CN215850841U - 动力电池包、电池***及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池包、电池***及车辆，以解决现有的动力电池包在内部任一电池模组发生故障后无法正常工作的问题，提高动力电池包的可靠性和安全性。所述动力电池包包括：多个串联连接的电池模组；相邻两个电池模组之间设置有切换模块，所述切换模块至少具有第一端、第二端和第三端，所述第一端与所述相邻两个电池模组中的第一电池模组的负极连接，所述第二端与所述相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接，所述第三端与所述第二电池模组的负极连接，以选择性导通所述第一端分别与所述第二端及所述第三端之间的连接。

Description

动力电池包、电池***及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池包、电池***及车辆。

背景技术

车辆上的动力电池包可以存储能量以及为车辆输出电能。动力电池包内部实际上由很多较小的电池模组串联而成，任一电池模组发生故障将导致整个动力电池包都无法使用，因而可靠性和安全性差。

因此，亟需一种能够提高动力电池包的可靠性和安全性的方案。

实用新型内容

本实用新型公开一种动力电池包、电池***及车辆，以解决现有的动力电池包在内部任一电池模组发生故障后无法正常工作的问题，提高动力电池包的可靠性和安全性。

为了解决上述问题，本实用新型采用下述技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种动力电池包，包括：

多个串联连接的电池模组；

相邻两个电池模组之间设置有切换模块，所述切换模块至少具有第一端、第二端和第三端，所述第一端与所述相邻两个电池模组中的第一电池模组的负极连接，所述第二端与所述相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接，所述第三端与所述第二电池模组的负极连接，以选择性导通所述第一端分别与所述第二端及所述第三端之间的连接。

可选地，在相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态正常时，设置于所述相邻两个电池模组之间的切换模块的第一端与第二端之间处于导通状态；

在相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态异常时，设置于所述相邻两个电池模组之间的切换模块的第一端与第三端之间处于导通状态。

可选地，所述切换模块为单刀双掷继电器。

可选地，所述单刀双掷继电器的公共端与所述第一电池模组的负极连接，所述单刀双掷继电器的常闭端与所述第二电池模组的正极连接，所述单刀双掷继电器的常开端与所述第二电池模组的负极连接。

可选地，所述单刀双掷继电器为高压继电器。

可选地，所述切换模块为单刀双掷开关。

可选地，所述电池模组包括一个或多个单体电池，所述多个单体电池之间串联和/或并联。

第二方面，本实用新型提供了一种电池***，包括：

第一方面提供的动力电池包；

电池管理***，与所述动力电池包中的切换模块的控制端连接，以控制所述切换模块选择性导通自身的第一端分别与第二端及第三端之间的连接。

第三方面，本实用新型提供了一种车辆，包括第二方面提供的电池***。

本实用新型实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在相邻两个电池模组之间设置切换模块，并将切换模块的第一端与相邻两个电池模组中的第一电池模组的负极连接，将切换模块的第二端与相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接，将切换模块的第三端与相邻两个电池模组中的第二电池组的负极连接，通过选择性导通切换模块的第一端分别与第二端及第三端之间的连接，可以实现任意电池模组的接入或断开，即便任一电池模组发生故障，其他电池模组仍能够串联，使得动力电池包能够继续存储能量或输出电能，从而可以提高动力电池包的可靠性和安全性。此外，还可以根据负载端的不同用电需求，对切换模块的工作状态进行控制，以选择性接入所需的电池模组，从而可以满足灵活的用电需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种动力电池包的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电池***的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本文件保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的属于“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如前所述，传统的动力电池包内部是由多个电池模组串联而成，任一电池模组发生故障将导致整个动力电池包都无法使用，因而可靠性和安全性差。为此，本说明书实施例旨在提供一种动力电池包、电池***及车辆，以能够解决现有的动力电池包在内部任一电池模组发生故障后无法正常工作的问题，提高动力电池包括的可靠性和安全性。

下面结合附图，详细说明书本实用新型实施例提供的技术方案。

本实用新型实施例提供了一种动力电池包，该动力电池包可应用于纯电动车辆、混合动力车辆等各类新能源车辆中。请参考图1，为本实用新型实施例提供的一种动力电池包10的结构示意图，该动力电池包10包括多个电池模组和多个切换模块。

其中，多个电池模组串联连接，且相邻两个电池模组之间设置有切换模块。

切换模块至少具有第一端、第二端和第三端，第一端与相邻两个电池模组中的第一电池模组的负极连接，第二端与相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接，第三端与相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接。其中，第一电池模组是指相邻两个电池模组中的一个电池模组，第二电池模组是指相邻两个电池模组中的另一个电池模组。

切换模块具有第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态下，切换模块的第一端和第二端之间处于导通状态，而第一端与第三端之间处于断开状态，在此情况下，相邻两个电池模组中的第一电池模组和第二电池模组串联；在第二工作状态下，切换模块的第一端和第二端之间处于断开状态，而第一端与第三端之间处于导通状态，在此情况下，相邻两个电池模组中的第二电池模组断开。

本实用新型实施例中，电池模组的数量决定动力电池包10所能够提供的电能大小，其具体可以根据实际需要进行设置，相应地，切换模块的数量可以根据电池模组的数量进行设置，本实用新型实施例对电池模组的数量以及切换模块的数量不做限定。图1以三个电池模组为例，这三个电池模组分别为电池模组11、电池模组12和电池模组13。其中，电池模组11和电池模组12之间设置有切换模块K1，切换模块K1的第一端a与电池模组11的负极连接，切换模块K1的第二端b与电池模组12的正极连接，切换模块K1的第三端c与电池模组12的负极连接。电池模组12和电池模组13之间设置有切换模块K2，切换模块K2的第一端a与电池模组12的负极连接，切换模块K2的第二端b与电池模组13的正极连接，切换模块K2的第三端c与电池模组13的负极连接。

以切换模块K1为例，在第一工作状态下，切换模块K1的第一端a和第二端b之间处于导通状态，而第一端a与第三端c之间处于断开状态，在此情况下，电池模组11、电池模组12串联以及电池模组13依次串联，以提供电能；在第二工作状态下，切换模块K1的第一端a和第二端b之间处于断开状态，而第一端a与第三端c之间处于导通状态，在此情况下，电池模组12断开，电池模组11和电池模组13串联，以提供电能。

需要说明的是，实际应用中，可以由相关人员手动对切换模块进行操作，以实现对电池模组的接入或断开；或者，切换模块还可以具有控制端，切换模块的控制端可以与外部控制设备连接，以在外部控制设备的控制下，选择性导通自身的第一端与第二端之间的连接或第一端与第三端之间的连接，由此，通过在外部控制设备中设置自动控制脚本，使得外部控制能够通过运行自动控制脚本，实现对电池模组的接入或断开的自动控制。例如，外部控制设备可以是车辆中的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、电池管理***(Battery Management System，BMS)等。

本实用新型实施例提供的动力电池包中，通过控制切换模块的工作状态，可以实现切换模块的第一端分别与第二端及第三端之间的选择性导通，实现任意电池模组的接入或断开，即便任一电池模组发生故障，其他电池模组仍能够串联，使得动力电池包能够继续存储能量或输出电能，从而可以提高动力电池包的可靠性和安全性。此外，还可以根据负载端的不同用电需求，对切换模块的工作状态进行控制，以选择性接入所需的电池模组，从而可以满足灵活的用电需求。

为了进一步保证任一电池模组发生故障时，其他电池模组仍能够串联，以使动力电池包10仍能够正常工作，本实用新型实施例中，设置于相邻两个电池模组之间的切换模块的工作状态可以根据该相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态进行控制。具体来说，在相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态正常时，设置于该相邻两个电池模组之间的切换模块的第一端与第二端之间处于导通状态；在相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态异常时，设置于该相邻两个电池模组之间的切换模块的第一端与第三端之间处于导通状态。

例如，以图1所示的电池模组11和电池模组12为例，在电池模组12的健康状态正常时，设置于两者之间的切换模块K1的第一端a和第二端b之间处于导通状态，电池模组11、电池模组12串联以及电池模组13依次串联，以提供电能；在电池模组12的健康状态异常时，切换模块K1的第一端a和第三端c之间处于导通状态，电池模组12断开，电池模组11和电池模组13串联，以继续提供电能，使得动力电池包10仍能够正常工作。

本实用新型实施例中，电池模组可以包括一个或多个单体电池，单体电池的数量决定了单个电池模组所能够提供的电能大小。单体电池的数量可以根据实际需要进行设置，本实用新型实施例对单体电池的数量不做限定，图1以电池模组包括一个单体电池示意。为了实现对电能大小的灵活控制，在电池模组中的单体电池的数量为多个的情况下，多个单体电池之间可以串联和/或并联，也即多个单体电池之间可以串联，或者多个单体电池之间可以并联，或者多个电池中的部分单体电池并联后与其余的单体电池串联，本实用新型实施例对多个单体电池之间的连接方式不做具体限定。

本实用新型实施例中，切换模块可以为任意适当的、具有开关功能的元器件。为了简化设计、降低制作成本，在一种可选的方案中，本实用新型实施例中的切换模块可以为单刀双掷(Single Pole Double Throw，SPDT)开关。为了实现对动力电池包10内部电池模组的接入和断开的自动化控制，在另一种可选的方案中，本实用新型实施例中的切换模块可以为单刀双掷继电器。

为了保证动力电池包10提供的电能能够满足负载端的用电需求，更为具体地，单刀双掷继电器的公共端作为切换模块的第一端，其与相邻两个电池模组中的第一电池模组的负极连接；单刀双掷继电器的常闭端作为切换模块的第二端，其与相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接；单刀双掷继电器的常开端作为切换模块的第三端，其与相邻两个电池模组中的第二电池模组的负极连接。

在此情况下，当单刀双掷继电器接收到低电平信号时，其公共端与常闭端之间处于导通状态，第二电池模组与第一电池模组串联，共同提供电能；当单刀双掷继电器接收到高电平信号时，其公共端与常开端之间处于导通状态，第二电池模组断开，由第一电池模组提供电能。由此，通过向单刀双掷继电器输出相应的电平信号即可实现对相邻两个电池模组中的第二电池模组自动接入或断开。

为了满足高压要求，且实现车辆中的高压回路与低压回路的有效分割，以低压电驱动高压电的目的，从而进一步提高动力电池包10的安全性，在较为优选的方案中，上述单刀双掷继电器可以高压继电器。其中，单刀双掷继电器的公共端、常闭端以及常开端分别连接到相邻两个电池模组，例如按照如上所述的方式相应连接到相邻两个电池模组中各电池模组的正极及负极，而线圈则连接到车辆的低压回路，例如连接到车辆中的电池管理***。由此，可以实现低压回路与高压回路的分割，进一步提高动力电池包10的安全性；并且，可以通过低压回路控制单刀双掷继电器的线圈的通断状态，实现对位于高压回路中的电池模组的接入和断开的控制，达到以低压回路驱动高压回路的目的。

本实用新型实施例还提供一种电池***。请参考图2，为本实用新型实施例提供的一种电池***的结构示意图，该电池***包括上述任一实施例提供的动力电池包10和电池管理***20，其中，电池管理***与动力电池包10中的切换模块的控制端连接，其可以控制切换模块选择性导通该切换模块的第一端与第二端之间的连接或第一端与第三端之间的连接。

本实用新型实施例提供的电池***中，通过将电池管理***与动力电池包10中的切换模块的控制端连接，使得通过电池管理***可以控制切换模块的工作状态，实现对任意电池模组的接入或断开的自动化控制，即便任一电池模组发生故障，其他电池模组仍能够串联，使得动力电池包10能够继续存储能量或输出电能，从而可以提高动力电池包10的可靠性和安全性。此外，电池管理***还可以根据负载端的不同用电需求，对切换模块的工作状态进行控制，以选择性接入所需的电池模组，从而可以满足灵活的用电需求。

进一步地，电池管理***20还与动力电池包10中的多个电池模组分别连接，以基于多个电池模组各自的健康状态，控制动力电池包10中的切换模块工作。由此，通过电池管理***20可以实现对各个电池模组的健康状态的自动化监控以及对电池模组的接入和断开的自动化控制，使得动力电池包10在任一电池模组异常时仍能够正常工作，进一步提高动力电池包10的可靠性和安全性。

此外，本实用新型实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述本实用新型实施例提供的电池***。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种动力电池包，其特征在于，包括：

多个串联连接的电池模组；

相邻两个电池模组之间设置有切换模块，所述切换模块至少具有第一端、第二端和第三端，所述第一端与所述相邻两个电池模组中的第一电池模组的负极连接，所述第二端与所述相邻两个电池模组中的第二电池模组的正极连接，所述第三端与所述第二电池模组的负极连接，以选择性导通所述第一端分别与所述第二端及所述第三端之间的连接。

2.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，在相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态正常时，设置于所述相邻两个电池模组之间的切换模块的第一端与第二端之间处于导通状态；

在相邻两个电池模组中的第二电池模组的健康状态异常时，设置于所述相邻两个电池模组之间的切换模块的第一端与第三端之间处于导通状态。

3.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述切换模块为单刀双掷继电器。

4.根据权利要求3所述的动力电池包，其特征在于，所述单刀双掷继电器的公共端与所述第一电池模组的负极连接，所述单刀双掷继电器的常闭端与所述第二电池模组的正极连接，所述单刀双掷继电器的常开端与所述第二电池模组的负极连接。

5.根据权利要求3所述的动力电池包，其特征在于，所述单刀双掷继电器为高压继电器。

6.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述切换模块为单刀双掷开关。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述电池模组包括一个或多个单体电池，所述多个单体电池之间串联和/或并联。

8.一种电池***，其特征在于，包括：

权利要求1至7中任一项所述的动力电池包；

电池管理***，与所述动力电池包中的切换模块的控制端连接，以控制所述切换模块选择性导通自身的第一端分别与第二端及第三端之间的连接。

9.根据权利要求8所述的电池***，其特征在于，所述电池管理***还与所述动力电池包中的多个电池模组分别连接，以基于所述多个电池模组分别的健康状态，控制所述动力电池包中的切换模块工作。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8或9所述的电池***。

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