用于电池系统的充电方法、电池系统和车辆与流程

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种用于电池系统的充电方法、电池系统和车辆。

背景技术：

相关技术中的电池包为了确保电池的使用寿命，当电池处于低温状态下时，不对电池包进行充电，电池包适应低温条件的能力较差。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于电池系统的充电方法，该充电方法可以使得电池包能够在低温下快速达到适宜充电的温度，在温度低至一定值时停止对电池包进行充电。

本发明的另外一个目的在于提出一种采用上述充电方法的电池系统。

本发明的再一个目的在于提出一种具有上述电池系统的车辆。

根据本发明的用于电池系统的充电方法，包括如下步骤：

检测电池包的温度LT；

当LT满足如下关系式：T1≤LT＜T2时，对电池包充电且同时对电池包加热，

当LT满足如下关系式：LT＜T1时，对电池包加热且停止对电池包充电，

当LT满足如下关系式：LT≥T2时，对电池包充电且停止对电池包加热。

根据本发明的电池系统的加热方法，可以使得电池包能够在低温下快速达到适宜充电的温度，在温度低至一定值时停止对电池包进行充电，进而避免了电池包在低温环境下充电时发生损坏，提高了电池包的使用寿命。

另外，根据本发明的用于电池系统的充电方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述T1＜0℃。

根据本发明的一个实施例，在对电池包加热后，当电池包的温度LT满足如下关系式：LT＞T3时，停止对电池包加热。

根据本发明的一个实施例，所述T3＝5℃。

根据本发明的一个实施例，所述电池系统还包括：对所述电池包加热的加热装置，当加热装置对所述电池包加热且加热装置自身的温度LS大于90℃且持续时间K1时，控制所述加热装置停止加热且停止向所述电池包充电。

根据本发明的一个实施例，所述持续时间K1不小于10s。

根据本发明的一个实施例，所述加热装置以间歇式加热方式工作，在所述LS满足：75℃≤LS≤90℃且持续时间K2时，所述加热装置停止工作，在所述LS满足：LS＜75℃时，所述加热装置工作。

根据本发明的一个实施例，所述加热装置的温度LS满足：75℃≤LS≤90℃的持续时间K2不小于10s。

根据本发明实施例的电池系统包括多个电池包，所述电池包包括：电池箱体、电池模组加热片以及保温层，所述加热片设置在所述电池模组与对应的所述电池箱体之间，所述保温层设置在加热片与所述电池箱体之间或设置在所述加热片与所述电池模组之间；其中所述电池系统采用上述的充电方法。

根据本发明的车辆包括上述的电池系统，由于根据本发明的车辆设置有上述的电池系统，因此该车辆的电池可以总在适宜的温度下充电，提高了车辆的充电效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的M型电池包的一个方向的示意图；

图2是根据本发明实施例的M型电池包的另一个方向的示意图；

图3是根据本发明实施例的L型电池包的示意图；

图4是根据本发明实施例的电池包的爆炸图；

图5是根据本发明实施例的电池托架的示意图；

图6是根据本发明实施例的用于电池系统的充电方法的流程图。

附图标记：

电池包100，

电池箱体110，底壁111，外周壁112，电池包吊装部112a，

第一电池模组121，第二电池模组122，压杆130，导电排140，加热片150，

电池托架200，

托架本体210，外框架211，

安装架212，本体部212a，分支部212b，

第一连接部213，第二连接部214，

滑动装置220。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

随着自然环境的不断恶化，节能减排与减少污染已成为迫切需要解决的世界性难题。汽车作为能源消耗和污染排放的重要来源，急需进行改变。纯电动客车采用锂离子动力电池系统作为动力源以达到尾气零排放，可以彻底解决以上问题。纯电动客车经过多年的发展与改善，锂离子动力电池系统的电芯技术、电池系统结构技术、电池管理系统技术以及电池系统散热技术等都有了迅猛的发展。

锂离子动力电池系统是纯电动客车的不可或缺的组成部件，锂离子动力电池系统搭载到纯电动客车的方案体现了纯电动客车的整体技术水平。1)现有的纯电动客车搭载的锂离子动力电池系统没有形成统一的规格尺寸，只是根据纯电动客车的空间要求设计，多种型号的电动客车要设计多种对应的电池系统，设计繁琐，设计和生产成本高，同时不能将锂离子动力电池的特性很好的体现出来；2)由于动力电池系统不能以统一的规格型号提供给客车厂，导致新型客车在正向设计时会因为动力电池系统的变化重新设计电池仓的散热方式、防尘防水方式或安装方式等而拖延设计时间。

目前的纯电动客车的设计周期要求非常短，导致安装到纯电动客车上的锂离子动力电池系统从锂离子电池单体到能够量产化产品的设计周期只有3天左右，紧张的设计阶段可能导致产品的生产阶段、使用阶段和售后阶段的种种问题。

下面结合图1至图6对本发明实施例的电池系统进行详细描述。

根据本发明实施例的电池系统包括多个电池包100，电池包100包括M型电池包和L型电池包，L型电池包的长度大于M型电池包的长度，其中M型电池包的长度为L1，L型电池包的长度为L2，L1满足：1000mm≤L1≤1100mm，所述L2满足：760mm≤L2≤960mm。优选地，L1＝1060mm，L2＝860mm。

由于每种车辆的电池安装空间的尺寸不同，因此现有技术中的电池包100尺寸多种多样，这样容易造成设计和资源的浪费，且每种车型上安装的电池包100尺寸都不同，因此需要对车辆的电池仓进行重复设计以使其满足电池包100的安装，且其余的相关零部件也要一并设计。

发明人经过多次试验发现，当L型电池包的长度和M型电池包的长度满足如上关系式时，两种电池包100的组合可以满足多种车辆的要求，从小型客车到大型客车，电池系统能够最大程度地利用车辆的电池安装空间。

通过将电池包100的规格型号标准化、模块化，可以使得电池系统能够在较短的时间内组装完成，快速融合到新型电动车型上。

此外，由于电池包100的型号的规格得到统一，电池仓的散热方式、防尘防水方式以及安装方式等也可以得到统一，进而极大地降低了电池仓的设计成本和组装成本，进而可以满足纯电动车辆设计周期短的要求。

为了进一步提高电池包100的标准化程度，可以将M型电池包的宽度与L型电池包的宽度设置为相同值，M型电池包的高度与L型电池包的高度设置为相同值。

由此，电池包100的型号规格进一步得到了统一，标准化的电池包100可以适应更多型号的车辆，使得电池系统能够在较短的时间内组装完成，快速融合到新型电动车型上。

进一步地，电池包100包括多个电池模组，电池模组包括第一电池模组121和第二电池模组122，第一电池模组121的长度大于第二电池模组122的长度。

同时，第一电池模组121可以设置为多行多列，第二电池模组122可以设置为多行多列。

M型电池包的第一电池模组121的列数为R，M型电池包的第二电池模组122的列数为S，所述R满足：3≤R≤4，所述S满足：1≤S≤2。

L型电池包的第一电池模组121的列数为P，L型电池包的第二电池模组122的列数为Q，所述P满足：4≤R≤5，所述Q满足：1≤Q≤2。

如图1至图3所示，在本发明的具体示例中，M型电池包的第一电池模组121的列数为3，第二电池模组122的列数为1。L型电池包的第一电池模组121的列数为4，第二电池模组122的列数为1。

由此，可以更加快速地将第一电池模组121和第二电池模组122安装在电池包100中，提高电池包100的安装效率。此外，将M型电池包的第一电池模组121的列数和第二电池模组122的列数设置为满足上述关系式、将L型电池包的第一电池模组121的列数和第二电池模组122的列数设置为满足上述关系式，可以在满足电池包100具有较高安装效率的同时，电池模组的体积合适，能够具有较高的充放电能力。

M型电池包的宽度与L型电池包的宽度为W，M型电池包的高度和L型电池包的高度为H，W满足：530mm≤W≤730mm，H满足：130mm≤H≤330mm。在本发明的具体示例中，W＝630mm，H＝230mm。

电池包100包括电池箱体，多个电池模组安装在电池箱体内，电池箱体内设置有用于压紧电池模组的压杆。

电池模组的上表面上设置有压板，压杆压紧在压板上。压板可以保护电池模组不受损伤，且进一步提高了电池模组的密封性能。

压杆可以有多个，多个压杆中的一部分可以设置在电池箱体的上方，用于压紧在多列电池模组之间，避免车辆在行驶过程中电池模组上下跳动；多个压杆中的一部分也可以设置在电池箱体的周壁上，用于在周向上压紧电池模组。

具体地，电池箱体110包括底壁111和外周壁112，外周壁112设置在底壁111的外周沿且向上延伸，外周壁112的外侧面上设置有电池包吊装部112a，吊挂装置可以通过电池包吊装部112a来将电池包100吊起以完成电池包100的移动。

在本发明的具体示例中，如图2和图4所示，电池包吊装部112a为四个，其中的两个电池包吊装部112a设置在电池箱体110的一个侧壁上，另外的两个电池包吊装部112a设置在电池箱体110的另外一个侧壁上，且该两个侧壁彼此正对。

如图4所示，由于每个电池包100中设置有多个电池模组120，因此电池包100还包括将多个电池模组120串联在一起的导电排140，进而多个电池模组120可以串联在一起向外输出电能。

如图4所示，为了保证电池包100可以在较低的温度下充电，可以在电池箱体110与对应的电池模组120之间设置加热片150，该加热片150可以为电池模组120提供能量，保证电池包100也可以在低温下正常充电。

加热片150可以放置在电池箱体110的周壁和/或底壁111的内侧，如此可以对电池模组120的周壁或/和底壁111进行加热。

进一步地，电池包100还可以包括保温层，保温层可以设置在加热片150与电池箱体110之间或者设置在加热片150与电池模组120之间，进而可以在低温条件下对电池模组120进行加热后，保证电池模组120的热量不会轻易散失，提高了加热片150的加热效率和加热效果。

优选地，保温层设置在电池箱体110与加热片150之间。由此，可以使得加热片150发出的大部分热量都用于加热电池模组120，提高了加热片150的加热效率和加热效果。

电池包100还包括导热板和导热绝缘硅胶，导热板和导热绝缘硅胶可以在电池模组120的热量过高时，将电池模组120的热量导出，避免由于电池模组120的温度过高而对其造成损害。导热板可以为金属板，例如导热铝板等。

优选地，可以设置温度控制系统来检测并控制电池模组120的温度，使得电池模组120始终保持在适宜的温度。例如，当电池模组120的温度较低且不适宜充电时，温度控制系统可以控制加热片150对电池模组120进行加热；当电池模组120的温度较高时，导热板和导热绝缘硅胶可以将电池模组120的热量导出以降低电池模组120的温度。

可选地，电池模组120通过螺纹紧固件固定在电池箱体110的底壁111上。由此，电池模组120安装和拆卸更加方便，提高了电池包100的安装效率。

根据本发明实施例的车辆设置有上述实施例的电池系统，由于根据本发明实施例的车辆设置有上述的电池系统，因此该车辆装配更容易，设计周期短，提高了装配效率和生产效率。

电池包100可以通过电池托架200安装在车辆的电池仓中，下面将详细描述本发明实施例的电池托架200。

根据本发明实施例的电池托架200包括托架本体210，托架本体210上设置有便于电池包100安装和取放的滑动装置220。

车辆的电池仓中设置有电池托架200，电池包100可以安放在电池托架200上，在将电池包100安装在电池托架200上时，由于电池托架200上设置有滑动装置220，电池包100可以轻松地滑进电池托架200，进而提高了电池系统的安装效率。

当某个电池包100发生故障或者火灾时，由于电池托架200上设置有滑动装置220，因此可以快速地将发生故障或事故的电池包100取出，避免造成更大的危险，提升了电池系统的安全性。

根据本发明实施例的电池托架200，通过设置用于电池包100安装和取放的滑动装置220，可以提升电池系统的安装效率，且在电池包100发生故障或事故时可以快速将其取出，提升了电池系统的安全性能。

如图5所示，滑动装置220为多组，多组滑动装置220沿电池托架200的宽度方向间隔开，且每组滑动装置220包括多个沿托架本体210的长度方向间隔开的子滑动装置。由此，进一步提高了电池系统的安装效率。在本发明的具体示例中，滑动装置220为三组，且三组滑动装置220彼此间隔开。

在本发明的一些实施例中，子滑动装置为多个间隔设置的滚柱。滚柱可以承受较大的压力，相较于其他形式的滑动装置，滚柱可以更好地适应电池包100的重量较大的特性。

如图5所示，托架本体210包括外框架211和多个固定在外框架211的短边上的安装架212，安装架212用于固定滑动装置220。

相邻的两个安装架212之间设置有第一连接部213，由此提高了安装架212之间的强度，进而提高了整个电池托架200的结构强度。

安装架212与外框架211的长边之间设置有第二连接部214，需要说明的是，该安装架212为与外框架211的两个长边相邻的两个安装架212，该两个安装架212的两端不仅与外框架211的短边相连，其中间部分还与外框架211的长边相连。由此，通过设置第一连接部213和第二连接部214，可以将安装架212与整个外框架211固定连接在一起，提高电池托架200的整体强度。

进一步地，如图5所示，多个第一连接部213与多个第二连接部214在外框架211的长度方向上交错分布。由此，进一步提高了电池托架200的整体强度，保证电池包100可以安稳地放置在电池托架200的上方。

具体地，安装架212包括本体部212a和设置在本体部212a的两侧且向上延伸的分支部212b，滑动装置220的两端分别设置在对应的分支部212b上。可以理解的是，滑动装置220的最高点超出分支部212b的高度。由此，电池包100在滑入或滑出电池托架200时，电池箱体110才能与滑动装置220接触以实现减少摩擦的作用。

根据本发明实施例的车辆包括有上述实施例的电池托架200，由于根据本发明实施例的车辆设置有上述的电池托架200，因此该车辆的生产效率更高，且安全性能更好。

由于电池包100上设置有加热装置(例如，加热片150等)，因此本发明还提出了一种用于电池系统的充电方法，该充电方法可以使得车辆能够在低温下对电池包进行充电。

如图6所示，根据本发明实施例的用于电池系统的充电方法，可以包括如下步骤：

检测电池包100的温度LT；

当LT满足如下关系式：T1≤LT＜T2时，对电池包100充电且同时对电池包100加热，当LT满足如下关系式：LT＜T1时，对电池包100加热且停止对电池包100充电，当LT满足如下关系式：LT≥T2时，对电池包100充电且停止对电池包100加热。

其中，T1为第一预设温度，T2为第二预设温度。换言之，当电池包100的温度大于等于第一预设温度、且小于等于第二预设温度时，同时对电池包100进行充电和加热，以使得电池包100能够快速到达适宜充电的温度；

当电池包100的温度小于第一预设温度时，只对电池包100加热且停止对电池包100充电，例如可以将充电继电器断开，因此避免了低温下对电池包100进行充电可能会给电池包100带来的损害，同时尽快提升电池包100的温度以满足充电条件；

当电池包100的温度大于等于第二预设温度时，只对电池包100充电且停止对电池包100加热，即此时的温度可以进行充电且无需对电池进行加热。

根据本发明实施例的电池系统的加热方法，可以使得电池包100能够在低温下快速达到适宜充电的温度，在温度低至一定值时停止对电池包100进行充电，进而避免了电池包100在低温环境下充电时发生损坏，提高了电池包100的使用寿命。

在本发明的一些实施例中，T1＜0℃。换言之，当电池包100的温度处于零度以下时，可以对电池包100进行加热以使得电池包100尽快到达适宜充电的温度。

进一步地，T1＝-5℃，T2＝0℃。

发明人经过大量实验发现，当电池包100的温度处于零下5℃以下时，不适宜对电池包100进行充电，否则会给电池包100带来永久性的损伤，显著降低电池包100的使用寿命。且当电池包100的温度大于0℃时，不需要对电池包100进行加热，可以直接对电池包100进行充电。

当电池包100的温度小于第二预设温度时，需要对电池包100进行加热，且在对电池包100加热后，电池包100的温度LT满足如下关系式：LT＞T3时，停止对电池包100加热。

换言之，当电池包100被加热到T3温度时，才停止加热，此时T3为电池包100较适宜充电的温度。

可选地，T3＝5℃。即当电池包100的温度被加热到5℃时，就已经到达了适宜充电的温度，此时可以停止对电池包100加热。

当加热装置对电池包100加热且加热装置自身的温度LS大于90℃且持续时间K1时，控制加热装置停止加热且停止向电池包100充电，例如可以将与加热装置相连的加热继电器或充电继电器断开，使得加热装置停止加热。因为此时加热装置的温度过高，可能是加热装置发生了故障，为了避免故障的进一步扩大，需要加热装置停止加热，进行必要的检修。可选地，持续时间K1不小于10s。

加热装置可以以间歇式加热方式进行工作，在LS满足：75℃≤LS≤90℃且持续时间K2时，加热装置停止加热，在LS满足：LS＜75℃时，加热装置可以工作。

换言之，当加热装置的温度LS满足：75℃≤LS≤90℃时，加热装置虽然温度较高，但不能肯定加热装置出现故障，因此可以使加热装置暂时停止加热，例如，可以使得经过加热装置的电流为零。

在加热装置的温度小于预设值时，例如当加热装置的温度小于60℃，加热装置继续工作。可选地，加热装置的温度LS满足：75℃≤LS≤90℃的持续时间K2不小于10s。

电池系统可以采用上述的充电方法，由此可以提高充电效率，保证电池包100处于适宜的充电温度。车辆可以采用上述的充电方法或电池系统，由此保证车辆具有较强的充电能力，车辆可以在多种环境下进行充电，进而至少在一定程度上提高了车辆的续航和驾驶人员的使用感受。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。