CN115503487A - 新能源车电池包智能断路单元控制电路 - Google Patents

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CN115503487A CN202211470334.6A CN202211470334A CN115503487A CN 115503487 A CN115503487 A CN 115503487A CN 202211470334 A CN202211470334 A CN 202211470334A CN 115503487 A CN115503487 A CN 115503487A
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严友林
唐新颖
张佳琪
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Abstract

新能源车电池包智能断路单元控制电路，包括；主控单元和电池包，电池包连接有断路器线圈，断路器线圈并联有铜排，断路器线圈的另一端连接在继电器开关端上，继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻，电流传感器另一端共接有电池输出接口、快充接口以及慢充接口；还包括第一IGBT以及第二IGBT，第一IGBT的导通端一端与断路器线圈连接，另一端与第二IGBT的导通端连接，第二IGBT的导通端亦共接在电池输出接口、快充接口以及慢充接口上；主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接。

Description

新能源车电池包智能断路单元控制电路
技术领域
本发明涉及新能源车动力电池配电控制和电池安全管理领域，尤其涉及电池包内部智能断路单元控制电路，确保动力电池安全运行。
背景技术
iBDU (Intelligent Battery Disconnect Unit ) 即电池包智能断路单元。现有的电池包断路单元BDU缺乏相应的控制保护电路，存在如下问题：开关产生电弧造成触点损伤，电气寿命短，电磁干扰严重；继电器开关冲击电流频繁，触点受损接触电阻变大而发热，温升明显；负载故障时电流较大、短路电流可达到3000A-15KA，过流或短路时继电器触点无法断开，电池包和电机驱动系统处于不安全状态，安全预警不及时，易酿成爆炸，起火等安全事故。成本高，体积大，可靠性和安全性差，无法适应快速发展的新能源车工况技术要求。
发明内容
为解决上述问题，本技术方案提供新能源车电池包智能断路单元控制电路。
为实现上述目的，本技术方案如下：
新能源车电池包智能断路单元控制电路，包括；
由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；
还包括电池包，所述电池包连接有断路器线圈L1，所述断路器线圈L1并联有铜排，所述断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，所述继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，所述电流传感器另一端共接有电池输出接口、快充接口以及慢充接口；
还包括第一IGBT以及第二IGBT，所述第一IGBT的导通端一端与所述断路器线圈L1连接，另一端与所述第二IGBT的导通端连接，所述第二IGBT的导通端亦共接在电池输出接口、快充接口以及慢充接口上；
所述主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与所述第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，所述主控单元与所述继电器的线圈端连接。
在一些实施例中，所述主控单元与所述继电器之间还设有继电器开关逻辑控制电路。
在一些实施例中，所述主控单元还连接有电压/电流检测单元，其与所述电流传感器两端连接，还与所述断路器线圈L1两端连接。
在一些实施例中，所述主控单元还连接有温湿度传感器。
在一些实施例中，所述主控单元还连接有压力传感器。
在一些实施例中，所述断路器线圈L1为电磁线圈。
本申请有益效果为：
1.断路线圈及时断开短路电流，确保整车高压配电安全，使用寿命长，非一次性用品，可靠快速。
2.IGBT和断路线圈完美结合实现PWM预充电功能。
3.继电器开关时由半导体保护，触点无电弧不会损伤触点，电气寿命接近机械寿命，无电磁干扰。
4.继电器触点不受损不会异常发热，确保继电器开关安全可靠。
5.继电器具备过流或短路断路器功能，且半导体协助触点断开灭弧功能，提供负载在异常状态下的安全保障。
6.能判断负载类型（阻性、感性、容性），根据特性决定触点保护方案。
7.能精确检测通过继电器的电流值，电压值。
8.通过触点动作时间和释放时间判断继电器受损情况，提供工作安全保障信息。
9.电压电流、温湿度、电池包压力精准测量，实现动力电池系统管理，替代现有BMS降低成本，实现直接由整车VCU控制，提高效率，数据采集不受干扰、更高德精准度，确保配电更安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1所示，新能源车电池包智能断路单元控制电路，包括；
由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；
还包括电池包，所述电池包连接有断路器线圈L1，所述断路器线圈L1并联有铜排，所述断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，所述继电器开关端的另一端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，所述电流传感器另一端共接有电池输出接口、快充接口以及慢充接口；
还包括第一IGBT以及第二IGBT，所述第一IGBT的导通端一端与所述断路器线圈L1连接，另一端与所述第二IGBT的导通端连接，所述第二IGBT的导通端亦共接在电池输出接口、快充接口以及慢充接口上；
所述主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与所述第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，所述主控单元与所述继电器的线圈端连接。
进一步的说，电磁断路线圈L1，用于动力电池过充电、过放电造成电池内部高温隔膜损坏短路；电动车驱动系统短路；或其他高压用电单元短路等情况，线圈直接快速产生电磁推力推动弹跳机构断开继电器；电磁线圈并联铜排，可由铜排粗细即DC电阻值决定断路线圈短路电流值，电路时间快2-10mS,分断能力强6000-15000A，电流越大分断越快，可恢复绝非一次性产品，快速切断短路电流确保整车用电安全至关重要；解决了继电器在短路大电流时触点熔接无法断开的问题；
其次本申请设计有 Mosfet/IGBT驱动电路，用于继电器开关时保护电路，保护继电器无触点开关无电弧产生，没电磁干扰产生；第一IGBT和第二IGBT与继电器并联，当需要开通继电器时，先开通两个IBGT，电流从IGBT流过，无电弧无电磁干扰；在IGBT导通后驱动吸合继电器，电流流过继电器，然后在关闭IGBT，此过程小70mS；IGBT完美保护继电器触点不受损坏，反之关闭继电器也是在IGBT保护下进行；Mosfet保护其他用电单元原理相同。IGBT驱动配合断路线可用于PWM预充电慢充电路，省去了慢充充电限流电阻和解决了发热问题。
主控单元为MCU控制单元，基于微计算机技术、检测技术和自动控制技术对电池组运行状态的动态监控、精确测量、控制配电安全运行，安全保护并使电池工作在最佳装态，用以提高电池组的可靠性，达到延长使用寿命，降低运行成本的目的。关于电池管理系统实物模样，电池数据采集、电量计算、温湿度采集、安全预警和控制、信息处理交互、电池寿命估算等。
在本实施例中，所述主控单元与所述继电器之间还设有继电器开关逻辑控制电路，继电器逻辑控制电路，用于整车各个用电单元供电开关；可在IBGT的保护下无触点开关无电弧，无电磁干扰。根据触点的动作时间和释放时间可判断继电器触点受损情况。可根据负载特性选择开关模式，当负载为容性或阻性时，所述继电器在电压零点时触点吸合，以无电弧产生；当负载为感性时，所述继电器在电流零点时触点吸合，以无电弧产生。
在本实施例中，所述主控单元还连接有电压/电流检测单元，其与所述电流传感器两端连接，还与所述断路器线圈L1两端连接，用于测量电池充放电电流电压、过流保护、作为电池电量管理计算的重要依据；当电流非正常过流可迅速断开确保用电安全，电压过高对电池造成损害也及时预警处理。
在本实施例中，所述主控单元还连接有温湿度传感器，用于监测动力电池过充过放电和短路及破损问题的异常温湿度变化。
在本实施例中，所述主控单元还连接有压力传感器，用于电池包肿胀变形等不安全问题监测。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.新能源车电池包智能断路单元控制电路，其特征在于，包括；
由MCU程序控制单元以及BMS电池管理系统集成的主控单元；
还包括电池包，所述电池包连接有断路器线圈L1，所述断路器线圈L1并联有铜排，所述断路器线圈L1的另一端连接在继电器开关端上，所述继电器开关端的另一端继电器开关端串联电流传感器电阻R，或选择穿孔隔离电流传感器，所述电流传感器另一端共接有电池输出接口、快充接口以及慢充接口；
还包括第一IGBT以及第二IGBT，所述第一IGBT的导通端一端与所述断路器线圈L1连接，另一端与所述第二IGBT的导通端连接，所述第二IGBT的导通端亦共接在电池输出接口、快充接口以及慢充接口上；
所述主控单元连接有IGBT/MOSFET驱动电路，其与所述第一IGBT以及第二IGBT的控制端连接，所述主控单元与所述继电器的线圈端连接。
2.根据权利要求1所述的新能源车电池包智能断路单元控制电路，其特征在于：所述主控单元与所述继电器之间还设有继电器开关逻辑控制电路。
3.根据权利要求2所述的新能源车电池包智能断路单元控制电路，其特征在于：所述主控单元还连接有电压/电流检测单元，其与所述电流传感器两端连接，还与所述断路器线圈L1两端连接。
4.根据权利要求3所述的新能源车电池包智能断路单元控制电路，其特征在于：所述主控单元还连接有温湿度传感器。
5.根据权利要求4所述的新能源车电池包智能断路单元控制电路，其特征在于：所述主控单元还连接有压力传感器。
6.根据权利要求1所述的新能源车电池包智能断路单元控制电路，其特征在于：所述断路器线圈L1为电磁线圈。
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