CN102882252A

CN102882252A - 电池组系统及其保护装置

Info

Publication number: CN102882252A
Application number: CN2012103592505A
Authority: CN
Inventors: 李新宏; 李丹东; 薛慧娟; 马超越; 胡薇薇
Original assignee: Beijing Pride New Energy Battery Co Ltd
Current assignee: Beijing Pride New Energy Battery Co Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明提供一种电池组系统及其保护装置，该保护装置包括：常闭开关，用于和电池组系统中的电池单元串联；常开开关，用于和所述电池单元与所述常闭开关的组合并联；控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关连接，并用于和所述电池单元连接，以检测所述电池单元的参数，并判断所述电池单元发生故障时，关断所述常闭开关及导通所述常开开关。本发明可以既满足实际需要，而且不会对电池组系统造成不可逆的损坏。

Description

电池组系统及其保护装置

技术领域

本发明涉及一种电池组系统，尤其涉及一种电池组系统保护装置及具有该保护装置的电池组系统。

背景技术

随着电池技术的进步，电池已经可以应用于大功率用电设备，例如电动汽车、电动机械。作为电动汽车的驱动电源，动力电池组系统必须满足电压、功率等要求。在现有电池材料技术的基础上，目前只能通过大量电池单体的串联、并联或串并联达到高电压、高能量的目标。

电池单体的生产工艺和电池使用中的不确定性使电池的一致性不能确定。如端电压、内阻、容量、荷电状态等等。目前电池组系统中的电池管理系统虽然有充电保护和放电保护功能，但是，该保护作用的可靠性仍然没有得到业界的完全验证。从而使部分电池单体长期处于不能满充、不能满放的状态或过充、过放的情况。同时也导致多米诺效应加速电池单体的衰老，从而最终加速电池组系统续航里程、电池组寿命的衰减。

最为严重的是，电动汽车行驶过程中出现某一或某些电池单体故障，司机在电池知识的欠缺或不得不继续开车的情况下，故障电池单体将会被破坏，使原本可以修复的故障逐步演变为报废。

发明内容

本发明的目的在提供一种电池组系统及其保护装置，以解决现有技术存在的当发生一个或多个单体出现故障时或SOC（State Of Charge，荷电状态）不一致时，电池组系统必须继续工作时，电池组系统的续航里程、寿命衰减，甚至故障单体可能报废的问题。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种电池组系统保护装置，其包括：常闭开关，用于和电池组系统中的电池单元串联；常开开关，用于和所述电池单元与所述常闭开关的组合并联；控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关连接，并用于和所述电池单元连接，以检测所述电池单元的参数，并判断所述电池单元发生故障时，关断所述常闭开关及导通所述常开开关。

为了实现上述目的，另一方面，本发明提供一种电池组系统，其包括：电池单元，用于存储和输出电力；常闭开关，用于和所述电池单元串联；常开开关，用于和所述电池单元与所述常闭开关的组合并联；控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关、所述电池单元连接，用于检测所述电池单元的参数，并在判断所述电池单元发生故障时，关断所述常闭开关及导通所述常开开关。

为了实现上述目的，另一方面，本发明提供一种电池组系统，其包括：电池单元，用于存储和输出电力；常闭开关，用于和所述电池单元串联；常开开关，用于和所述电池单元与所述常闭开关的组合并联；控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关连接，用于在所述电池单元发生故障时，发出驱动信号以关断所述常闭开关及导通所述常开开关；电池管理系统，和所述控制电路、所述电池单元连接，用于检测所述电池单元的参数，并在判断所述电池单元发生故障时，使所述控制电路发出所述驱动信号。

由上可知，本发明可以在电动汽车运行过程中，检测电池组各电池单体的各项性能参数并与设置值进行比较，判断电池单元发生故障时，即改变常开开关、常闭开关的状态，将故障电池单体隔离进行保护，同时不影响电池组系统的工作。即暂时停止故障电池单体的工作，让电池系统继续服务于车辆。这样既满足实际需要，而且不会对电池组系统造成不可逆的损坏。

附图说明

图1为电池组系统优选实施例一正常运行时的结构示意图；

图2为电池组系统优选实施例一发生故障时的结构示意图；

图3为电池组系统优选实施例二正常运行时的结构示意图；

图4为电池组系统优选实施例三正常运行时的结构示意图。

图中，附图标记与部件之间的对应关系为：

10、20、30、100 控制电路

11、21、31 常闭开关

12、22、32 常开开关

13、23、33 电池单元

9 电池组管理系统

具体实施方式

下面附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1和图2分别示出了电池组系统优选实施例一正常运行、故障运行时的结构，如图所示，本优选实施例一包括相互对应的电池单元13、23、33和常开开关12、22、32和常闭开关11、21、31和控制电路10、20、30。用于存储和输出电力的电池单元13和常闭开关11串联，然后，常开开关12再和电池单元13与常闭开关11的组合并联，控制电路10和常闭开关11、常开开关12、电池单元13连接，用于检测电池单元13的参数，在某一参数超过设置值时，控制电路10判断电池单元13发生故障。对于电池单元23而言，其与相应的常开开关22和常闭开关21和控制电路20的电连接关系与电池单元13相同，如图1和图2；对于电池单元33，其与相应的常开开关32和常闭开关31和控制电路30的电连接关系以及动作关系与电池单元13相同亦是如此。

例如当充电或放电时，控制电路20判断电池单元23发生故障或荷电状态与其他电池单元13、33不一致时，则关断常闭开关21，同时导通常开开关22，关断常闭开关21及导通常开开关22之后的状态如图2所示，这样电池单元23与电池组系统的其他电池单元13、33隔离，从而避免进一步的损坏。

其中，常开开关12、22、32和常闭开关11、21、31可以为继电器、光耦或晶闸管，相应地，驱动常开开关12、22、32和常闭开关11、21、31动作的控制电路10、20、30也随之改变。

另外，电池单元13、23、33可以为一个电池单体，也可以是包括多个电池单体的电池模组，若为后者，当其中任一电池单体发生故障，相应的常开开关、常闭开关动作，那么该电池模组即与其他电池模组隔离。

驱动常开开关12、22、32和常闭开关11、21、31动作的控制电路10、20、30可以为分别独立的集成电路，也可以为一个更大规模的集成电路100，例如图3所示，只是该更大规模的集成电路100的接口相应增加，运算更加复杂，这些控制电路均可采用本领域现有的控制电路。

图1和图2所示优选实施例中，每一电池单元13、23、33相应地配置一常开开关12、22、32和一常闭开关11、21、31以及一控制电路10、20、30。在其他实施例中，也可以对部分电池单元配合常开开关、常闭开关和控制电路，例如仅对电池单元13配置常开开关12、常闭开关11、控制电路10。

另一方面，控制电路10、20、30或100也可以不负责电池单元13、23、33的参数检测、故障判断，这部分功能由现有的电池组系统的电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS）9完成。如图4所示，控制电路10、20、30仅和常开开关12、22、32和常闭开关11、21、31连接，用于在电池单元13、23、33发生故障时，发出驱动信号以关断常闭开关11、21、31及导通常开开关12、22、32。电池管理系统9和控制电路10、20、30以及电池单元13、23、33连接，用于检测电池单元13、23、33的参数，并在判断任一电池单元13、23、33发生故障时，使相应的控制电路10、20、30发出驱动关断常闭开关11、21、31及导通常开开关12、22、32的驱动信号，这样可以简化控制电路10、20、30以及电池组系统整体的电路结构，例如导线大幅减少。当然，检测、管理电池单元充放电的控制部分可以包括电池管理系统，还可以包括保护单元内的单独检测控制单元或类似电池管理系统的外部检测控制设备等。

综上，本发明在正常情况下，即电池单元无故障或故障可修复时，其中，故障可修复是指系统上报故障代码后，故障的修复工作不用通过改变电流流通实现，即不用改变开关状态。常闭开关处于闭合状态，常开开关处于打开状态，充电和放电的电流通过常闭开关流过系统内的电池单元，而不经过常开开关，电池单元进行正常的充电和放电。从而满足车辆可以继续行驶的需要，同时保护电池单元，避免电池单元的性能快速衰减。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.一种电池组系统保护装置，其特征在于，包括：

常闭开关，用于和电池组系统中的电池单元串联；

常开开关，用于和所述电池单元与所述常闭开关的组合并联；

控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关连接，并用于和所述电池单元连接，以检测所述电池单元的参数，并判断所述电池单元发生故障时，关断所述常闭开关及导通所述常开开关。

2.根据权利要求1所述的电池组系统保护装置，其特征在于，所述常闭开关、所述常开开关为继电器、光耦或晶闸管。

3.一种电池组系统，其特征在于，包括：

电池单元，用于存储和输出电力；

常闭开关，用于和所述电池单元串联；

控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关、所述电池单元连接，用于检测所述电池单元的参数，并在判断所述电池单元发生故障时，关断所述常闭开关及导通所述常开开关。

4.根据权利要求3所述的电池组系统，其特征在于，所述常闭开关、所述常开开关为继电器、光耦或晶闸管。

5.根据权利要求3所述的电池组系统，其特征在于，所述电池单元为电池单体或包括多个电池单体的电池模组。

6.一种电池组系统，其特征在于，包括：

电池单元，用于存储和输出电力；

常闭开关，用于和所述电池单元串联；

控制电路，和所述常闭开关、所述常开开关连接，用于在所述电池单元发生故障时，发出驱动信号以关断所述常闭开关及导通所述常开开关；

电池管理系统，和所述控制电路、所述电池单元连接，用于检测所述电池单元的参数，并在判断所述电池单元发生故障时，使所述控制电路发出所述驱动信号。

7.根据权利要求6所述的电池组系统，其特征在于，所述常闭开关、所述常开开关为继电器、光耦或晶闸管。

8.根据权利要求6所述的电池组系统，其特征在于，所述电池单元为电池单体或包括多个电池单体的电池模组。