專利名稱：一種動力電池組安全保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種動力電池組安全保護裝置，屬于車用動力電池組安全保護裝 置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車日漸成為人們?nèi)粘５钠胀ㄉ钣闷?。隨之而來的能耗和污染問題已經(jīng)成為擺 在全球各國以及各汽車制造廠商面前的重大挑戰(zhàn)，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的新能源汽車是未來汽車 工業(yè)的發(fā)展方向。在諸多種類的新能源汽的競爭中，純電動汽車/混合動力車逐漸脫穎而 出。然而，作為純電動車/混合動力車必不可少的關(guān)鍵部件的動力電池，卻有著壽命偏低卻 成本的等缺點。為了提高電池的壽命，一系列的問題必須得到解決諸如保證電池工作在 安全狀態(tài)下，防止對電池單體過充、過放以及避免過大的電流流經(jīng)電池等問題。由于電池單體的電壓、容量都非常有限，為能滿足車輛的應(yīng)用的要求，人們用串 聯(lián)、并聯(lián)的方式將多個電池單體連接成電池組。電池組有先并聯(lián)后串聯(lián)方案，也有先串聯(lián)后 并聯(lián)的方法。采用先并后串的方案，并聯(lián)的電池單體之間相互均衡，一致性較好。但是如果 某一節(jié)單體出現(xiàn)短路故障，它將成為其他與其并聯(lián)電池的負(fù)載，與之并聯(lián)的所有電池的能 量將迅速在故障單體中釋放，從而導(dǎo)致更嚴(yán)重后果。采用先串后并方案，如果某節(jié)單體出現(xiàn) 短路故障，其他單體電池的能量只能通過并聯(lián)回路來釋放，雖然釋放總能量與串聯(lián)方案相 當(dāng)，但釋放速度只有先并后串的η分之一(η為串聯(lián)電池的個數(shù))?？墒牵却蟛⒎桨傅碾?池組均衡困難。在同一列電池單體上加入并聯(lián)支路，可以在一定程度上起到均衡的作用，但 這又帶來了另外的問題，即當(dāng)某單體內(nèi)部短路的時候，與該單體并聯(lián)的所有單體都被外部 短路；當(dāng)某單體內(nèi)部斷路的時候，與之并聯(lián)的單體會出現(xiàn)電流增大。這兩種情況下，問題都 會從壞單體蔓延都其他單體。解決問題的方法是將這個壞掉的單體從電池組網(wǎng)絡(luò)中隔絕開 來。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對先串后并類型的電池組，提出了一種動力電池組的安全保護裝 置，該裝置能夠防止由于某節(jié)電池出現(xiàn)短路，而造成其他與之并聯(lián)電池的能量在故障電池 中集中釋放。一種動力電池組安全保護裝置，所述動力電池組包括電池管理系統(tǒng)(1)，電池組 O)，單片電壓采集線(3)，電流傳感器G)，總電路繼電器(5)，負(fù)載接頭(6)，總電路電壓 采集線(7)；電池組(2)有以先串后并方式連接起來的所有電池單體(9)；單片電壓采集線 (3)，電流傳感器G)，總電路繼電器(5)，總電路電壓采集線(7)分別連接到電池管理系統(tǒng) (1)；負(fù)載接頭(6)與外部負(fù)載連接，其特征在于，所述動力電池組安全保護裝置包括支路 繼電器(8)，保險絲(10)；所述支路繼電器(8)安裝在電池組內(nèi)每一個串聯(lián)支路上，所述保險絲(10)安裝在 并聯(lián)支路上。[0007]繼電器的開關(guān)受電池管理系統(tǒng)的控制，在電池正常運行時處于閉合狀態(tài)。保險絲在流過較大電流的時候會熔斷。由于采用的上述方案，一方面，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測到單體電壓異常時，電池管理 系統(tǒng)判斷異常發(fā)生的起因，如果認(rèn)為存在過流的可能，就給所有繼電器發(fā)出斷開信號，繼電 器斷開。另一方面，如果電池組內(nèi)部某個單體出現(xiàn)了故障，例如短路或斷路，就會使得均衡 電流上的電流過大，于是保險絲熔斷。通過這兩個步驟繼電器的斷開與保險絲熔斷，使 得單體矩陣中的可能導(dǎo)致過流的單體被從電池矩陣隔絕開來，從而終止了壞單體的擴散效 應(yīng)，保護了電池組的安全。
圖1為現(xiàn)有動力電池組與外部電路方法連接結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-電池管理系統(tǒng)； 2-電池組；3-單片電壓采集線；4-電流傳感器；5-總電路繼電器；6-負(fù)載接頭，7-總電路 電壓采集線。圖2為動力電池組的內(nèi)部組裝結(jié)構(gòu)示意圖(以3X3單體網(wǎng)絡(luò)為例)。其中，8-支 路繼電器；9-電池單體；10-保險絲。電池根據(jù)單體容量單獨形成支路。圖1為現(xiàn)有動力電池組與外部電路方法連接結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-電池管理系統(tǒng)； 2-電池組；3-單片電壓采集線；4-電流傳感器；5-總電路繼電器；6-負(fù)載接頭，7-總電路 電壓采集線。一般現(xiàn)有汽車電池組包括電池管理系統(tǒng)(1)，電池組O)，單片電壓采集線 (3)，電流傳感器(4)，總電路繼電器(5)，負(fù)載接頭(6)，總電路電壓采集線(7)。電池組(2) 有以先串后并方式連接起來的所有電池單體(9)。單片電壓采集線(3)，電流傳感器⑷，總 電路繼電器(5)，總電路電壓采集線(7)分別連接到電池管理系統(tǒng)(1)，負(fù)載接頭(6)與外 部負(fù)載連接。如圖1所示分為3支路，不同支路，處于同一列的電池單體用熔斷絲并聯(lián)起來 形成電池組。圖2為動力電池組的內(nèi)部組裝結(jié)構(gòu)示意圖(以3X3單體網(wǎng)絡(luò)為例)。其中，8-支 路繼電器；9-電池單體；10-保險絲。一種動力電池組的安全保護裝置，該裝置包括支路繼電器(8)，保險絲(10)；所述 支路繼電器(8)安裝在電池組內(nèi)每一個串聯(lián)支路上，所述保險絲(10)安裝在并聯(lián)支路上。 繼電器的開關(guān)受電池管理系統(tǒng)的控制，在電池正常運行時處于閉合狀態(tài)。保險絲在流過較 大電流的時候會熔斷。電池組上裝有電流傳感器和電壓傳感器，傳感器獲得的總電流大小 和每個單體電壓大小的數(shù)據(jù)被發(fā)送到電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)還可以控制總電路和各 支路的繼電器的開關(guān)。電池組中安裝了規(guī)格大小合適的保險絲。下面說明在不同故障情形 中保護裝置的動作。(1)對由于某單體發(fā)生內(nèi)部短路所引起的電池組內(nèi)部電流過大當(dāng)該單體發(fā)生內(nèi) 部短路時，單體的電壓迅速下降。電池管理系統(tǒng)檢測到該單體的電壓與其他單體電壓有較 大差別，于是給繼電器發(fā)出指令，所有繼電器同時斷開。同時，由于與該單體并聯(lián)的所有單 體被短路，保險絲上流過很大的電流，于是并聯(lián)這些單體的保險絲熔斷。這樣，該內(nèi)部短路 的單體所有回路都被斷開，內(nèi)部短路的單體被孤立，從而終止了過流，保護了電池組的安
^^^ ο ο(2)對由于某單體發(fā)生內(nèi)部斷路所引起的電池組內(nèi)部電流過大情形⑵與情形(1)類似。原本可以通過該單體的電流改為從保險絲流過，這個電流足以使保險絲熔斷；同 時內(nèi)部斷路的單體的兩側(cè)電壓也會出現(xiàn)異常，電池管理系統(tǒng)檢測到電壓異常后斷開所有繼 電器。與情形(1) 一樣，保險系的熔斷與繼電器的斷開使得內(nèi)部斷路的單體就被孤立，從而 終止了過流，保護了電池組的安全。
權(quán)利要求1. 一種動力電池組安全保護裝置，所述動力電池組包括電池管理系統(tǒng)(1)，電池組(2)，單片電壓采集線(3)，電流傳感器(4)，總電路繼電器(5)，負(fù)載接頭(6)，總電路電壓 采集線(7)；電池組(2)有以先串后并方式連接起來的所有電池單體(9)；單片電壓采集線(3)，電流傳感器(4)，總電路繼電器(5)，總電路電壓采集線(7)分別連接到電池管理系統(tǒng) (1)；負(fù)載接頭(6)與外部負(fù)載連接，其特征在于，該裝置包括支路繼電器(8)，保險絲(10)； 所述支路繼電器(8)安裝在電池組內(nèi)每一個串聯(lián)支路上，所述保險絲(10)安裝在并聯(lián)支路 上。
專利摘要一種動力電池組安全保護裝置，屬于車用動力電池組安全保護裝置技術(shù)領(lǐng)域。動力電池組包括電池管理系統(tǒng)(1)、電池組(2)等；電池組(2)有以先串后并方式連接起來的所有電池單體(9)；其特征在于，該裝置包括支路繼電器(8)、保險絲(10)；支路繼電器(8)安裝在電池組內(nèi)每一個串聯(lián)支路上，保險絲(10)安裝在并聯(lián)支路上。本實用新型當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測到單體電壓異常時，電池管理系統(tǒng)判斷過流，就給所有繼電器發(fā)出斷開信號，繼電器斷開；如果電池組內(nèi)部某個單體出現(xiàn)了故障，保險絲熔斷。通過繼電器的斷開與保險絲熔斷，使得單體矩陣中的可能導(dǎo)致過流的單體被從電池矩陣隔絕開來，從而終止了壞單體的擴散效應(yīng)，保護了電池組的安全。
文檔編號H02H7/18GK201887440SQ20102024541
公開日2011年6月29日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者盧蘭光, 李哲, 李建秋, 梁金華, 歐陽明高 申請人:清華大學(xué)