專利名稱：動力電池組的安全保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種動力電池組的安全保護裝置；特別適用于純電動乘用車的動力電池組控制。
背景技術(shù)：
對于混合動力HEV、純電動EV新能源汽車的動力驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動電機的功率很大， 往往是幾十千瓦。現(xiàn)有技術(shù)的動力電源采用多個電池單體串聯(lián)而成鋰電池組，電池組串聯(lián)電壓高達幾百伏，遠遠的超過了人體所能承受的低于36V的安全電壓范圍。為確保電池使用安全、防止意外漏電的產(chǎn)生，必須要對動力電池組進行有效的控制。已知的現(xiàn)有動力電池組安全保護裝置如附圖1所示，電池組的高壓直流電的輸出由主接觸器KM控制，當(dāng)系統(tǒng)鑰匙開關(guān)打開后Key_0n，電池管理單元BMU接收到Key_0n信號，BMU經(jīng)過判斷系統(tǒng)的所有輸入、輸出條件符合正常開車的情況后閉合主接觸器KM的觸點，使電池組的高壓直流電輸出，控制電動機運行。當(dāng)鑰匙開關(guān)關(guān)閉Key_off，BMU檢測到 Key_off信號，或系統(tǒng)產(chǎn)生錯誤信息時BMU斷開主接觸器KM的觸點，禁止高壓直流電輸出來保護系統(tǒng)的安全；系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，主熔斷器FU迅速熔斷禁止高壓直流電的輸出保護系統(tǒng)及人身安全。由于在主接觸器KM前的A、B點間，依然是高達幾百伏電池組串聯(lián)高壓電，現(xiàn)有動力電池組安全保護裝置存在下面幾個安全隱患其一，在電池組生產(chǎn)、安裝過程中，在主接觸器KM前的A、B點間一旦漏電會產(chǎn)生人身安全事故。其二，在發(fā)生交通事故時，主接觸器KM前的A、B點間動力電纜一旦損壞，會導(dǎo)致高壓直流電泄漏，導(dǎo)致人身安全方面的事故。其三，在車輛維修保養(yǎng)的過程中，如果意外的碰觸到主接觸期KM前的A、B點間位置，也將導(dǎo)致人身安全事故。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型公開了一種動力電池組的安全保護裝置，以解決以往高壓電池組使用過程中存在安全隱患等問題。本實用新型動力電池組是由若干子電池組串連而成，包括電池管理單元BMU、級連節(jié)裂繼電器；子電池組電壓小于36V，在安全電壓范圍之內(nèi)；子電池組串聯(lián)，子電池組間連接有級連節(jié)裂繼電器；電池管理單元BMU與級連節(jié)裂繼電器電連接；電池組正常工作動力輸出時，電池管理單元BMU控制閉合節(jié)裂繼電器觸點；當(dāng)任何意外或停車以后，電池管理單元BMU控制斷開級連節(jié)裂繼電器觸點；整個動力電池變成若干個小于36V安全電壓的互不相關(guān)子電池組，充分保證了系統(tǒng)安全。級連節(jié)裂繼電器采用磁保持型繼電器，級連節(jié)裂繼電器具有一個獨立的級連線圈和一個獨立的節(jié)裂線圈，電池組正常工作動力輸出時，電池管理單元BMU控制級連線圈吸合級連節(jié)裂繼電器觸點；當(dāng)任何意外或停車以后，電池管理單元BMU控制節(jié)裂線圈斷開級
3連節(jié)裂繼電器觸點。電池管理單元BMU控制向級連節(jié)裂繼電器的級連線圈或節(jié)裂線圈發(fā)出20mS 50mS 高脈沖閉合或斷開級連節(jié)裂繼電器觸點，觸點動作后由磁保持其狀態(tài)穩(wěn)定，而不需要持續(xù)供電，這樣即可最小的消耗其系統(tǒng)電源。驅(qū)動所有級連節(jié)裂繼電器的級連線圈使觸點閉合把所有的電池串聯(lián)起來形成高壓直流電輸出，這個過程稱為級連，驅(qū)動所有級連節(jié)裂繼電器的節(jié)裂線圈斷開所有級連節(jié)裂繼電器的觸點使整個動力電池變成若干個小于安全電壓(36V)的各不相關(guān)的子電池組， 從而截斷了高壓直流電的輸出，這個過程稱之為節(jié)裂。本實用新型還包括級連節(jié)裂控制器，級連節(jié)裂控制器內(nèi)部具有儲能電容Cl ；電池管理單元BMU與級連節(jié)裂控制器、級連節(jié)裂繼電器連接；當(dāng)有意外情況發(fā)生時，如果電池管理單元BMU正常工作時，那么電池管理單元BMU驅(qū)動電池組發(fā)生節(jié)裂，以保證系統(tǒng)的安全； 當(dāng)電源線損壞、微控制單元MCU復(fù)位等情況下，電池管理單元BMU不能正常工作時，此時級連節(jié)裂控制器內(nèi)部的儲能電容Cl通過級連節(jié)裂繼電器的節(jié)裂線圈放電，驅(qū)動電池組節(jié)裂， 從而保證系統(tǒng)的安全。級連節(jié)裂控制器中有兩個繼電器KJA、KJB進行互鎖，級連節(jié)裂控制器的兩個繼電器KJA、KJB對級連節(jié)裂繼電器的級連線圈和節(jié)裂線圈進行驅(qū)動互鎖；在同一時刻只能有一組線圈驅(qū)動，防止BMU由于錯誤操作產(chǎn)生的同時驅(qū)動級連和節(jié)裂線圈的控制，保證了級連節(jié)裂繼電器線圈動作的可靠。為了降低整個系統(tǒng)成本，使用的所有級連節(jié)裂繼電器線圈觸點均不可高壓動作； 本實用新型其特征在于還包括高壓主接觸器，高壓主接觸器與動力電池組串聯(lián)連接，級連節(jié)裂控制器與高壓主接觸器控制線路連接，電池管理單元BMU通過級連節(jié)裂控制器驅(qū)動高壓主接觸器，僅當(dāng)高壓主接觸器斷開后才可以進行級連和節(jié)裂，該動作順序由級連節(jié)裂控制器自動完成。級連節(jié)裂控制器中具有常閉觸點繼電器KMB、電容C2 ；當(dāng)主接觸器KM觸點閉合時， 級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB也同時被驅(qū)動，KMB的常閉觸點斷開，在此其間級連節(jié)裂動作無法執(zhí)行，當(dāng)主接觸器KM的觸點斷開后，級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB也斷開，KMB斷開時間晚于KM，電容C2所存儲電能通過KMB的線圈放電，繼電器KMB的斷開時間比KM晚 20mS左右，這20mS的時間可以充分保證主接觸器KM完全分?jǐn)嘀麟娐返母邏弘?，只有KMB線圈徹底斷電，KMB的常閉觸點恢復(fù)以后，電池組的級連節(jié)裂動作才可以正常的執(zhí)行，級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB的常閉觸點起到了互鎖保護的作用，保證了只有主接觸器觸點KM 斷開的情況下才可以進行級連節(jié)裂動作的執(zhí)行，保證了級連節(jié)裂繼電器工作的可靠性。本實用新型電池子組電壓范圍在16V 35V之間(視實際動力電池組的連接情況而定)。本實用新型的優(yōu)點是改變以往僅僅使用一個主接觸器來控制電池組高壓輸出， 而是把一個大的電池組分解成幾個子電池組，子電池組輸出電壓在安全范圍，級連節(jié)裂安全控制，可以在動力電池組的各種工況下提供安全保護，防止因動力電池組高壓電泄漏而導(dǎo)致的人身安全事故。

[0018]圖1為現(xiàn)有的動力電池組供電電路圖；圖2為本實用新型電路圖；圖3為本實用新型BMU、級連節(jié)裂控制器、級連節(jié)裂繼電器的連接圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的一個實施例。如圖2所示，本實用新型動力電池組是由若干子電池組串連而成，包括電池管理單元BMU、級連節(jié)裂繼電器、級連節(jié)裂控制器、高壓主接觸器KM ；級連節(jié)裂繼電器采用磁保持型繼電器，每個級連節(jié)裂繼電器具有一個獨立的級連線圈KJAn和一個獨立的節(jié)裂線圈 KJBn0級連線圈KJAn為第η個級連節(jié)裂繼電器的級連線圈，節(jié)裂線圈KJBn為第η個級連節(jié)裂繼電器的節(jié)裂線圈。如圖3所示，級連節(jié)裂控制器內(nèi)部具有兩個繼電器KJA、KJB、常閉觸點繼電器ΚΜΒ、 電容Cl、電容C2 ；級連節(jié)裂控制器中有兩個繼電器KJA、KJB進行互鎖，電池管理單元BMU與級連節(jié)裂控制器、級連節(jié)裂繼電器連接。如圖2、圖3所示，高壓主接觸器KM與動力電池組串聯(lián)連接，級連節(jié)裂控制器與高壓主接觸器控制線路連接。如圖2、圖3所示，子電池組電壓16V，在安全電壓范圍之內(nèi)；子電池組串聯(lián)，子電池組間連接有級連節(jié)裂繼電器；電池管理單元BMU與級連節(jié)裂繼電器電連接；電池組正常工作動力輸出時，電池管理單元BMU控制級連線圈吸合級連節(jié)裂繼電器觸點；當(dāng)任何意外或停車以后，電池管理單元BMU控制節(jié)裂線圈斷開級連節(jié)裂繼電器觸點，整個動力電池變成若干個小于36V安全電壓的互不相關(guān)子電池組，充分保證了系統(tǒng)安全。電池管理單元BMU控制向級連節(jié)裂繼電器的級連線圈或節(jié)裂線圈發(fā)出20mS高脈沖閉合或斷開級連節(jié)裂繼電器觸點，觸點動作后由磁保持其狀態(tài)穩(wěn)定，而不需要持續(xù)供電， 這樣即可最小的消耗其系統(tǒng)電源。驅(qū)動所有級連節(jié)裂繼電器的級連線圈使觸點閉合把所有的電池串聯(lián)起來形成高壓直流電輸出，這個過程稱為級連，驅(qū)動所有級連節(jié)裂繼電器的節(jié)裂線圈斷開所有級連節(jié)裂繼電器的觸點使整個動力電池變成若干個小于36V安全電壓的各不相關(guān)的子電池組，從而截斷了高壓直流電的輸出，這個過程稱之為節(jié)裂。當(dāng)有意外情況發(fā)生時，如果電池管理單元BMU正常工作時，那么電池管理單元BMU 驅(qū)動電池組發(fā)生節(jié)裂，以保證系統(tǒng)的安全；當(dāng)電源線損壞、微控制單元MCU復(fù)位等情況下， 電池管理單元BMU不能正常工作時，此時級連節(jié)裂控制器內(nèi)部的儲能電容Cl通過級連節(jié)裂繼電器的節(jié)裂線圈放電，驅(qū)動電池組節(jié)裂，從而保證系統(tǒng)的安全。級連節(jié)裂控制器的兩個繼電器KJA、KJB對級連節(jié)裂繼電器的級連線圈和節(jié)裂線圈進行驅(qū)動互鎖；在同一時刻只能有一組線圈驅(qū)動，防止BMU由于錯誤操作產(chǎn)生的同時驅(qū)動級連和節(jié)裂線圈的控制，保證了級連節(jié)裂繼電器線圈動作的可靠。為了降低整個系統(tǒng)成本，使用的所有級連節(jié)裂繼電器線圈觸點均不可高壓動作； 電池管理單元BMU通過級連節(jié)裂控制器驅(qū)動高壓主接觸器，僅當(dāng)高壓主接觸器斷開后才可以進行級連和節(jié)裂，該動作順序由級連節(jié)裂控制器自動完成。 當(dāng)主接觸器KM觸點閉合時，級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB也同時被驅(qū)動，KMB的
5常閉觸點斷開，在此其間級連節(jié)裂動作無法執(zhí)行，當(dāng)主接觸器KM的觸點斷開后，級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB也斷開，KMB斷開時間晚于KM，電容C2所存儲電能通過KMB的線圈放電，繼電器KMB的斷開時間比KM晚20mS左右，這20mS的時間可以充分保證主接觸器KM 完全分?jǐn)嘀麟娐返母邏弘姡挥蠯MB線圈徹底斷電，KMB的常閉觸點恢復(fù)以后，電池組的級連節(jié)裂動作才可以正常的執(zhí)行，級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB的常閉觸點起到了互鎖保護的作用，保證了只有主接觸器觸點KM斷開的情況下才可以進行級連節(jié)裂動作的執(zhí)行，保證了級連節(jié)裂繼電器工作的可靠性。本實用新型的第二個實施例，子電池組電壓MV，電池管理單元BMU控制向級連節(jié)裂繼電器的級連線圈或節(jié)裂線圈發(fā)出30mS高脈沖閉合或斷開級連節(jié)裂繼電器觸點。本實用新型的第三個實施例，子電池組電壓35V，電池管理單元BMU控制向級連節(jié)裂繼電器的級連線圈或節(jié)裂線圈發(fā)出50mS高脈沖閉合或斷開級連節(jié)裂繼電器觸點。
權(quán)利要求1.一種動力電池組的安全保護裝置，動力電池組是由若干子電池組串連而成，其特征在于包括電池管理單元BMU、級連節(jié)裂繼電器；子電池組電壓小于36V;子電池組串聯(lián)，子電池組間連接有級連節(jié)裂繼電器；電池管理單元BMU與級連節(jié)裂繼電器電連接；電池組正常工作動力輸出時，電池管理單元BMU控制閉合節(jié)裂繼電器觸點；當(dāng)任何意外或停車以后， 電池管理單元BMU控制斷開級連節(jié)裂繼電器觸點；整個動力電池變成若干個小于36V電壓的互不相關(guān)子電池組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全保護裝置，其特征在于級連節(jié)裂繼電器為磁保持型繼電器，每個級連節(jié)裂繼電器具有一個獨立的級連線圈和一個獨立的節(jié)裂線圈，電池組正常工作動力輸出時，電池管理單元BMU控制級連線圈吸合級連節(jié)裂繼電器觸點；當(dāng)任何意外或停車以后，電池管理單元BMU控制節(jié)裂線圈斷開級連節(jié)裂繼電器觸點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全保護裝置，其特征在于還包括級連節(jié)裂控制器，級連節(jié)裂控制器內(nèi)部包括電容Cl ；電池管理單元BMU與級連節(jié)裂控制器、級連節(jié)裂繼電器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全保護裝置，其特征在于還包括高壓主接觸器，高壓主接觸器與動力電池組串聯(lián)連接，級連節(jié)裂控制器與高壓主接觸器控制線路連接，電池管理單元BMU通過級連節(jié)裂控制器驅(qū)動高壓主接觸器，僅當(dāng)高壓主接觸器斷開后才可以進行級連和節(jié)裂，該動作順序由級連節(jié)裂控制器自動完成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的安全保護裝置，其特征在于級連節(jié)裂控制器中包括兩個繼電器KJA、KJB;兩個繼電器KJA、KJB進行互鎖，級連節(jié)裂控制器的兩個繼電器KJA、 KJB對級連節(jié)裂繼電器的級連線圈和節(jié)裂線圈進行驅(qū)動互鎖；在同一時刻只能有一組線圈驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的安全保護裝置，其特征在于電池管理單元BMU控制向級連節(jié)裂繼電器的級連線圈或節(jié)裂線圈發(fā)出20mS 50mS高脈沖閉合或斷開級連節(jié)裂繼電器觸點，觸點動作后由磁保持其狀態(tài)穩(wěn)定，而不需要持續(xù)供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的安全保護裝置，其特征在于級連節(jié)裂控制器中包括常閉觸點繼電器KMB、電容C2，當(dāng)主接觸器KM觸點閉合時，級連節(jié)裂控制器中的繼電器 KMB也同時被驅(qū)動，KMB的常閉觸點斷開，在此其間級連節(jié)裂動作無法執(zhí)行，當(dāng)主接觸器KM 的觸點斷開后，級連節(jié)裂控制器中的繼電器KMB也斷開，KMB斷開時間晚于KM，電容C2所存儲電能通過KMB的線圈放電。
專利摘要本實用新型公開一種動力電池組的安全保護裝置，包括電池管理單元BMU、級連節(jié)裂繼電器；子電池組電壓小于36V；子電池組串聯(lián)，子電池組間連接有級連節(jié)裂繼電器；電池管理單元BMU與級連節(jié)裂繼電器電連接；電池組正常工作動力輸出時，電池管理單元BMU控制閉合節(jié)裂繼電器觸點；當(dāng)任何意外或停車以后，電池管理單元BMU控制斷開級連節(jié)裂繼電器觸點；整個動力電池變成若干個小于36V安全電壓互不相關(guān)子電池組。優(yōu)點是改變以往僅使用一個主接觸器來控制電池組高壓輸出，而是把一個大的電池組分解成幾個子電池組，子電池組輸出電壓在安全范圍，級連節(jié)裂安全控制，可在動力電池組的各種工況下提供安全保護，防止動力電池組高壓電泄漏導(dǎo)致人身安全事故。
文檔編號H02H7/18GK202014086SQ201020606638
公開日2011年10月19日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者劉志鋼, 孫永樂, 張祥武, 王微, 解錕 申請人:富奧汽車零部件股份有限公司