CN104868511A - 电池组件断路控制系统及具有其的电池组件和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电池组件断路控制系统、及具有其的电池组件和车辆，电池组件包括多个串联的电池单元，断路控制系统包括至少一设于串联的电池单元之间的断路开关、设于电池组件中的电路信息传感器及分别与断路开关及电路信息传感器连接的断路控制模块，其中，电路信息传感器用以检测电路信息并将电路信息传输至断路控制模块，断路控制模块用以在电路信息满足预设的故障判断条件时生成第一断路控制信号，断路开关在接收到第一断路控制信号时断开；断路开关进一步配置为用以接收电池组件外部车辆安全控制系统发送的第二断路控制信号，断路开关在接收到第二断路控制信号时断开，其断路控制响应更快，且可满足更多情况下的断路控制需求。

Description

电池组件断路控制系统及具有其的电池组件和车辆

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种应用于电池组件的断路控制系统、具有该断路控制系统的电池组件、以及应用该电池组件的车辆。

背景技术

高电压系统是汽车应用领域的关键安全设备，在例如混合动力汽车或电动汽车中，当高电压设备遭受故障时，如何确保能够安全可靠地切断高电压电源（如逆变器或发动机的电池）极为重要。

常用的切断高压电路的安全装置为熔断装置，熔断装置的基本原理在于利用故障电路过流产生的热量使装置中的保险丝熔断从而断开电路。这种方式需要较长的反应时间，不利于电路安全，至少存在以下问题：其一，利用过流电流的热量熔断保险丝会造成电池能量不必要的损耗；其二，熔断装置中的保险丝根据材质、规格的不同老化程度不同，因此在选择时还需根据不同服务年限选择不同材质、规格的保险丝，同时，为了在使用一定期限后性能仍符合技术规格，往往需要在安装之初选择性能超过必要技术规格的保险丝，导致成本增加。现有技术中也有利用电池控制单元信号连接有多种的感测单元（例如气囊冲击传感器、湿度传感器、冲击传感器等），这些感测单元可以获取相应的断路信号并进而通过电池控制单元控制熔断器的切断，这样的方式的确可以满足一些应用的需要，但是在更为严苛的设计需求中，将所有的断路控制功能寄托于单一电池控制单元上显然是不合适的，尤其是在例如碰撞事故引起的需断开电池组件电流的情形中，即使是看似微小的断路响应时间的改进仍然是十分必要的；另一方面，及时可靠地响应由电池组件的内因或其应用环境的外因所引起断路需求，也是十分重要的。

有鉴于此，需要提供一种应用于电池组件的断路控制系统，至少部分解决现有技术中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于电池组件的断路控制系统，其可以优化电池组件的断路响应时间，并且可以满足多种原因所引起的断路需求。

本发明的目的还在于提供一种电池组件。

本发明的目的又在于提供一种车辆。

为实现上述发明目的之一，本发明提供一种应用于电池组件的断路控制系统，其中，所述电池组件包括多个串联的电池单元，所述断路控制系统包括：

至少一设置于所述串联的电池单元之间的断路开关、设置于所述电池组件中的电路信息传感器以及分别与所述断路开关及电路信息传感器相连接的断路控制模块，其中，所述电路信息传感器用以检测电路信息并将所述电路信息传输至所述断路控制模块，所述断路控制模块用以在所述电路信息满足预设的故障判断条件时生成第一断路控制信号，所述断路开关在接收到所述第一断路控制信号时断开以切断电路；

所述断路开关进一步配置为用以接收所述电池组件外部车辆安全控制系统发送的第二断路控制信号，所述断路开关在接收到所述第二断路控制信号时断开以切断电路。

作为本发明的进一步改进，所述断路开关为若干，将所述串联的电池单元分隔为电压小于预定安全电压的若干部分。

作为本发明的进一步改进，所述相邻断路开关之间间隔相等数量的电池单元，将所述电池组件分隔成电压相等的若干部分。

作为本发明的进一步改进，所述断路开关包括用于在相邻的电池单元之间传递电流的汇流条以及可被所述第一断路控制信号或所述第二断路控制信号触发以切断所述汇流条的断路单元。

作为本发明的进一步改进，所述断路单元包括爆破部件及切割部件，所述爆破部件用以在接收到所述第一断路控制信号或第二断路控制信号时产生爆破力，用以推动所述切割部件切断所述汇流条。

作为本发明的进一步改进，所述汇流条为导线。

作为本发明的进一步改进，所述电路信息传感器为连接在所述电池组件中的电流传感器，所述电路信息为电流值，所述预设的故障判断条件是所述电流传感器测得的电流值超过预设的电流阈值。

作为本发明的进一步改进，所述电路信息传感器为设置于电池组件内部的温度传感器，所述电路信息指电池组件的温度，所述预设的故障判断条件是所述温度传感器测得的电池组件的温度超过预设的温度阈值。

作为本发明的进一步改进，所述车辆安全控制系统包括安全气囊控制系统或预紧式安全带系统。

作为本发明的进一步改进，所述电池组件还包括壳体，所述电池单元和断路开关布设于所述壳体内。

为实现上述另一发明目的，本发明提供一种采用如上所述断路控制系统的电池组件。

为实现上述另一发明目的，本发明还提供一种采用如上所述电池组件的车辆。

与现有技术相比，本发明提供的应用于电池组件的断路控制系统通过设置断路开关，通过将该断路开关配置为可分别接收电池组件内部的断路控制模块和电池组件外部的安全控制系统发送的第一断路控制信号和第二断路控制信号，并进而断开，满足了电池组件对于其内因或其应用环境的外因所引起的断路需求，并且，通过将第二断路控制信号配置为由电池组件外部车辆安全控制系统直接控制发送，优化了断路开关对断路信号的响应速度。

附图说明

图1是本发明电池组件一实施方式的模块化示意图；

图2是本发明应用于电池组件的断路控制系统一实施方式中断路开关未被触发时的剖视示意图；

图3是本发明应用于电池组件的断路控制系统一实施方式中断路开关被触发后的剖视示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

以下实施方式中所提到的“第一”、“第二”并不代表结构或者功能上的绝对区分关系，而仅仅是为了描述的方便。

参图1，介绍本发明应用于电池组件100的断路控制系统的一具体实施方式。在本实施方式中，该断路控制系统包括断路开关20、电路信息传感器30、以及断路控制模块40。

电池组件100包括多个串联的电池单元10，在具体的应用中，该多个串联的电池单元10可以是被划分为若干个的电池模块，每个电池模块都包括一定数量的电池单元10，所述的断路开关20连接在相邻的电池模块之间，又或者是被设置在电池模块中的电池单元10之间。具体的结构中，电池组件100包括壳体60，上述的电池单元10和断路开关20布均设于壳体60内。

电池组件100中断路开关20的数量为至少一个，其设置于电池组件100中，以确保可控地切断电池组件100中的高电压通路。作为一优选的实施方式，在本实施方式中，该断路开关20为若干，并将串联的电池单元10分隔为电压小于预定安全电压的若干部分，如此，当断路开关20切断电池组件100的电力时，电池组件100本身被分隔成了多个低电压的可被人体安全接触的部分。这里所说的预定安全电压按照不同的设计需求可以设置为不同的规格，一般地，例如设置为48V或60V，可以理解的是，在更加严苛的设计需求中，该预定安全电压可进一步的被设置为更低。

特别优选地，相邻断路开关20之间间隔相等数量的电池单元10，该若干个的断路开关20将电池组件100分隔成电压相等的若干部分。将电池组件100的总电压U如此分隔可以最大程度的平衡分隔成的各部分的电压ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔU4，保证电池组件断路功能实施的稳定与可靠。

电路信息传感器30设置于电池组件100之中，断路控制模块40分别与断路开关20及电路信息传感器30相连接，该电路信息传感器30用以检测电路信息并将检测到的电路信息传输至断路控制模块40，断路控制模块40用以在电路信息满足预设的故障判断条件时生成第一断路控制信号，断路开关20在接收到第一断路控制信号时断开。

电路信息传感器30为连接在电池组件100中的电流传感器，其连接至电池组件的高电压势能处，所述检测的电路信息为电流值，预设的故障判断条件是电流传感器测得的电流值超过预设的电流阈值。电流传感器30对电池组件100中的电流实时监控，并将获取到电流值传输至断路控制模块40，断路控制模块40将获取的电流值与一预设的电流阈值进行比较，如果超过该预设的电流阈值，则判定此时电池组件过流，进而同时生成第一断路控制信号，断路开关20接收该第一断路控制信号并断开，实现电池组件的过流保护。

应当理解的是，在本实施方式中，将电路信息传感器30具体为电流传感器并非对电路信息传感器30类型或数量的限制，在更多的情形下，电流传感器可以与其它类型的电路信息传感器配合设置、或被替换。示范性地，电路信息传感器还可以是温度传感器、湿度传感器等。以设置电路信息传感器为温度传感器为例，温度传感器对电池组件温度实时监控，并将获取到的电池组件的温度值传输至断路控制模块40，断路控制模块40将获取的温度值与一预设温度阈值进行比较，如果超过该预设的温度阈值，则生成第一断路控制信号，断路开关20接收该第一断路控制信号并断开，实现电池组件的过温保护；当然，第一断路控制信号的生成也可以是受电流传感器与温度传感器的协同控制。

断路开关20还进一步配置为用以接收电池组件100外部车辆安全控制系统50发送的第二断路控制信号，断路开关20在接收到第二断路控制信号时断开。在实际的应用中，就车辆本身而言，已经集成了多种的安全控制系统，利用这些安全控制系统对断路开关20进行额外的断路控制，可以增加额外的断路安全保障，而不会过多的增加制造成本。

车辆安全控制系统50包括安全气囊控制系统或预紧式安全带系统，在一些车辆事故中，与安全气囊控制系统及预紧式安全带系统连接的传感器会侦测到车辆加速度的不正常变化，此种情况可被预见地设定为需要切断电池组件电力的情形，如此，安全气囊控制系统或预紧式安全带系统可以进一步向断路开关20发送第二断路控制信号，以直接控制切断断路开关20，此种方式触发断路开关20所需的反应时间更短，优化了断路控制系统的功能。

配合参照图2和图3，特别需要说明的是，本实施方式中所提到的断路开关20包括用于在相邻的电池单元10之间传递电流的汇流条21以及可被第一断路控制信号或第二断路控制信号触发以切断汇流条21的断路单元22。断路单元22包括爆破件221及切割部件222，爆破件221用以在接收到第一断路控制信号或第二断路控制信号时产生爆破力，用以推动切割部件222切断汇流条21。汇流条21可以是包括与相邻电池单元的导线连接的连接部件211的导体；又或者是采用导线，通常导线电阻较低（电阻＜0.1mΩ），其近乎零电阻的特性可以保证电流通过断路开关时近乎零损耗，提高电流的传输效率，这样的汇流条21不会因为电阻过大而产生多余的热损耗，有益于电池组件100的工作稳定。

在优选的实施方式中，汇流条21被设置为电池组件100所在电路中使用的预置导线，通过在该预置的导线上配置断路单元22等断路开关20的其它部件并构成断路开关20，从而进一步减小汇流条21的老化对整体电路的影响。另一方面，这种断路开关20由于是通过爆破件221产生的推动力驱动切割部件222割断汇流条21，其反应时间较短，通常可以达到100us左右。

本发明所提供的电池组件100通过采用上述实施方式所述的断路控制系统，取代现有技术中的熔断器，使得断路反应时间更短，并且，由于断路开关20被配置为可分别接收电池组件100内部的断路控制模块40和电池组件100外部的安全控制系统50发送的第一断路控制信号和第二断路控制信号，满足了电池组件对于其内因或其应用环境的外因所引起的断路需求，同时，通过将第二断路控制信号配置为由电池组件外部车辆安全控制系统直接控制发送，优化了断路开关对断路信号的响应速度。

本发明提供的一车辆的实施方式中，由于采用了上述的电池组件100，对于车辆的高电压系统提供了更多的安全保障，并且，由于并不涉及车辆中其它结构或功能的改进，故在此不再加以赘述。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种应用于电池组件的断路控制系统，其中，所述电池组件包括多个串联的电池单元，其特征在于，所述断路控制系统包括：

至少一设置于所述串联的电池单元之间的断路开关、设置于所述电池组件中的电路信息传感器以及分别与所述断路开关及电路信息传感器相连接的断路控制模块，其中，所述电路信息传感器用以检测电路信息并将所述电路信息传输至所述断路控制模块，所述断路控制模块用以在所述电路信息满足预设的故障判断条件时生成第一断路控制信号，所述断路开关在接收到所述第一断路控制信号时断开以切断电路；

所述断路开关进一步配置为用以接收所述电池组件外部车辆安全控制系统发送的第二断路控制信号，所述断路开关在接收到所述第二断路控制信号时断开以切断电路。

2.根据权利要求1所述的断路控制系统，其特征在于，所述断路开关为若干，将所述串联的电池单元分隔为电压小于预定安全电压的若干部分。

3.根据权利要求2所述的断路控制系统，其特征在于，所述相邻断路开关之间间隔相等数量的电池单元，将所述电池组件分隔成电压相等的若干部分。

4.根据权利要求1所述的断路控制系统，其特征在于，所述断路开关包括用于在相邻的电池单元之间传递电流的汇流条以及可被所述第一断路控制信号或所述第二断路控制信号触发以切断所述汇流条的断路单元。

5.根据权利要求4所述的断路控制系统，其特征在于，所述断路单元包括爆破部件及切割部件，所述爆破部件用以在接收到所述第一断路控制信号或第二断路控制信号时产生爆破力，用以推动所述切割部件切断所述汇流条。

6.根据权利要求4所述的断路控制系统，其特征在于，所述汇流条为导线。

7.根据权利要求1所述的断路控制系统，其特征在于，所述电路信息传感器为连接在所述电池组件中的电流传感器，所述电路信息为电流值，所述预设的故障判断条件是所述电流传感器测得的电流值超过预设的电流阈值。

8.根据权利要求1所述的断路控制系统，其特征在于，所述电路信息传感器为设置于电池组件内部的温度传感器，所述电路信息指电池组件的温度，所述预设的故障判断条件是所述温度传感器测得的电池组件的温度超过预设的温度阈值。

9.根据权利要求1所述的断路控制系统，其特征在于，所述车辆安全控制系统包括安全气囊控制系统或预紧式安全带系统。

10.根据权利要求1所述的断路控制系统，其特征在于，所述电池组件还包括壳体，所述电池单元和断路开关布设于所述壳体内。

11.一种电池组件，其特征在于包括如上任一项权利要求所述的断路控制系统。

12.一种车辆，其特征在于包括如权利要求11所述的电池组件。