CN104129316B - 一种集成高压保护装置的动力电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成高压保护装置的动力电池，它包括高压配电系统、电池管理系统和电池包系统，所述的高压配电系统的电源输入通过连接器与电池包系统的电源输出连接，高压配电系统的电源输出通过多个连接器分别与多个负载连接，高压配电系统的电源控制端通过连接器与电池管理系统的电源控制端连接，高压配电系统的控制输入通过连接器与上级控制器控制输出连接。本发明动力电池系统不仅包括电池管理系统、电池包系统，还集成了高压配电系统，有效地解决了线束多的问题，提高动力电池的集成度，使动力电池体积可以做到更小；本发明具有回路保护功能、预充电功能、过流保护功能，还具有实时维修开关，有利于检修电池时，保证工作人员的安全。

Description

一种集成高压保护装置的动力电池
技术领域
本发明涉及动力电池领域，特别是涉及一种集成高压保护装置的为新能源汽车提供供电和配电的动力电池。
背景技术
当今世界能源危机和环境问题的不断加剧，使得发展新能源环保汽车成为车企的主流趋势。新能源汽车不但能像传统汽车一样能带给人们方便，而且能有效的解决汽车行业面临的能源和环保问题。
动力电池作为整车的主要动力源，是整车非常核心的部件，也是发展新能源汽车的主要发展和研究的对象，同时其安全性也是必须考虑到的关键因素。
传统的动力电池系统包括动力电池模块、高压配电箱、电池管理箱体、连接器等，它们都是独立的模块。高压配电箱作为动力电池电量分配和提供安全性的重要屏障，它能有效的根据整车控制器的控制指令断开或接通高压回路。
传统的动力电池系统所提供的动力电池存在如下问题：动力电池和高压配电箱是两个不同的模块，两个之间由线束和连接器连接，使得整个动力电池系统集成度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集成高压保护装置的动力电池，一种在新能源车上操作简单方便、体积小、结构简单、防护等级高的高集成动力电池。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种集成高压保护装置的动力电池，它包括高压配电系统、电池管理系统和电池包系统，所述的高压配电系统的电源输入通过连接器与电池包系统的电源输出连接，高压配电系统的电源输出通过多个连接器分别与多个负载连接，高压配电系统的电源控制端通过连接器与电池管理系统的电源控制端连接，高压配电系统的控制输入通过连接器与上级控制器控制输出连接。
所述的高压配电系统包括保护单元、一个或多个预充电回路和一个或多个保护电路，一个或多个预充电回路与一个或多个保护电路并联连接，并联的一端与保护单元连接，并联的另一端分别与多个负载连接。
所述的保护单元包括正极主继电器、负极主继电器、分流器和主保险丝。
所述的正极主继电器的高压输入与电池包系统电源输出的正极连接，正极主继电器的高压输出与通过并联的预充电回路和保护电路分别与多个负载的正极连接，负极主继电器的高压输入与电池包系统电源输出的负极连接，负极主继电器的高压输出依次通过分流器和主保险丝与多个负载的负极连接。
所述的正极主继电器的控制输入与电池管理系统电源控制端的正极连接，负极主继电器的控制输入与电池管理系统电源控制端的负极连接，正极主继电器和负极主继电器的控制输出均与上级控制器控制输出的负极连接。
所述的分流器的检测端与上级控制器的分流检测控制输出连接。
所述的预充电回路包括第一从继电器、第二从继电器、预充电电阻和第一从保险丝。
所述的第一从继电器的高压输入与正极主继电器的高压输出和第二从继电器的高压输入连接，第二从继电器的高压输出依次通过预充电电阻和第一从保险丝与第一从继电器的高压输出连接，第一从继电器的高压输出与负载的正极连接。
所述的第一从继电器的控制输入与上级控制器的第一从继电器控制输出连接，第二从继电器的控制输入与上级控制器的第二从继电器控制输出连接，第一从继电器和第二从继电器的控制输出均与上级控制器控制输出的负极连接。
所述的保护电路包括第三从继电器和第二从保险丝。
所述的第三从继电器的高压输入与正极主继电器的高压输出连接，第三从继电器的高压输出通过第二从保险丝与负载的正极连接。
所述的第三从继电器的控制输入与上级控制器的第三从继电器控制输出连接，第三从继电器的控制输出与上级控制器控制输出的负极连接。
所述的电池包系统包括多个电池包和维修开关，所述的多个电池包通过维修开关串联连接，其中，每两个电池包通过一个维修开关串联连接，串联电池包的正极与正极主继电器的高压输入连接，串联电池包的负极与负极主继电器的高压输入连接。
所述的高压配电系统还通过连接器与充电机连接，所述的充电机的正极通过一个保护电路与正极主继电器连接，充电机的负极与负极主继电器连接，该保护电路中的从继电器的控制输入与电源管理系统的充电控制连接，该保护电路中的从继电器的控制输出与上级控制器控制输出的负极连接。
本发明的有益效果是：本发明动力电池系统不仅包括电池管理系统、电池包系统，还集成了高压配电系统，有效地解决了线束多的问题，提高动力电池的集成度，使动力电池体积可以做到更小；本发明具有回路保护功能、预充电功能、过流保护功能，还具有实时维修开关，有利于检修电池时，保证工作人员的安全。
本发明动力电池体积小、结构简单、操作方便、防护等级高、集成度高。
附图说明
图1为本发明系统框图；
图2为本发明具体实施案例；
图中，1-正极主继电器，2-负极主继电器，3-电池包一，4-电池包二，5-分流器，6-主保险丝，7-维修开关，8-第一从继电器，9-第二从继电器，10-第三从继电器，11-第一预充电电阻，12-第一从保险丝，13-第二从保险丝，14-第二预充电电阻，15-第三从保险丝，16-第三预充电电阻，17-第四从保险丝，18-第五从保险丝，19-第六从保险丝，20-第九从继电器，21-第八从继电器，22-第七从继电器，23-第六从继电器，24-第五从继电器，25-第四从继电器。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种集成高压保护装置的动力电池，它包括高压配电系统、电池管理系统和电池包系统，所述的高压配电系统的电源输入通过连接器与电池包系统的电源输出连接，高压配电系统的电源输出通过多个连接器分别与多个负载连接，高压配电系统的电源控制端通过连接器与电池管理系统的电源控制端连接，高压配电系统的控制输入通过连接器与上级控制器控制输出连接。
所述的高压配电系统包括保护单元、一个或多个预充电回路和一个或多个保护电路，一个或多个预充电回路与一个或多个保护电路并联连接，并联的一端与保护单元连接，并联的另一端分别与多个负载连接。
所述的保护单元包括正极主继电器、负极主继电器、分流器和主保险丝。
所述的正极主继电器的高压输入与电池包系统电源输出的正极连接，正极主继电器的高压输出与通过并联的预充电回路和保护电路分别与多个负载的正极连接，负极主继电器的高压输入与电池包系统电源输出的负极连接，负极主继电器的高压输出依次通过分流器和主保险丝与多个负载的负极连接。
所述的正极主继电器的控制输入与电池管理系统电源控制端的正极连接，负极主继电器的控制输入与电池管理系统电源控制端的负极连接，正极主继电器和负极主继电器的控制输出均与上级控制器控制输出的负极连接。
所述的分流器的检测端与上级控制器的分流检测控制输出连接。
所述的预充电回路包括第一从继电器、第二从继电器、预充电电阻和第一从保险丝。
所述的第一从继电器的高压输入与正极主继电器的高压输出和第二从继电器的高压输入连接，第二从继电器的高压输出依次通过预充电电阻和第一从保险丝与第一从继电器的高压输出连接，第一从继电器的高压输出与负载的正极连接。
所述的第一从继电器的控制输入与上级控制器的第一从继电器控制输出连接，第二从继电器的控制输入与上级控制器的第二从继电器控制输出连接，第一从继电器和第二从继电器的控制输出均与上级控制器控制输出的负极连接。
所述的保护电路包括第三从继电器和第二从保险丝。
所述的第三从继电器的高压输入与正极主继电器的高压输出连接，第三从继电器的高压输出通过第二从保险丝与负载的正极连接。
所述的第三从继电器的控制输入与上级控制器的第三从继电器控制输出连接，第三从继电器的控制输出与上级控制器控制输出的负极连接。
所述的电池包系统包括多个电池包和维修开关，所述的多个电池包通过维修开关串联连接，其中，每两个电池包通过一个维修开关串联连接，串联电池包的正极与正极主继电器的高压输入连接，串联电池包的负极与负极主继电器的高压输入连接。
所述的高压配电系统还通过连接器与充电机连接，所述的充电机的正极通过一个保护电路与正极主继电器连接，充电机的负极与负极主继电器连接，该保护电路中的从继电器的控制输入与电源管理系统的充电控制连接，该保护电路中的从继电器的控制输出与上级控制器控制输出的负极连接。在汽车驻车后，就可以通过交流充电插座和车载充电机为动力电池充电。
如图2所示，一种集成高压保护装置的动力电池的具体实施方案。
该方案中，电池包系统包括两个电池包，即电池包一3和电池包二4，电池包系统还包括一个维修开关7，电池包一3通过维修开关7与电池包二4连接。
在电池包系统中，加入维修开关，可以方便使用者实时切断电源，便于检修动力电池。
该方案中，上级控制器为整车控制器，负载包括驱动电机一控制器、驱动电机二控制器、发电机控制器、空调和DC/DC转换器。
该方案中，连接器为不同规格的连接器，连接器包括驱动电机一正极连接器、驱动电机一负极连接器、驱动电机二正极连接器、驱动电机二负极连接器、发电机正极连接器、发电机负极连接器、DC/DC转换器连接器、空调电源连接器、11芯整车控制器连接器、高压输入正极连接器、高压输入负极连接器、电池管理连接器、充电正极连接器、充电负极连接器。
所有的连接器具有防水、防误插功能，而且连接器还具有键位锁紧装置，防止连接器意外脱落。
该方案中，高压配电系统包括正极主继电器1、负极主继电器2、分流器5、主保险丝6、第一预充电回路、第二预充电回路、第三预充电回路、第一保护回路、第二保护回路和第三保护回路，第一预充电回路、第二预充电回路、第三预充电回路、第一保护回路、第二保护回路和第三保护回路并联连接，并联的一端与正极主继电器1的高压输出连接，并联的另一端分别与驱动电机一控制器、驱动电机二控制器、发电机控制器、空调、DC/DC转换器和充电机的正极连接，负极主继电器2的高压输出与驱动电机一控制器、驱动电机二控制器、发电机控制器、空调、DC/DC转换器和充电机的负极连接。
正极主继电器1的高压输入与电池管理连接器的电源控制正极连接，负极主继电器2的高压输入与电池管理连接器的电源控制负极连接。
正极主继电器1的控制输入通过电池管理连接器的电源控制正极与电池管理系统连接，负极主继电器2的控制输入通过电池管理连接器的电源控制负极与电池管理系统连接，正极主继电器1和负极主继电器2的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
第一预充电回路包括第一从继电器8、第二从继电器9、第一预充电电阻11和第一从保险丝12。
第一从继电器8的高压输入与正极主继电器1的高压输出和第二从继电器9的高压输入连接，第二从继电器9的高压输出通过串联的第一预充电电阻11和第一从保险丝12与第一从继电器8的高压输出连接，第一从继电器8的高压输出与驱动电机一控制器的正极连接。
第一从继电器8的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第3芯与整车控制器连接，第二从继电器9的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第4芯与上级控制器连接，第一从继电器8的控制输出和第二从继电器9的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
第二预充电回路包括第三从继电器10、第四从继电器25、第二预充电电阻14和第二从保险丝13。
第三从继电器10的高压输入与正极主继电器1的高压输出和第四从继电器25的高压输入连接，第四从继电器25的高压输出通过串联的第二预充电电阻14和第二从保险丝13与第三从继电器10的高压输出连接，第三从继电器10的高压输出与驱动电机二控制器的正极连接。
第三从继电器10的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第5芯与整车控制器连接，第四从继电器25的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第6芯与上级控制器连接，第三从继电器10的控制输出和第四从继电器25的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
第三预充电回路包括第五从继电器24、第六从继电器23、第三预充电电阻16和第三从保险丝15。
第五从继电器24的高压输入与正极主继电器1的高压输出和第六从继电器23的高压输入连接，第六从继电器23的高压输出通过串联的第三预充电电阻16和第三从保险丝15与第五从继电器24的高压输出连接，第五从继电器24的高压输出与发电机控制器的正极连接。
第五从继电器24的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第7芯与整车控制器连接，第六从继电器23的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第8芯与上级控制器连接，第五从继电器24的控制输出和第六从继电器23的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
第一保护回路包括第七从继电器22和第四从保险丝17。
第七从继电器22的高压输入与正极主继电器1的高压输出连接，第七从继电器22的高压输出通过第四从保险丝17与空调的正极连接。
第七从继电器22的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第9芯与整车控制器连接，第七从继电器22的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
第二保护回路包括第八从继电器21和第五从保险丝18。
第八从继电器21的高压输入与正极主继电器1的高压输出连接，第八从继电器21的高压输出通过第五从保险丝18与DC/DC转换器的正极连接。
第八从继电器21的控制输入通过11芯整车控制器连接器的第10芯与整车控制器连接，第八从继电器21的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
第三保护回路包括第九从继电器21和第六从保险丝19。
第九从继电器21的高压输入与正极主继电器1的高压输出连接，第九从继电器21的高压输出通过第六从保险丝19与充电机的正极连接。
第九从继电器21的控制输入通过电池管理连接器的充电端与电池管理系统连接，第九从继电器21的控制输出通过11芯整车控制器连接器的第11芯与整车控制器连接。
该方案中所有负载的继电器和分流器的控制端都是连接到整车控制器的控制输出端，便于使用者通过整车控制器来控制动力电池的供电。
该方案中包括三个预充电回路，分别与驱动电机一、驱动电机二和发电机的控制器连接，预充电回路能给驱动电机一、驱动电机二和发电机的控制器预充电，当预充电完成后，分别通过预充电回路的第一从继电器8、第三从继电器10和第五从继电器24给整车控制器发出一个预充电完成信号。
在该方案中，高压配电系统的各高压元器件之间可通过绝缘塑料板隔开，有效的降低了元器件之间的干扰，保证能元器件之间的绝缘性，防止出现短路的风险。
该方案具有多重保护功能，从总体电路到局部电路，每路电路都配置有继电器和保险丝保护装置。
该方案可以有效地为四轮驱动式的纯电动汽车提供电能和保护，为驱动电机一、驱动电机二和发电机及其控制器分配电流。
本发明动力电池系统不仅包括电池管理系统、电池包系统，还集成了高压配电系统，有效地解决了线束多的问题，并具有回路保护功能、预充电功能、过流保护功能，本发明还具有实时维修开关，有利于检修电池时，保证工作人员的安全。
本发明动力电池体积小、结构简单、操作方便、防护等级高、集成度高。

Claims (2)

1.一种集成高压保护装置的动力电池，其特征在于：它包括高压配电系统、电池管理系统和电池包系统，所述的高压配电系统的电源输入通过连接器与电池包系统的电源输出连接，高压配电系统的电源输出通过多个连接器分别与多个负载连接，高压配电系统的电源控制端通过连接器与电池管理系统的电源控制端连接，高压配电系统的控制输入通过连接器与上级控制器控制输出连接；
所述的高压配电系统包括保护单元、一个或多个预充电回路和一个或多个保护电路，一个或多个预充电回路与一个或多个保护电路并联连接，并联的一端与保护单元连接，并联的另一端分别与多个负载连接；
所述的保护单元包括正极主继电器、负极主继电器、分流器和主保险丝；
所述的正极主继电器的高压输入与电池包系统电源输出的正极连接，正极主继电器的高压输出与通过并联的预充电回路和保护电路分别与多个负载的正极连接，负极主继电器的高压输入与电池包系统电源输出的负极连接，负极主继电器的高压输出依次通过分流器和主保险丝与多个负载的负极连接；
所述的正极主继电器的控制输入与电池管理系统电源控制端的正极连接，负极主继电器的控制输入与电池管理系统电源控制端的负极连接，正极主继电器和负极主继电器的控制输出均与上级控制器控制输出的负极连接；
所述的分流器的检测端与上级控制器的分流检测控制输出连接；
所述的预充电回路包括第一从继电器、第二从继电器、预充电电阻和第一从保险丝；
所述的第一从继电器的高压输入与正极主继电器的高压输出和第二从继电器的高压输入连接，第二从继电器的高压输出依次通过预充电电阻和第一从保险丝与第一从继电器的高压输出连接，第一从继电器的高压输出与负载的正极连接；
所述的第一从继电器的控制输入与上级控制器的第一从继电器控制输出连接，第二从继电器的控制输入与上级控制器的第二从继电器控制输出连接，第一从继电器和第二从继电器的控制输出均与上级控制器控制输出的负极连接；
所述的保护电路包括第三从继电器和第二从保险丝；
所述的第三从继电器的高压输入与正极主继电器的高压输出连接，第三从继电器的高压输出通过第二从保险丝与负载的正极连接；
所述的第三从继电器的控制输入与上级控制器的第三从继电器控制输出连接，第三从继电器的控制输出与上级控制器控制输出的负极连接；
所述的电池包系统包括多个电池包和维修开关，所述的多个电池包通过维修开关串联连接，其中，每两个电池包通过一个维修开关串联连接，串联电池包的正极与正极主继电器的高压输入连接，串联电池包的负极与负极主继电器的高压输入连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成高压保护装置的动力电池，其特征在于：所述的高压配电系统还通过连接器与充电机连接，所述的充电机的正极通过一个保护电路与正极主继电器连接，充电机的负极与负极主继电器连接，该保护电路中的从继电器的控制输入与电源管理系统的充电控制连接，该保护电路中的从继电器的控制输出与上级控制器控制输出的负极连接。
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