电动设备可以正常工作，从而可以提高电动设备的可靠性。
91.并且，在每个电池模块均可以满足单个电机的功率需求时，若仅设置有一个电机，使得各电池模块可以交替地驱动电机，进而为电机提供较高的功率，使得电机在运行时具有较高的运行性能。
92.可选地，在本发明实施例中，每个电机具有正极输入端和负极输入端，各电机的正极输入端可以与电池管理系统的同一接口电连接，各电机的负极输入端可以与电池管理系统的不同接口电连接；例如，如图6所示，两个电机200的正极输入端与电池管理系统m的同一接口hv 电连接，两个电机200的负极输入端分别与电池管理系统m的接口hv1-和接口hv2-电连接；
93.或者，各电机的负极输入端可以与电池管理系统的同一接口电连接，各电机的正
极输入端可以与电池管理系统的不同接口电连接，未给出图示；
94.或者，各电机的正极输入端可以与电池管理系统的不同接口电连接，各电机的负极输入端可以与电池管理系统的不同接口电连接，未给出图示。
95.对于各电机与电池管理系统的连接方式，可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
96.可选地，在本发明实施例中，电机的设置数量并不限于图6中所示的两个，电机的设置数量可以根据电池模块的设置数量进行设置，以满足不同应用场景的需要，同时提高设计的灵活性。
97.可选地，在本发明实施例中，电池系统可以为：电池模组或电池组，此时电池系统不包括电池管理系统；
98.或者，电池系统还可以为电池包括，此时电池系统包括电池管理系统。
99.基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种快充方法，包括：
100.采用低于预设电压的电压平台，对如本发明实施例提供的上述电池系统中的各电池模块进行快充；
101.其中，所述预设电压为：在将各所述电池模块串联连接后，对串联连接的各所述电池模块进行快充时采用的电压。
102.例如，若将各电池模块串联连接后，对其进行快充时采用的电压平台为800v，那么本方案中采用的电压平台则低于800v，也即无需升级为800v的电压平台却依然可以实现快充。
103.如此，由于每个电池模块可以独立充电，所以可以降低充电时采用的电压平台，从而实现低压充电平台的快充。
104.可选地，在本发明实施例中，在对各电池模块进行充电时，可以根据实际需要设置为：同时充电或依次充电，以满足不同应用场景的需要。
105.例如，在某些场景中，若所提供的用于充电的时间较短，则可以采用同时充电的方式，对各电池模块进行同时充电，从而可以在较短的时间内实现全部充满；
106.或者，在某些场景中，并不需要对全部的电池模块进行充电，而只需要对部分电池模块进行充电时，由于各电池模块为独立设置，所以可以对需要充电的电池模块进行充电，而不需要充电的电池模块则不会进行充电，从而可以实现部分电池模块的充电过程；
107.又或者，在某些场景中，各电池模块若要均充满所需要的充电时长不同时，由于各电池模块为独立设置，所以可以对各电池模块进行依次充电，从而可以高效且准确地为各电池模块均充满电，同时还可以实现快充的目的。
108.基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种放电方法，如图7所示，包括：
109.s701、按照预设的放电策略，控制如本发明实施例提供的上述电池系统中的各电池模块进行依次放电；
110.s702、在最后一个所述电池模块放电结束，且确定出各所述电池模块均存在剩余电量时，按照所述放电策略，继续控制各所述电池模块进行依次放电，直至各所述电池模块无剩余电量；其中所述放电策略包括：对于任一所述电池模块，在释放的电量达到预设电量时停止放电，所述预设电量小于所述电池模块满电时的电量。
111.例如，以设置有两个电池模块，两个电池模块分别记为电池模块1和电池模块2，且
预设电量为20％为例，在电池模块1和电池模块2还未进行过放电时，假设电池模块1和电池模块2的剩余电量为100％，那么：
112.步骤1：控制电池模块1进行放电，待释放的电量达到20％时，控制电池模块1停止放电，此时电池模块1的剩余电量为80％；控制电池模块2进行放电，待释放的电量达到20％时，控制电池模块2停止放电，此时电池模块2的剩余电量为80％；
113.步骤2：继续控制电池模块1进行放电，待释放的电量达到20％时，控制电池模块1停止放电，此时电池模块1的剩余电量为60％；继续控制电池模块2进行放电，待释放的电量达到20％时，控制电池模块2停止放电，此时电池模块2的剩余电量为60％；
114.步骤3：直至电池模块1和电池模块2的剩余电量均为20％时，继续控制电池模块1进行放电，待释放的电量达到20％时，控制电池模块1停止放电，此时电池模块1的剩余电量为0；继续控制电池模块2进行放电，待释放的电量达到20％时，控制电池模块2停止放电，此时电池模块2的剩余电量为0；
115.步骤4：由于电池模块1和电池模块2的剩余电量均为0，即确定电池模块1和电池模块2均无剩余电量，此时不会再控制电池模块1和电池模块2进行放电。
116.其中，说明一点，预设电量并不限于20％，还可以设置为10％、30％或其他数值，具体可以根据实际需要进行设置，在此并不限定。
117.如此，可以使得各电池模块交替地放电，进而可以持续地为电机提供较高的驱动功率，从而可以提高电机的运行性能。
118.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。