本實(shí)用新型涉及一種電氣控制技術(shù)，更具體地涉及一種可級(jí)聯(lián)的動(dòng)力電池組安全保護(hù)模塊，屬動(dòng)力電池制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于傳統(tǒng)能源在使用過程中不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，迫使人們尋求環(huán)境友好的新能源技術(shù)。蓄電池在使用過程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，而且可以重復(fù)使用，因此受到了廣泛的關(guān)注。

近幾年來，隨著鋰離子電池技術(shù)的突破，以鋰離子電池為代表的動(dòng)力電池得到了大規(guī)模的應(yīng)用，尤其在為保護(hù)環(huán)境國(guó)家大力推廣新能源電動(dòng)汽車的背景下，動(dòng)力電池更是獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

動(dòng)力電池泛指能夠通過放電給設(shè)備、器械、模型、車輛等驅(qū)動(dòng)的蓄電池，其中以鋰離子動(dòng)力電池應(yīng)用最為廣泛。動(dòng)力電池輸出的電壓高，電流大，如電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池輸出的電壓在300V以上，額定容量更是高達(dá)上百安時(shí)，由于動(dòng)力電池都需要高倍率放電，比如當(dāng)1C放電時(shí)，輸出的電流就達(dá)上百安培。

我們知道，鋰電池的單體電池一般標(biāo)稱電壓為3.7V，額定容量為10Ah，顯然只有將單體電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)后，才能達(dá)到上述動(dòng)力電池的輸出性能。由于要進(jìn)行串并聯(lián)的單體電池?cái)?shù)量太多了，一般的做法是先將若干個(gè)單體電池進(jìn)行串并聯(lián)后組成具有一定輸出性能的電池模組，如75V/30Ah。然后再將電池模組進(jìn)行串并聯(lián)后組成動(dòng)力電池組，如600V/300Ah。動(dòng)力電池組與電池管理系統(tǒng)(BMS)相連后就組成一個(gè)動(dòng)力電池系統(tǒng)，該動(dòng)力電池系統(tǒng)可以用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝備。

如此眾多的單體電池通過串并聯(lián)組成的動(dòng)力電池組，安全成為一個(gè)非常重要的因素，尤其是鋰離子電池，其安全性更為突出。所有的動(dòng)力電池系統(tǒng)都設(shè)置有相應(yīng)的安全保護(hù)裝置。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，如圖1所示，一般在動(dòng)力電池組的正極端和負(fù)極端分別安裝一個(gè)保險(xiǎn)絲F1和F2，并在動(dòng)力電路中串接一個(gè)大電流繼電器K1，大電流繼電器K1根據(jù)BMS的指令來切斷或?qū)▌?dòng)力電路。這樣的安全保護(hù)裝置存在非常大的安全隱患，主要表現(xiàn)在：

1.用保險(xiǎn)絲來實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，其缺點(diǎn)是保護(hù)動(dòng)作電流具有很大的不確定性，與環(huán)境溫度、散熱結(jié)構(gòu)及安裝位置等緊密相關(guān)，如果選擇電流偏大，在發(fā)生短路時(shí)可能導(dǎo)致線纜著火而保護(hù)動(dòng)作并未執(zhí)行；如果選擇動(dòng)作電流偏小，在高溫季節(jié)動(dòng)力裝備啟動(dòng)時(shí)，很容易發(fā)生誤動(dòng)作而導(dǎo)致動(dòng)力裝備失去動(dòng)力。再者，保險(xiǎn)絲動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，一般為20～200毫秒，如此長(zhǎng)時(shí)間的短路電流更容易導(dǎo)致電池內(nèi)部部件如極板、隔膜等發(fā)生損壞，使電池容量、壽命及安全性大幅度降低。

2.現(xiàn)有的動(dòng)力電池系統(tǒng)保護(hù)裝置僅能用于保護(hù)整個(gè)動(dòng)力電池組，只有當(dāng)動(dòng)力電池組外部電路發(fā)生短路時(shí)，保險(xiǎn)絲才能熔斷而切斷動(dòng)力電路，而當(dāng)動(dòng)力電池組內(nèi)部的電池模組發(fā)生短路時(shí)，則無(wú)法提供保護(hù)，因此存在著火、損壞整個(gè)動(dòng)力電池組的安全隱患，保護(hù)非常不充分。

3.在現(xiàn)有技術(shù)中，動(dòng)力電池系統(tǒng)保護(hù)裝置只用高壓控制箱內(nèi)的繼電器來通斷電路，在繼電器動(dòng)作時(shí)易產(chǎn)生電弧，且在繼電器斷開時(shí)電池組各端口依然輸出直流高電壓，而直流高電壓的安全性極差，人員一旦觸電傷亡率極高，導(dǎo)致動(dòng)力電池組安裝、維修困難，需要特別培訓(xùn)和特種工具才能實(shí)施，增加了運(yùn)維成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的是提供一種可級(jí)聯(lián)的動(dòng)力電池組安全保護(hù)模塊，解決現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力電池系統(tǒng)中的保險(xiǎn)絲保護(hù)性能差，保護(hù)不充分，不能對(duì)電池模組進(jìn)行保護(hù)，采用繼電器存在安全隱患的問題。

為解決上述問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案其特殊之處在于：所述安全保護(hù)模塊包括：級(jí)聯(lián)控制器、保護(hù)控制單元、保護(hù)開關(guān)和動(dòng)力電路開關(guān)；

所述級(jí)聯(lián)控制器包括：第一光電耦合器和第二光電耦合器；

所述保護(hù)控制單元包含：

a.監(jiān)控信號(hào)輸入端口，用于接收來自動(dòng)力電池模組的監(jiān)控信號(hào)；

b.直流電輸入端口，用于與外部直流電源相連；

c.驅(qū)動(dòng)電流輸出端，用于輸出驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)所述級(jí)聯(lián)控制器和所述動(dòng)力電路開關(guān)；

d.保護(hù)信號(hào)輸出端，當(dāng)所述保護(hù)控制單元接收到的監(jiān)控信號(hào)大于閾值時(shí)，所述保護(hù)信號(hào)輸出端輸出為高電平，用于驅(qū)動(dòng)保護(hù)開關(guān)；

在所述級(jí)聯(lián)控制器中，所述第一光電耦合器中發(fā)光二極管的正極與所述安全保護(hù)模塊的級(jí)聯(lián)控制正級(jí)輸入端口相連，所述第一光電耦合器發(fā)光二極管的負(fù)極與所述第二光電耦合器中光敏三極管的集電極相連，所述第二光電耦合器的光敏三極管發(fā)射極與所述安全保護(hù)模塊的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口相連，所述第一光電耦合器中光敏三極管的集電極與所述驅(qū)動(dòng)電流輸出端相連，所述第一光電耦合器的光敏三極管發(fā)射極與所述動(dòng)力電路開關(guān)的控制端相連，所述第二光電耦合器發(fā)光二極管正極與所述驅(qū)動(dòng)電流輸出端相連，所述第二光電耦合器的發(fā)光二極管負(fù)極與所述保護(hù)開關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端相連；

所述保護(hù)開關(guān)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端與所述第二光電耦合器的發(fā)光二極管負(fù)極相連，保護(hù)開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另一端接地，所述保護(hù)開關(guān)的控制端與所述保護(hù)信號(hào)輸出端相連；所述保護(hù)開關(guān)為常閉型開關(guān)，當(dāng)所述保護(hù)開關(guān)接收到來自所述保護(hù)信號(hào)輸出端的高電平時(shí)，所述保護(hù)開關(guān)斷開；

所述動(dòng)力電路開關(guān)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端與所述安全保護(hù)模塊的大電流輸入端口相連，動(dòng)力電路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另一端與所述安全保護(hù)模塊的大電流輸出端口相連，所述動(dòng)力電路開關(guān)的控制端與所述第一光電耦合器的光敏三極管發(fā)射極相連；所述動(dòng)力電路開關(guān)為常開型開關(guān)，當(dāng)所述動(dòng)力電路開關(guān)的控制端接收到來自所述驅(qū)動(dòng)電流輸出端的驅(qū)動(dòng)電流時(shí)，所述動(dòng)力電路開關(guān)閉合。

優(yōu)選是：

所述安全保護(hù)模塊上的所述大電流輸入端口與電池模組的正極相連構(gòu)成動(dòng)力電池包，所述動(dòng)力電池包的負(fù)極端口為電池模組的負(fù)極端口，所述動(dòng)力 電池包的正級(jí)端口為所述安全保護(hù)模塊上的所述大電流輸出端口；不同動(dòng)力電池包之間連接為串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián)，所有安全保護(hù)模塊上的級(jí)聯(lián)控制器為串聯(lián)，本級(jí)安全保護(hù)模塊上的級(jí)聯(lián)控制正極輸入端口與上一級(jí)安全保護(hù)模塊上的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口相連，本級(jí)安全保護(hù)模塊上的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口與下一級(jí)安全保護(hù)模塊上的級(jí)聯(lián)控制正級(jí)輸入端口相連；第一級(jí)安全保護(hù)模塊的級(jí)聯(lián)正極輸入端口與最末級(jí)安全保護(hù)模塊的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口與動(dòng)力電池管理系統(tǒng)相連；電池模組內(nèi)置監(jiān)控信號(hào)傳感器，所述監(jiān)控信號(hào)傳感器輸出的監(jiān)控信號(hào)與安全保護(hù)模塊上的所述監(jiān)控信號(hào)輸入端口相連；當(dāng)任意一級(jí)動(dòng)力電池包的任一信號(hào)超過閾值時(shí)，所有動(dòng)力電池包的安全保護(hù)模塊都同時(shí)斷開動(dòng)力電路開關(guān)。

所述監(jiān)控信號(hào)包括電流、電壓、溫度、壓力和絕緣損壞中的一種或多種。

所述保護(hù)開關(guān)為電子繼電器或晶閘管。

所述動(dòng)力電路開關(guān)為大電流繼電器、高能繼電器或大功率電子開關(guān)。

所述動(dòng)力電路開關(guān)至少由兩個(gè)大功率電子開關(guān)并聯(lián)而成。

所述安全保護(hù)模塊用于動(dòng)力電池模組的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)。

所述電壓信號(hào)包括過電壓信號(hào)和欠電壓信號(hào)。

所述大功率電子開關(guān)包括大功率MOSFET、大功率雙極晶體管、IGBT及其模組構(gòu)成的半導(dǎo)體快速電子開關(guān)。

由此可見，本實(shí)用新型的有益效果包括：

1.本實(shí)用新型具有多點(diǎn)聯(lián)動(dòng)級(jí)聯(lián)保護(hù)功能，保護(hù)動(dòng)作速度快、精度高、觸發(fā)源多和方式靈活的優(yōu)點(diǎn)；

2.本實(shí)用新型不但可以對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池組進(jìn)行保護(hù)，還可以對(duì)任何一個(gè)電池模組進(jìn)行保護(hù)；

3.本實(shí)用新型可以對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行同時(shí)監(jiān)控，包括過電流、過電壓、欠電壓、過熱、過壓力和絕緣損壞，任何一個(gè)電池模組的任何一個(gè)信號(hào)超過保護(hù)閾值，都可以觸發(fā)全局保護(hù)，動(dòng)力電池組得到充分的保護(hù)；

4.本實(shí)用新型的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大大縮短，使故障電流維持時(shí)間極短，對(duì) 電池的損傷更小，整體安全性大大高于現(xiàn)有技術(shù)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力電池系統(tǒng)中的安全保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的另一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型與電池模組的連接示意圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的可級(jí)聯(lián)動(dòng)力電池組安全保護(hù)模塊用于電池模組串聯(lián)方式時(shí)的接線圖；

圖6是本實(shí)用新型用于電池模組串并混聯(lián)方式時(shí)的接線圖。

圖中標(biāo)記：1－可級(jí)聯(lián)的安全保護(hù)模塊；2－級(jí)聯(lián)控制器；3－保護(hù)控制單元；4－保護(hù)開關(guān)；5－動(dòng)力電路開關(guān)；6－電池模組；101－大電流輸入端口；102－大電流輸出端口；201－第一光電耦合器，202－第二光電耦合器；203－級(jí)聯(lián)控制正極輸入端口；204－級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口；301－監(jiān)控信號(hào)輸入端口；302－直流電輸入端口；303－驅(qū)動(dòng)電流輸出端；304－保護(hù)信號(hào)輸出端；501－第一MOSFET；502－第二MOSFET；601－電流傳感器；602－溫度傳感器；603－壓力傳感器；BT1－第一級(jí)電池模組；BTn－最末級(jí)電池模組；R1、R2－限流電阻；F1、F2－保險(xiǎn)絲；K1－大電流繼電器。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力電池系統(tǒng)中的保險(xiǎn)絲保護(hù)性能差，保護(hù)不充分，不能對(duì)電池模組進(jìn)行保護(hù)，繼電器存在安全隱患的問題，提供一種與電池模組相連并可級(jí)聯(lián)的安全保護(hù)模塊。該安全保護(hù)模塊與電池模組相連組成動(dòng)力電池包，各個(gè)動(dòng)力電池包上的安全保護(hù)可串聯(lián)形成一個(gè)安全保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，保證任何一個(gè)電池模組發(fā)生安全故障時(shí)可以同時(shí)切斷所有電池模組的動(dòng)力輸出。

如圖2所示，是本實(shí)用新型提供的可級(jí)聯(lián)的動(dòng)力電池組安全保護(hù)模塊的一個(gè)具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該安全保護(hù)模塊1包括級(jí)聯(lián)控制器2、保護(hù)控制單元3、保護(hù)開關(guān)4和動(dòng)力電路開關(guān)5。

保護(hù)控制單元3包含監(jiān)控信號(hào)輸入端口301、直流電輸入端口302、驅(qū)動(dòng)電流輸出端303和保護(hù)信號(hào)輸出端304。直流電輸入端口302與外部的直流電源相連，用于給整個(gè)安全保護(hù)模塊供電。監(jiān)控信號(hào)輸入端口301與電池模組的監(jiān)控信號(hào)傳感器相連，用于接收來自電池模組傳感器的監(jiān)控信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電流輸出端303用于向級(jí)聯(lián)控制器2和動(dòng)力電路開關(guān)5供電。保護(hù)控制單元3還有另外一個(gè)重要功能就是將監(jiān)控信號(hào)輸入端口301接收到的各種監(jiān)控信號(hào)與設(shè)定的相應(yīng)閾值進(jìn)行比較，如果超過閾值，則保護(hù)信號(hào)輸出端輸出為高電平，否則輸出為低電平。

級(jí)聯(lián)控制器2由第一光電耦合器201和第二光電耦合器202組成，第一光電耦合器201中發(fā)光二極管的正極與安全保護(hù)模塊的級(jí)聯(lián)控制正級(jí)輸入端口203相連，第一光電耦合器201的發(fā)光二極管負(fù)極與第二光電耦合器202中光敏三極管的集電極相連，第二光電耦合器202的光敏三極管發(fā)射極與安全保護(hù)模塊的負(fù)極輸出端口204相連，第一光電耦合器201中光敏三極管的集電極與驅(qū)動(dòng)電流輸出端303相連，第一光電耦合器201的光敏三極管發(fā)射極與動(dòng)力電路開關(guān)5的控制端相連，第二光電耦合器202的發(fā)光二極管正極與驅(qū)動(dòng)電流輸出端303相連，第二光電耦合器202的發(fā)光二極管負(fù)極與保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端相連。

在本具體實(shí)施方式中，保護(hù)開關(guān)4選用的是電子繼電器，保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一端與第二光電耦合器202的發(fā)光二極管負(fù)極相連，保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)另一端接地，保護(hù)開關(guān)4線圈的一端與所述保護(hù)信號(hào)輸出端304相連，保護(hù)開關(guān)4線圈的另一端接地。保護(hù)開關(guān)4為常閉型開關(guān)，當(dāng)保護(hù)信號(hào)輸出端304輸出為高電平時(shí)，保護(hù)開關(guān)4線圈中通過驅(qū)動(dòng)電流，從而使保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)作，使保護(hù)開關(guān)4斷開。

在本具體實(shí)施方式中，動(dòng)力電路開關(guān)5選自大電流繼電器或高能繼電器， 動(dòng)力電路開關(guān)5的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一端與安全保護(hù)模塊1上的大電流輸入端口101相連，動(dòng)力電路開關(guān)5的執(zhí)行機(jī)構(gòu)另一端與安全保護(hù)模塊1上的大電流輸出端口102相連，動(dòng)力電路開關(guān)5線圈的一端與第一光電耦合器201的光敏三極管發(fā)射極相連，動(dòng)力電路開關(guān)5線圈的另一端接地。動(dòng)力電路開關(guān)5為常開型開關(guān)，當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀?01導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流輸出端303輸出的直流電通過動(dòng)力電路開關(guān)5的線圈，從而使動(dòng)力電路開關(guān)5的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)作，使動(dòng)力電路開關(guān)5閉合。由于采用電子繼電器存在易產(chǎn)生電弧，安全性差，運(yùn)維困難且成本高的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型還提供了可級(jí)聯(lián)動(dòng)力電池組安全模塊的另一具體實(shí)施方式，用晶閘管代替電子繼電器作為保護(hù)開關(guān)4，用大功率電子開關(guān)代替大電流繼電器或高能繼電器作為動(dòng)力電路開關(guān)5，如圖3所示。

大功率電子開關(guān)可以選自大功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(即大功率MOSFET)、大功率雙極晶體管或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)及其模組構(gòu)成的半導(dǎo)體快速電子開關(guān)。在本具體實(shí)施方式中選用大功率MOSFET。

當(dāng)采用晶閘管作為保護(hù)開關(guān)4時(shí)，與電子繼電器與第二光電耦合器202的發(fā)光二極管串聯(lián)的方式不同，晶閘管與之并聯(lián)，晶閘管的門極與保護(hù)信號(hào)輸出端304相連，當(dāng)保護(hù)信號(hào)輸出端304輸出高電平時(shí)，晶閘管有門極電流通過，從而使晶閘管導(dǎo)通，由于晶閘管導(dǎo)通后的壓降不足以驅(qū)動(dòng)第二光電耦合器202的發(fā)光二極管，從而使發(fā)光二極管斷開，所起效果與用電子繼電器時(shí)常閉端口斷開時(shí)完全相同。更重要的是晶閘管是一個(gè)鎖存器，可以鎖定故障信號(hào)，直到重新上電啟動(dòng)才會(huì)復(fù)位。

當(dāng)用大功率MOSFET作為動(dòng)力電路開關(guān)5時(shí)，MOSFET的柵極與第一光電耦合器201的光敏三極管發(fā)射極相連，MOSFET的源極與大電流輸入端口101相連，漏極與大電流輸出端口102相連。當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀?01導(dǎo)通時(shí)，從驅(qū)動(dòng)電流輸出端303輸出的電流通過MOSFET的柵極，從而使MOSFET導(dǎo)通，當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀?01斷開時(shí)，由于MOSFET失去柵極電流而截止，從而使動(dòng)力電路斷開，因此大功率MOSFET所起的作用與大電流繼電器完全相同。

還可以將多個(gè)大功率MOSFET并聯(lián)來獲得更大的電流通過能力，如圖3中第一MOSFET 501和第二MOSFET 502并聯(lián)。

圖4所示的是電池模組與安全保護(hù)模塊組成的動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)示意圖。電池模組6的正極與安全保護(hù)模塊1的大電流輸入端口101相連，電池模組6內(nèi)置多種監(jiān)控信號(hào)傳感器，如電流傳感器601，溫度傳感器602，壓力傳感器603等，這些傳感器的輸出信號(hào)與安全保護(hù)模塊1的監(jiān)控信號(hào)輸入端口301相連。安全保護(hù)模塊1的直流電輸入端口302與外部直流電源相連，該外部直流電源可以是蓄電池或DC/DC隔離電源。這樣由電池模組6和安全保護(hù)模塊1組成的單元系統(tǒng)稱之為動(dòng)力電池包，動(dòng)力電池包可以單獨(dú)使用，也可以通過適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)后組成動(dòng)力電池組以獲得更大的輸出電壓和電池容量。

單個(gè)動(dòng)力電池包中安全保護(hù)模塊的工作原理簡(jiǎn)述如下：

當(dāng)外部電源給安全保護(hù)模塊1供電時(shí)，保護(hù)控制單元3上的驅(qū)動(dòng)電流輸出端303輸出一個(gè)足以驅(qū)動(dòng)級(jí)聯(lián)控制器2和動(dòng)力電路開關(guān)5的電位，由于保護(hù)開關(guān)4是常閉型開關(guān)，第二光電耦合器202中的發(fā)光二極管為正向配置，因此該發(fā)光二極管所在電路導(dǎo)通，第二光電耦合器202的發(fā)光二極管發(fā)光，從而使第二光電耦合器202中的光敏三極管導(dǎo)通，這樣從級(jí)聯(lián)控制正極輸入端口通過正向配置的第一光電耦合器201的發(fā)光二極管，再通過第二光電耦合器202的光敏三極管，再到級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口的線路是導(dǎo)通的，但由于在級(jí)聯(lián)控制正極輸入端口203和級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口之間沒有電流通過，因此第一光電耦合器201的發(fā)光二極管截止，第一光電耦合器201的光敏三極管沒有感受到光也處于截止?fàn)顟B(tài)，驅(qū)動(dòng)電流輸出端303無(wú)法將驅(qū)動(dòng)電流輸送到動(dòng)力電路開關(guān)5的控制端，由于動(dòng)力電路開關(guān)5是常開型開關(guān)，因此與電池模組相連的動(dòng)力電路處于斷開狀態(tài)。當(dāng)級(jí)聯(lián)控制正極輸入端口203和級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口之間接收到來自電池BMS的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，第一光電耦合器201的發(fā)光二極管有工作電流通過而發(fā)光，從而使第一光電耦合器201中的光敏三極管導(dǎo)通，這樣從驅(qū)動(dòng)電流輸出端303輸出的驅(qū)動(dòng)電流就可 以流入動(dòng)力電路開關(guān)5的控制端，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電路開關(guān)5的常開型執(zhí)行機(jī)構(gòu)閉合，使電池模組的動(dòng)力電路導(dǎo)通，可以向外輸出大電流。

保護(hù)控制單元3接收來自電池模組6內(nèi)置傳感器的監(jiān)控信號(hào)，監(jiān)控信號(hào)包括電流、電壓、溫度、壓力、絕緣層等，將這些傳感器傳來的信號(hào)與內(nèi)置各信號(hào)的閾值進(jìn)行比較，電流信號(hào)高于閾值形成過電流控制信號(hào)，溫度信號(hào)高于閾值形成過熱控制信號(hào)，壓力信號(hào)高于閾值形成過壓力控制信號(hào)，當(dāng)絕緣層信號(hào)高于閾值形成絕緣層損壞控制信號(hào)，當(dāng)電壓信號(hào)高于閾值形成過電壓控制信號(hào)，當(dāng)電壓信號(hào)低于閾值形成欠電壓控制信號(hào)，只要任何一個(gè)控制信號(hào)形成，保護(hù)信號(hào)輸出端口304就輸出為高電平，與之相連的保護(hù)開關(guān)4的控制端就會(huì)有驅(qū)動(dòng)電流通過，從而觸發(fā)保護(hù)開關(guān)4動(dòng)作，從閉合變?yōu)閿嚅_，于是第二光電耦合器202中的發(fā)光二極管失去驅(qū)動(dòng)電流而處于截止?fàn)顟B(tài)，從而也使第二光電耦合器202的光敏三極管因感受不到光而處于截止?fàn)顟B(tài)，因此與第二光電耦合器202的光敏三極管相連的線路斷開，第一光電耦合器201中的發(fā)光二極管也因此失去驅(qū)動(dòng)電流，從而導(dǎo)致第一光電耦合器201中的光敏三極管也因感受不到光而處于截止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)力電路開關(guān)5的控制端失去驅(qū)動(dòng)電流而恢復(fù)到常開狀態(tài)，于是與電池模組6相連的動(dòng)力電路斷開，電池模組6不再向外輸出直流電。

本實(shí)用新型的最大特點(diǎn)是本實(shí)用新型提供的可級(jí)聯(lián)動(dòng)力電池組安全保護(hù)模塊可用于多個(gè)電池模組的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的情況。

圖5所示的是安全保護(hù)模塊應(yīng)用于多個(gè)電池模組串聯(lián)時(shí)連線示意圖，單個(gè)電池模組的正極與安全保護(hù)模塊上的大電流輸入端口相連構(gòu)成動(dòng)力電池包，動(dòng)力電池包的負(fù)極為電池模組本身的負(fù)極，動(dòng)力電池包的正極為安全保護(hù)模塊上的大電流輸出端口。將本級(jí)動(dòng)力電池包的正極與上一級(jí)動(dòng)力電池包的負(fù)極相連，本級(jí)動(dòng)力電池包負(fù)極與下一級(jí)動(dòng)力電池包的正級(jí)相連，這樣就組成一個(gè)串聯(lián)的動(dòng)力電池組，該動(dòng)力電池組第一級(jí)動(dòng)力電池包BT1的正極和最末級(jí)動(dòng)力電池包BTn的負(fù)極分別與負(fù)載的兩端相連。然后將所有動(dòng)力電池包上的級(jí)聯(lián)控制端串聯(lián)起來，即將本級(jí)動(dòng)力電池包上的級(jí)聯(lián)控制正極輸入端 口與上一級(jí)動(dòng)力電池包上的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口相連，將本級(jí)動(dòng)力電池包上的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端口與下一級(jí)動(dòng)力電池包上的級(jí)聯(lián)控制正極輸入端口相連，第一級(jí)動(dòng)力電池包BT1的級(jí)聯(lián)控制正極輸入端和最末級(jí)動(dòng)力電池包BTn的級(jí)聯(lián)控制負(fù)極輸出端分別與電池管理系統(tǒng)BMS相連，這樣就構(gòu)成一個(gè)完整的級(jí)聯(lián)控制串聯(lián)回路。與單個(gè)動(dòng)力電池包的工作原理完全相同，在級(jí)聯(lián)控制回路中有來自BMS的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，每個(gè)安全保護(hù)模塊上的動(dòng)力電路開關(guān)都閉合，這樣整個(gè)動(dòng)力電路都導(dǎo)通，動(dòng)力電池組向負(fù)載供電。

在動(dòng)力電池組中的任何一個(gè)動(dòng)力電池包中，如果安全保護(hù)模塊上的監(jiān)控信號(hào)輸入端口接收到任何一個(gè)信號(hào)超過閾值時(shí)，保護(hù)信號(hào)輸出端輸出高電平，從而驅(qū)動(dòng)保護(hù)開關(guān)斷開，導(dǎo)致該安全保護(hù)模塊上第二光電耦合器中的發(fā)光二極管截止而不發(fā)光，與之耦合的光敏三極管也因沒有光的照射而處于截止?fàn)顟B(tài)，于是整個(gè)串聯(lián)的級(jí)聯(lián)控制回路斷開，串聯(lián)在這個(gè)級(jí)聯(lián)控制回路中的每一級(jí)安全保護(hù)模塊上第一光電耦合器的發(fā)光二極管都斷電而不發(fā)光，與之耦合的光敏三極管也都處于截止?fàn)顟B(tài)，使每個(gè)安全保護(hù)模塊上的動(dòng)力電路開關(guān)恢復(fù)到斷開狀態(tài)，從而將每一級(jí)的電池模組都與外電路斷開。這樣就實(shí)現(xiàn)了任何一個(gè)電池模組的任何一個(gè)監(jiān)控信號(hào)超過閾值都可觸發(fā)所有電池模組與外電路斷開，從而實(shí)現(xiàn)全面的保護(hù)。

圖6所示的是安全保護(hù)模塊應(yīng)用于多個(gè)電池模組串并混聯(lián)時(shí)的連線示意圖，與上述串聯(lián)時(shí)的情況類似，先將每個(gè)動(dòng)力電池包的正極和負(fù)極按串并聯(lián)的要求連接好，然后再將每個(gè)安全保護(hù)模塊上的級(jí)聯(lián)控制端串聯(lián)起來。安全保護(hù)模塊在這種串并聯(lián)情況下的工作原理與上述串聯(lián)時(shí)的情況完全相同，不再贅述。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而旬易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最 寬的范圍。