CN111376725A - 动力电池及其维修保护装置、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车动力电池领域，提供一种动力电池及其维修保护装置、车辆。本发明所述的动力电池包括：壳体；以及设置在所述壳体内的蓄电池组、继电器组和电池管理系统BMS以及设置在所述壳体外侧面上的高压供电端口和低压充电端口，所述继电器组连接在所述蓄电池组与所述高压供电端口之间，且所述继电器组具有一端连接所述BMS、另一端接地的控制线圈；其中，所述控制线圈还与布置在所述壳体外的安全开关连接，并在所述安全开关的控制下断开。本发明取消了MSD开关，可以低成本、高可靠性的实现车辆维修时的高压断电状态。

Description

动力电池及其维修保护装置、车辆

技术领域

本发明涉及汽车动力电池领域，特别涉及一种动力电池及其维修保护装置、车辆。

背景技术

目前，人类面临着能源紧缺、环境污染的窘迫境地，从而各国发展新能源的呼声越来越强，中国更是大力扶持新能源汽车行业的发展。但是，对于新能源车辆，其动力电池的电压大多200V以上，让驾驶人员和维修人员望而生畏，且在维修里往往存在安全隐患。

对此，现在技术中使用的MSD(Manual Service Disconnect，手动维修开关，简称为维修开关)切断动力电池高压回路的方法来向维修人员提供安全的维修环境。但是，目前市场的MSD开关产品成本较高，耐久性和稳定性较差，并且对布置位置要求苛刻，经常会出现拔不下来的情况，导致其适用范围较为局限。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种动力电池，以解决现有动力电池依赖于MSD开关的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种动力电池，包括：壳体；设置在所述壳体内的蓄电池组、继电器组和电池管理系统BMS以及设置在所述壳体外侧面上的高压供电端口和低压充电端口，所述继电器组连接在所述蓄电池组与所述高压供电端口之间；以及控制线圈，且所述控制线圈包括使所述继电器组接地的接地线、使所述控制线圈与所述BMS连接的互连线以及使所述BMS经所述低压充电端连接至外部低压电源的电源线；其中，所述接地线、所述互连线和所述电源线之中的任意一者或多者还与布置在所述壳体外的安全开关连接，并在所述安全开关的控制下被相应地信号切断。

进一步的，对于所述接地线与所述安全开关连接的情况，所述控制线圈的接地端设置在所述壳体外，且所述接地线一端连接所述继电器组，另一端经所述低压充电端口延伸至所述壳体外，并依次连接所述安全开关及所述接地端。

进一步的，对于所述电源线与所述安全开关连接的情况，所述安全开关连接在所述低压充电端口和所述外部低压电源之间。

进一步的，所述安全开关中设置有与所述控制线圈连接的高压互锁检测器，用于检测所述安全开关被拔下时的高压互锁线断开信号，并将所述高压互锁线断开信号发送给用于控制整车下电的控制器。

进一步的，所述继电器组包括主正继电器、主负继电器和预充继电器，其中所述蓄电池组的正极顺次连接所述主正继电器和所述高压供电端口的正极端，负极顺次连接所述主负继电器和所述高压供电端口的负极端，所述预充继电器与所述主正继电器并联，所述主正继电器、所述主负继电器及所述预充继电器的控制端连接至所述BMS，接地端共同接地。

进一步的，所述安全开关为低压控制开关。

进一步的，所述安全开关布置在车辆的前机舱中的操作区域。

相对于现有技术，本发明所述的动力电池具有以下优势：

(1)本发明所述的动力电池，取消了MSD开关，可以低成本、高可靠性地实现车辆维修时的高压断电状态，比现行采用MSD的方案更具可行性，更能保证维修环境的安全性。

(2)本发明所述的动力电池，不需要再在动力电池侧端给MSD开关布置端口，使得动力电池的封装性更加良好，提高了动力电池的防水等级。

(3)本发明所述的动力电池降低了对安全开关的布置位置的要求，可将安全开关布置在车辆的前机舱中的操作区域，便于用户操作。

(4)本发明所述的动力电池，通过在安全开关中增加高压互锁检测器，可控制整车下电，进一步保证维修环境的安全。

本发明的另一目的在于提出一种动力电池的维修保护装置，以解决现有动力电池依赖于MSD开关来提供安全维修环境的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种动力电池的维修保护装置，所述动力电池为上述的动力电池，且所述动力电池的维修保护装置包括：所述安全开关，其布置在所述壳体外，并与所述控制线圈的所述接地线、所述互连线和所述电源线之中的任意一者或多者连接，被配置为响应于用户操作而将相应连接的所述接地线、所述互连线和/或所述电源线信号切断。

进一步的，所述动力电池的维修保护装置还包括：高压互锁检测器，设置在所述安全开关中，并与所述控制线圈连接，用于检测并传输所述安全开关被拔下时的高压互锁线断开信号；控制器，与所述高压互锁检测器连接，用于响应于所述高压互锁线断开信号来控制整车下电。

所述动力电池的维修保护装置与上述动力电池相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于提出一种车辆，以解决现有具有动力电池的车辆依赖于MSD开关来提供安全维修环境的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆，设置有上所述的动力电池或者上述的动力电池的维修保护装置。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中具有MSD开关的动力电池的结构示意图；

图2是本发明实施例中的取消MSD开关的动力电池的结构示意图；

图3是本发明实施例的第一示例中的动力电池的结构示意图；

图4是本发明实施例的第二示例中的动力电池的结构示意图；以及

图5是本发明更为优选的实施例的动力电池的结构示意图，其同时示出本发明实施例的动力电池的维修保护装置。

附图标记说明：

1、壳体 2、蓄电池组

3、主正继电器 4、主负继电器

5、预充继电器 6、高压供电端口

7、低压充电端口 8、MSD开关

9、安全开关 10、外部低压电源

11、高压互锁检测器 12、控制器

101、接地线 102、互连线

103、电源线

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

图1是现有技术中具有MSD开关的动力电池的结构示意图，该动力电池包括壳体1以及设置在壳体1内的蓄电池组2、主正继电器3、主负继电器4、预充继电器5和BMS(BatteryManagement System，电池管理系统)，还包括设置在所述壳体外侧面上的高压供电端口6和低压充电端口7。其中蓄电池组2的正极连接主正继电器3的一端，负极连接主负继电器4的一端，而主正继电器3的另一端及主负继电器的另一端分别连接至所述高压供电端口6的正极端和负极端。预充继电器5并联在主正继电器3的两端，且主正继电器3、主负继电器4、预充继电器5形成继电器组。BMS与正继电器3、主负继电器4、预充继电器5均相连，且BMS的一端连接至所述低压充电端口7。

在实际应用中，所述高压供电端口6用于实现动力电池向车辆的供电，所述低压充电端口7用于外接低压电源(例如12V)以实现向BMS及继电器组的供电，以保证BMS的正常运行。BMS具有单体电压检测、总电压检测、总电流检测、温度检测、绝缘电阻检测、SOC估算、充放电控制、电流均衡控制、故障诊断、热管理、CAN通信等功能。

再次参考图1，现有技术中将MSD开关8与蓄电池组2连接，使得当拔下MSD开关8，蓄电池组2直接断开，从而切断了整个动力电池向车辆供电的高压输出，达到提供安全维修环境的目的。但是，MSD开关的成本较高，且稳定性差，经常会出现拨不下来的情况，且MSD开关对布置位置的要求很高，不易安装或安装后不易手动操作。

对此，本发明实施例提供了一种取消MSD开关的动力电池。

图2是本发明实施例中的取消MSD开关的动力电池的结构示意图，该动力电池包括：壳体1；设置在所述壳体1内的蓄电池组2、继电器组和BMS以及设置在所述壳体1外侧面上的高压供电端口6和低压充电端口7，所述继电器组连接在所述蓄电池组2与所述高压供电端口6之间；以及控制线圈(图2中用加粗线示出)，且所述控制线圈包括使所述继电器组接地的接地线101、使所述控制线圈与所述BMS连接的互连线102以及使所述BMS经所述低压充电端连接至外部低压电源的电源线103；其中，所述接地线101、所述互连线102和所述电源线103之中的任意一者或多者还与布置在所述壳体外的安全开关9连接，并在所述安全开关9的控制下被相应地信号切断。

优选地，该安全开关9可采用低压控制开关，其相对于图1中需满足蓄电池高压安全要求的MSD开关，成本较低，稳定性更强。另外，控制线圈延伸出外壳1以连接安全开关9的方案，降低了对安全开关的布置位置的要求，例如可调整延伸出外壳1的接地线101、互连线102和电源线103的长度，使得安全开关布置在车辆的前机舱中的操作区域，而动力电池通常设置在车辆的底盘处，从而在车头的前机舱处就可以断开动力电池向车辆供电的高压输出，保证维修环境的安全。

另外，本发明实施例的动力电池取消了MSD开关，从而不需要再从蓄电池侧给MSD开关布置端口，使得动力电池的封装性更加良好，提高了动力电池的防水等级。

需说明的是，图2中控制线圈与安全开关9的连接及布置是示例性的，本发明实施例并不限制所述控制线圈与所述安全开关9的连接方式，控制线圈所包括的接地线101、互连线102和电源线103上的任意位置均可通过连接线延伸出壳体1以和安全开关9连接。对此，下面将通过两个示例来说明控制线圈与安全开关的连接及布置。

图3是本发明实施例的第一示例中的动力电池的结构示意图，该第一示例中，控制线圈的接地端设置在所述壳体1外，且所述接地线101一端连接所述继电器组，另一端经所述低压充电端口7延伸至所述壳体1外，并依次连接所述安全开关9及接地。具体地，在该第一示例中，蓄电池组2由多个蓄电池串联而成，继电器组包括主正继电器3、主负继电器4、预充继电器5，所述蓄电池组2的正极顺次连接所述主正继电器3和所述高压供电端口6的正极端，负极顺次连接所述主负继电器4和所述高压供电端口6的负极端，所述预充继电器5与所述主正继电器3并联，所述主正继电器3、所述主负继电器4及所述预充继电器5的控制端连接至所述BMS，接地端共同接地。

该第一示例中，将主正继电器3、主负继电器4、预充继电器5的共地侧(即控制线圈的接地端)设置于所述壳体1外，并经壳体外的安全开关9后再接地。如此，使用安全开关9可主动切断各继电器的控制线圈共地侧，当车辆需要维修时，只需拉下安全开关，即可保证继电器断开，动力电池与车辆之间的高压输出被切断。

图4是本发明实施例的第二示例中的动力电池的结构示意图，该第二示例中，将主正继电器3、主负继电器4、预充继电器5的共地侧(即控制线圈的接地端)设置于所述壳体1内(也可设置在所述壳体1外，本发明实施例对此并不限制)，而所述安全开关9设置在电源线103上，且具体是连接在所述低压充电端口7和所述外部低压电源10之间(对应控制线圈的电源侧)，其他部件的连接与图3示出的动力电池相一致，在此不再赘述。如此，使用安全开关9可主动切断各继电器的控制线圈电源侧，当车辆需要维修时，同样只需拉下安全开关，就可保证继电器断开，从而动力电池与车辆之间的高压输出被切断。可理解的是，当互连线102通过连接线与壳体1外的安全开关9连接时，BMS和继电器组断开连接，也相当于安全开关9切断了各继电器的控制线圈电源侧。

在更为优选的实施例中，所述安全开关9中设置有与所述控制线圈连接的高压互锁检测器。以图3对应的第一示例为基础，图5是本发明更为优选的实施例的动力电池的结构示意图，其中高压互锁检测器11设置在安全开关9中，用于检测并传输所述安全开关9被拔下时的高压互锁线断开信号，并将所述高压互锁线断开信号发送给用于控制整车下电的控制器12。如此，当安全开关9被拔下而产生高压互锁线断开信号，不仅切断了动力电池与车辆之间的高压输出，且通过控制器12的控制，可使整车下电，进一步保证维修环境的安全。在此，控制器12可以是车辆的整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)。可理解的是，该设置有高压互锁检测器11的安全开关9同样适用于图4的第二示例。

综上，本发明实施例的动力电池基于继电器的控制原理，利用安全开关手动切断继电器组的控制线圈的电源侧、共地侧及进行高压互锁检测，无需配置MSD开关，有利于实现低成本、高便捷地切断动力电池的高压电输出的方案，以保证车辆维修时的安全状态。

本发明实施例还提供一种动力电池的维修保护装置，其结构可参考图2-图5。其中，对应的动力电池为上述实施例所述的动力电池，且该维修保护装置包括：所述安全开关9，其布置在所述壳体1外，并与所述控制线圈的所述接地线101、所述互连线102和所述电源线103之中的任意一者或多者连接，被配置为响应于用户操作而将相应连接的所述接地线101、所述互连线102和/或所述电源线103信号切断。

其中，所述用户操作为用户拔下安全开关9的手动操作。

参考图5，在优选的实施例中，所述维修保护装置还包括：高压互锁检测器11，设置在所述安全开关9中，并与所述控制线圈连接，用于检测并传输所述安全开关9被拔下时的高压互锁线断开信号；控制器12，与所述高压互锁检测器11连接，用于响应于所述高压互锁线断开信号来控制整车下电。

需说明的是，该维修保护装置可作为相对于动力电池独立的设备，也可作为动力电池的一部分，其具体实施细节及效果可参考上述关于动力电池的实施例，在此则不再赘述。

本发明实施例还提供一种车辆，该车辆设置有上述实施例所述的动力电池或者上述实施例所述的动力电池的维修保护装置。该车辆可以是纯电动汽车，也可以是混动汽车。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括：

壳体；

设置在所述壳体内的蓄电池组、继电器组和电池管理系统BMS以及设置在所述壳体外侧面上的高压供电端口和低压充电端口，所述继电器组连接在所述蓄电池组与所述高压供电端口之间；以及

控制线圈，且所述控制线圈包括使所述继电器组接地的接地线、使所述控制线圈与所述BMS连接的互连线以及使所述BMS经所述低压充电端连接至外部低压电源的电源线；

其中，所述接地线、所述互连线和所述电源线之中的任意一者或多者还与布置在所述壳体外的安全开关连接，并在所述安全开关的控制下被相应地信号切断。

2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，对于所述接地线与所述安全开关连接的情况，所述控制线圈的接地端设置在所述壳体外，且所述接地线一端连接所述继电器组，另一端经所述低压充电端口延伸至所述壳体外，并依次连接所述安全开关及所述接地端。

3.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，对于所述电源线与所述安全开关连接的情况，所述安全开关连接在所述低压充电端口和所述外部低压电源之间。

4.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述安全开关中设置有与所述控制线圈连接的高压互锁检测器，该高压互锁检测器用于检测所述安全开关被拔下时的高压互锁线断开信号，并将所述高压互锁线断开信号发送给用于控制整车下电的控制器。

5.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述继电器组包括主正继电器、主负继电器和预充继电器，其中所述蓄电池组的正极顺次连接所述主正继电器和所述高压供电端口的正极端，负极顺次连接所述主负继电器和所述高压供电端口的负极端，所述预充继电器与所述主正继电器并联，所述主正继电器、所述主负继电器及所述预充继电器的控制端连接至所述BMS，接地端共同接地。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的动力电池，其特征在于，所述安全开关为低压控制开关。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的动力电池，其特征在于，所述安全开关布置在车辆的前机舱中的操作区域。

8.一种动力电池的维修保护装置，其特征在于，所述动力电池为权利要求1至7中任意一项所述的动力电池，且所述动力电池的维修保护装置包括：

所述安全开关，其布置在所述壳体外，并与所述控制线圈的所述接地线、所述互连线和所述电源线之中的任意一者或多者连接，被配置为响应于用户操作而将相应连接的所述接地线、所述互连线和/或所述电源线信号切断。

9.根据权利要求8所述的动力电池的维修保护装置，其特征在于，所述动力电池的维修保护装置还包括：

高压互锁检测器，设置在所述安全开关中，并与所述控制线圈连接，用于检测并传输所述安全开关被拔下时的高压互锁线断开信号；

控制器，与所述高压互锁检测器连接，用于响应于所述高压互锁线断开信号来控制整车下电。

10.一种车辆，其特征在于，设置有权利要求1-7中任意一项所述的动力电池或者权利要求8-9中任意一项所述的动力电池的维修保护装置。

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