CN110912085A - 一种短路故障保护电路及方法、车辆、存储介质 - Google Patents

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王杭挺
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Abstract

本发明实施例提出了一种短路故障保护电路及方法、车辆、存储介质，所述短路故障保护电路，包括：采样合金、高压回路模块、电压测量单元、电池管理系统；其中，所述采样合金与高压回路模块串联，用于采集所述高压回路模块的电流；所述电压测量单元与采样合金并联，用于获取所述采样合金两端的电压降信息，并将所述电压降信息发送给电池管理系统；所述电池管理系统接收所述电压测量单元发送的电压降信息，根据所述电压降信息与采样合金电阻值计算出采样合金的电流值，所述电流值也就是高压回路模块的电流值；所述电池管理系统还用于根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理。

Description

一种短路故障保护电路及方法、车辆、存储介质
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种短路故障保护电路及方法、车辆、存储介质。
背景技术
电动汽车中动力电池作为驱动能源，储存大量能量，如果发生短路故障，短路电流瞬间产生大量热量，很可能造成动力电池热失控，导致重大损失。
发明内容
本发明实施例公开了一种短路故障保护电路及方法、车辆、存储介质，能够有效判断短路情况并处理。
本发明实施例第一方面公开了一种短路故障保护电路，所述电路包括：采样合金、高压回路模块、电压测量单元、电池管理系统；
其中，
所述采样合金与高压回路模块串联，用于采集所述高压回路模块的电流；
所述电压测量单元与采样合金并联，用于获取所述采样合金两端的电压降信息，并将所述电压降信息发送给电池管理系统；
所述电池管理系统接收所述电压测量单元发送的电压降信息，根据所述电压降信息与采样合金电阻值计算出采样合金的电流值，所述电流值也就是高压回路模块的电流值；
所述电池管理系统还用于根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理。
本发明实施例第二方面公开了一种短路故障保护方法，所述方法包括：
检测高压回路模块的电流值；
根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理。
本发明实施例第三方面公开一种车辆，所述车辆包括本发明实施例第一方面公开的短路故障保护电路。
本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第二方面公开的短路故障保护方法。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下有益效果：通过本发明实施例的电路，电池管理系统可以根据不同的电流值以及持续时间进行短路故障处理，可以有效地发现电路中存在的短路情况并进行适当的处理，可以有效降低因为短路产生的危害。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种短路故障保护电路的电路原理图；
图2是本发明实施例公开的另一种短路故障保护电路的电路原理图；
图3是本发明实施例公开的一种短路故障保护方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，为本发明实施例一种短路故障保护电路的电路原理图，包括：采样合金11、高压回路模块12、电压测量单元13、电池管理系统14，其中，采样合金11与高压回路模块12串联，用于采集高压回路模块12的电流；电压测量单元13与采样合金11并联，用于获取采样合金11两端的电压降信息，并将所述电压降信息发送给电池管理系统14；电池管理系统14接收所述电压测量单元13发送的电压降信息，根据所述电压降信息与采样合金电阻值计算出采样合金的电流值，所述电流值也就是高压回路模块12的电流值。进一步地，所述电池管理系统14还用于根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理。
在上述实施例中，采样合金11为低TCR(电阻温度系数，temperature coefficientof resistance)合金，具有较高的采样上限，而通常短路电流的数值都较大，所以更便于采集到短路电流，进而可以通过电池管理系统对高压回路模块进行及时控制处理。
在一些实施例中，所述低TCR合金优选地具体为铜铬铝复合金属。
在上述实施例中，电池管理系统14可以针对通过采样合金11测量到的不同电流值进行短路故障处理，具体说明如下：
电池管理系统14判断若所述电流值处于小短路电流区间，则获取其持续时间，当超过预设第一持续时间则判断电芯电压是否存在异常跌落，若存在则认为电路短路，同时切断所述正极继电器(图1中未示出)与负极继电器(图1中未示出)。
具体地，所述小短路电流区间例如可以是：1000A＜短路电流＜3000A。
具体地，所述第一持续时间例如可以是：50ms。
具体地，所述判断是否有电芯电压存在异常跌落的方法包括：获取两个连续采样周期内的电芯电压信号，将前一周期电芯电压信号值记作UF，将后一周期电芯电压信号值记作UL，判断是否满足下述电压跌落条件：90％UF＞UL，若满足则存在异常跌落。
具体地，其中所述采样周期例如可以为2ms。
具体地，所述两个连续采样周期内的电芯电压信号，具体可以是所述电流值处于小短路电流区间的持续时间超过预设第一持续时间后的两个周期。
具体地，所述两个连续采样周期内的电芯电压信号，具体还可以是所述电流值处于小短路电流区间期间的所有两个连续采样周期内的电芯电压信号中的任意两个，当其中只要有任意两个连续采样周期内的电芯电压信号满足前述的电压跌落条件则认为存在异常跌落。
电池管理系统14判断若所述电流值处于大短路电流区间，获取其持续时间，当超过预设第二持续时间则同时切断所述正极继电器(图1中未示出)与负极继电器(图1中未示出)，上述切断动作可能发生在主熔断器(图1中未示出)熔断之后。具体地，所述大短路电流区间可以是：3000A＜短路电流；具体地，所述第二持续时间例如可以是：10ms。
通过上述说明可以看出，通过本发明实施例的电路，可以对大电流进行采样，进而电池管理系统可以根据不同的电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理，可以有效地发现电路中存在的短路情况并进行适当的处理，可以有效降低因为短路产生的危害。
由于继电器在大电流带载切断时，切断瞬间拉弧产生大量热量，将会导致继电器所在的陶瓷密闭仓内温度瞬间急剧上升，继电器存在触点粘连风险。如果采用先后顺序切断回路中两个继电器，可能导致两个继电器均发生粘连，此时回路完全无法断开，电池热失控风险大大提升。因此，本发明实施例中采用电池管理系统发送同时切断回路两个继电器的信号，减少拉弧时产生的能量，降低每个单独继电器承受的能量，降低继电器触点粘连风险。
在图2所示的本发明实施例的另一种短路故障保护电路的电路原理图中，所述电路包括：采样合金21、高压回路模块22、电压测量单元23、电池管理系统24，其中高压回路模块22具体包括：熔断器221、负极继电器222、正极继电器223、预充继电器224、预充电阻225、电容226，通过图中可以看出，本实施例与图1中的实施例的主要区别是提供了一种具体的高压回路模块的实现方式，如图所示，所述熔断器221、正极继电器223、负极继电器222、电容226与采样合金21串联在回路中，预充继电器224与预充电阻225串联后再与正极继电器223并联，对以上具体的高压回路模块的工作原理说明如下：当车辆上电时，先闭合负极继电器222和预充继电器224，对电容226进行预充电。预充电阻225用于降低预充电过程的电流。当电容226电压充至设定要求，闭合正极继电器223，断开预充继电器224，形成放电回路对外进行输出。
在上述实施例中，采样合金21为低TCR(电阻温度系数，temperature coefficientof resistance)合金，具有较高的采样上限，而通常短路电流的数值都较大，所以可以采集到短路电流，进而可以通过电池管理系统对高压回路进行及时控制处理。
在上述实施例中，电池管理系统14可以针对通过采样合金11测量到的不同电流值进行短路故障处理，具体说明如下：
电池管理系统14判断若所述电流值处于小短路电流区间，则获取其持续时间，当超过预设第一持续时间则判断电芯电压是否存在异常跌落，若存在则认为电路短路，同时切断所述正极继电器223与负极继电器222。
具体地，所述小短路电流区间例如可以是：1000A＜短路电流＜3000A。
具体地，所述第一持续时间例如可以是：50ms。
具体地，所述判断是否有电芯电压存在异常跌落的方法包括：获取两个连续采样周期内的电芯电压信号，将前一周期电芯电压信号值记作UF，将后一周期电芯电压信号值记作UL，判断是否满足下述电压跌落条件：90％UF＞UL，若满足则存在异常跌落。
具体地，其中所述采样周期例如可以为2ms。
具体地，所述两个连续采样周期内的电芯电压信号，具体可以是所述电流值处于小短路电流区间的持续时间超过预设第一持续时间后的两个周期。
具体地，所述两个连续采样周期内的电芯电压信号，具体还可以是所述电流值处于小短路电流区间期间的所有两个连续采样周期内的电芯电压信号中的任意两个，当其中只要有任意两个连续采样周期内的电芯电压信号满足前述的电压跌落条件则认为存在异常跌落。
电池管理系统14判断若所述电流值处于大短路电流区间，获取其持续时间，当超过预设第二持续时间则同时切断所述正极继电器223与负极继电器222，上述切断动作可能发生在主熔断器221熔断之后。具体地，所述大短路电流区间可以是：3000A＜短路电流；具体地，所述第二持续时间例如可以是：10ms。
通过上述说明可以看出，通过本发明实施例的电路，可以对大电流进行采样，进而电池管理系统可以根据不同的电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理，可以有效地发现电路中存在的短路情况并进行适当的处理，可以有效降低因为短路产生的危害。
如图3所示为本发明实施例一种短路故障保护方法的流程示意图，包括：
301、检测高压回路模块的电流值A。
其中，检测所述电流值A的方法可以是：检测与所述高压回路模块串联的采样合金两端的电压降，根据所述电压降与采样合金的电阻计算采样合金上通过的电流值，将所述采样合金上通过的电流值作为高压回路模块的电流值A。
其中，在部分实施例中，所述高压回路模块包括放电回路和/或充电回路。
其中，在部分实施例中，所述检测是间隔第一预设时间间隔进行的，例如所述第一预设时间间隔是10ms。
当获得了所述电流值A之后，将会根据不同的所述电流值A以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理，以下具体说明。
302、若所述电流值A满足第一短路电流条件时，监测其处于第一短路电流条件的持续时间。
具体地，第一短路电流条件的一个示例如下：A1＜A＜A2，其中A1为第一短路电流条件的电流阈值下限，A2为第一短路条件的电流阈值上限，例如A1可以是1000安培，A2为3000安培。
具体地，监测第一短路电流条件的持续时间的可以是间隔第二预设时间间隔进行的，例如所述第二预设时间间隔是2ms。监测所述监测第一短路电流条件的持续时间的开始时刻可以是检测到A1＜A的时刻。
303、若所述第一短路电流条件持续时间超过第一预设时间阈值，判断是否有至少一个电芯电压存在异常跌落，若有则同时切断高压回路模块中的正极继电器与负极继电器。
具体地，所述高压回路模块中包括电池，所述电池包括电芯。
具体地，所述第一预设时间阈值例如可以是50ms。
具体地，判断是否有至少一个电芯电压存在异常跌落的步骤具体可以包括：
获取两个连续采样周期内的电芯电压信号，将前一周期电芯电压信号值记作UF，将后一周期电芯电压信号值记作UL，判断是否满足下述电压跌落条件：90％UF＞UL，若满足则存在异常跌落。
具体地，所述采样周期可以为2ms。
具体地，所述两个连续采样周期内的电芯电压信号，具体可以是所述第一短路电流条件持续时间超过第一预设时间阈值后的两个周期。
具体地，所述两个连续采样周期内的电芯电压信号，具体可以是满足所述第一短路电流条件期间的所有两个连续采样周期内的电芯电压信号中的任意两个，当其中只要有任意两个连续采样周期内的电芯电压信号满足前述的电压跌落条件则认为存在异常跌落。
304、若所述电流值A满足第二短路电流条件时，监测其处于第二短路电流条件的持续时间，若第二短路电流条件持续时间超过第二预设时间阈值，则同时切断高压回路模块中的正极继电器与负极继电器。
具体地，第二短路电流条件的一个示例如下：A3＜A，其中A3为第二短路电流条件的电流阈值下限，例如A3可以是3000安培。
具体地，监测第二短路电流条件的持续时间的具体是间隔第三预设时间间隔进行的，例如所述第三预设时间间隔是2ms。
具体地，所述第二预设时间阈值例如可以是10ms。
通过以上对本发明实施例一种短路故障保护方法的说明可以看出，通过上述方法，可以根据不同的电流值以及持续时间进行短路故障处理，可以有效地发现电路中存在的短路情况并进行适当的处理，可以有效降低因为短路产生的危害。具体地，针对较低的短路电流，不仅判断此电流的持续时间，还判断是否存在电芯电压的异常跌落，当此两个条件都满足时才判断电路处于短路状态，且判断发现处于短路状态后则同时切断高压回路模块中的正极继电器和负极继电器，一方面可以防止单个条件判断容易产生误判断，另一方面同时切断高压回路模块中的正极继电器和负极继电器可以减少切断时拉弧产生的能量，降低每个单独继电器承受的能量，降低继电器触点粘连风险。
在一些实施例中，针对较高的短路电流，判断此电流的持续时间满足条件则同时切断高压回路模块中的正极继电器和负极继电器，这样可以快速切断继电器以保护电路。
本发明实施例还公开一种车辆，该车辆包括以上所述的短路故障保护电路。
本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机以上所述的短路故障保护方法。
本发明实施例还公开一种计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种短路故障保护电路及方法、车辆、存储介质进行了详细介绍，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 (10)

1.一种短路故障保护电路，其特征在于，包括：采样合金、高压回路模块、电压测量单元、电池管理系统；
其中，
所述采样合金与高压回路模块串联，用于采集所述高压回路模块的电流；
所述电压测量单元与采样合金并联，用于获取所述采样合金两端的电压降信息，并将所述电压降信息发送给电池管理系统；
所述电池管理系统接收所述电压测量单元发送的电压降信息，根据所述电压降信息与采样合金电阻值计算出采样合金的电流值，所述电流值也就是高压回路模块的电流值；
所述电池管理系统还用于根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理。
2.如权利要求1所述的短路故障保护电路，其特征在于：
所述采样合金为低电阻温度系数合金。
3.如权利要求1所述的短路故障保护电路，其特征在于：
所述高压回路模块具体包括：熔断器、负极继电器、正极继电器、预充继电器、预充电阻、电容；
所述熔断器、正极继电器、负极继电器、电容与采样合金串联在回路中；
所述预充继电器与预充电阻串联后与正极继电器并联。
4.如权利要求3所述的短路故障保护电路，其特征在于：
所述电池管理系统还用于根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理具体包括：
电池管理系统判断若所述电流值处于小短路电流区间，获取其持续时间，当超过预设第一持续时间则判断电芯电压是否存在异常跌落，若存在则认为电路短路，同时切断所述正极继电器与负极继电器；
电池管理系统判断若所述电流值处于大短路电流区间，获取其持续时间，当超过预设第二持续时间则同时切断所述正极继电器与负极继电器。
5.一种短路故障保护方法，其特征在于，包括：
检测高压回路模块的电流值；
根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理。
6.如权利要求5所述的短路故障保护方法，其特征在于：
所述高压回路模块包括电池，所述电池包括电芯；
所述根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理的步骤具体包括：
若所述电流值满足第一短路电流条件，监测其处于第一短路电流条件的持续时间；
若所述第一短路电流条件持续时间超过第一预设时间阈值，判断是否有至少一个电芯电压存在异常跌落，若有则同时切断高压回路模块中的正极继电器与负极继电器。
7.如权利要求6所述的短路故障保护方法，其特征在于，所述判断是否有至少一个电芯电压存在异常跌落的步骤具体包括：
获取两个连续采样周期内的电芯电压信号，将前一电芯电压信号值记作UF，将后一电芯电压信号值记作UL，判断是否满足下述电压跌落条件：90％UF＞UL，若满足则存在异常跌落。
8.如权利要求5所述的短路故障保护方法，其特征在于，所述根据不同的所述电流值以及持续时间判断电路是否发生了短路，若发生短路则进行短路故障处理的步骤具体包括：
若所述电流值满足第二短路电流条件时，监测其处于第二短路电流条件的持续时间，若第二短路电流条件持续时间超过第二预设时间阈值，则同时切断高压回路模块中的正极继电器与负极继电器。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-4任一项所述的短路故障保护电路。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行权利要求5-8任一项所述的短路故障保护方法。
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