CN112937307A - 一种电池包断路单元及其电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池包断路单元及其电动汽车，电池包断路单元包括高压控制组件和高压回路，所述高压控制组件和所述电池管理系统通过CA N总线或无线通讯连接，所述高压控制组件用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给待充物充电。通过CAN总线或无线的方式连接所述高压控制组件和电池管理系统，使得电池包产生的高压不会流经BMS，从而提高了BMS的使用寿命。并且所述高压控制组件通过接口的方式与电池管理系统连接，即使BMS发生改变，也无需改变电池包断路单元，只需将改变后的BMS通过接口的方式与电池包断路单元连接即可，从而降低了研发和生产成本。

Description

一种电池包断路单元及其电动汽车
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池包断路单元及其电动汽车。
背景技术
BDU(Battery Disconnect Unit，电池包断路单元)用于实现车体电量供应的通断。BMS(Battery Management System，电池管理系统)用于管理电池包。在现有技术中，BDU通过线缆连接分别与电池包和BMS连接，BDU的高压控制组件设置在BMS内，BMS通过高压控制组件控制电池包给车体电量供应的通断。由于BDU包括多个继电器，每个继电器都需要通过线缆与BMS连接，因此使用的线缆较多，导致生产成本高；而且高压控制组件在BMS上的设计，电池包产生的高压会流经BMS，导致BMS容易被高压烧坏，因此车体容易出现热失控的风险，导致电池包存在严重的安全隐患。并且高压控制组件设置在BMS内，一旦BMS发生改变，高压控制组件的设计及传统BUD的设计也会随之发生改变，因此传统的BUD通用性较差，导致研发及生产成本高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电池包断路单元及其电动汽车，旨在解决现有技术中由于高压控制组件设置在BMS内，电池包产生的高压容易烧坏BMS，因此车体容易出现热失控的风险，导致电池包存在严重的安全隐患的技术问题。同时解决现有技术由于较小的BMS需求变更就导致整个高压控制组件及继电器等设计变更的设计成本高、生产成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种电池包断路单元，包括高压控制组件和高压回路，所述高压控制组件和电池管理系统通过CAN总线或无线通讯连接，所述高压控制组件用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给待充物充电。
优选地，所述高压控制组件包括通讯模块和控制模块，所述通讯模块用于通过CAN总线或无线通讯连接所述控制模块和所述电池管理系统，所述控制模块用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给所述待充物充电。
优选地，所述高压控制组件还包括继电器驱动模块，所述继电器驱动模块用于驱动继电器闭合。
优选地，所述高压控制组件还包括总压检测模块，所述总压检测模块用于检测所述电池包的总电压。
优选地，所述高压控制组件还包括电流采集模块，所述电流采集模块用于检测所述电池包的总电流。
优选地，所述高压控制组件还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块用于检测所述电池包正极和负极之间的阻值以及所述电池包负极和所述待充物负极之间的阻值发明。
优选地，所述高压控制组件还包括保险丝驱动模块，所述保险丝驱动模块用于驱动保险丝熔断。
优选地，所述高压回路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、预充电阻以及第一保险丝，所述第一继电器与所述第三继电器、所述预充电阻并联，从而形成并联回路，所述并联回路包括第一并联端点和第二并联端点；所述第一保险丝的一端与所述电池包的正极连接，所述第一并联端点分别与所述第一保险丝的另一端、所述第一继电器的一端以及所述第三继电器的一端连接，所述第三继电器的另一端与所述预充电阻的一端连接，所述第二并联端点分别与所述第一继电器的另一端、所述预充电阻的另一端以及所述待充物的第一负载正极连接；所述第二继电器的一端与所述电池包的负极连接，另一端与所述待充物的负极连接，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号分别控制所述第一继电器、所述第二继电器以及所述第三继电器闭合。
优选地，所述高压回路还包括第二保险丝，所述第二保险丝的一端与所述第一保险丝的另一端连接，另一端与所述第一并联端点连接，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述第一保险丝和/或所述第二保险丝熔断。
优选地，所述高压回路还包括第四继电器和第五继电器，所述第四继电器的一端与所述第二并联端点连接，另一端与所述待充物的第二负载正极连接，所述第四继电器与所述第二并联端点、所述待充物的第一负载正极并联；所述第五继电器的一端与所述第二并联端点连接，另一端与所述待充物的第三负载正极连接，所述第五继电器分别与所述第四继电器以及所述第二并联端点、所述待充物的第一负载正极并联，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号分别控制所述第四继电器和所述第五继电器闭合。
发明与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本申请的电池包断路单元，所述高压控制组件和电池管理系统通过CAN总线或无线通讯连接，所述高压控制组件用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给待充物充电。由于采用CAN总线，使得所述高压控制组件和电池管理系统的信号传输仅需两条信号线即可，因此无需其他线缆，从而降低了生产成本。CAN总线信号传输稳定可靠，具有线间干扰小、抗干扰能力强的优点。而且所述高压控制组件通过CAN总线或无线的方式与电池管理系统连接，使得电池包产生的高压不会流经BMS，从而提高了BMS的使用寿命。并且所述高压控制组件通过接口(CAN总线或无线)的方式与电池管理系统连接，即使BMS发生改变，也无需改变电池包断路单元，只需将改变后的BMS通过接口的方式与电池包断路单元连接即可，因此能够提高电池包断路单元的通用性，从而降低了研发及生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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示出的结构获得其他的附图。
图1是根据本发明的一个实施例的电池包断路单元的结构框图；
图2是根据本发明的一个实施例的电动汽车电池系统的结构框图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1-2所示，在一个实施例中，提供了一种电池包断路单元，所述电池包断路单元包括高压控制组件和高压回路，所述高压控制组件和电池管理系统通过CAN总线或无线通讯连接，所述高压控制组件用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给待充物充电。
在本实施例中，所述高压控制组件和电池管理系统通过CAN总线或无线通讯连接，所述高压控制组件用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给待充物充电。由于采用CAN总线，使得所述高压控制组件和电池管理系统的信号传输仅需两条信号线即可，因此无需其他线缆，从而降低了生产成本。CAN总线信号传输稳定可靠，具有线间干扰小、抗干扰能力强的优点。而且所述高压控制组件通过CAN总线或无线的方式与电池管理系统连接，使得电池包产生的高压不会流经BMS，从而提高了BMS的使用寿命。并且所述高压控制组件通过接口(CAN总线或无线)的方式与电池管理系统连接，即使BMS发生改变，也无需改变电池包断路单元，只需将改变后的BMS通过接口的方式与电池包断路单元连接即可，因此能够提高电池包断路单元的通用性，从而降低了研发及生产成本。
在本实施例中，所述待充物为电动汽车。可以了解，在可选地实施例中，所述待充物也可以为电动摩托车、电动火车以及电动飞行器等。
所述高压回路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、预充电阻以及第一保险丝，所述第一继电器与所述第三继电器、所述预充电阻并联，从而形成并联回路，所述并联回路包括第一并联端点a和第二并联端点b；所述第一保险丝的一端与所述电池包的正极连接，所述第一并联端点a分别与所述第一保险丝的另一端、所述第一继电器的一端以及所述第三继电器的一端连接，所述第三继电器的另一端与所述预充电阻的一端连接，所述第二并联端点b分别与所述第一继电器的另一端、所述预充电阻的另一端以及所述待充物的第一负载正极连接；所述第二继电器的一端与所述电池包的负极连接，另一端与所述待充物的负极连接，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号分别控制所述第一继电器、所述第二继电器以及所述第三继电器闭合。
具体地，在每次闭合第一继电器前，需要先闭合第三继电器，通过预充电阻给待充物的寄生电容充电，以限制高压回路闭合瞬间产生的大电流，能够有效保护电池包断路单元的相关器件不被损坏，从而提高电池包断路单元的可靠性和使用寿命。假设预充电阻的阻值为30Ω，高压回路的电压为300V，此时高压回路的最大电流也就10A，从而有效保护电池包断路单元的相关器件不被损坏。当经过所述第一保险丝的电流超过电流阈值时，所述第一保险丝通过自身发热能够快速熔断，因此，能够避免大电流损坏高压控制组件，从而提高电池包断路单元的使用寿命。
所述高压回路还包括第二保险丝，所述第二保险丝的一端与所述第一保险丝的另一端连接，另一端与所述第一并联端点a连接，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述第一保险丝和/或所述第二保险丝熔断。
在本实施例中，所述第一保险丝为被动保险丝，所述第二保险丝为点爆保险丝。如此设置，当高压回路上发生大电流时，所述高压控制组件通过控制所述第二保险丝熔断，能够及时准确的切断高压回路，从而最大程度的降低热事件发生的机率。
所述高压回路还包括第四继电器和第五继电器，所述第四继电器的一端与所述第二并联端点b连接，另一端与所述待充物的第二负载正极连接，所述第四继电器与所述第二并联端点b、所述待充物的第一负载正极并联；所述第五继电器的一端与所述第二并联端点b连接，另一端与所述待充物的第三负载正极连接，所述第五继电器分别与所述第四继电器以及所述第二并联端点b、所述待充物的第一负载正极并联，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号分别控制所述第四继电器和所述第五继电器闭合。通过第四继电器和第五继电器能够满足待充物不同的负载需求，从而提高了电池包断路单元的适用性。
所述高压控制组件包括通讯模块和控制模块，所述通讯模块用于通过CAN总线或无线通讯连接所述控制模块和所述电池管理系统，所述控制模块用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给所述待充物充电。
所述高压控制组件还包括继电器驱动模块，所述继电器驱动模块用于驱动继电器闭合。
具体地，所述继电器驱动模块和所述控制模块连接，所述继电器驱动模块分别与第一继电器、第二继电器以及第三继电器信号连接，所述控制模块接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述继电器驱动模块分别驱动所述第一继电器、所述第二继电器以及所述第三继电器闭合。
进一步地，所述继电器驱动模块分别与所述第四继电器和所述第五继电器信号连接，所述控制模块接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述继电器驱动模块分别驱动所述第四继电器和所述第五继电器闭合。
所述高压控制组件还包括总压检测模块，所述总压检测模块用于检测所述电池包的总电压。
具体地，所述总压检测模块和所述控制模块连接。
所述高压控制组件还包括电流采集模块，所述电流采集模块用于检测所述电池包的总电流。
具体地，所述电流采集模块和所述控制模块连接。
所述高压控制组件还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块用于检测所述电池包正极和负极之间的阻值以及所述电池包负极和所述待充物负极之间的阻值。
具体地，所述绝缘检测模块和所述控制模块连接。
所述高压控制组件还包括保险丝驱动模块，所述保险丝驱动模块用于驱动保险丝熔断。具体地，所述保险丝驱动模块和所述控制模块连接，所述保险丝驱动模块和所述第二保险丝信号连接，所述控制模块接收所述电池管理系统发生的控制信号，并根据所述控制信号控制所述保险丝驱动模块驱动所述第二保险丝熔断。如此设置，当高压回路上发生大电流时，所述控制模块通过控制所述保险丝驱动模块驱动所述第二保险丝熔断，能够及时准确的切断高压回路，从而最大程度的降低热事件发生的机率。
在本实施例中，通过集成化的思路设计高压控制组件，以使高压控制组件能够集成多个功能模块，使得高压控制组件能够实现不同的功能，从而提高电池包断路单元的适用性。
所述高压回路还包括电流传感器，所述电流传感器的一端与所述电池包的负极连接，另一端与所述第二继电器的一端连接，所述电流传感器用于检测所述电池包的总电流，并将所述总电流发送给所述电流采集模块。
在本实施例中，电流传感器为分流器。可以了解，在可选地实施例中，电流传感器也可以为霍尔元件。
在本实施例中，高压为大于30V的电压。
在一个实施例中，提供了一种动力汽车，动力汽车包括上述任一实施例中的电池包断路单元。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池包断路单元，其特征在于，包括高压控制组件和高压回路，所述高压控制组件和电池管理系统通过CAN总线或无线通讯连接，所述高压控制组件用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路的通断。
2.根据权利要求1所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压控制组件包括通讯模块和控制模块，所述通讯模块用于通过CAN总线或无线通讯连接所述控制模块和所述电池管理系统，所述控制模块用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述高压回路给的通断。
3.根据权利要求2所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压控制组件还包括继电器驱动模块，所述继电器驱动模块用于驱动继电器闭合。
4.根据权利要求2所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压控制组件还包括总压检测模块，所述总压检测模块用于检测所述电池包的总电压。
5.根据权利要求2所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压控制组件还包括电流采集模块，所述电流采集模块用于检测所述电池包的总电流。
6.根据权利要求2所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压控制组件还包括绝缘检测模块，所述绝缘检测模块用于检测所述电池包的绝缘电阻。
7.根据权利要求2所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压控制组件还包括保险丝驱动模块，所述保险丝驱动模块用于驱动保险丝熔断。
8.根据权利要求1所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压回路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、预充电阻以及第一保险丝，所述第一继电器与所述第三继电器、所述预充电阻并联，从而形成并联回路，所述并联回路包括第一并联端点和第二并联端点；所述第一保险丝的一端与所述电池包的正极连接，所述第一并联端点分别与所述第一保险丝的另一端、所述第一继电器的一端以及所述第三继电器的一端连接，所述第三继电器的另一端与所述预充电阻的一端连接，所述第二并联端点分别与所述第一继电器的另一端、所述预充电阻的另一端以及所述待充物的第一负载正极连接；所述第二继电器的一端与所述电池包的负极连接，另一端与所述待充物的负极连接，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号分别控制所述第一继电器、所述第二继电器以及所述第三继电器闭合。
9.根据权利要求8所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压回路还包括第二保险丝，所述第二保险丝的一端与所述第一保险丝的另一端连接，另一端与所述第一并联端点连接，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号控制所述第一保险丝和/或所述第二保险丝熔断。
10.根据权利要求8所述的电池包断路单元，其特征在于，所述高压回路还包括第四继电器和第五继电器，所述第四继电器的一端与所述第二并联端点连接，另一端与所述待充物的第二负载正极连接，所述第四继电器与所述第二并联端点、所述待充物的第一负载正极并联；所述第五继电器的一端与所述第二并联端点连接，另一端与所述待充物的第三负载正极连接，所述第五继电器分别与所述第四继电器以及所述第二并联端点、所述待充物的第一负载正极并联，所述高压控制组件还用于接收所述电池管理系统发送的控制信号，并根据所述控制信号分别控制所述第四继电器和所述第五继电器闭合。
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