[發明專利]動力電池系統及具有其的車輛

有效

• 申請號: 201310264381.X
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103311592A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 高澤霖;劉秀;董欣然
• 申請（專利權）人: 長城汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別涉及一種動力電池系統以及一種具有該動力電池系統的車輛。

背景技術

傳統BMS（Battery?Management?System，電池管理系統）中低層電池pack結構一般采用先并后串形式，并加以主動/被動均衡系統以保證整個電池系統運行的一致性，這種方式組合而成的電池系統中，當某一單體電池出現故障時會嚴重影響其余未故障電池，并且在電池均衡過程中，電池的充電/放電動作嚴重損害電池壽命，能量流動過程中亦造成極大的能源浪費。

傳統先并后串的電池組均衡實現容易，一致性較好，但是并聯的單體電池之間的能量互相均衡實現會導致電池充放電次數增多，電池壽命將下降，在均衡能量流動的同時將產生大量的能源浪費，此外電池故障短路將成為并聯負載影響整組電池組。而對于其電池短路故障的防護，傳統方案中使用串聯保險方案保護電池組的方法也是十分落后的。第一，保險動作時間慢；第二，保險動作后不可自恢復，必須由專業技術人員由專業儀器修復；第三，保險絲一致性很差，無法精確控制熔斷時間。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。

為此，本發明的目的在于提出一種新的動力電池系統，采用多個可控開關串并聯方式控制所有單體電池，當某一單體電池出現過壓、欠壓等故障時通過控制可控開關來控制該電池處于通路/短路狀態有效保護單體電池，并避免了傳統電池管理系統中由于電池均衡對電池帶來的損害和能量損失，最大程度地利用整個電池系統的能量。

為達到上述目的，本發明提出的一種動力電池系統，包括相互并聯的N個單體電池模塊和電池管理器。其中，所述N個單體電池模塊中的每個單體電池模塊包括：M個單體電池，所述M個單體電池中的每個單體電池相互串聯，其中，N和M均為大于1的整數；M-1個第一可控開關，所述M-1個第一可控開關連接在所述M個單體電池中相鄰兩個單體電池之間，每個第一可控開關與所述M個單體電池中第二個單體電池至第M個單體電池一一對應構成M-1個電池單元；M個第二可控開關，所述M個第二可控開關串聯連接，且所述M個第二可控開關中的第一個第二可控開關與所述M個單體電池中第一個單體電池并聯，所述M個第二可控開關中的第二個第二可控開關至第M個可控開關與所述M-1個電池單元一一對應并聯；其中，所述電池管理器與每個第一可控開關的控制端和每個第二可控開關的控制端分別相連，所述電池管理器用于對所述每個第一可控開關和每個第二可控開關進行控制。

根據本發明實施例的動力電池系統，采用多個可控開關串并聯方式控制所有單體電池，當某一單體電池出現過壓、欠壓等故障時通過控制第一可控開關和第二可控開關來控制該電池處于通路/短路狀態有效保護單體電池，并避免了傳統電池管理系統中由于電池均衡對電池帶來的損害和能量損失，最大程度地利用整個電池系統的能量。因此，本發明的動力電池系統效率高，對電池壽命無傷害，魯棒性好，可靠性高。

在本發明的一個實施例中，在所述動力電池系統充電均衡過程中，當所述電池管理器檢測到每個單體電池模塊中第M-1個電池單元內的單體電池的SOC大于等于第一預設值時，控制所述第M-1個電池單元內對應的第一可控開關斷開，并控制與所述第M-1個電池單元并聯的第二可控開關閉合。

在本發明的一個實施例中，在所述動力電池系統放電均衡過程中，當所述電池管理器檢測到每個單體電池模塊中第M-1個電池單元內的單體電池的SOC小于第二預設值時，控制所述第M-1個電池單元內對應的第一可控開關斷開，并控制與所述第M-1個電池單元并聯的第二可控開關閉合。

在本發明的一個實施例中，當所述電池管理器檢測到每個單體電池模塊中第M-1個電池單元內的單體電池短路時，控制所述第M-1個電池單元內對應的第一可控開關斷開，并控制與所述第M-1個電池單元并聯的第二可控開關閉合。

優選地，在本發明的一個實施例中，所述的動力電池系統還包括：快速鉸接組件，所述快速鉸接組件設置在所述每個單體電池模塊之間。

通過在每個單體電池模塊之間設置快速鉸接組件，方便維修拆卸。

其中，所述第一可控開關和第二可控開關可以為MOS管。

在本發明的一個實施例中，所述每個單體電池模塊中M個單體電池內的第一個單體電池的正極與第一動力總線相連，所述每個單體電池模塊中M個單體電池內的第M個單體電池的負極與第二動力總線相連。

此外，本發明的實施例還提出了一種車輛，包括上述的動力電池系統。