CN108725202A - 电动汽车安全保护系统和方法 - Google Patents

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赵清
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Abstract

本发明涉及电动汽车安全保护系统和方法，该保护系统包括动力电池，BMS，DC/DC，以及开关控制装置，BMS与动力电池连接，动力电池通过高压线束与DC/DC连接，该高压线束上串设有控制开关，DC/DC的低压侧为BMS供电，当BMS输入有充电电压时，开关控制装置控制控制开关闭合，否则，控制控制开关断开。即便DC/DC出现故障，动力电池的高压电能在控制开关的作用下也不会加载在低压设备上，避免因高电压烧坏低压设备，也避免了DC/DC常连接高压造成的短路故障，保证车辆低压设备的安全运行，增加其使用寿命，避免整车火灾事故的发生，降低财产损失。

Description

电动汽车安全保护系统和方法
技术领域
本发明涉及电动汽车安全保护系统和方法。
背景技术
目前纯电动汽车市场车辆不断提升，动力电池企业也不断增加，市场车辆经常出现电池过充、电路击穿、电池管理系统电路板烧蚀、甚至动力电池起火爆炸等安全事故。
在充电新国标GB/T27930-2015执行后，很多整车厂都采用整车3000W大功率DC/DC工作的模式来满足，我公司采用电池管理系统增加300W小功率DC/DC的方案来实现客车与轿车的充电兼容性。如图1和图2所示，为我公司目前采用的电动汽车中的电源结构，包括动力电池、电池管理系统(BMS)和DC/DC，BMS的一端为充电端口，用于连接充电桩，BMS的另一端通过第一高压线束连接动力电池，动力电池通过第二高压线束始终与DC/DC连接，在充电时，通过BMS为动力电池进行充电，此时，BMS不但具备电池控制功能，还具备电能转换功能，使输入电能满足充电要求。并且，动力电池通过高压线束与DC/DC的高压侧连接，DC/DC的低压侧为汽车中的相关设备进行供电。在充电过程中，汽车中的24V蓄电池无法为车辆低压设备供电，动力电池通过DC/DC为车辆中的低压设备供电，比如BMS、监控主机和动力电池从板等部件。在充电阶段之外的其他正常运行过程中，DC/DC不再为车辆中的低压设备供电，24V蓄电池为低压设备供电，因此，只能通过断开DC/DC中的开关管才能实现断开动力电池与低压设备之间的连接。但是，当出现DC/DC中开关管失效或者外部高压短路的事故时，动力电池的高压电能就可能会直接加载在低压设备上，造成低压设备，比如BMS损坏，乃至整车火灾事故发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车安全保护系统，用以解决当DC/DC出现故障时，可能会烧坏低压设备的问题。本发明同时提供一种电动汽车安全保护方法。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种电动汽车安全保护系统，包括动力电池、BMS和DC/DC，BMS通过第一高压线束与动力电池连接，动力电池通过第二高压线束与DC/DC的高压侧连接，所述第二高压线束上串设有控制开关，DC/DC的低压侧用于为所述BMS供电，所述安全保护系统还包括用于控制所述控制开关的开关控制装置，所述开关控制装置根据输入给BMS的充电电压来相应控制所述控制开关，当BMS输入有充电电压时，控制所述控制开关闭合，否则，控制所述控制开关断开。
所述控制开关为一接触器的触点，所述开关控制装置为所述接触器的控制线圈，所述接触器的控制线圈由所述充电电压控制，当BMS输入有充电电压时，控制所述触点闭合。
所述开关控制装置包括用于检测输入给BMS的充电电压的电压检测模块，以及控制模块，电压检测模块实时检测BMS输入的充电电压，当BMS输入有充电电压时，控制模块控制所述控制开关闭合，否则，控制所述控制开关断开。
一种电动汽车安全保护方法，实时检测BMS上的充电电压，当BMS输入有充电电压时，控制导通动力电池与DC/DC的连接，当BMS上没有充电电压时，控制断开动力电池与DC/DC的连接。
本发明提供的电动汽车安全保护系统中，在动力电池与DC/DC之间串设有控制开关，当汽车连接上充电桩需要充电时，BMS上就会有充电电压，但是此时BMS内部部件没有导通，电能无法通过BMS给动力电池，同时，控制动力电池与DC/DC之间的控制开关导通，动力电池为DC/DC供电，DC/DC的低压侧就会有电能，DC/DC的低压侧为BMS供电，BMS内部控制部件得电之后就会控制内部相关部件导通，实现为动力电池充电。当充电结束时，断开充电桩，BMS上不再有充电电压，控制动力电池与DC/DC之间的控制开关断开，DC/DC的低压侧不再有电能，也就无法通过DC/DC为车辆中的低压设备供电，保证低压设备与动力电池之间处于断开状态。并且，在除了充电阶段之外的其他运行过程中，车辆的低压设备均由整车提供，因此，在这些运行过程中，动力电池与DC/DC之间是断开的。因此，除了通过断开DC/DC中的开关管实现断开动力电池与低压设备之间的连接之外，还通过控制开关实现断开，即便DC/DC出现故障，动力电池的高压电能在控制开关的作用下也不会加载在低压设备上，避免因高电压而烧坏低压设备，也避免了DC/DC常连接高压造成的短路故障，保证车辆低压设备的安全运行，增加其使用寿命，避免整车火灾事故的发生，降低财产损失。
附图说明
图1是现有的电动汽车动力系统的结构示意图；
图2是现有的电动汽车动力系统中电能流动示意图；
图3是本发明提供的电动汽车安全保护系统主电路结构示意图；
图4是电动汽车安全保护系统电能流动示意图；
图5是电动汽车安全保护系统的控制部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图3所示，本实施例提供的电动汽车安全保护系统包括现有的相关组成部分，具体为动力电池、电池管理系统(BMS)和DC/DC，BMS的一端通过高压线束连接充电枪，充电枪用于在充电时与充电桩上的充电插座连接。BMS的另一端通过高压线束与动力电池连接，该高压线束称为第一高压线束。动力电池还通过高压线束与DC/DC的高压侧连接，该高压线束称为第二高压线束。
除了上述组成部分之外，该系统还包括有一个控制开关，该控制开关为电控型开关，可以是开关管，比如MOSFET，也可以是接触器或者继电器，本实施例中，控制开关以高压接触器为例。
该高压接触器串设在第二高压线束上，具体如图3所示，动力电池与高压接触器通过高压正极线束连接，高压接触器正极线束与DC/DC的高压侧的正极连接，动力电池通过高压负极线束直接与DC/DC的高压侧负极连接。为了控制高压接触器的通断，该系统中还包括有用于控制上述控制开关的控制部分，称为开关控制装置。
本实施例中，由于控制开关是接触器，那么，串设在高压线束中的是该接触器的触点；该接触器的控制部分，即控制线圈就为上述开关控制装置，相应地，充电桩提供两路电源，一路为高压电源，通过充电插座传输给充电枪，为动力电池充电，另一路为低压辅助电源。那么，充电插座与充电桩通过高低压线束连接，当充电枪插入到充电插座中时，高压电源通过高压线束为动力电池充电，低压辅助电源通过低压线束为高压接触器的控制线圈供电，当控制线圈得电时，触点就会导通，相应地，控制线圈失电时，触点就会断开。图4是该电动汽车安全保护系统电能流动图。
另外，作为其他的实施例，开关控制装置还可以包括电压检测模块和控制模块，电压检测模块用于检测充电枪上的电压，即输入给BMS的充电电压，控制模块根据电压检测模块检测出的电压信息控制高压接触器的通断，如图5所示。其中，电压检测模块可以是常规的电压检测设备，控制模块可以是常规的控制芯片。
DC/DC的低压侧用于为车辆中的相关低压设备供电，比如BMS、监控主机以及动力电池从板等部件，其中，BMS只有在有工作电源的前提下才能够实现相应的控制。动力电池从板、BMS、监控主机以及DC/DC的控制部分等设备均通过CAN总线连接。通常情况下，电动汽车中有两个供电电源，分别是动力电池和24V蓄电池，动力电池提供整车动力能量，24V蓄电池为车辆中的辅助部件，比如低压设备供电。并且，在车辆正常运行过程中，上述提到的相关低压设备由24V蓄电池提供电能，车辆在充电过程中，切换为DC/DC的低压侧为其供电，充电结束后重新切换到蓄电池供电，这一部分属于常规技术，这里就不再对具体的控制过程进行详细描述。
当车辆需要充电时，充电抢插入充电插座，高压电就会通过高压线束输出给BMS，BMS的一端就会有充电电压，而由于BMS内部处于断开状态，BMS另一端没有电压。同时，充电桩提供的低压辅助电源驱动高压接触器的触点，从而使动力电池的高压电接入到DC/DC的高压侧，此时充电桩的低压辅助电源也可输入给DC/DC，用于为DC/DC供电。DC/DC具备高压接通和低压驱动的条件，动力电池的高压电经过DC/DC转化后的低压电输出给BMS以及监控主机、动力电池从板等部件，使得需要供电的部件正常工作。BMS内部的控制部件得电之后，就会控制内部相关部件导通，使充电插座的高压电能通过BMS传输给动力电池，实现车辆正常充电。
当充电结束时，车辆与充电桩断开连接，BMS上就没有了充电电压，低压辅助电源断电，高压接触器的触点断开，从而使得动力电池与DC/DC切断电能连接，DC/DC的低压侧无法提供电能，即无法通过DC/DC为低压设备供电。但是，在充电过程结束后，车载24V蓄电池就切换为如BMS的低压设备供电，实现低压设备的连续供电。并且，车辆正常行车过程中，低压设备的供电均由整车24V蓄电池提供，此时DC/DC不工作。所以，设置高压接触器，既可以保证充电时，高压电能顺利到达DC/DC，又可以在充电结束，以及其他的正常运行状态下，DC/DC与动力电池之间处于可靠断开状态，保证DC/DC以及低压设备断开高压电，从而避免DC/DC常带高压电所隐藏的短路、电路板击穿等安全隐患。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电动汽车安全保护系统，包括动力电池、BMS和DC/DC，BMS通过第一高压线束与动力电池连接，动力电池通过第二高压线束与DC/DC的高压侧连接，其特征在于，所述第二高压线束上串设有控制开关，DC/DC的低压侧用于为所述BMS供电，所述安全保护系统还包括用于控制所述控制开关的开关控制装置，所述开关控制装置根据输入给BMS的充电电压来相应控制所述控制开关，当BMS输入有充电电压时，控制所述控制开关闭合，否则，控制所述控制开关断开。
2.根据权利要求1所述的电动汽车安全保护系统，其特征在于，所述控制开关为一接触器的触点，所述开关控制装置为所述接触器的控制线圈，所述接触器的控制线圈由所述充电电压控制，当BMS输入有充电电压时，控制所述触点闭合。
3.根据权利要求1所述的电动汽车安全保护系统，其特征在于，所述开关控制装置包括用于检测输入给BMS的充电电压的电压检测模块，以及控制模块，电压检测模块实时检测BMS输入的充电电压，当BMS输入有充电电压时，控制模块控制所述控制开关闭合，否则，控制所述控制开关断开。
4.一种电动汽车安全保护方法，其特征在于，实时检测BMS上的充电电压，当BMS输入有充电电压时，控制导通动力电池与DC/DC的连接，当BMS上没有充电电压时，控制断开动力电池与DC/DC的连接。
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