CN103287282B - 一种动力电池充电保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动力电池充电保护装置，包括预充电控制继电器、主电机控制继电器、充电控制继电器和充电保护继电器；所述预充电控制继电器和主电机控制继电器连接于常火电源，所述充电控制继电器和充电保护继电器连接于低压蓄电池充电电源；所述充电保护继电器用于控制所述预充电控制继电器和主电机控制继电器的线圈在充电状态下处于断电状态。通过本发明的动力电池充电保护装置，可解决现有混合动力车充电时出现带电启动以及断电后充电插座带高压电的问题。

Description

一种动力电池充电保护装置
技术领域
本发明涉及一种电池充电保护装置，特别地，涉及一种混合动力车中的动力电池充电保护装置。
背景技术
汽车工业是一个国家的支柱产业，环境和能源的需求迫切要求汽车工业减少对化石能源的依赖和使用，目前使用替代能源的汽车类型包括纯电动车、混合动力车和燃料电池车等。其中，混合动力车综合利用了传统燃油车和纯电动车的技术优势，一方面可以比传统燃油车节省较多的燃油，另一方面比纯电动车行驶里程要长很多。
混合动力车中使用的电池有两种，一种为高压蓄电池，即动力电池，为车辆行驶提供动力，如驱动电机、电动助力转向泵、电动助力空气压缩机、电动空调和DC/DC等；另一种为低压蓄电池，主要用于为车载电气设备提供电源，如车辆的各种控制器、音响、照明等。
车辆在进行充电时，车辆与外部充电电源连接，司机可能会忽略车辆的充电状态，在车子充电过程中突发启动车辆，若缺乏必要的保护措施，通过驱动电机控制器使车辆行驶后，容易扯断外接充电电源线，发生安全事故。而且，在使用高电压(大于48V)动力电池的情况下，断开外部充电电源连接后，充电电源插座仍和动力电池保持连接，使充电电源插座上带有不安全的高压电，触及后会造成严重的安全后果。
参看图1和图2所示，简要介绍一下现有技术中的一种混合动力车中具有充电功能的供电控制电路。该控制电路与外接交流电源25、高压蓄电池22及电机控制器23连接，包括：预充电控制电路11、高压动力传输控制电路12和外接充电电路13，所述预充电控制电路11、所述高压动力传输控制电路12和所述外接充电电路13择一工作。采用此供电控制电路，使得整车高压动力传输控制电路与外接充电电路择一工作，在用外接交流电对混合动力汽车高压蓄电池进行充电时无需启动高压动力传输控制电路，从而保证高压蓄电池充电过程中的高压安全。
但是上述现有技术至少存在如下问题：
1.预充电控制电路、高压动力传输控制电路和外接充电电路择一控制是通过电池管理单元24输出端子控制四个继电器111,112,121,132的顺序动作完成的，未设置外接充电继电器和动力电池放电继电器的互锁，若电池管理单元出现控制逻辑错误或者继电器粘连，会导致在外接充电时，电机控制器得电后驱动车辆运行而发生安全事故。
2.在预充电控制电路、高压动力传输控制电路和外接充电电路上，未设置熔断器，当电路中电流过大时，不能及时断开回路，会造成电机控制器、继电器等元器件烧坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种动力电池充电保护装置，解决动力电池充电时出现带电启动以及断电后充电插座带高压电的问题。
本发明提供了一种动力电池充电保护装置，包括预充电控制继电器、主电机控制继电器、充电控制继电器和充电保护继电器；
所述预充电控制继电器和主电机控制继电器连接于常火电源，所述充电控制继电器和充电保护继电器连接于低压蓄电池充电电源；
所述充电保护继电器用于控制所述预充电控制继电器和主电机控制继电器的线圈在充电状态下处于断电状态。
优选的，所述常火电源、充电保护继电器分别与所述预充电控制继电器和所述主电机控制继电器形成第一继电器供电电路和第二继电器供电电路。
优选的，所述充电保护继电器为常闭触点型继电器，所述预充电控制继电器、主电机控制继电器、充电控制继电器为常开触点型继电器；
在充电状态下，所述低压蓄电池充电电源向所述充电保护继电器和充电控制继电器供电，所述充电保护继电器的触点处于断开状态，所述充电控制继电器的线圈处于上电状态。
在非充电状态下，所述充电保护继电器的触点处于闭合状态，所述预充电控制继电器和主电机控制继电器的线圈处于上电状态，所述充电控制继电器的线圈处于断电状态。
优选的，所述动力电池充电保护装置还包括电池管理单元，所述低压蓄电池充电电源和所述电池管理单元形成充电确认电路；
所述电池管理单元用于接收所述由低压蓄电池充电电源输入的充电电流，根据所述充电电流控制所述充电控制继电器的触点处于闭合状态。
优选的，在低压蓄电池充电电源的输入端设置第一熔断器和充电分流电阻，所述低压蓄电池充电电源、第一熔断器、充电分流电阻和电池管理单元形成电池管理单元供电电路。
优选的，所述常火电源和低压蓄电池充电电源都连接于所述电池管理单元，在充电状态下，所述电池管理单元接收来自所述低压蓄电池充电电源的充电信号；所述常火电源和低压蓄电池充电电源同时向所述电池管理单元供电。
优选的，在常火电源与所述电池管理单元之间及低压蓄电池充电电源与所述电池管理单元之间分别设置二极管。
优选的，在所述预充电控制继电器和电机之间设置预充电电阻和第二熔断器，所述动力电池、预充电控制继电器、预充电电阻、第二熔断器与电机形成电机预启动电路；所述动力电池、主电机控制继电器、第二熔断器和电机形成电机启动电路。
在非充电状态下，所述电池管理单元控制所述预充电控制继电器的触点处于闭合状态以驱动电机预启动；在所述电机预启动一预定时间后，所述电池管理单元控制所述预充电控制继电器的触点处于断开状态，所述主电机控制继电器的触点处于闭合状态以驱动电机完全启动。
优选的，在所述充电控制继电器和高压蓄电池充电电源之间设置第三熔断器；在充电状态下，所述充电控制继电器的线圈处于上电状态；所述高压蓄电池充电电源、第三熔断器、充电控制继电器和动力电池形成动力电池充电电路。
通过本发明提供的动力电池充电保护装置，可实现在动力电池充电时，电机不会得电工作而使汽车启动，进而不会出现因启动汽车而扯断充电电源，充电连接插座带电而导致的安全隐患。
附图说明
图1是现有技术中一种具有充电功能的供电控制电路示意图(一)；
图2是现有技术中一种具有充电功能的供电控制电路示意图(二)；
图3是本发明动力电池充电保护装置实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图3，示出了本发明一种动力电池充电装置实施例的示意图，包括预充电控制继电器101、主电机控制继电器102、充电控制继电器103和充电保护继电器104，预充电控制继电器101和主电机控制继电器102连接于常火电源105，充电控制继电器103和充电保护继电器104连接于低压蓄电池充电电源106，充电保护继电器104用于控制预充电控制继电器101和主电机控制继电器102的线圈在充电状态下处于断电状态。其中，常火电源为从车载低压蓄电池的正极输出的电源。
通过本发明提供的动力电池充电保护装置，可实现在动力电池充电时，电机不会得电工作而使汽车启动，进而不会出现因启动汽车而扯断充电电源，充电连接插座带电而导致的安全隐患。
进一步的，充电保护继电器104为常闭触点型继电器，预充电控制继电器101、主电机控制继电器102和充电控制继电器103为常开触点型继电器。常火电源105、充电保护继电器104和预充电控制继电器101形成第一继电器供电电路，常火电源105、充电保护继电器104和主电机控制继电器102形成第二继电器供电电路。
在充电状态下，低压蓄电池充电电源106向充电保护继电器104和充电控制继电器103供电，充电保护继电器104的线圈处于上电状态，使得充电保护继电器104的触点处于断开状态，进而使得预充电控制继电器101和主电机控制继电器102的线圈处于断电状态而无法驱动电机工作，而充电控制继电器103的线圈处于上电状态以实现向动力电池充电。
具体的，在充电控制继电器103和高压蓄电池充电电源108之间设置第三熔断器FU3，在充电状态下，通过高压蓄电池充电电源108、第三熔断器FU3、充电控制继电器103和动力电池形成的动力电池充电电路来实现向动力电池充电。设置第三熔断器FU3是为了防止高压蓄电池充电电源108输入的电流过大而导致电路内元器件的损坏。
在非充电状态下，充电保护继电器104的线圈处于断电状态，使得充电保护继电器104的触点处于闭合状态，进而使得预充电控制继电器101和主电机控制继电器102的线圈处于上电状态以驱动电机工作，而充电控制继电器103的线圈处于断电状态而无法实现向动力电池充电。
进一步的，本发明的动力电池充电保护装置还包括电池管理单元100，低压蓄电池充电电源106和电池管理单元100形成充电确认电路。电池管理单元100用于接收由低压蓄电池充电电源106输入的充电电流，根据接收到的充电电流控制充电控制继电器103的触点处于闭合状态以对动力电池充电，而预充电控制继电器101和主电机控制继电器102的触点处于断开状态而不能驱动电机工作。反之，在电池管理单元100没有接收到由低压蓄电池充电电源106输入的充电电流时，控制充电控制继电器103的触点处于断开状态以无法对动力电池充电，而预充电控制继电器101和主电机控制继电器102的触点处于闭合状态以驱动电机工作。通过电池管理单元的控制，进一步确保在动力电池充电时，电机不会得电驱动而使汽车驱动。
为了防止低压蓄电池充电电源106输出的电流过大而造成电路内元器件的损坏，在低压蓄电池充电电源106的输入端设置第一熔断器FU1和充电分流电阻R1，低压蓄电池充电电源106、第一熔断器FU1、充电分流电阻R1和电池管理单元100形成电池管理单元供电电路。其中，第一熔断器R1和充电分流电阻FU1的参数可根据低压蓄电池充电电源106输出电流的大小和电池管理单元100可允许的由常火电源105输入电流的大小来设置。
为了减少常火电源105的电量消耗，将常火电源105和低压蓄电池充电电源106都连接于电池管理单元100，在充电状态下，电池管理单元100接收由低压蓄电池充电电源106发来的充电信号，且常火电源105和低压蓄电池充电电源106同时向电池管理单元100供电。进一步的，在常火电源105与电池管理单元100之间及在低压蓄电池充电电源106与电池管理单元100之间分别设置二极管D1和D2，通过二极管D1和D2的单向导通作用，可避免由常火电源105输入的电流和由低压蓄电池充电电源106输入的电流相互干扰，进而保护在动力电池充电时车子不能驱动。
进一步的，在预充电控制继电器101和驱动电机107正极之间设置预充电电阻R2和第二熔断器FU2，动力电池、预充电控制继电器101、预充电电阻R2、第二熔断器FU2和电机107形成电机预启动电路，所述动力电池、主电机控制继电器102、第二熔断器FU2和电机形成电机启动电路。
在非充电状态下，电池管理单元100控制预充电控制继电器101的触点处于闭合状态，动力电池通过预充电控制继电器101、预充电电阻R2和第二熔断器FU2向电机107供电以使电机107处于预启动状态。
其中，预充电电阻R2的阻值大小根据电机的规格和动力电池输出的最大电流而设置。通过预充电电阻R2可有效降低电机预启动时的浪涌电流，从而防止由于电流过大而造成电机的损坏，进而延长电机的使用寿命。设置第二熔断器FU2是为了防止动力电池输入的电流过大而造成电路内元器件的损坏。
在电机107预启动一预定时间后，即动力电池输入的电流趋于稳定后，电池管理单元100控制预充电控制继电器101的触点处于断开状态，主电机控制继电器102的触点处于闭合状态以使电机107完全启动以处于平稳的运行状态。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种动力电池的充电保护装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种动力电池充电保护装置，其特征在于，包括预充电控制继电器、主电机控制继电器、充电控制继电器和充电保护继电器；
所述预充电控制继电器和主电机控制继电器连接于常火电源，所述充电控制继电器和充电保护继电器连接于低压蓄电池充电电源；
所述充电保护继电器用于控制所述预充电控制继电器和主电机控制继电器的线圈在充电状态下处于断电状态；
所述装置还包括电池管理单元；
在低压蓄电池充电电源的输入端设置第一熔断器和充电分流电阻，所述低压蓄电池充电电源、第一熔断器、充电分流电阻和电池管理单元形成电池管理单元供电电路。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述常火电源、充电保护继电器分别与所述预充电控制继电器和所述主电机控制继电器形成第一继电器供电电路和第二继电器供电电路。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述充电保护继电器为常闭触点型继电器，所述预充电控制继电器、主电机控制继电器、充电控制继电器为常开触点型继电器；
在充电状态下，所述低压蓄电池充电电源向所述充电保护继电器和充电控制继电器供电，所述充电保护继电器的触点处于断开状态，所述充电控制继电器的线圈处于上电状态。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，在非充电状态下，所述充电保护继电器的触点处于闭合状态，所述预充电控制继电器和主电机控制继电器的线圈处于上电状态，所述充电控制继电器的线圈处于断电状态。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电池管理单元，所述低压蓄电池充电电源和所述电池管理单元形成充电确认电路；
所述电池管理单元用于接收由低压蓄电池充电电源输入的充电电流，根据所述充电电流控制所述充电控制继电器的触点处于闭合状态。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电池管理单元，所述常火电源和低压蓄电池充电电源都连接于所述电池管理单元；
在充电状态下，所述电池管理单元接收来自所述低压蓄电池充电电源的充电信号；所述常火电源和低压蓄电池充电电源同时向所述电池管理单元供电。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，在常火电源与所述电池管理单元之间及低压蓄电池充电电源与所述电池管理单元之间分别设置二极管。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电池管理单元；
在所述预充电控制继电器和电机之间设置预充电电阻和第二熔断器，所述动力电池、预充电控制继电器、预充电电阻、第二熔断器与电机形成电机预启动电路；
所述动力电池、主电机控制继电器、第二熔断器和电机形成电机启动电路；
在非充电状态下，所述电池管理单元控制所述预充电控制继电器的触点处于闭合状态以驱动电机预启动；
在所述电机预启动一预定时间后，所述电池管理单元控制所述预充电控制继电器的触点处于断开状态，所述主电机控制继电器的触点处于闭合状态以驱动电机完全启动。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述充电控制继电器和高压蓄电池充电电源之间设置第三熔断器；
在充电状态下，所述充电控制继电器的线圈处于上电状态；
所述高压蓄电池充电电源、第三熔断器、充电控制继电器和动力电池形成动力电池充电电路。
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