高壓電池組的安全保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】一種高壓電池組的安全保護(hù)電路，包括：多個(gè)電池箱、一個(gè)安全測(cè)檢測(cè)電路以及多個(gè)安全繼電器；每個(gè)電池箱內(nèi)有多個(gè)串聯(lián)在一起的電池單體且有一總正極及一總負(fù)極；安全檢測(cè)電路對(duì)應(yīng)電池箱中的第一電池箱設(shè)置，安全檢測(cè)電路包括第一電阻、預(yù)充繼電器、主控繼電器、第一二極管、第二二極管、第二電阻、第三電阻及電壓采集模塊；主控繼電器一端連至第一電池箱總正極，另一端連至第一二極管的正極，第一二極管的負(fù)極連第二二極管的正極，第二二極管的負(fù)極經(jīng)第二電阻、第三電阻后連接至第一電池箱總負(fù)極，第一電阻與預(yù)充繼電器串連后再與所主控繼電器并聯(lián)；電壓采集模塊連接至第三電阻的兩端用于采集第三電阻兩端的電壓；每N個(gè)電池箱之間有一安全繼電器。
【專利說(shuō)明】高壓電池組的安全保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及充電電池領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種高壓電池組的安全保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，傳統(tǒng)燃油汽車的能源主要依靠于石油，而石油短缺及燃油汽車排放的尾氣對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染已使得人類越來(lái)越迫切研究出新的綠色交通工具。作為綠色交通工具，電動(dòng)車不僅節(jié)能效果顯著，能源綜合利用率大幅度提高，而且環(huán)境效益明顯，與傳統(tǒng)汽車相比，溫室氣體排放量可相對(duì)減少一半左右。隨著充電電池制造工藝的不斷進(jìn)步，電動(dòng)車將在不不遠(yuǎn)的將來(lái)具備和傳統(tǒng)燃油汽車競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力。家用型或公交電動(dòng)車給人們帶來(lái)了極大方便，通過在車上裝載高電壓大容量的可充電電池組來(lái)實(shí)現(xiàn)在充電站充滿電后用作動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車或者開到所需地方備用。因?yàn)檫@些電池組不是一直工作，在不工作的時(shí)候，BMS不能對(duì)電池組的漏電狀態(tài)檢測(cè)，如果在不工作的時(shí)候電池組存在多點(diǎn)漏電現(xiàn)象，就會(huì)發(fā)車高壓電池組短路爆炸等意外；或者在電池組工作過程中，BMS會(huì)對(duì)電池組的漏電狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，如果電池組中沒有安裝繼電器或者其他保護(hù)裝置，即使BMS檢測(cè)到了電池組處于多點(diǎn)漏電狀態(tài)，BMS無(wú)法通過主動(dòng)切斷保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)電池，只能報(bào)警等待認(rèn)為處理，如果處理不及時(shí)也會(huì)發(fā)車高壓電池組短路事故；或者在行車時(shí)候電池組受到碰撞，會(huì)造成電池組短路而引起火災(zāi)甚至爆炸的現(xiàn)象。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種防止因?yàn)殡姵亟M漏電或者受到碰撞后短路而發(fā)生爆炸等意外的更為安全的高壓電池組的安全保護(hù)電路。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種高壓電池組的安全保護(hù)電路，包括:多個(gè)電池箱、一個(gè)安全檢測(cè)電路以及多個(gè)安全繼電器；每個(gè)電池箱內(nèi)有多個(gè)串聯(lián)在一起的電池單體且有一總正極及一總負(fù)極；安全檢測(cè)電路對(duì)應(yīng)多個(gè)電池箱中的第一電池箱設(shè)置，安全檢測(cè)電路包括一個(gè)第一電阻、一預(yù)充繼電器、一主控繼電器、一第一二極管、一第二二極管、一第二電阻、一第三電阻及一電壓采集模塊；主控繼電器一端連至第一電池箱的總正極，另一端連至第一二極管的正極，第一二極管的負(fù)極連第二二極管的正極，第二二極管的負(fù)極經(jīng)第二電阻、第三電阻后連接至第一電池箱的總負(fù)極，第一電阻與預(yù)充繼電器串連后再與所主控繼電器并聯(lián)；電壓采集模塊連接至第三電阻的兩端用于采集第三電阻兩端的電壓；每N個(gè)電池箱之間有一個(gè)安全繼電器。
[0005]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述高壓電池組的安全保護(hù)電路進(jìn)一步包括一 BMS主控模塊，所述BMS主控模塊與各電壓采集模塊、安全繼電器、預(yù)充繼電器及主控繼電器相連接并控制安全繼電器、預(yù)充繼電器及主控繼電器斷開或閉合。
[0006]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，BMS主控模塊先通過米集模塊上傳的第三電阻兩端的電壓判斷主控繼電器是否正常，若電壓值小于設(shè)定的閥值，則判斷主控繼電器正常，閉合所有的安全繼電器，然后再閉合所述安全檢測(cè)電路的預(yù)充繼電器，最后再閉合所述安全檢測(cè)電路主控繼電器；這時(shí)高壓電池組完成上電過程，可以正常運(yùn)行。
[0007]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，BMS主控模塊先通過采集模塊上傳的第三電阻兩端的電壓判斷主控繼電器是否正常，若電壓值大于設(shè)定的閥值，則判斷主控繼電器異常，BMS主控模塊不進(jìn)行上電控制并發(fā)出告警。
[0008]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一、二二極管可以僅設(shè)置其中一個(gè)。
[0009]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述安全檢測(cè)電路的電壓采集模塊還采集每個(gè)電池箱內(nèi)處單體電池的電壓，以監(jiān)控各單體電池是否正常。
[0010]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述N隨著電池箱電壓變化設(shè)置，當(dāng)4個(gè)電池箱串聯(lián)后總壓小于60伏時(shí),則N為4。
[0011]在本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施方式中，安全繼電器的數(shù)量隨電池箱電壓配置，兩個(gè)安全繼電器間的電池箱電壓低于60伏。本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過安全檢測(cè)電路及安全繼電器保證所有電池箱串聯(lián)后的高壓電池組在閑置、運(yùn)輸或者進(jìn)行充放電的安全，防止因短路等情況造成爆炸，提高了使用安全性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型提供的一種高壓電池組的安全保護(hù)電系統(tǒng)的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供的一種高壓電池組的安全保護(hù)電路100，包括多個(gè)電池箱10、多個(gè)安全檢測(cè)電路20以及多個(gè)安全繼電器30。本實(shí)施方式中，所述高壓電池組的安全保護(hù)電路100設(shè)置于電動(dòng)車或者車載移動(dòng)式儲(chǔ)能包中，例如可以是電動(dòng)公交車及/或電動(dòng)小汽車上用于為電動(dòng)車提供動(dòng)力能源，移動(dòng)充電車用于把電池組充滿電開至指點(diǎn)地點(diǎn)給其他電動(dòng)車充電，或者開去搶修因電量不足而拋錨的電動(dòng)車。
[0014]具體的，多個(gè)電池箱10包括電池箱1、電池箱2、電池箱3...電池箱N — 2、電池箱N -1及電池箱N。其中每個(gè)電池箱10內(nèi)有多個(gè)串聯(lián)在一起的電池單體，且每個(gè)電池箱10具有一個(gè)總正極101及一個(gè)總負(fù)極102。
[0015]所述安全檢測(cè)電路20的對(duì)應(yīng)多個(gè)電池箱的第一電池箱I設(shè)置。具體的，如圖所示，所述安全檢測(cè)電路20包括一個(gè)第一電阻R1、一個(gè)預(yù)充繼電器K1、一個(gè)主控繼電器K2、一個(gè)第一二極管D1、一個(gè)第二二極管D2、一個(gè)第二電阻R2、一個(gè)第三電阻R3及一個(gè)電壓采集模塊21。其中，主控繼電器K2的一端連接至第一電池箱I的總正極，另一端連接至第一二極管Dl的正極。所述第一二極管Dl的負(fù)極連接第二二極管的正極。所述第二二極管D2的負(fù)極依次經(jīng)第二電阻R2、第三電阻R3后連接至電池箱I的總負(fù)極。所述第一電阻Rl與所述預(yù)充繼電器Kl串連后再與所主控繼電器K2并聯(lián)，其中，第一電阻Rl的一端連接至第一電池箱I的總正極，預(yù)充繼電器Kl的一端連接至第一二極管Dl的一端。所述電壓采集模塊21連接至所述第三電阻R3的兩端用于采集第三電阻R3兩端的電壓。
[0016]所述多個(gè)電池箱10相串聯(lián)以形成一高壓電源，其中所述多個(gè)電池箱中每N個(gè)電池箱10之間設(shè)置一個(gè)安全繼電器30,本實(shí)施方式中,N為三。其他實(shí)施方式中，N也可以為二、四等。
[0017]所述高壓電池組的安全保護(hù)電路100使用過程如下:BMS主控模塊先通過采集模塊上傳的第三電阻兩端的電壓判斷主控繼電器是否正常，若電壓值小于設(shè)定的閥值，則判斷主控繼電器正常。然后BMS控制閉合所有的安全繼電器30，然后再閉合所述安全檢測(cè)電路20的預(yù)充繼電器Kl進(jìn)行預(yù)充，預(yù)充完成后再閉合安全檢測(cè)電路20主控繼電器K2。若主控繼電器K2出現(xiàn)粘連異常，設(shè)置有安全檢測(cè)電路20的電池箱I的電壓加在安全檢測(cè)電路20的第一二極管D1、第二二極管D2、第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)所組成的電路，電壓采集模塊21可以在R3上采集到電壓信號(hào)且上傳到BMS主控模塊，這時(shí)BMS不再控制控制閉合所有的安全繼電器30。避免了因?yàn)榭乩^電器K2粘連異常時(shí)閉合安全繼電器導(dǎo)致電池組沒有經(jīng)過預(yù)充步驟，直接通過K2瞬間大電流放電而損壞安全繼電器。這時(shí)候BMS發(fā)出告警，提示技術(shù)人員維護(hù)。
[0018]預(yù)充繼電器Kl以及第一電阻Rl的作用:1、若所述高壓電池組的安全保護(hù)電路100連接的負(fù)載短路時(shí)候，電池組通過第一電阻Rl短路，不會(huì)燒壞各電池箱10內(nèi)的電池及動(dòng)力回路，這時(shí)可以檢測(cè)到放電端端電壓無(wú)法上升，切斷高壓輸出并告警。2、若負(fù)載為大容量負(fù)載，電池組通過Rl限流給大容量負(fù)載充電，這時(shí)可以檢測(cè)到放電端電壓上升到設(shè)定值時(shí)候吸合主控繼電器K2，避免了直接閉合主控繼電器K2因存在大容量負(fù)載而瞬間短路燒壞該主控繼電器K2。
[0019]所述高壓電池組的安全保護(hù)電路100進(jìn)一步包括一 BMS(battery managementsystem,電池管理系統(tǒng))主控模塊40。所述BMS主控模塊40與電壓采集模塊21、安全繼電器30、預(yù)充繼電器Kl及主控繼電器K2相連接并通過編程方式通過智能控制安全繼電器30、預(yù)充繼電器Kl及主控繼電器K2斷開或閉合。
[0020]本實(shí)施方式中，在主控繼電器正常時(shí)，由BMS主控模塊40控制先閉合所有的安全繼電器30，然后再閉合安全檢測(cè)電路20的預(yù)充繼電器Kl，最后再閉合安全檢測(cè)電路20主控繼電器K2。BMS主控模塊40的繼電器控制策略上讓主控繼電器最后閉合，如電池組需要在帶電流時(shí)切斷繼電器進(jìn)行保護(hù)先切斷主控繼電器。在預(yù)充繼電器Kl、主控繼電器及安全繼電器中最可能損壞的就是主控繼電器，如主控繼電器已粘死，那么預(yù)充繼電器Kl以及第一電阻Rl的作用就無(wú)法實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致電池組中的所有安全繼電器會(huì)陸續(xù)粘死。如此連主控繼電器本身的安全都無(wú)法保障，也就無(wú)法通過繼電器來(lái)防護(hù)電池箱的安全。如主控繼電器異常，就不控制安全繼電器閉合，防止損壞安全繼電器。另外，當(dāng)BMS沒有發(fā)出主控繼電器閉合的指令，但是電壓采集模塊I采集到電壓信號(hào)時(shí)，可判斷主控繼電器異常。
[0021 ] 本實(shí)施方式中，上述預(yù)充繼電器Kl以及第一電阻Rl的作用中:1、若所述高壓電池組的安全保護(hù)電路100連接的負(fù)載短路時(shí)候，電池組通過第一電阻Rl短路，不會(huì)燒壞各電池箱10內(nèi)的電池及動(dòng)力回路，這時(shí)通過BMS主控模塊40檢測(cè)到放電端端電壓無(wú)法上升，切斷高壓輸出并告警。2、若負(fù)載為大容量負(fù)載，電池組通過Rl限流給大容量負(fù)載充電，這時(shí)通過BMS主控模模塊40檢測(cè)到放電端電壓上升到設(shè)定值時(shí)候吸合主控繼電器K2。其中放電端端電壓也可以通過除BMS主控模塊40外的其他方式進(jìn)行檢測(cè)。
[0022]本實(shí)施方式中，所述安全檢測(cè)電路20的電壓采集模塊21還采集每個(gè)電池箱10內(nèi)處單體電池的電壓，以監(jiān)控各單體電池是否正常。
[0023]在其他實(shí)施方式中，電壓采集模塊21也可以連接至第二電阻R2的兩端且采集第二電阻R2上的電壓。
[0024]在其他實(shí)施方式中，所述第一、二二極管可以僅設(shè)置其中一個(gè)。
[0025]在其他實(shí)施方式中，所述N隨著電池箱電壓變化設(shè)置，當(dāng)4個(gè)電池箱串聯(lián)后總壓小于60伏時(shí)，則N為4。
[0026]在其他實(shí)施方式中，安全繼電器的數(shù)量隨電池箱電壓配置，兩個(gè)安全繼電器間的電池箱電壓低于60伏。
[0027]本實(shí)用新型通過安全檢測(cè)電路20及安全繼電器30保證所有電池箱10串聯(lián)后進(jìn)行充放電的安全，防止因短路等情況造成爆炸，提高了使用安全性。
[0028]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施方式，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓電池組的安全保護(hù)電路，包括:多個(gè)電池箱、一個(gè)安全檢測(cè)電路以及多個(gè)安全繼電器；每個(gè)電池箱內(nèi)有多個(gè)串聯(lián)在一起的電池單體，且每個(gè)電池箱具有一個(gè)總正極及一個(gè)總負(fù)極；所述安全檢測(cè)電路對(duì)應(yīng)多個(gè)電池箱中的第一電池箱設(shè)置，所述安全檢測(cè)電路包括一個(gè)第一電阻、一個(gè)預(yù)充繼電器、一個(gè)主控繼電器、一個(gè)第一二極管、一個(gè)第二二極管、一個(gè)第二電阻、一個(gè)第三電阻及一個(gè)電壓采集模塊；主控繼電器的一端連接至電池箱的總正極，另一端連接至第一二極管的正極，所述第一二極管的負(fù)極連接第二二極管的正極，所述第二二極管的負(fù)極依次經(jīng)第二電阻、第三電阻后連接至第一電池箱的總負(fù)極，所述第一電阻與所述預(yù)充繼電器串連后再與所主控繼電器并聯(lián)，第一電阻的一端連接至第一電池箱的總正極，預(yù)充繼電器的一端連接至第一二極管的一端；所述電壓采集模塊連接至所述第三電阻的兩端用于采集第三電阻兩端的電壓；每N個(gè)電池箱之間設(shè)置一個(gè)安全繼電器。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述高壓電池組的安全保護(hù)電路進(jìn)一步包括一 BMS主控模塊，所述BMS主控模塊與電壓采集模塊、安全繼電器、預(yù)充繼電器及主控繼電器相連接并控制安全繼電器、預(yù)充繼電器及主控繼電器斷開或閉合。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，其特征在于:BMS主控模塊先通過采集模塊上傳的第三電阻兩端的電壓判斷主控繼電器是否正常，若電壓值小于設(shè)定的閥值，則判斷主控繼電器正常，閉合所有的安全繼電器，然后再閉合所述安全檢測(cè)電路的預(yù)充繼電器，最后再閉合所述安全檢測(cè)電路主控繼電器；這時(shí)高壓電池組完成上電過程，可以正常運(yùn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，其特征在于:BMS主控模塊先通過采集模塊上傳的第三電阻兩端的電壓判斷主控繼電器是否正常，若電壓值大于設(shè)定的閥值，則判斷主控繼電器異常，BMS主控模塊不進(jìn)行上電控制并發(fā)出告警。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述第一、二二極管可以僅設(shè)置其中一個(gè)。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述安全檢測(cè)電路的電壓采集模塊還采集每個(gè)電池箱內(nèi)處單體電池的電壓，以監(jiān)控各單體電池是否正常。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，其特征在于:所述N隨著電池箱電壓變化設(shè)置，當(dāng)4個(gè)電池箱串聯(lián)后總壓小于60伏時(shí)，則N為4。
8.如權(quán)利要求1所述的高壓電池組的安全保護(hù)電路，安全繼電器的數(shù)量隨電池箱電壓配置，兩個(gè)安全繼電器間的電池箱電壓低于60伏。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK204012779SQ201420295376
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】李瑤 申請(qǐng)人:深圳市沃特瑪電池有限公司