[实用新型]一种能快速充电的电动汽车电池组电气架构

说明书

本实用新型涉及一种能快速充电的电动汽车电池组电气架构，包括电池、充电开关、放电开关、直流总线、车载充电等单元和直流快充接口。3个充电开关和4个放电开关均为电气开关。其特征是：电池单元有两个电池模组，车载充电单元有两个车载充电口，直流总线单元有两组直流母线；利用放电开关关断充电开关导通，将两个电池模组串联，由直流快充接口高压充电；利用充电开关关断放电开关导通，将两个电池模组分立，由两组直流母线(共地或独立或并联)低压放电；泊车后，放电开关和充电开关全关断，且两个电池模组可通过两个车载充电口慢速充电。其优越性：1.串联高压快速充电、分立低压安全放电；2.电能冗余和供电冗余、便于驱动冗余，兼具主动均衡。

技术领域

本实用新型涉及一种能快速充电的电动汽车电池组电气架构，属于电动汽车技术领域。

背景技术

电动汽车的两大关键主体是，电池系统和动力系统。电池系统包括电池组、电气开关和电池管理系统(BMS)；动力系统包括电动机、电机驱动器和减速器等。电动汽车的动力系统按照采用电机数量的不同主要分为三种：单电机系统、双电机系统、四电机系统。

现在的电动汽车电池系统，大都配置一个电池组。电池组采用整体式电气架构，即充电与放电是同一个母线电压，由电气开关实现充电与放电的切换控制等。现阶段，电动汽车使用的主流电池为锂离子电池，锂离子电池主要有三元锂和磷酸铁锂两种电芯。大量电芯并联- 串联组合成矩阵结构，即先把多个电芯并联成所需Ah容量的单节电芯，再将若干单节电芯串联成所需kWh容量的电池组。电池管理系统(BMS)的功能是：采集电芯的电压、电流和温度等参数、数据传输与存储，估算电池容量、过充/过放/过载保护、充放电控制、均衡控制、绝缘检测、热管理，以及与整车控制器、电机控制器和充电桩的数据通信。

国标《GB/T 31466-2015电动汽车高压系统电压等级》规定，电池系统可采用六个标称电压等级：144V、288V、317V、346V、400V、576V。相应地，国标《GB/T 18488.1-2015电动汽车用驱动电机系统》规定，电机系统的直流母线电压取下列等级：36V、48V、60V、80V、120V、144V^*、168V、192V、216V、240V、264V、288V^*、312V^*、336V^*、360V、384V^*、408V、 540V、600V、650V、700V、750V(标*的为优选等级)。同时，在国标《GB/T 18487.1-2015电动汽车传导充电系统》中，给出了四个直流充电电压等级：200～500V、350～700V、500～950V、 950V以上(由车辆制造商和供电设备制造商协商决定)。

根据相关统计，相对来说，电动商用车比电动乘用车的电池电压高，后期生产的比前期的电池电压高；目前已经从最初的300V跨到了800V；而不同厂家的或同厂不同型号的电动汽车，电池电压也往往不同。接近800V的动力系统主要应用于电动卡车和大巴。近来，国际著名车企在相继推出800V系统的乘用车，如：奔驰ProjectOne、保时捷919Hybrid和Mission、奥迪AICON、柯尼塞格Regera、Fisker公司的E Motion等。

直流充电桩也是如此，即后期建设的比前期所能兼容的输出电压高；前期的从200V兼容到500V，后期的已经从200V兼容到750V，将来会向950V及更高电压发展。

影响电动汽车发展的两个主要因素是续航里程和充电时间，第一个问题(续航里程)已经解决(电芯的能量/功率密度已经大幅度提高，电池组的容量已经能够满足400km左右续航里程；宁德时代等公司已经量产高倍率充电的电芯)。现在唯一需要解决的是快速充电的问题，这甚至成为中外新一轮技术竞争的焦点。