电动汽车配电系统和电动汽车的制作方法

1.本发明实施例涉及电池配电技术领域，尤其涉及一种电动汽车配电系统和电动汽车。


背景技术：

2.随着经济的发展，环境和能源等方面的问题受到人们的重视，人们意识到保护环境和可持续发展的重要性。随着新能源汽车的发展，电动汽车的续航里程得到较大的提升，因此电动车的充电速度也需要进行提升。
3.现有技术中，电动汽车的大功率快速充电需要利用高电压和大电流充电，从而使电动汽车短时间内充满电。目前市面上的电动车的电池平台主要是400-500v的电压平台，在充电电压恒定的时候，由于很难提升其电芯的充电倍率，使得400-500v的电动车的电池平台在提升充电效率存在瓶颈。然而，针对上述问题，研发出800-1000v的电压平台，可以通过提升充电电压，实现提升充电效率。但是目前市面上能够进行800-1000v的充电桩数量较少，并且提高了电动车的电池电压平台对汽车架构影响较大，需要电动汽车的三电系统也要与800-1000v的电压相匹配。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种电动汽车配电系统和电动汽车，以实现电动汽车配电系统对不同充电电压的充电兼容性，对不同供电电压的供电兼容性。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种电动汽车配电系统，其包括第一充放电接口、第二充放电接口、第一电池组、第二电池组、电池组电压控制模块、第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；
6.第一电池组的正极与第二开关的第一端连接，第二开关的第二端与电池组电压控制模块的第一端和第一充放电接口的正极连接，第一电池组的负极与电池组电压控制模块的第二端连接，电池组电压控制模块的第三端与第二电池组的负极、第一开关的第一端以及第四开关的第一端连接，第一开关的第二端与第一充放电接口的负极连接，第四开关的第二端与第二充放电接口的负极连接，电池组电压控制模块的第四端与电池组电压控制模块的第五端、第二电池组的正极以及第三开关的第一端连接，第三开关的第二端与第二充放电接口的正极连接；
7.电池组电压控制模块用于控制第一电池组和第二电池组的输出或输入电压大小。
8.可选地，电池组电压控制模块包括第一并联控制开关和第二并联控制开关；
9.第一并联控制开关的第一端作为电池组电压控制模块的第二端，第一并联控制开关的第二端作为电池组电压控制模块的第三端，第二并联控制开关的第一端作为电池组电压控制模块的第一端，第二并联控制开关的第二端作为电池组电压控制模块的第五端。
10.可选地，电池组电压控制模块还包括串联控制开关；
11.串联控制开关的第一端与第一并联控制开关的第一端连接，并作为电池组电压控
制模块的第二端，串联控制开关的第二端作为电池组电压控制模块的第四端。
12.可选地，电动汽车配电系统还包括第一预充模块；
13.第一预充模块的第一端与第一电池组的正极、第二开关的第一端连接，第一预充模块的第二端与第二开关的第二端、电池组电压控制模块的第一端以及第一充放电接口的正极连接；
14.第一预充模块用于限制第一电池组和/或第二电池组所输出的电流。
15.可选地，第一预充模块包括第一预充控制单元和第一限流单元；
16.第一预充控制单元的第一端作为第一预充模块的第一端，第一预充控制单元的第二端与第一限流单元的第一端连接，第一限流单元的第二端作为第一预充模块的第二端；
17.第一预充控制单元用于启动第一预充模块，第一限流单元用于限制第一电池组和/或第二电池组所输出的电流。
18.可选地，第一预充控制单元包括第五开关；第一限流单元包括第一电阻。
19.可选地，电动汽车配电系统还包括第二预充模块；
20.第二预充模块的第一端与第二电池组的正极、电池组电压控制模块的第四端以及电池组电压控制模块的第五端连接，第二预充模块的第二端与第二充放电接口的正极连接；
21.第二预充模块用于限制第一电池组和/或第二电池组所输出的电流。
22.可选地，第二预充模块包括第二预充控制单元和第二限流单元；
23.第二预充控制单元的第一端作为第二预充模块的第一端，第二预充控制单元的第二端与第二限流单元的第一端连接，第二限流单元的第二端作为第二预充模块的第二端；
24.第二预充控制单元用于启动第二预充模块，第二限流单元用于限制第一电池组和/或第二电池组所输出的电流。
25.可选地，第二预充控制单元包括第六开关；第二限流单元包括第二电阻。
26.可选地，第一电池组和第二电池组的规格相同。
27.第二方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，其包括上述实施例中任一项的电动汽车配电系统。
28.本发明实施例，通过电池组电压控制模块控制第一电池组和第二电池组的组合状态，实现控制第一电池组和第二电池组输出或输入的电压大小。通过控制第一开关和第二开关选择第一充放电接口输出或输入电压。通过控制第三开关和第四开关选择第二充放电接口输出或输入电压。在第一电池组和第二电池组均独立使用时，电动汽车配电系统可以单独使用第一电池组通过第一充放电接口输出或输入电压，电动汽车配电系统可以单独使用第二电池组通过第二充放电接口输出或输入电压，也就是第一电池组和第二电池组的输入或输出电压线路均是相互独立的，此时可以有两种输入或输出电压的通道。当第一电池组发生故障时，可以使用第二电池组输出或输入电压，当第二电池组发生故障时，可以使用第一电池组输出或输入电压。在第一电池组和第二电池组并联使用时，可以延长第一电池组和第二电池组的放电时长，从而提高电动汽车的续航里程。在第一电池组和第二电池组串联使用时，可以使用电压等于第一电池组和第二电池组总电压的充电桩对第一电池组和第二电池组进行快速充电。由此本方案的电动汽车配电系统实现了对不同充电电压的充电兼容性，对不同供电电压的供电兼容性。
附图说明
29.图1为本发明实施例提供的一种电动汽车配电系统的结构示意图；
30.图2为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图；
31.图3为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图；
32.图4为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图；
33.图5为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图；
34.图6为本发明实施例提供的一种电动汽车的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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，都属于本发明保护的范围。
36.本发明实施例提供了一种电动汽车配电系统，图1为本发明实施例提供的一种电动汽车配电系统的结构示意图。如图1所示，该电动汽车配电系统包括第一充放电接口110、第二充放电接口120、第一电池组130、第二电池组140、电池组电压控制模块150、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3以及第四开关k4；第一电池组130的正极与第二开关k2的第一端连接，第二开关k2的第二端与电池组电压控制模块150的第一端和第一充放电接口110的正极连接，第一电池组130的负极与电池组电压控制模块150的第二端连接，电池组电压控制模块150的第三端与第二电池组140的负极、第一开关k1的第一端以及第四开关k4的第一端连接，第一开关k1的第二端与第一充放电接口110的负极连接，第四开关k4的第二端与第二充放电接口120的负极连接，电池组电压控制模块150的第四端与电池组电压控制模块150的第五端、第二电池组140的正极以及第三开关k3的第一端连接，第三开关k3的第二端与第二充放电接口120的正极连接；电池组电压控制模块150用于控制第一电池组130和第二电池组140的输出或输入电压大小。
37.其中，电动汽车配电系统可以连通多个不同的回路，使第一电池组130通过第一充放电接口110与外部设备(示例性地，外部设备包括充电桩或电机)连接，第二电池组140通过第二充放电接口120与外部设备连接。电池组电压控制模块150可以通过控制第一电池组130和第二电池组140的组合状态，从而控制第一电池组130和第二电池组140输出或输入的电压大小。第一电池组130和第二电池组140的组合状态包括：1)第一电池组130独立使用；2)第二电池组140独立使用；3)第一电池组130和第二电池组140同时独立使用；4)第一电池组130和第二电池组140并联使用；5)第一电池组130和第二电池组140串联使用。
38.例如，第一电池组130和第二电池组140电压相等，均可提供第一电压(例如400v-500v)。1)当电池组电压控制模块150控制第一电池组130独立使用时，可以通过控制第一开关k1和第二开关k2闭合，使第一电池组130通过第一充放电接口110输出或输入第一电压。2)当电池组电压控制模块150控制第二电池组140独立使用时，可以通过控制第三开关k3和第四开关k4闭合，使第二电池组140通过第二充放电接口120输出或输入第一电压。3)当电池组电压控制模块150控制第一电池组130和第二电池组140均独立使用时，可以通过控制第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3以及第四开关k4均闭合，使第一电池组130通过第一
充放电接口110输出或输入第一电压，第二电池组140通过第二充放电接口120输出或输入第一电压。4)当电池组电压控制模块150控制第一电池组130和第二电池组140并联使用时，可以通过控制第一开关k1和第二开关k2闭合，使第一电池组130和第二电池组140同时通过第一充放电接口110输出或输入第一电压；或者，可以通过控制第三开关k3和第四开关k4闭合，使第一电池组130和第二电池组140同时通过第二充放电接口120输出或输入第一电压；或者，可以通过控制第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3以及第四开关k4均闭合，使第一电池组130和第二电池组140同时通过第一充放电接口110和第二充放电接口120输出第一电压。5)当电池组电压控制模块150控制第一电池组130和第二电池组140串联使用，可以通过控制第一开关k1和第二开关k2闭合，使第一电池组130和第二电池组140通过第一充放电接口110输出或输入第二电压(第二电压等于二倍的第一电压，例如800v-1000v)。
39.本发明实施例，通过电池组电压控制模块控制第一电池组和第二电池组的组合状态，实现控制第一电池组和第二电池组输出或输入的电压大小。通过控制第一开关和第二开关选择第一充放电接口输出或输入电压。通过控制第三开关和第四开关选择第二充放电接口输出或输入电压。在第一电池组和第二电池组均独立使用时，电动汽车配电系统可以单独使用第一电池组通过第一充放电接口输出或输入电压，电动汽车配电系统可以单独使用第二电池组通过第二充放电接口输出或输入电压，也就是第一电池组和第二电池组的输入或输出电压线路均是相互独立的，此时可以有两种输入或输出电压的通道。当第一电池组发生故障时，可以使用第二电池组输出或输入电压，当第二电池组发生故障时，可以使用第一电池组输出或输入电压。在第一电池组和第二电池组并联使用时，可以延长第一电池组和第二电池组的放电时长，从而提高电动汽车的续航里程。在第一电池组和第二电池组串联使用时，可以使用电压等于第一电池组和第二电池组总电压的充电桩对第一电池组和第二电池组进行快速充电。由此本方案的电动汽车配电系统实现了对不同充电电压的充电兼容性，对不同供电电压的供电兼容性。
40.图2为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图。如图2所示，电池组电压控制模块150包括第一并联控制开关s1和第二并联控制开关s2；第一并联控制开关s1的第一端作为电池组电压控制模块150的第二端，第一并联控制开关s1的第二端作为电池组电压控制模块150的第三端，第二并联控制开关s2的第一端作为电池组电压控制模块150的第一端，第二并联控制开关s2的第二端作为电池组电压控制模块150的第五端。
41.其中，第一并联控制开关s1的第一端作为电池组电压控制模块150的第二端，也就是第一并联开关的第一端与第一电池组130的负极连接。第一并联控制开关s1的第二端作为电池组电压控制模块150的第三端，也就是第一并联控制开关s1的第二端与第二电池组140的负极、第一开关k1的第一端以及第四开关k4的第一端连接。第二并联控制开关s2的第一端作为电池组电压控制模块150的第一端，也就是第二并联控制开关s2的第一端与第二开关k2的第二端和第一充放电接口110的正极连接。第二并联控制开关s2的第二端作为电池组电压控制模块150的第五端，也就是第二并联控制开关s2的第二端与第二电池组140的正极以及第三开关k3的第一端连接。
42.当第一并联控制开关s1和第二并联控制开关s2同时闭合，则可以使第一电池组130的负极通过第一并联控制开关s1与第二电池组140的负极连接，第一电池组130的正极通过第二并联控制开关s2与第二电池组140的正极连接，此时第一电池组130和第一电池组
130并联连接。
43.具体地，若第一电池组130和第二电池组140电压相等，均可提供第一电压。1)控制第一并联控制开关s1、第一开关k1以及第二开关k2闭合，第一电池组130可以通过第一充放电接口110输出或输入第一电压。2)第一并联控制开关s1、第二并联控制开关s2、第一开关k1以及第二开关k2闭合，第一电池组130和第二电池组140并联，可以通过第一充放电接口110输出或输入第一电压。3)第一并联控制开关s1、第二并联控制开关s2、第三开关k3以及第四开关k4闭合，第一电池组130和第二电池组140并联，可以通过第二充放电接口120输出或输入第一电压。4)第一并联控制开关s1、第二并联控制开关s2、第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3以及第四开关k4闭合，第一电池组130和第二电池组140并联，可以通过第一充放电接口110和第二充放电接口120同时输出第一电压。
44.可选地，继续参考图2，电池组电压控制模块150还包括串联控制开关s3；串联控制开关s3的第一端与第一并联控制开关s1的第一端连接，并作为电池组电压控制模块150的第二端，串联控制开关s3的第二端作为电池组电压控制模块150的第四端。
45.其中，串联控制开关s3的第一端与第一并联控制开关s1的第一端连接，并作为电池组电压控制模块150的第二端，也就是串联控制开关s3的第一端与第一电池组130的负极连。串联控制开关s3的第二端作为电池组电压控制模块150的第四端，也就是串联控制开关s3的第二端与第二电池组140的正极以及第三开关k3的第一端连接。
46.当串联控制开关s3闭合时，第一电池组130的负极通过串联控制开关s3与第二电池组140的正极连接，由此此时第一电池组130和第二电池组140串联连接。具体地，若第一电池组130和第二电池组140电压相等，均可提供第一电压。控制串联控制开关s3、第一开关k1以及第二开关k2闭合，第一电池组130和第二电池组140串联，可以通过第一充放电接口110输出或输入第二电压，第二电压为第一电压的二倍。此时可以使用可以输出第二电压的充电桩对第一电池组130和第二电池组140进行快速充电。
47.需要注意的是第一并联控制开关s1、第二并联控制开关s2以及串联控制开关s3不能同时闭合，若第一并联控制开关s1、第二并联控制开关s2和串联控制开关s3同时闭合会使第一电池组130和第二电池组140均被短路连接，导致流过第一电池组130和第二电池组140的电流过大被烧损。
48.图3为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图。如图3所示，电动汽车配电系统还包括第一预充模块160；第一预充模块160的第一端与第一电池组130的正极、第二开关k2的第一端连接，第一预充模块160的第二端与第二开关k2的第二端、电池组电压控制模块150的第一端以及第一充放电接口110的正极连接；第一预充模块160用于限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。
49.其中，第一预充模块160可以限制第一电池组130和第二电池组140所输出的电流大小，防止流过第一电池组130和第二电池组140的电流过大，烧损第一电池组130和第二电池组140。具体地，在第一电池组130和第二电池组140并联前，需要对第一电池组130和第二电池组140进行预充，防止因第一电池组130和第二电池组140直接并联时因二者之间出现压差产生大电流，烧损第一电池组130、第二电池组140、并联控制开关s1以及第二并联控制开关s2。具体地，控制第一并联控制开关s1和第二并联控制开关s2闭合，启动第一预充模块160，此时可以通过第一预充模块160调节第一电池组130和第二电池组140的电压差。示例
性的，若第一电池组130电压大于第二电池组140电压，此时第一电池组130处于放电状态，第二电池组140处于充电状态，直至第一电池组130电压等于第二电池组140电压。第一电池组130和第二电池组140之间的预充完成后，控制第二开关k2闭合，关闭第一预充模块160。
50.第一预充模块160还可以限制第一电池组130通过第一充放电接口110对外部设备进行预充的电流大小，避免第一电池组130与外部设备连通的瞬时电流过大，损坏第一开关k1、第二开关k2以及外部设备。完成对第一电池组130和第二电池组140的预充后，控制第二开关k2和第二并联控制开关s2断开，启动第一预充模块160，第一开关k1闭合，对第一充放电接口110所连接的外部设备进行预充。预充完成后，控制第二控制开关和第二并联控制开关s2闭合，关闭第一预充模块160。此时，第一电池组130和第二电池组140可以通过第一充放电接口110输出或输入电压。
51.需要注意的是，若仅使用第一电池组130通过第一充放电接口110输出或输入电压，控制第一并联控制开关s1和第一开关k1闭合，启动第一预充模块160，即可对第一充放电接口110所连接的外部设备进行预充。预充完成后，控制第二控制开关闭合，关闭第一预充模块160。若使用第一电池组130和第二电池组140串联，并通过第一充放电接口110输出或输入电压，在预充前要控制串联控制开关s3和第一开关k1闭合，启动第一预充模块160，即可对第一充放电接口110所连接的外部设备进行预充。预充完成后，控制第二控制开关闭合，关闭第一预充模块160。
52.图4为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图。如图4所示，第一预充模块160包括第一预充控制单元161和第一限流单元162；第一预充控制单元161的第一端作为第一预充模块160的第一端，第一预充控制单元161的第二端与第一限流单元162的第一端连接，第一限流单元162的第二端作为第一预充模块160的第二端；第一预充控制单元161用于启动第一预充模块160，第一限流单元162用于限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。
53.其中，第一预充控制单元161的第一端作为第一预充模块160的第一端，也就是第一预充单元的第一端与第一电池组130的正极、第二开关k2的第一端连接。第一预充控制单元161的第二端与第一限流单元162的第一端连接，第一限流单元162的第二端作为第一预充模块160的第二端，也就是第一限流单元162的第二端与第二开关k2的第二端、电池组电压控制模块150的第一端以及第一充放电接口110的正极连接。第一预充控制单元161可以启动第一预充模块160工作，使第一限流单元162可以限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。上文已具体描述了第一预充模块160的工作过程，此处不再赘述。
54.图5为本发明实施例提供的另一种电动汽车配电系统的结构示意图。如图5所示，第一预充控制单元包括第五开关k5；第一限流单元包括第一电阻r1。
55.其中，第五开关k5闭合时，使第一电阻r1连接入第一电池组130和/或第二电池组140通过第一充放电接口110输出电压的电路，从而实现第一电阻r1限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。
56.可选地，继续参考图3，电动汽车配电系统还包括第二预充模块170；第二预充模块170的第一端与第二电池组140的正极、电池组电压控制模块150的第四端以及电池组电压控制模块150的第五端连接，第二预充模块170的第二端与第二充放电接口120的正极连接；第二预充模块170用于限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。
57.第二预充模块170可以限制第二电池组140通过第二充放电接口120对外部设备进行预充的电流大小，避免第二电池组140与外部设备连通的瞬时电流过大，损坏第三开关k3、第四开关k4以及外部设备。完成对第一电池组130和第二电池组140的预充后，控制第四开关k4闭合，启动第二预充模块170，对第二充放电接口120所连接的外部设备进行预充。预充完成后，控制第三控制开关闭合，关闭第二预充模块170。此时，第一电池组130和第二电池组140可以通过第二充放电接口120输出或输入电压。
58.需要注意的是，若仅使用第二电池组140通过第二充放电接口120输出或输入电压，控制第四开关k4闭合，启动第二预充模块170，即可对第二充放电接口120所连接的外部设备进行预充。预充完成后，控制第三控制开关闭合，关闭第二预充模块170。
59.可选地，继续参考图4，第二预充模块170包括第二预充控制单元171和第二限流单元172；第二预充控制单元171的第一端作为第二预充模块170的第一端，第二预充控制单元171的第二端与第二限流单元172的第一端连接，第二限流单元172的第二端作为第二预充模块170的第二端；第二预充控制单元171用于启动第二预充模块170，第二限流单元172用于限制第一电池组130和/或所述第二电池组140所输出的电流。
60.其中，第二预充控制单元171的第一端作为第二预充模块170的第一端，也就是第二预充控制单元171的第一端与第二电池组140的正极、第三开关k3的第一端、电池组电压控制模块150的第四端以及电池组电压控制模块150的第五端连接。第二预充控制单元171的第二端与第二限流单元172的第一端连接，第二限流单元172的第二端作为第二预充模块170的第二端，也就是第二限流单元172的第二端与第二充放电接口120的正极连接。第二预充控制单元171可以启动第二预充模块170工作，使第二限流单元172可以限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。上文已具体描述了第二预充模块170的工作过程，此处不再赘述。
61.可选地，继续参考图5，第二预充控制单元包括第六开关k6；第二限流单元包括第二电阻r2。
62.其中，第六开关k6闭合时，使第二电阻r2可以连接入第一电池组130和/或第二电池组140通过第二充放电接口120输出电压的电路，从而实现第二电阻r2限制第一电池组130和/或第二电池组140所输出的电流。
63.可选地，第一电池组和第二电池组的规格相同。
64.其中，第一电池组和第二电池组的规格相同，在第一电池组和第二电池组均充满电的情况下，第一电池组和第二电池组的电压相等，可以增加第一电池组和第二电池组进行并联时的安全性，从而提高电动汽车配电系统的安全性。
65.本发明实施例还提供了一种电动汽车，图6为本发明实施例提供的一种电动汽车的结构示意图。如图6所示，该电动汽车包括上述实施例中任一项的电动汽车配电系统100。电动汽车包括本发明任意实施例提供的电动汽车配电系统100，因此具有本发明实施例提供的电动汽车配电系统100的有益效果，此处不再赘述。
66.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和
范围。