[發明專利]一種能快速充電的電動汽車電池組電氣架構

在審

• 申請號: 201811461197.3
• 申請日: 2018-12-01
• 公開（公告）號: CN110014880A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 張朝輝
• 申請（專利權）人: 張朝輝
• 主分類號: B60L50/64
• 分類號: B60L50/64;B60L53/14;B60L53/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種能快速充電的電動汽車電池組電氣架構，包括電池、充電開關、放電開關、直流總線、車載充電等單元和直流快充接口。3個充電開關和4個放電開關均為電氣開關。其特征是：電池單元有兩個電池模組，車載充電單元有兩個車載充電口，直流總線單元有兩組直流母線；利用放電開關關斷充電開關導通，將兩個電池模組串聯，由直流快充接口快速充電；利用充電開關關斷放電開關導通，將兩個電池模組分立，由兩組直流母線獨立(或共地或并聯)放電；車停泊后，放電開關和充電開關全部關斷，且兩個電池模組可通過兩個車載充電口慢速充電。其優越性：1.串聯高壓快速充電、分立低壓安全放電；2.電能冗余和供電冗余、便于驅動冗余，兼具主動均衡。

技術領域

本發明涉及一種能快速充電的電動汽車電池組電氣架構，屬于電動汽車技術領域。

背景技術

電動汽車的三大核心技術是，多能源動力總成控制系統、電機及其驅動系統(簡稱動力系統)、電池及其管理系統(簡稱電池系統)。

電動汽車的兩大關鍵主體是，電池系統和動力系統。電池系統包括電池組、電氣開關和電池管理系統(BMS)；動力系統包括電動機、電機驅動器和減速器等。電動汽車的動力系統按照采用電機數量的不同主要分為三種：單電機系統、雙電機系統、四電機系統。

現在的電動汽車電池系統，大都配置一個電池組。電池組采用整體式電氣架構，即充電與放電是同一個母線電壓，由電氣開關實現充電與放電的切換控制等。現階段，電動汽車使用的主流電池為鋰離子電池，鋰離子電池主要有三元鋰和磷酸鐵鋰兩種電芯。大量電芯并聯- 串聯組合成矩陣結構，即先把多個電芯并聯成所需Ah容量的單節電芯，再將若干單節電芯串聯成所需kWh容量的電池組。電池管理系統(BMS)的功能是：采集電芯的電壓、電流和溫度等參數、數據傳輸與存儲，估算電池容量、過充/過放/過載保護、充放電控制、均衡控制、絕緣檢測、熱管理，以及與整車控制器、電機控制器和充電樁的數據通信。

國標《GB/T 31466-2015電動汽車高壓系統電壓等級》規定，電池系統可采用六個標稱電壓等級：144V、288V、317V、346V、400V、576V。相應地，國標《GB/T 18488.1-2015電動汽車用驅動電機系統》規定，電機系統的直流母線電壓取下列等級：36V、48V、60V、80V、120V、144V^*、168V、192V、216V、240V、264V、288V^*、312V^*、336V^*、360V、384V^*、408V、 540V、600V、650V、700V、750V(標*的為優選等級)。同時，在國標《GB/T 18487.1-2015電動汽車傳導充電系統》中，給出了四個直流充電電壓等級：200～500V、350～700V、500～950V、 950V以上(由車輛制造商和供電設備制造商協商決定)。

根據相關統計，相對來說，電動商用車比電動乘用車的電池電壓高，后期生產的比前期的電池電壓高；目前已經從最初的300V跨到了800V；而不同廠家的或同廠不同型號的電動汽車，電池電壓也往往不同。接近800V的動力系統主要應用于電動卡車和大巴。近來，國際著名車企在相繼推出800V系統的乘用車，如：奔馳ProjectOne、保時捷919Hybrid和Mission、奧迪AICON、柯尼塞格Regera、Fisker公司的E Motion等。

直流充電樁也是如此，即后期建設的比前期所能兼容的輸出電壓高；前期的從200V兼容到500V，后期的已經從200V兼容到750V，將來會向950V及更高電壓發展。

影響電動汽車發展的兩個主要因素是續航里程和充電時間，第一個問題(續航里程)已經解決(電芯的能量/功率密度已經大幅度提高，電池組的容量已經能夠滿足400km左右續航里程；寧德時代等公司已經量產高倍率充電的電芯)。現在唯一需要解決的是快速充電的問題，這甚至成為中外新一輪技術競爭的焦點。