本發明涉及電源，尤其涉及一種可調整電流大小的電池包高壓電氣系統。

背景技術：

1、目前市面上的電池包生成企業設計制造的電池包分為兩大區域：電芯排布區域和電氣布置區域，隨著新能源汽車的不斷增多，對電池包的要求也越來越高，主要表現在如下方面：1、在整車安裝電池包的固定邊界區域條件下，要求電池包的電量足夠多，以便最大程度的提升車輛的續航里程；2、在整車安裝電池包的固定邊界區域條件下，要求電池包空間利用率足夠大，最大限度的提升電池包質量能量密度和電芯成組效率；3、在整車安裝電池包的固定邊界區域條件下，要求電池包具有更高倍率的快充能力，盡可能的縮短快充充電時間，減少充電的等待時長，提升終端用戶體驗。

2、在這樣的要求下，進行電池包設計時，將會出現如下問題：1、影響高壓電氣元件的可靠性：當電池包需要較大的充電倍率時，高壓電氣件通過的電流較大，過大的電流頻繁通過高壓電氣元件，導致高壓電氣元器件發熱較大，會影響高壓電氣元件的可靠性及壽命；2、影響電池包內的布局：當電池包需要較大的充電倍率時，高壓電氣件通過的電流較大，由于電氣元件的特性，導致電氣元件的體積很大，需要相應的電氣布置區域來放置，從而導致電芯排布區域被壓縮，降低了電池包的能量密度和總電量。

3、因此，提供一種可調整電流大小的電池包高壓電氣系統，當電池包需要較高的充/放電倍率時，通過降低通過高壓電氣元件的電流，降低發熱量，延長高壓電氣元件的使用壽命，同時選用體積較小的高壓電氣元件，使得電池包內部空間可以被有效用于電芯排布，提高電池包的總電量和能量密度，是非常有必要的。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明提出了一種可調整集成式bdu實時工作電流大小的、可降低高壓器件的散熱體積和占用空間、從而提高電池包能量密度和電芯排布數量的電池包高壓電氣系統。

2、本發明的技術方案是這樣實現的：本發明提供了一種可調整電流大小的電池包高壓電氣系統，包括：

3、動力電池組，用于儲存或者釋放電能；

4、集成式bdu，用于在動力電池組充電的過程中，將外部電源與動力電池組連通；或者在動力電池組放電的過程中，將動力電池組與負載連通；

5、執行單元，設置在集成式bdu與外部電源之間、集成式bdu與動力電池組之間，以及集成式bdu與負載之間，分別與集成式bdu、動力電池組、負載或者外部電源電性連接，用于調節集成式bdu的輸入電流和輸出電流的倍率；

6、監測單元，設置在執行單元和集成式bdu上，用于獲取執行單元和集成式bdu的當前溫度和電流信號；

7、控制單元，與監測單元和集成式bdu電性連接，獲取監測單元采集的當前溫度和電流信號，判斷集成式bdu在當前電流條件下的表面溫升是否高于設定值，調整當前集成式bdu的輸入電流和輸出電流的倍率，或者調整執行單元的當前工作狀態。

8、在以上技術方案的基礎上，優選的，所述執行單元包括第一變流模塊、第二變流模塊和第三變流模塊，第一變流模塊設置在動力電池組與集成式bdu的第一連接端之間，且分別與動力電池組和集成式bdu電性連接；第二變流模塊設置在集成式bdu與外部電源之間，且分別與集成式bdu和外部電源電性連接；第三變流模塊設置在集成式bdu與負載之間，且分別與集成式bdu和負載電性連接；

9、動力電池組充電階段，第三變流模塊斷開，外部電源與第二變流模塊、集成式bdu、第一變流模塊和動力電池組順次電性連接；

10、電力電池組放電階段，第二變流模塊斷開，動力電池組與第一變流模塊、集成式bdu、第三變流模塊和負載順次電性連接。

11、優選的，所述集成式bdu包括主正繼電器、預充繼電器、主負繼電器、充電接口和放電接口；主正繼電器的線圈的一端、預充繼電器的線圈的一端和動力電池組的正極均與第一變流模塊的一端電性連接，主負繼電器的線圈的一端和動力電池組的負極均與第一變流模塊的另一端電性連接；第一變流模塊通過連接排與動力電池組的正極或者負極電性連接；

12、預充繼電器的線圈的另一端和充電接口的一端分別與第二變流模塊的一端電性連接，第二變流模塊的另一端分別與充電接口的另一端和主負繼電器的線圈的另一端電性連接；

13、主正繼電器的線圈的另一端和放電接口的一端均與第三變流模塊的一端電性連接，放電接口的另一端和主負繼電器的線圈的另一端均與第三變流模塊的另一端電性連接；第三變流模塊通過連接排與放電接口電性連接；

14、動力電池組充電階段，充電接口、第二變流模塊、預充繼電器、第一變流模塊、動力電池組和主負繼電器構成回路；

15、動力電池組放電階段，動力電池組、第一變流模塊、主正繼電器、第三變流模塊、放電接口和主負繼電器構成回路。

16、進一步優選的，所述主正繼電器的線圈靠近動力電池組的一端與第一變流模塊之間還設置有主正熔斷器，所述主負繼電器的線圈遠離動力電池組的一端與第二變流模塊之間設置有充電熔斷器。

17、進一步優選的，所述監測單元包括貼片式溫度傳感器和霍爾電流傳感器，貼片式溫度傳感器設置在第一變流模塊、第二變流模塊和第三變流模塊的輸入端與輸出端，以及集成式bdu的各繼電器處，用于獲取當前溫度信號；霍爾電流傳感器設置在動力電池組充電階段的回路或者放電階段的回路中，用于獲取第一變流模塊、第二變流模塊和第三變流模塊的輸入端與輸出端，以及集成式bdu內部的當前電流信號；當前溫度信號和當前電流信號均反饋至控制單元中。

18、進一步優選的，控制單元導入動力電池組的充電map圖和放電map圖，控制單元還記錄動力電池組充電階段或者放電階段時，執行單元和集成式bdu的產生最大電流的部位；控制單元比較集成式bdu中的各器件的載流能力，以集成式bdu和執行單元中載流能力最低的器件的最大過流能力作為安全載流數值imax，確定當前電流與回路中各器件溫升的關系，并給定電流在送入集成式bdu之前的縮放比例，以及經過集成式bdu之后的電流放大比例，同時控制單元監控回路中各器件的溫度變化：1)如果集成式bdu中的各器件在當前電流縮放比例下的溫度變化不超過限定值，則為維持當前電流縮放比例；2)如果集成式bdu中的任一器件在當前電流縮放比例下的溫度變化超過限定值，則控制單元進一步調低電流縮放比例；3)在電流放大恢復環節，如果任一變流模塊的電流達到安全載流數值imax的一定倍數時，變流模塊斷開形成開路。

19、更進一步優選的，集成式bdu中的各器件在當前電流縮放比例下的溫度變化，滿足如下關系：i2rt＝h×s×δt，其中i表示流過集成式bdu各器件的當前電流，r為集成式bdu各器件的等效電阻，t為電流工作時間，h表示散熱系數，s表示散熱面積，δt表示集成式bdu各器件的表面溫度與環境溫度的溫差；令電池包中的電氣布置區域的面積為a，滿足a＝s+λlt+c，其中λ表示空間體積系數，lt表示連接排的表面積之和，c為常數，聯立公式，得到即在電氣布置區域的面積已知、連接排的尺寸已知的情況下，通過當前電氣布置區域的面積a，對應的調節流過集成式bdu各器件的當前電流i，得到當前電流的縮放比例范圍。

20、再進一步優選的，控制單元監控回路中各器件的溫度變化，包括根據如下公式計算集成式bdu中任一器件的溫度變化率：其中m為集成式bdu中的任一器件的質量，c為集成式bdu中的任一器件的比熱容；控制單元還根據如下規則進行判斷：1)集成式bdu中的任一器件的溫度變化率且集成式bdu中的任一器件當前溫度低于最大容許工作溫度70％，則控制單元維持執行單元的當前電流縮放比例不變；2)集成式bdu中的任一器件的溫度變化率或者集成式bdu中的任一器件當前溫度不低于最大容許工作溫度70％，則控制單元將執行單元的當前電流縮放比例下調，并繼續觀察集成式bdu中的任一器件的溫度變化率是否下降，如果器件的溫度變化率下降到則維持電流縮放比例不變，否則進一步下調電流縮放比例，直到器件的溫度變化率下降到3)集成式bdu中的任一器件的溫度變化率或者集成式bdu中的任一器件當前溫度不低于最大容許工作溫度85％，則控制單元將執行單元的電流縮放比例下調至最小，并縮短監測單元的采樣間隔，如器件的溫度變化率或者當前溫度在一段時間內仍未下降，則立即關斷集成式bdu的繼電器。

21、更進一步優選的，控制單元將執行單元的當前電流縮放比例下調時，每次下調的幅度為集成式bdu的額定工作電流的5％-10％。

22、進一步優選的，在電流放大恢復環節，如果任一變流模塊的電流達到安全載流數值imax的一定倍數時，變流模塊斷開形成開路，是指電流放大恢復環節，投入使用的變流模塊的電流達到安全載流數值imax的1.1倍以上時，變流模塊內置的常閉繼電器斷開，防止回路過流。

23、本發明提供的一種可調整電流大小的電池包高壓電氣系統，相對于現有技術，具有以下有益效果：

24、(1)通過合理利用電池包內部空間，選擇合適的高壓電氣元件的工作電流和相匹配的散熱能力的安裝空間，從而降低高壓電氣元件的發熱量，提高高壓電氣元件的使用壽命和可靠性，因為改變了高壓器件的選型，可以優化電氣布置區域的體積，騰出更多空間安裝電芯，從而提高電池包的能量密度和競爭力；

25、(2)通過實時監控集成式bdu降低電流倍率后的溫升程度、實際溫度，以及恢復電流倍率后的執行單元的當前電流，在容許的安全范圍內，保持電氣回路中各器件較低的溫度變化率，從而實現電池包長期可靠運行。