[发明专利]动力电池系统及具有其的车辆

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种动力电池系统以及一种具有该动力电池系统的车辆。

背景技术

传统BMS（Battery Management System，电池管理系统）中低层电池pack结构一般采用先并后串形式，并加以主动/被动均衡系统以保证整个电池系统运行的一致性，这种方式组合而成的电池系统中，当某一单体电池出现故障时会严重影响其余未故障电池，并且在电池均衡过程中，电池的充电/放电动作严重损害电池寿命，能量流动过程中亦造成极大的能源浪费。

传统先并后串的电池组均衡实现容易，一致性较好，但是并联的单体电池之间的能量互相均衡实现会导致电池充放电次数增多，电池寿命将下降，在均衡能量流动的同时将产生大量的能源浪费，此外电池故障短路将成为并联负载影响整组电池组。而对于其电池短路故障的防护，传统方案中使用串联保险方案保护电池组的方法也是十分落后的。第一，保险动作时间慢；第二，保险动作后不可自恢复，必须由专业技术人员由专业仪器修复；第三，保险丝一致性很差，无法精确控制熔断时间。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种新的动力电池系统，采用多个可控开关串并联方式控制所有单体电池，当某一单体电池出现过压、欠压等故障时通过控制可控开关来控制该电池处于通路/短路状态有效保护单体电池，并避免了传统电池管理系统中由于电池均衡对电池带来的损害和能量损失，最大程度地利用整个电池系统的能量。

为达到上述目的，本发明提出的一种动力电池系统，包括相互并联的N个单体电池模块和电池管理器。其中，所述N个单体电池模块中的每个单体电池模块包括：M个单体电池，所述M个单体电池中的每个单体电池相互串联，其中，N和M均为大于1的整数；M-1个第一可控开关，所述M-1个第一可控开关连接在所述M个单体电池中相邻两个单体电池之间，每个第一可控开关与所述M个单体电池中第二个单体电池至第M个单体电池一一对应构成M-1个电池单元；M个第二可控开关，所述M个第二可控开关串联连接，且所述M个第二可控开关中的第一个第二可控开关与所述M个单体电池中第一个单体电池并联，所述M个第二可控开关中的第二个第二可控开关至第M个可控开关与所述M-1个电池单元一一对应并联；其中，所述电池管理器与每个第一可控开关的控制端和每个第二可控开关的控制端分别相连，所述电池管理器用于对所述每个第一可控开关和每个第二可控开关进行控制。

根据本发明实施例的动力电池系统，采用多个可控开关串并联方式控制所有单体电池，当某一单体电池出现过压、欠压等故障时通过控制第一可控开关和第二可控开关来控制该电池处于通路/短路状态有效保护单体电池，并避免了传统电池管理系统中由于电池均衡对电池带来的损害和能量损失，最大程度地利用整个电池系统的能量。因此，本发明的动力电池系统效率高，对电池寿命无伤害，鲁棒性好，可靠性高。

在本发明的一个实施例中，在所述动力电池系统充电均衡过程中，当所述电池管理器检测到每个单体电池模块中第M-1个电池单元内的单体电池的SOC大于等于第一预设值时，控制所述第M-1个电池单元内对应的第一可控开关断开，并控制与所述第M-1个电池单元并联的第二可控开关闭合。

在本发明的一个实施例中，在所述动力电池系统放电均衡过程中，当所述电池管理器检测到每个单体电池模块中第M-1个电池单元内的单体电池的SOC小于第二预设值时，控制所述第M-1个电池单元内对应的第一可控开关断开，并控制与所述第M-1个电池单元并联的第二可控开关闭合。

在本发明的一个实施例中，当所述电池管理器检测到每个单体电池模块中第M-1个电池单元内的单体电池短路时，控制所述第M-1个电池单元内对应的第一可控开关断开，并控制与所述第M-1个电池单元并联的第二可控开关闭合。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述的动力电池系统还包括：快速铰接组件，所述快速铰接组件设置在所述每个单体电池模块之间。

通过在每个单体电池模块之间设置快速铰接组件，方便维修拆卸。

其中，所述第一可控开关和第二可控开关可以为MOS管。

在本发明的一个实施例中，所述每个单体电池模块中M个单体电池内的第一个单体电池的正极与第一动力总线相连，所述每个单体电池模块中M个单体电池内的第M个单体电池的负极与第二动力总线相连。

此外，本发明的实施例还提出了一种车辆，包括上述的动力电池系统。