專利名稱：一種具有短路和過載保護功能的動力電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于動力電池領(lǐng)域，尤其涉及ー種具有短路和過載保護功能的動カ電池組。
背景技術(shù)：
隨著人們對環(huán)保要求的提高，電動汽車或混合動カ車取代現(xiàn)行的燃油車將是未來的一個發(fā)展方向。作為電動汽車的核心動カ能源——動カ電池，其重要性顯得尤為突出。車 載動カ電池要求具有優(yōu)良的倍率性能和安全性能，由于車載動カ電池使用環(huán)境較一般電池惡劣，因此對其安全性能的要求較高，提高電池安全性顯得尤為重要。電池組短路和長時間過載都會對電池的壽命造成影響，甚至產(chǎn)生重大安全事故，如何有效的解決電池組的短路和過載保護成為關(guān)鍵問題。由于電池組短路位置具有不確定性，因此保護元器件需要串聯(lián)在電池組內(nèi)部的合適位置才能起到有效的保護作用，但是電池組的工作電壓和電流都非常大，所以線路板的過充、過放和短路保護電路不能適用于動カ電池組。目前動カ電池組內(nèi)部常采用快速熔斷器或慢熔型熔斷器進行短路。快速熔斷器主要實現(xiàn)短路保護功能，主要特點是反應(yīng)速度快，但是由于動カ電池組的工作電流波動大，又伴隨有諧波和脈沖電流，因此常常會造成誤動作，縮短快速熔斷器的使用壽命。慢熔型熔斷器具有一定的過載保護功能和短路保護功能，但是響應(yīng)時間不可控，且受溫度影響較大。另外，快速熔斷器和慢熔型熔斷器均為不可恢復(fù)元器件，誤動作風(fēng)險較大，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路情況下，雖然可以保護電池組不出現(xiàn)安全事故，但當(dāng)故障排除后，需更換熔斷器才能恢復(fù)整車使用，維修時間長、成本較高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型為解決動カ電池組中具有短路和過載保護功能的熔斷器易產(chǎn)生誤動作，不可恢復(fù)，維護成本高的技術(shù)問題，提供ー種安全可靠，可自行恢復(fù)的具有短路和過載保護功能的動カ電池組。為達到上述目的，本實用新型提供ー種具有短路和過載保護功能的動カ電池組，包括若干串/并聯(lián)的電池模塊，所述電池模塊的回路中設(shè)有用于短路和過載保護的保護裝置，所述保護裝置包括繼電器、電流傳感器、控制器、開關(guān)電路、及電源；所述繼電器的常開觸點串聯(lián)在電池I吳塊的回路中；所述繼電器的線圈繞組與開關(guān)電路串接在一起組成感應(yīng)回路，該感應(yīng)回路串接在電源電路上；所述電流傳感器檢測流過繼電器的電流并將檢測信號輸入至控制器，所述控制器的輸出端與開關(guān)電路的控制端連接；所述控制器通過對輸入的檢測信號進行處理并與預(yù)設(shè)值進行比較，以控制開關(guān)電路的通斷。優(yōu)選地，所述電流傳感器為霍爾傳感器。優(yōu)選地，所述霍爾傳感器包括供導(dǎo)線穿過的線圈，所述線圈與導(dǎo)線之間設(shè)有用于固定導(dǎo)線的環(huán)形墊圏。優(yōu)選地，所述環(huán)形墊圈具有弾性。[0009]優(yōu)選地，所述開關(guān)電路包括兩個串聯(lián)的MOSFET VO和VI，所述控制器包括分別對應(yīng)過載保護和短路保護的第一輸出端和第二輸出端，所述MOSFET VO和Vl的柵極分別與控制器的第一輸出端和第二輸出端連接。優(yōu)選地，所述保護裝置還包括用于固定支撐導(dǎo)線的導(dǎo)線固定架。優(yōu)選地，所述導(dǎo)線固定架包括安裝座、固定在安裝座上的下半環(huán)、及與下半環(huán)配合的上半環(huán)，上、下半環(huán)的連接處設(shè)有連接耳，其中一個連接耳為鉸接固定，另ー個連接耳通過緊固螺釘固定。優(yōu)選地，所述上、下半環(huán)與導(dǎo)線之間設(shè)有彈性墊圈。優(yōu)選地，所述電源為外接直流電源或由所述動カ電池組提供。 優(yōu)選地，所述電池模塊的回路中還設(shè)有維修開關(guān)。本實用新型的有益效果是I、控制器可靈活設(shè)定控制電流值，并實現(xiàn)過載保護和短路保護的功能，避免熔斷器不可控的現(xiàn)象；2、動カ電池組的工作電流恢復(fù)至正常值時，控制器可控制開關(guān)電路導(dǎo)通，繼而使繼電器閉合，動カ電池組自行恢復(fù)。

圖I是本實用新型提供的具有短路和過載保護功能的動カ電池組的原理框圖。圖2是本實用新型提供的具有短路和過載保護功能的動カ電池組的示意圖。圖3是圖2中P的放大圖。圖4是本實用新型提供的電流傳感器的示意圖。圖中標記I-動カ電池組、11-電池ネ旲塊、12~電池托盤、13-正極端、14-負極端、15-電流傳感器安裝座、16-導(dǎo)線、2-繼電器、21-常開觸點、22-線圈繞組、22a-線圈繞組的一端、22b-線圈繞組的另一端、23-基座、24-安裝孔、3-電流傳感器、31-線圈、311-上線圈、312-下線圈、32-環(huán)形墊圏、33-連接耳、34/35-輸出端、36/37-電源端、4-控制器、41-第一輸出端、42-第二輸出端、43/44-輸入端、45/46-電源端、5-開關(guān)電路、6-電源、7-維修開關(guān)、8-導(dǎo)線固定架、81-安裝座、82-下半環(huán)、83-上半環(huán)、84-連接耳、85-彈性墊圏。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一歩詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。參閱圖1，本實用新型提供ー種具有短路和過載保護功能的動カ電池組1，包括若干串/并聯(lián)的電池模塊11，所述電池模塊11的回路中設(shè)有用于短路和過載保護的保護裝置，所述保護裝置包括繼電器2、電流傳感器3、控制器4、開關(guān)電路5、及電源6 ;所述繼電器2的常開觸點21串聯(lián)在電池模塊11的回路中；所述繼電器2的線圈繞組22與開關(guān)電路5串接在一起組成感應(yīng)回路，該感應(yīng)回路串接在電源電路上；所述電流傳感器3檢測流過繼電器2的電流并將檢測信號輸入至控制器4，所述控制器4的輸出端與開關(guān)電路5的控制端連接；所述控制器4通過對輸入的檢測信號進行處理并與預(yù)設(shè)值進行比較，以控制開關(guān)電路5的通斷。參閱圖2，為本實用新型具有短路和過載保護功能的動カ電池組的示意圖，該動力電池組I包括若干個進行串/并聯(lián)的電池模塊11，這些電池模塊11固定在電池托盤12上，從動カ電池組I的一端引出有正極端13和負極端14。電池模塊11為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，因不涉及本實用新型發(fā)明點，故在此不再贅述。同時參閱圖I和圖3，圖3為圖2中P的放大圖，圖中繼電器2的常開觸點21串聯(lián)在電池模塊11的回路中；繼電器2的線圈繞組22的一端22a與電源6的負極相連，另一端·22b與開關(guān)電路5串聯(lián)后與電源6的正極相連。所述繼電器2可以為高壓直流大功率繼電器，如LS產(chǎn)電公司的GER-400，額定工作電流為400A。繼電器2需滿足額定電流大于動力電池正常工作電流上限，并且尺寸滿足裝配要求，使用溫度、壽命等滿足設(shè)計要求。繼電器2還包括基座23和安裝孔24，通過螺釘固定到電池托盤12上，避免產(chǎn)生位移。同時參閱圖3和圖4，電流傳感器3優(yōu)選為非接觸式的霍爾傳感器，包括供導(dǎo)線16穿過的線圈31，所述線圈31與導(dǎo)線之間設(shè)有用于固定導(dǎo)線的環(huán)形墊圈32，防止導(dǎo)線與線圈31摩擦損壞。該環(huán)形墊圈32優(yōu)選具有弾性，這樣可以緩沖由外力引起的碰撞或振動，進ー步保護導(dǎo)線。環(huán)形墊圈32可供選擇的材料包括PP、PET、橡膠等絕緣性、耐候性好的材料。其中，線圈31進ー步包括半圓環(huán)狀的上線圈311和下線圈312，上、下線圈的連接處設(shè)有連接耳33，其中一個連接耳通過鉸接連接，另ー側(cè)的連接耳通過緊固螺釘連接，方便安裝、拆卸導(dǎo)線?；魻杺鞲衅鬟€包括與控制器4連接的兩個輸出端34、35，及電源端36、37，霍爾傳感器將檢測到的電流信號通過輸出端傳送至控制器4。電源端36、37分別連接到電源6的正負極，給霍爾傳感器提供電能。電池托盤12上設(shè)有電流傳感器安裝座15，霍爾傳感器通過螺釘?shù)葯C械方式固定在該電流傳感器安裝座15上。所述保護裝置還包括用于固定支撐導(dǎo)線16的導(dǎo)線固定架8。所述導(dǎo)線固定架包括安裝座81、固定在安裝座上的下半環(huán)82、及與下半環(huán)配合的上半環(huán)83，上、下半環(huán)的連接處設(shè)有連接耳84，其中ー個連接耳為84鉸接固定，另ー個連接耳84通過緊固螺釘固定。優(yōu)選所述上、下半環(huán)與導(dǎo)線之間設(shè)有彈性墊圈85。本實施例的開關(guān)電路5包括兩個串聯(lián)的MOSFET VO和VI，所述控制器4包括分別對應(yīng)過載保護和短路保護的第一輸出端41和第二輸出端42，所述MOSFET VO和Vl的柵極分別與控制器4的第一輸出端41和第二輸出端42連接，所述MOSFET Vl的漏極與MOSFETVO的源極連接，MOSFET Vl的源極與電源6的正極連接，MOSFET管VO的漏極與繼電器2的輸入端24連接?？刂破?對過載保護和短路保護的數(shù)據(jù)處理是獨立進行的，通過MOSFETVO和Vl分別進行控制通斷，只有當(dāng)MOSFET VO和Vl同時導(dǎo)通時，繼電器2的線圈繞組22才得電，其常開觸點21接通，動カ電池組I正常工作。所述控制器4為IC控制器，包括兩個輸入端43、44，第一輸出端41，第二輸出端42，及兩個電源端45、46。兩個輸入端43、44分別連接到霍爾傳感器的輸出端。如上所述，第一輸出端41和第二輸出端42分別與MOSFET VO和Vl的柵極連接。兩個電源端45、46與電源6的正負極連接，以給控制器4提供電能?？刂破?內(nèi)部預(yù)存有根據(jù)動カ電池組I的正常工作電流值設(shè)定的控制電流值，例如，動カ電池組I的正常工作電流為250 A，持續(xù)工作電流為450A，要求過載保護電流為300A，持續(xù)時間小于5min ;短路保護電流為600A，持續(xù)時間小于30s。當(dāng)電池模塊11回路中的電流小于250A時，霍爾傳感器檢測電流值并傳送至控制器4，控制器4將檢測的電流值與預(yù)存的控制電流值進行比較，輸出高電平，MOSFET VO和Vl導(dǎo)通，繼電器2的線圈繞組22得電，其常開觸點21閉合，電池模塊11回路導(dǎo)通，動カ電池組I正常工作。當(dāng)回路電流大于250A時，霍爾傳感器檢測電流值并傳送至控制器4，控制器4將檢測的電流值與預(yù)存的控制電流值進行比較，并計算5min之內(nèi)的平均電流,若該平均電流大于300A,則與過載保護對應(yīng)的第一輸出端41輸出低電平，MOSFET VO斷開，繼電器2的線圈繞組22掉電，其常開觸點21斷開，電池模塊11的回路斷開，起到過載保護的作用。當(dāng)回路電流大于450A吋，霍爾傳感器檢測電流值并傳送至控制器4，控制器4將檢測的電流值與預(yù)存的控制電流值進行比較，并計算30s之內(nèi)的平均電流，若該平均電流大于600A，則與短路保護對應(yīng)的第二輸出端42輸出低電平，MOSFET Vl斷開，繼電器2的線圈繞組22掉電，其常開觸點21斷開，電池模塊11的回路斷開，起到短路保護的作用。所述電源6為12V直流電源6，可以為外接的直流電源或由動カ電池組I提供。為保證維修員エ的安全，在電池模塊11的回路中還設(shè)有維修開關(guān)7，斷開維修開關(guān)7即可斷開電池模塊11的回路。下面介紹本實用新型具有短路和過載保護功能的動カ電池組I的工作原理電池模塊11回路正常工作時，控制器4輸出高電平，開關(guān)電路5導(dǎo)通，使繼電器2的線圈繞組22得電，其常開觸點21閉合，保證電池模塊11回路導(dǎo)通。當(dāng)電池模塊11回路出現(xiàn)短路或過載時，控制器4輸出低電平，開關(guān)電路5斷開，使繼電器2的線圈繞組22掉電，其常開觸點21斷開，電池模塊11回路斷開，起到短路或過載保護。在故障消失后，通過控制器4的控制又能及時恢復(fù)供電，省去了維修的麻煩，保證了車輛的正常運行。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種具有短路和過載保護功能的動カ電池組，包括若干串/井聯(lián)的電池模塊(11)，所述電池模塊(11)的回路中設(shè)有用于短路和過載保護的保護裝置，其特征在于所述保護裝置包括繼電器(2)、電流傳感器(3)、控制器(4)、開關(guān)電路(5)、及電源(6)； 所述繼電器(2)的常開觸點串聯(lián)在電池模塊(11)的回路中；所述繼電器(2)的線圈繞組(22)與開關(guān)電路(5)串接在一起組成感應(yīng)回路，該感應(yīng)回路串接在電源(6)電路上； 所述電流傳感器(3)檢測流過繼電器(2)的電流并將檢測信號輸入至控制器(4)，所述控制器(4)的輸出端與開關(guān)電路(5)的控制端連接；所述控制器(4)通過對輸入的檢測信號進行處理并與預(yù)設(shè)值進行比較，以控制開關(guān)電路(5)的通斷。
2.如權(quán)利要求I所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述電流傳感器(3)為霍爾傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述霍爾傳感器包括供導(dǎo)線穿過的線圈(31)，所述線圈與導(dǎo)線之間設(shè)有用于固定導(dǎo)線的環(huán)形墊圈(32)。
4.如權(quán)利要求3所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述環(huán)形墊圈(32)具有弾性。
5.如權(quán)利要求I所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述開關(guān)電路(5)包括兩個串聯(lián)的MOSFET (V0、VI)，所述控制器(4)包括分別對應(yīng)過載保護和短路保護的第一輸出端(41)和第二輸出端(42)，所述兩個MOSFET (VO、VI)的柵極分別與控制器(4)的第一輸出端和第二輸出端連接。
6.如權(quán)利要求I所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述保護裝置還包括用于固定支撐導(dǎo)線的導(dǎo)線固定架(8)。
7.如權(quán)利要求6所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述導(dǎo)線固定架(8)包括安裝座(81)、固定在安裝座上的下半環(huán)(82)、及與下半環(huán)配合的上半環(huán)(83)，上、下半環(huán)的連接處設(shè)有連接耳(84)，其中一個連接耳為鉸接固定，另ー個連接耳通過緊固螺釘固定。
8.如權(quán)利要求7所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述上、下半環(huán)與導(dǎo)線之間設(shè)有彈性墊圈(85)。
9.如權(quán)利要求I所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述電源 6)為外接直流電源或由所述動カ電池組提供。
10.如權(quán)利要求I所述的具有短路和過載保護功能的動カ電池組，其特征在于所述電
池模塊(11)的回路中還設(shè)有維修開關(guān)(7)。
專利摘要本實用新型提供了一種具有短路和過載保護功能的動力電池組，包括若干串/并聯(lián)的電池模塊，電池模塊的回路中設(shè)有保護裝置，保護裝置包括繼電器、電流傳感器、控制器、開關(guān)電路、及電源；繼電器的常開觸點串聯(lián)在電池模塊的回路中；繼電器的線圈繞組與開關(guān)電路串接在一起組成感應(yīng)回路，該感應(yīng)回路串接在電源電路上；電流傳感器檢測流過繼電器的電流并將檢測信號輸入至控制器，控制器的輸出端與開關(guān)電路的控制端連接；控制器通過對輸入的檢測信號進行處理并與預(yù)設(shè)值進行比較，以控制開關(guān)電路的通斷。本實用新型的動力電池組具有可控、安全可靠的優(yōu)點，并且可自行恢復(fù)。
文檔編號H02H3/08GK202455044SQ20112047656
公開日2012年9月26日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者仝志偉, 何龍, 朱建華, 賴慶, 魯志佩 申請人:深圳市比亞迪鋰電池有限公司