CN102646960A - 一种电池组主回路接口保护电路及保护方法 - Google Patents

一种电池组主回路接口保护电路及保护方法 Download PDF

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Abstract

一种电池组主回路接口保护电路及保护方法，包括：回路保护电阻8、回路保护开关9、测量电路和电子控制器7。其特征在于：回路保护电阻8和回路保护开关9串联后并联在被保护接触器4两端，回路保护开关9由电子控制器7控制，测量电路可以为与回路保护电阻8串联的电流传感器5，或为与回路保护电阻8或被保护接触器4并联的电压传感器6，测量电路的输出端与电子控制器7相连。在被保护接触器4断开的状态下，接通回路保护开关9，电子控制器7根据测量电路输出的电流或电压信号，判断主回路外部负载是否满足电池组的需求。能够防止外部短路造成的过流、防止回路初始电流过大造成的被保护接触器4烧蚀等，提高电池组的安全性和耐滥用性。

Description

一种电池组主回路接口保护电路及保护方法
技术领域
本发明涉及一种电气接口保护装置和方法，属于功率电路接口保护技术领域。
背景技术
电动汽车作为新能源汽车的代表，由于其清洁、经济性受到越来越多的关注。电动车使用高压的电池组提供直流电源驱动车辆行驶，例如电动轿车使用的动力电池组一般约有20kWh的电能，多采用串联方式组成的总电压300V左右的电池组，输出电流可达300A。电动汽车的高压电池组在电气安全和开关器件方面都提出了更高的要求。特别是换电式电池组，在整个工作周期中有很多的时间处于离开车辆的存储和充电过程，经常交替接入车辆电气系统和充电电气系统，而且需要在不同车辆甚至车型之间交叉使用，外部负载条件变化较大，主回路接口的安全性、适应性和耐滥用性能突出重要。图1所示为传统电池组内的高压电气原理图，缺乏接口保护功能，安全性和耐滥用性能很差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池组主回路接口保护电路，在电池组主回路接口未正确接入负载的情况下，识别出负载状态错误，防止直流接触器和外部负载的损坏。
为实现以上目的，本发明的技术方案为：在电池组内安装回路保护电阻、回路保护开关和测量电路，通过检测回路保护过程的电压或电流变化，判断负载的大小和性质，进而判断直流接触器闭合的安全性。
本发明可以有效的保护电池组在接入短路负载时不输出，接入容性负载时不烧蚀直流接触器。
附图说明
下面将参照附图更加详细地描述本发明的实施方案，附图中相同的附图标记表示相同或相似的部件，其中：
图1是传统电池组内两种高压电气原理图
图2是本发明实施例一的电池组内高压电气原理图
图3是本发明实施例二的电池组内高压电气原理图
附图标记说明：
1、电池单体2、熔断器3、直流接触器4、被保护接触器5、电流传感器6、电压传感器7、电子控制器8、回路保护电阻9、回路保护开关10、主回路接口1 11、主回路接口2
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效详细说明如后，并在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
实施例一：一种电池组主回路接口保护电路，包括：回路保护电阻8、回路保护开关9、电流传感器5和电子控制器7四部分。其中回路保护电阻8与回路保护开关9串联，回路保护电阻8和回路保护开关9串联后并联在一个直流接触器(称为：被保护接触器4)两端，回路保护开关9由电子控制器7控制，电流传感器5与回路保护电阻9串联，电流传感器5的输出端与电子控制器7相连。
该保护电路的保护方法为：使用被保护接触器4作为电池组主回路上输出电力时最后一个闭合的接触器，在电池组主回路接口10和11连接到负载后，在电池组主回路上仅有被保护接触器4断开的状态下，闭合回路保护开关9，根据电流传感器5测量的电流信号判断负载的状态，再根据负载的状态判断被保护接触器4闭合的安全性：如果电流值在回路保护开关9闭合瞬间不为零，且逐渐减小至小于某一值，则判断为正常，允许被保护接触器4闭合；如果电流值持续为零，则判断为负载断路，允许被保护接触器4闭合；如果电流持续为某一定值，且该值接近电池组总电压除以回路保护电阻8的阻值所得的电流值，则判断为短路，不允许被保护接触器4闭合；如果电流逐渐增大至超过某一定值，且该值接近电池组总电压除以回路保护电阻8的阻值所得的电流值，则判断为短路，不允许被保护接触器4闭合。
实施例二：一种电池组主回路接口保护电路，包括：回路保护电阻8、回路保护开关9、电压传感器6和电子控制器7四部分。其特征在于：其中回路保护电阻8与回路保护开关9串联，回路保护电阻8和回路保护开关9串联后并联在一个直流接触器(称为：被保护接触器4)两端，回路保护开关9由电子控制器7控制，电压传感器6与回路保护电阻9并联，电压传感器6的输出端与电子控制器7相连。
该保护电路的保护方法为：使用被保护接触器4作为电池组主回路上输出电力时最后一个闭合的接触器，在电池组主回路接口10和11连接到负载后，在电池组主回路上仅有被保护接触器4断开的状态下，闭合回路保护开关9，根据电压传感器6测量的电流信号判断负载的状态，再根据负载的状态判断被保护接触器4闭合的安全性：如果电压值在回路保护开关9闭合瞬间不为零，且逐渐减小至小于某一值，则判断为正常，允许被保护接触器4闭合；如果电压值持续为零，则判断为负载断路，允许被保护接触器4闭合；如果电压值持续为某一定值，且该值接近电池组总电压，则判断为短路，不允许被保护接触器4闭合；如果电压逐渐增大至超过某一定值，且该值接近电池组总电压，则判断为短路，不允许被保护接触器4闭合。

Claims (12)

1.一种电池组主回路接口保护电路，包括回路保护电阻、回路保护开关、电流传感器和电子控制器；其特征在于：其中回路保护电阻与回路保护开关串联，回路保护电阻和回路保护开关串联后并联在一个直流接触器两端，该直流接触器为被保护接触器，回路保护开关由电子控制器控制，电流传感器与回路保护电阻串联，电流传感器的输出端与电子控制器相连。
2.一种电池组主回路接口保护电路，包括回路保护电阻、回路保护开关、电压传感器和电子控制器；其特征在于：其中回路保护电阻与回路保护开关串联，回路保护电阻和回路保护开关串联后并联在一个直流接触器两端，该直流接触器为被保护接触器，回路保护开关由电子控制器控制，电压传感器与回路保护电阻并联，电压传感器的输出端与电子控制器相连。
3.根据权利要求1所述的一种电池组主回路接口保护电路，其特征在于：电流传感器串联在电池组主回路上能够测量流经被保护接触器和回路保护电阻的总电流的位置。
4.根据权利要求2所述的一种电池组主回路接口保护电路，其特征在于：电压传感器并联到被保护接触器两端。
5.根据权利要求1和2所述的一种电池组主回路接口保护电路，其特征在于：电子控制器为电池管理系统。
6.根据权利要求1和2所述的一种电池组主回路接口保护电路，其特征在于：电子控制器可以为独立的控制器，也可以为由多个子控制器组成的控制系统。
7.根据权利要求1和2所述的一种电池组主回路接口保护电路，其特征在于：回路保护开关为接触器、IGBT、固态继电器或MOSFET。
8.根据权利要求1和2所述的一种电池组主回路接口保护电路，其特征在于：被保护接触器串联在电池组两个主回路接口中的任意一个。
9.一种电池组主回路接口保护方法，使用如权利要求1所述的电池组主回路接口保护电路，，其特征在于：使用被保护接触器作为电池组主回路上输出电力时最后一个闭合的接触器，在电池组主回路接口连接到负载后，在电池组主回路上被保护接触器断开的状态下，闭合回路保护开关，根据电流传感器测量的电流信号判断负载的状态，再根据负载的状态判断被保护接触器闭合的安全性。
10.根据权利要求9所述的一种电池组主回路接口保护方法，其特征在于：所述的根据电流传感器测量的电流信号判断负载的状态，再根据负载的状态判断被保护接触器闭合的安全性的方法是：如果电流信号在回路保护开关闭合瞬间不为零，且逐渐减小至小于某一值，则判断为正常，允许被保护接触器闭合；如果电流信号持续为零，则判断为负载断路，允许被保护接触器闭合；如果电流信号持续为某一定值，且该定值接近电池组总电压除以回路保护电阻阻值所得的电流值，则判断为短路，不允许被保护接触器闭合；如果电流信号逐渐增大至超过某一定值，且该定值接近电池组总电压除以回路保护电阻阻值所得的电流值，则判断为短路，不允许被保护接触器闭合。
11.一种电池组主回路接口保护方法，使用如权利要求2所述的电池组主回路接口保护电路，，其特征在于：使用被保护接触器作为电池组主回路上输出电力时最后一个闭合的接触器，在电池组主回路接口连接到负载后，在电池组主回路上仅有被保护接触器断开的状态下，闭合回路保护开关，根据电压传感器测量的电压信号判断负载的状态，再根据负载的状态判断被保护接触器闭合的安全性。
12.根据权利要求11所述的一种电池组主回路接口保护方法，其特征在于：所述的根据电压传感器测量的电压信号判断负载的状态，再根据负载的状态判断被保护接触器闭合的安全性的方法是：如果电压信号在回路保护开关闭合瞬间不为零，且逐渐减小至小于某一值，则判断为正常，允许被保护接触器闭合；如果电压信号持续为零，则判断为负载断路，允许被保护接触器闭合；如果电压信号持续为某一定值，且该定值接近电池组总电压，则判断为短路，不允许被保护接触器闭合；如果电压信号逐渐增大至超过某一定值，且该定值接近电池组总电压，则判断为短路，不允许被保护接触器闭合。
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