CN106080244B - 一种电动汽车电池箱的切换电路和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种电动汽车电池箱的切换电路和电动汽车。电池箱包括第一电池模组，切换电路包括：与第一电池模组串联的第一箱间继电器，第一箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；与第一电池模组并联的第一切箱继电器，第一切箱继电器的控制端与电池管理系统连接，第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。本发明实施方式提高了电池箱的安全性，而且当电池箱不能正常供电时还可以实现箱间应急切换。

Description

一种电动汽车电池箱的切换电路和电动汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车电池箱的切换电路和电动汽车。

背景技术

能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。

在电动汽车中，电动汽车电源驱动电动机产生动力。电动汽车电源又称为电池箱，一般由多个电源模组串联组成。电池箱的性能及寿命是影响电动汽车性能的关键因素，当电池箱出现异常时保证用电安全非常关键。

另外，当因电池模组出现故障导致电池箱不能正常供电时，现有技术通常是将能源切换到燃油发动机、燃气轮机或者其他动力来源。然而，提供其他动力来源导致了高昂的成本问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种电动汽车电池箱的切换电路和电动汽车，从而提高电池箱的安全性。

一种电动汽车电池箱的切换电路，所述电池箱包括第一电池模组，所述切换电路包括：

与第一电池模组串联的第一箱间继电器，所述第一箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，所述第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

与所述第一电池模组并联的第一切箱继电器，所述第一切箱继电器的控制端与所述电池管理系统连接，所述第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。

在一个实施方式中，所述电池箱还包括与第一电池模组串联的第二电池模组，所述切换电路包括：

与第二电池模组串联的第二箱间继电器，所述第二箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，所述第二箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

与所述第二电池模组并联的第二切箱继电器，所述第二切箱继电器的控制端与所述电池管理系统连接，所述第二切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。

在一个实施方式中，所述电池箱连接预充电路，所述预充电路包括串联的预充电阻和预充继电器。

在一个实施方式中，所述电池箱的正极与总正继电器连接，所述电池箱的负极与总负继电器连接。

在一个实施方式中，当电池管理系统判定电池箱正常工作时，第一箱间继电器处于闭合状态，第二箱间继电器处于闭合状态，第一切箱继电器处于断开状态，第二切箱继电器处于断开状态。

在一个实施方式中，当电池管理系统判定电池箱处于紧急状态时，第一箱间继电器处于断开状态和/或第二箱间继电器处于断开状态；所述紧急状态包括下列中的至少一个：

电池箱供电电流高于供电电流预定值；电池箱温度高于温度预定值；电池箱绝缘性能指标低于绝缘性能指标预定值。

在一个实施方式中，当电池管理系统判定第一电池模组不正常且第二电池模组正常时，第一箱间继电器处于断开状态，第一切箱继电器处于闭合状态，第二箱间继电器处于闭合状态，第二切箱继电器处于断开状态；

当电池管理系统判定第二电池模组不正常且第一电池模组正常时，第二箱间继电器处于断开状态，第二切箱继电器处于闭合状态，第一箱间继电器处于闭合状态，第一切箱继电器处于断开状态。

在一个实施方式中，所述电池箱进一步串联负载、熔断器和分流器。

在一个实施方式中，所述电池箱还包括与第二电池模组串联的第三电池模组，所述切换电路包括：

与第三电池模组串联的第三箱间继电器，所述第三箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，所述第三箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

与所述第三电池模组并联的第三切箱继电器，所述第三切箱继电器的控制端与所述电池管理系统连接，所述第三切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。

一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车电池箱的切换电路。

从上述技术方案可以看出，电池箱包括第一电池模组，切换电路包括：与第一电池模组串联的第一箱间继电器，第一箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；与第一电池模组并联的第一切箱继电器，第一切箱继电器的控制端与电池管理系统连接，第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。本发明实施方式提高了电池箱的安全性，而且当电池箱不能正常供电时还可以实现箱间应急切换。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为根据本发明电动汽车电池箱的切换电路的结构图。

图2为根据本发明第一实施方式的电动汽车电池箱的切换电路的结构图。

图3为图2中电池箱正常时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

图4为图2中电池箱处于紧急状态时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

图5为图2中第一电池模组不正常时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

图6为图2中第二电池模组不正常时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

图1为根据本发明电动汽车电池箱的切换电路的结构图。

如图1所示，电池箱包括第一电池模组11。切换电路包括：

与第一电池模组11串联的第一箱间继电器12，第一箱间继电器12的控制端与电池管理系统14连接，第一箱间继电器12基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态；

与第一电池模组11并联的第一切箱继电器13，第一切箱继电器13的控制端与电池管理系统14连接，第一切箱继电器13基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态。

当电池管理系统14判定第一电池模组11正常工作时，第一箱间继电器12基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第一切箱继电器13基于电池管理系统14的控制处于断开状态，从而第一电池模组11的供电回路闭合。

当电池管理系统14判定第一电池模组11处于紧急状态时，第一箱间继电器11基于电池管理系统14的控制处于断开状态，从而第一电池模组11的供电回路断开。

实际上，电池箱一般由多个电源模组串联组成。

在一个实施方式中，电池箱还包括与第一电池模组11串联的第二电池模组21，切换电路还包括：

与第二电池模组21串联的第二箱间继电器22，第二箱间继电器22的控制端与电池管理系统14连接，第二箱间继电器22基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态；

与第二电池模组21并联的第二切箱继电器23，第二切箱继电器23的控制端与电池管理系统14连接，第二切箱继电器23基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态，第二切箱继电器23与第一切箱继电器13串联。

当电池管理系统14判定第一电池模组11和第二电池模组21都正常工作时，第一箱间继电器11基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第二箱间继电器21基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第一切箱继电器13基于电池管理系统14的控制处于断开状态，第二切箱继电器23基于电池管理系统14的控制处于断开状态。因此，第一电池模组11和第二电池模组21可以正常放电。

当电池管理系统14判定电池箱处于紧急状态时，第一箱间继电器11基于电池管理系统14的控制处于断开状态和/或第二箱间继电器21基于电池管理系统14的控制处于断开状态，从而断开电池箱的供电回路。其中，紧急状态包括并不局限于：电池箱供电电流高于供电电流预定值；电池箱温度高于温度预定值；电池箱绝缘性能指标低于绝缘性能指标预定值，等等。可见，当电池箱处于紧急状态时，第一箱间继电器11和/或第二箱间继电器21作为备用继电器，可以实现紧急断电。

当电池管理系统14判定第一电池模组11不正常且第二电池模组正常21时，第一箱间继电器12基于电池管理系统14的控制处于断开状态，第一切箱继电器13基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第二箱间继电器22基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第二切箱继电器23基于电池管理系统14的控制处于断开状态。因此，第一电池模组11被旁路，而第二电池模组21可以正常放电。

当电池管理系统14判定第二电池模组21不正常且第一电池模组11正常时，第二箱间继电器22基于电池管理系统14的控制处于断开状态，第二切箱继电器23基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第一箱间继电器12基于电池管理系统14的控制处于闭合状态，第一切箱继电器13基于电池管理系统14的控制处于断开状态。因此，第二电池模组21被旁路，而第一电池模组11可以正常放电。

总之，当电池箱正常工作时，第一箱间继电器11和第二箱间继电器21都闭合，电池箱对外正常输出电能。当电池管理系统14发现电池箱处于紧急状况需要立即断电，而总正继电器和总负继电器由于触点粘连不能断开时，第一箱间继电器11和/或第二箱间继电器21断开，因此第一箱间继电器11和第二箱间继电器21作为备用继电器，可以迅速断开大电流的放电回路，保证用电安全。另外，当电池管理系统14发现第一电池模组11(或者第二电池模组21)出现故障，不能继续串联放电，首先减小放电电流到零，然后断开第一箱间继电器11(或第二箱间继电器21)，最后闭合第一切箱继电器13(或者第二切箱继电器23)，使工作正常的第二电池模组21(或者第一电池模组11)供电，从而使得电动车继续行驶到维修场所。

通过应用该方法，可以有效保证电动车高压用电安全，电池故障时仍能使电动车应急行驶一段较短距离，避免出现长时间等候。

在一个实施方式中，电池箱连接预充电路，预充电路包括串联的预充电阻和预充继电器。而且，电池箱的正极与总正继电器连接，电池箱的负极与总负继电器连接。电池箱进一步串联负载、熔断器和分流器。

以上详细描述了电池箱包括两个电池模组的实例。实际上，电池箱还可以进一步包括更多的电池模组。比如，在一个实施方式中，电池箱还包括与第二电池模组21串联的第三电池模组，切换电路包括：

与第三电池模组串联的第三箱间继电器，第三箱间继电器的控制端与电池管理系统14连接，第三箱间继电器基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态；

与第三电池模组并联的第三切箱继电器，第三切箱继电器的控制端与电池管理系统14连接，第三切箱继电器基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态；第三切箱继电器与第二切箱继电器和第一切箱继电器串联。

本领域技术人员可以意识到，电池箱所包含的串联电池模组数还可以进一步增加。类似地，可以为新增加的电池模组串联箱间继电器，而且为新增加的电池模组并联切箱继电器。同样地，与新增加的电池模组串联的箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，并且基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态。而且，与新增加的电池模组并联的切箱继电器的控制端与电池管理系统连接，而且基于电池管理系统14的控制处于断开状态或闭合状态。

下面结合图2-图6描述本发明实施方式的一个具体实例。

图2为根据本发明第一实施方式的电动汽车电池箱的切换电路的结构图。

如图2所示，电池箱包括相互串联的第一电池模组和第二电池模组。电池箱进一步串联负载、熔断器和分流器。电池箱的正极与总正继电器连接，电池箱的负极与总负继电器连接。放电回路包含电池箱、熔断器、总正继电器、负载、总负继电器和分流器。电池箱进一步连接与放电回路并联的预充电路，预充电路包括串联的预充电阻和预充继电器。

切换电路包括：

与第一电池模组串联的第一箱间继电器，第一箱间继电器的控制端与电池管理系统连接；与第一电池模组并联的第一切箱继电器，第一切箱继电器的控制端与电池管理系统连接。

图3为图2中电池箱正常时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

由图3可见，当电池管理系统判定电池箱正常时，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于闭合状态，第二箱间继电器基于电池管理系统的控制处于闭合状态，第一切箱基于电池管理系统的控制继电器处于断开状态，第二切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态。因此，第一电池模组和第二电池模组都可以正常放电，放电电流依据箭头所示方向为负载供电。

图4为图2中电池箱处于紧急状态时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

由图4可见，当电池管理系统判定电池箱处于紧急状态时，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态和/或第二箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态，从而断开电池箱的供电回路。其中，紧急状态包括并不局限于：电池箱供电电流高于供电电流预定值；电池箱温度高于温度预定值；电池箱绝缘性能指标低于绝缘性能指标预定值，等等。可见，当电池箱处于紧急状态需要立即断电，即使总正继电器和总负继电器由于触点粘连不能断开，第一箱间继电器和第二箱间继电器作为备用继电器，可以迅速断开大电流的放电回路，从而可以保证用电安全。

图5为图2中第一电池模组不正常时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

由图5可见，当电池管理系统判定第一电池模组不正常且第二电池模组正常时，电池管理系统首先减小放电电流到零。然后，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态，第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于闭合状态，第二箱间继电器基于电池管理系统的控制处于闭合状态，第二切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态。第一电池模组被旁路，而且第二电池模组可以正常放电。因此，当第一电池模组不正常时，工作正常的第二电池模组还可以正常供电，从而使得电动车继续行驶到维修场所。第二电池模组提供的放电电流依据箭头所示方向为负载供电。

可见，当第一电池模组出现异常时，本发明实施方式无需将能源切换到燃油发动机、燃气轮机或者其他动力来源，还显著降低了成本问题。

图6为图2中第二电池模组不正常时，电动汽车电池箱的切换电路的工作示意图。

由图6可见，当电池管理系统判定第二电池模组不正常且第一电池模组正常时，电池管理系统首先减小放电电流到零。然后，第二箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态，第二切箱继电器基于电池管理系统的控制处于闭合状态，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于闭合状态，第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态。第二电池模组被旁路，而且第一电池模组可以正常放电。因此，当第二电池模组不正常时，工作正常的第一电池模组还可以正常供电，从而使得电动车继续行驶到维修场所。第一电池模组提供的放电电流依据箭头所示方向为负载供电。

可见，当第二电池模组出现异常时，本发明实施方式无需将能源切换到燃油发动机、燃气轮机或者其他动力来源，还显著降低了成本问题。

而且，可以将本发明实施方式提出的电动汽车电池箱的切换电路应用到各种类型的电动汽车中，包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)或燃料电池汽车(FCEV)，等等。

综上所述，电池箱包括第一电池模组，切换电路包括：与第一电池模组串联的第一箱间继电器，第一箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；与第一电池模组并联的第一切箱继电器，第一切箱继电器的控制端与电池管理系统连接，第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。本发明实施方式提高了电池箱的安全性，而且当电池箱不能正常供电时还可以实现箱间应急切换。

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，而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案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车电池箱的切换电路，其特征在于，所述电池箱包括第一电池模组，所述切换电路包括：

与第一电池模组串联的第一箱间继电器，所述第一箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，所述第一箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

与所述第一电池模组并联的第一切箱继电器，所述第一切箱继电器的控制端与所述电池管理系统连接，所述第一切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

所述电池箱的正极与总正继电器连接，所述电池箱的负极与总负继电器连接；

所述电池箱连接预充电路，所述预充电路包括串联的预充电阻和预充继电器；

所述电池箱还包括与第一电池模组串联的第二电池模组，所述切换电路包括：

与第二电池模组串联的第二箱间继电器，所述第二箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，所述第二箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

与所述第二电池模组并联的第二切箱继电器，所述第二切箱继电器的控制端与所述电池管理系统连接，所述第二切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

当电池箱处于紧急状态且总正继电器和总负继电器由于触点粘连不能断开时，第一箱间继电器和/或第二箱间继电器作为总正继电器和总负继电器的备用继电器；其中第一箱间继电器串联在第一电池模组与第二电池模组之间。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱的切换电路，其特征在于，

当电池管理系统判定电池箱正常工作时，第一箱间继电器处于闭合状态，第二箱间继电器处于闭合状态，第一切箱继电器处于断开状态，第二切箱继电器处于断开状态。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱的切换电路，其特征在于，

当电池管理系统判定电池箱处于紧急状态时，第一箱间继电器处于断开状态和/或第二箱间继电器处于断开状态；所述紧急状态包括下列中的至少一个：

电池箱供电电流高于供电电流预定值；电池箱温度高于温度预定值；电池箱绝缘性能指标低于绝缘性能指标预定值。

4.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱的切换电路，其特征在于，

当电池管理系统判定第一电池模组不正常且第二电池模组正常时，第一箱间继电器处于断开状态，第一切箱继电器处于闭合状态，第二箱间继电器处于闭合状态，第二切箱继电器处于断开状态；

当电池管理系统判定第二电池模组不正常且第一电池模组正常时，第二箱间继电器处于断开状态，第二切箱继电器处于闭合状态，第一箱间继电器处于闭合状态，第一切箱继电器处于断开状态。

5.根据权利要求1所述的电动汽车电池箱的切换电路，所述电池箱进一步串联负载、熔断器和分流器。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电动汽车电池箱的切换电路，其特征在于，所述电池箱还包括与第二电池模组串联的第三电池模组，所述切换电路包括：

与第三电池模组串联的第三箱间继电器，所述第三箱间继电器的控制端与电池管理系统连接，所述第三箱间继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态；

与所述第三电池模组并联的第三切箱继电器，所述第三切箱继电器的控制端与所述电池管理系统连接，所述第三切箱继电器基于电池管理系统的控制处于断开状态或闭合状态。

7.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1所述的电动汽车电池箱的切换电路。