一种增加续航里程的12V电池系统发明专利

一种增加续航里程的12V电池系统

摘要：一种增加续航里程的12V电池系统，包括BMS电池管理模块，常电/低压用电器，高压动力电池组，降压DCDC，所述BMS电池管理模块与所述常电/低压用电器、降压DCDC连接，所述高压动力电池组与所述降压DCDC连接，由所述降压DCDC转换所述高压动力电池组电能为所述常用/低压用电器供电，所述BMS电池管理模块和高压动力电池组之间还连接有升压DCDC，所述BMS电池管理模块包括新能源汽车启动电池，所述新能源汽车启动电池为12V锂电池；所述12V锂电池可通过升压DCDC为高压动力电池组供电增加续航。本发明能灵活切换12V锂电池供电方案，在极端情况下进行低压供电时，能保证低压长时间稳定供电的同时亦能满足续航里程补充有需求时，放出电量从而实现对整车高压部分的支撑。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202110314081.2

专利申请（专利权）人：浙江合众新能源汽车有限公司
权利人地址：浙江省嘉兴市桐乡市梧桐街道同仁路988号

专利发明（设计）人： 李陈勇 ,张洪雷

主权利要求:一种增加续航里程的12V电池系统
技术领域
[0001] 本发明涉新能源电动汽车领域，具体涉及汽车的电池系统领域。
背景技术
[0002] 目前新能源汽车的12V低压供电沿用传统汽油车的铅酸电池为主，且此12V蓄电池仅在车辆在OFF模式和上电时提供常电和使能信号，在车辆正常使用时，整车均由降压DCDC从动力电池取电进行高压到12V低压电的转换，给整车低压供电和给12V铅酸电池补电。以目前常见的45Ah铅酸蓄电池为例，在夏季雨夜无降压DCDC供电的极端工况，按照整车的低压负载耗电，低压全靠12V铅酸供电仅能支撑9‑12分钟。在常规使用情况下，又仅提供少量的电能来给低压器件待机用。故12V铅酸在新能源车上使用起来较为鸡肋。
[0003] 而新能源车动力电池的载电量与整车能提供给动力电池的安装空间成正比，在有限的空间内要提升电池的载电量就需要提升电池的能量密度，新开发动力电池组需投入大量人力物力。
[0004] 针对上述问题，专利CN111301224A采用锂电能量密度高体积小的优势来替代传统铅酸12V启动电池，其工作的服务对象还是低压电器，无法逆变到高压，将其存储的电能用于续航驱动。
[0005] 因此，亟需要一种新型电池系统，充分发挥内置启动电池即12V锂离子电池的存储电能，灵活供电方式。
发明内容
[0006] 本发明提供的方案，能灵活切换12V电池系统，在极端情况下进行低压供电时，能保证低压长时间稳定提供的同时亦能满足续航里程补充有需求时，放出电量对整车高压部分的进行补电续航。
[0007] 本发明采用以下技术方案：一种增加续航里程的12V电池系统，包括BMS电池管理模块，常电/低压用电器，高压动力电池组，降压DCDC，所述BMS电池管理模块与所述常电/低压用电器、降压DCDC连接，所述高压动力电池组与所述降压DCDC连接，由所述降压DCDC转换所述高压动力电池组电能为所述常用/低压用电器供电，所述BMS电池管理模块和高压动力电池组之间还连接有升压DCDC，所述BMS电池管理模块包括新能源汽车启动电池，所述新能源汽车启动电池为12V锂电池。
[0008] 所述12V锂电池可通过升压DCDC为高压动力电池组供电增加续航。
[0009] 优选的，所述BMS电池管理模块还包括常闭继电器和常开继电器；
[0010] 所述常闭继电器分别设置于12V锂电池与常电/低压用电器之间、和12V锂电池与降压DCDC之间；
[0011] 所述常开继电器设置于BMS电池管理模块与升压DCDC之间。
[0012] 优选的，还包括主控制器，控制器根据高压动力电池组的电量来控制12V锂电池的续航状态。
[0013] 优选的，主控制器包括判断单元，判断单元用于判断12V锂电池的电量是否大于续航预设阈值，若是，则主控制器闭合常开继电器，升压DCDC转换12V锂电池为高压动力电池组供电，若否，则控制常开继电器断开，并记录12V锂电池的当前状态。
[0014] 优选的，所述常闭继电器为正极常闭继电器和负极常闭继电器。
[0015] 优选的，所述常开继电器为正极常开继电器和负极常开继电器。
[0016] 本发明还提供一种12V锂电池续航供电方法，基于上述增加续航里程的12V电池系统，包括步骤：
[0017] S1，汽车启动；
[0018] S2，BMS电池管理模块控制常闭继电器闭合，12V锂电池给常用/低压用电器上电，即给车辆上电；
[0019] S3，降压DCDC工作转换所述高压动力电池组给所述常用/低压用电器供电；
[0020] S4，主控制器闭合常闭继电器，降压DCDC为12V锂电系统进行充电；
[0021] S5，判断单元判断12V锂电池充电是否达到充电预设阈值，若是，则主控制器断开常闭继电器，若否，重复S4；
[0022] S6，判断单元判断高压动力电池组是否需要续航里程补充，若是，则进行步骤S7，若否，则断开常开继电器，并记录12V锂电池的当前状态并重复S6；
[0023] S7，判断单元判断12V锂电池的电量是否大于续航预设阈值，若是，主控制器闭合常开继电器，升压DCDC转换12V锂电池电能为高压动力电池组供电，若否，则断开常开继电器，并记录12V锂电池的当前状态。
[0024] 优选的，步骤S1与S2之间还包括以下步骤：
[0025] S11，判断单元判断12V锂电池是否大于启动预设阈值，若大于，则执行S2，若小于，则主控制器闭合常闭继电器，降压DCDC转换高压动力电池组电能为12V锂电池供电，重复S11。
[0026] 优选的，在车辆外接充电器充电时，执行且仅执行S4和S5。
[0027] 本发明采用上述12V电池系统和/或上述12V锂电池续航供电方法的新能源汽车。
[0028] 与传统方案相比，本发明具有以下有益效果：
[0029] 1、12V锂电池能量密度高，循环次数多，使用寿命长。
[0030] 2、能灵活切换12V锂电池供电方案，在极端情况下进行低压供电时，能保证低压长时间稳定供电的同时亦能满足续航里程补充有需求时，放出电量从而实现对整车高压部分的支撑。
[0031] 3、在极端夏季雨夜无降压DCDC供电的工况下，电池能量按照5kWh计算，可支撑90分钟以上；在参与动力驱动情况下，可使A0级或以下车辆提升续航40km以上。
附图说明
[0032] 下面结合附图对本发明做进一步的说明：
[0033] 图1本发明一种增加续航里程的12V电池系统结构及能流示意图。
[0034] 图2本发明一种12V锂电池续航供电方法流程示意图。具体实施例
[0035] 以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036] 实施例1：
[0037] 本实施例提供一种增加续航里程的12V电池系统，包括BMS电池管理模块，常电/低压用电器，高压动力电池组，降压DCDC，所述BMS电池管理模块与所述常电/低压用电器、降压DCDC连接，所述高压动力电池组与所述降压DCDC连接，由所述降压DCDC转换所述高压动力电池组电能为所述常用/低压用电器供电。
[0038] 所述BMS电池管理模块和高压动力电池组之间还连接有升压DCDC，所述BMS电池管理模块包括新能源汽车启动电池、常开继电器、常闭继电器和主控制器。
[0039] 所述新能源汽车启动电池为12V锂电池，12V锂电池可通过升压DCDC为高压动力电池组供电增加续航。
[0040] 所述常闭继电器分别设置于12V锂电池与常电/低压用电器之间、和12V锂电池与降压DCDC之间，所述常闭继电器为正极常闭继电器和负极继电器。常开继电器设置于BMS电池管理模块与升压DCDC之间，所述常开继电器为正极常开继电器和负极常开继电器。
[0041] 所述主控制器，控制器根据高压动力电池组的电量来控制12V锂电池的续航状态。主控制器包括判断单元，判断单元用于判断12V锂电池的电量是否大于续航预设阈值，若是，则主控制器闭合常开继电器，升压DCDC转换12V锂电池为高压动力电池组供电，若否，则控制常开继电器断开，并记录12V锂电池的当前状态。
[0042] 具体的，本实施例提供的12V电池系统由锂电池电磁串并联组成，通过BMS控制常闭和常开继电器进行电池组输出控制。
[0043] 在车辆OFF模式下，12V锂电池系统充当KL30供电源，在给车辆上电同时也充当KL15使能电源。12V锂电池系统此时正负极常闭继电器联通，相当远传统的12V电池组的作用，如能流①。
[0044] 在车辆上电完成后，降压DCDC工作，此时降压DCDC给整车低压供电，同时为12V锂电池进行充电；判断12V锂电池充电是否达到充电预设阈值，若达到，则断开常闭继电器，保护电池不被过充，此时如能流③②①。
[0045] 当要进行续航里程补充时，BMS判断12V锂电池的电量是否大于续航预设阈值；若是，则主控制器控制正负极常闭继电器断开，正负常开继电器闭合，升压DCDC转换12V锂电池给高压动力电池组供电，高压续航里程补充如能流⑤⑥；若否，则控制常开继电器断开，并记录12V锂电池的当前状态。此时整车系统的低压供电有降压DCDC转换高压动力电池组电能提供，低压如能流③②①。
[0046] 车辆在长时间静置时，由于静态电流会消耗12V锂电池的电量，此时需要BMS电池管理系统的判断单元判断12V锂电池的电量是否大于启动预设阈值，检测判断后上报状态；若是，则启动汽车给车辆上电；若否，则通过降压DCDC转换高压动力电池电能组对12V锂电池进行补电，此时如能流③②①。
[0047] 在车辆充电时，判断单元判断12V锂电池的电量是否大于充电预设阈值；若是，则断开常闭继电器；若否，则闭合常闭继电器，降压DCDC转换高压动力电池组电能为12V锂电池进行补电，此时如能流④③②①。
[0048] 实施例2：
[0049] 本实施例提供一种12V锂电池续航供电方法，基于上述增加续航里程的12V电池系统，包括步骤：
[0050] S1，汽车启动。
[0051] S11，判断单元判断12V锂电池是否大于启动预设阈值，若大于，则执行S2，若小于，则主控制器闭合常闭继电器，降压DCDC转换高压动力电池组电能为12V锂电池供电，重复S11。
[0052] S2，BMS电池管理模块控制常闭继电器闭合，12V锂电池给常用/低压用电器上电，即给车辆上电。
[0053] S3，降压DCDC工作转换所述高压动力电池组给所述常用/低压用电器供电。
[0054] S4，主控制器闭合常闭继电器，降压DCDC为12V锂电系统进行充电。
[0055] S5，判断单元判断12V锂电池充电是否达到充电预设阈值，若是，则主控制器断开常闭继电器，若否，重复S4。
[0056] S6，判断单元判断高压动力电池组是否需要续航里程补充，若是，则进行步骤S7，若否，则断开常开继电器，并记录12V锂电池的当前状态并重复S6；
[0057] S7，判断单元判断12V锂电池的电量是否大于续航预设阈值，若是，主控制器闭合常开继电器，升压DCDC转换12V锂电池电能为高压动力电池组供电，若否，则断开常开继电器，并记录12V锂电池的当前状态。
[0058] 在车辆外接充电器充电式，执行且仅执行S4和S5。
[0059] 实施例3：
[0060] 本实施例提供采用实施例1和/或实施例2的一种新能源汽车。本实施例的新能源汽车，在极端夏季雨夜无降压DCDC供电的工况下可支撑90分钟以上。在参与动力驱动情况下，可使A0级或以下车辆提升续航40km以上。
[0061] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

专利地区：浙江

专利申请日期：2021-03-24

专利公开日期：2022-12-30

专利公告号：CN113071368B