[發明專利]能切換多電壓等級輸出的電池箱系統及輸出電壓切換方法

在審

• 申請號: 202110858600.1
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113525173A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 楊昌富;劉鵬飛;李許鵬;柳建學
• 申請（專利權）人: 上海優續新能源科技有限公司
• 主分類號: B60L58/19
• 分類號: B60L58/19;B60L58/10;B60L3/00;B60L53/80;H01M10/42
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 劉翠芹

1.一種能切換多電壓等級輸出的電池箱系統，其特征在于：其包括多個電池模組、電池模組切換單元、電池管理單元、高壓控制單元、電池箱連接器以及存儲單元，電池模組、電池模組切換單元、高壓控制單元和電池箱連接器依次電連接；所述電池管理單元與電池模組、電池模組切換單元、高壓控制單元和電池箱連接器分別通信連接，所述電池管理單元用于對整個電池系統進行信息監測及故障處理并識別不同車型的電壓等級控制切換單元的開合狀態；

所述電池模組切換單元安裝于多個電池模組之間，所述電池模組切換單元根據需要的電壓或電流切換相匹配的電池模組進行電壓輸出，電池模組切換單元的數量為電池模組數量減1；

假設某一輛電動車具有M個電池箱，每個電池箱具有N個電池模組以及N-1個電池模組切換單元，則該電動車總共有M(N-1)個電池模組切換單元，根據需要計算切換次數X₁，計算公式如下：

其中，V₁為每個電池模組的電壓，V₂為電池箱需求電壓，每個電池箱切換次數為X₁，X₁取整數，X為每個電池箱最大切換次數；電池管理單元根據需求電壓計算出切換次數后，通過CAN通信下發切換命令至電池模組切換單元，電池切換單元動作后，使電池箱輸出電壓滿足電動車需求電壓；

每次切換完成后，所述存儲單元會對每次切換工作的參數以矩陣的方式進行存儲，存儲矩陣為P，每次切換工作的參數為A，存儲矩陣P的表達式如下：

P＝{A₁,A₂,A₃.....A_i}

其中，P為存儲矩陣，A為每次切換工作的參數，A的表達式如下：

A＝{V₁∩V₂∩X₁}；

之后再需要切換時，電池管理單元與存儲單元進行通訊，在存儲矩陣中調取與電池箱需求電壓相同的每次切換工作的參數A，從該切換工作的參數A中獲得電池箱切換次數X₁。

2.根據權利要求1所述的能切換多電壓等級輸出的電池箱系統，其特征在于：所述電池箱連接器具備動力輸出接口DC+、動力輸出接口DC-、接地接口PE、多組通信接口及多組輔助電源接口，從而能夠為電池箱與電動車之間提供高壓動力電源，通信信息交互及低壓輔助電源通道。

3.根據權利要求1所述的能切換多電壓等級輸出的電池箱系統，其特征在于：所述高壓控制單元具有預充電功能，所述高壓控制單元能夠與電池管理單元通信，控制高壓輸出開合狀態，從而滿足電池充電放電要求。

4.根據權利要求1所述的能切換多電壓等級輸出的電池箱系統，其特征在于：電壓輸出總線上設置有電壓傳感器以及電流傳感器，所述電壓傳感器能夠測量輸出電壓，當電壓超出工作范圍時進行報警；

所述電流傳感器能夠測量工作狀態下的電流，當電流超出范圍進行報警并中斷或減小輸出功率，防止短路或過載現象。

5.一種基于權利要求1所述的能切換多電壓等級輸出的電池箱系統的輸出電壓切換方法，其特征在于：其包括以下步驟：

S1、當車輛上電時，車輛管理系統向電池管理單元發生需求電壓；

S2、電池管理單元接受車輛需求電壓后，判定現有電池箱是否滿足需求電壓，當現有電池箱不能滿足需求電壓時，電池管理單元根據需求電壓計算切換次數，切換次數通過以下公式進行計算：

其中，V₁為每個電池模組的電壓，V₂為電池箱需求電壓，每個電池箱切換次數為X₁，X₁取整數，X為每個電池箱最大切換次數；

S2、電池管理單元根據需求電壓計算出切換次數后，通過CAN通信向電池模組切換單元下發切換命令及切換動作；

S3、電池模組切換單元完成切換后，如切換后電池箱滿足需求電壓，則結束切換流程，啟動高壓控制單元進行充電保護；如不能滿足需求電壓，則報警并更換具有其余電池模組的電池箱之后重復步驟S2；

S4、每次切換完成后，存儲單元會對每次切換工作的參數以矩陣的方式進行存儲，存儲矩陣為P，每次切換工作的參數為A，存儲矩陣P的表達式如下：

P＝{A₁,A₂,A₃.....A_i}

其中P為存儲矩陣，A為每次切換工作的參數，A的表達式如下：

A＝{V₁∩V₂∩X₁}；

S5、之后再需要切換時，電池管理單元與存儲單元進行通訊，在存儲矩陣中調取與電池箱需求電壓相同的每次切換工作的參數A，從該切換工作的參數A中獲得電池箱切換次數X₁，并將該切換次數通過CAN通信向電池模組切換單元下發，如切換后電池箱滿足需求電壓，則結束切換流程，啟動高壓控制單元進行充電保護；如不能滿足需求電壓，則報警并更換具有其余電池模組的電池箱之后重復步驟S2。