CN115967143A - 用于保护电池组的装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于保护电池组的装置，其被配置为即使在无法通过电池组控制器检测到电池组的反向连接的情况下，也能通过检测电池组的反向连接来解除电池组的反向连接。

Description

用于保护电池组的装置

技术领域

本公开涉及一种用于保护电池组的装置。更具体地，本公开涉及一种被配置为防止电池组因反向连接而爆炸的用于保护电池组的装置。

背景技术

通常，车辆配备有电池以便为车辆中的各种电子组件或装置供电。在许多情况下，将被配置为在一组中包括多个电池单元的电池组用作电池。

当此类电池组安装在车辆上时，可能由于电池连接操作期间的任何错误而出现电池组反向连接到电池组所连接到的组件的情况。

为了充电，将车辆电池组连接到车辆中的电力转换装置。在电池组长时间反向连接到电力转换装置时，存在发生火灾和爆炸的危险。

因此，为了应对与电力转换装置反向连接时的异常情况，为电池组设置了用于保护电池组的装置。

图3示出一种常规电池组保护装置。

如图3所示，常规电池组保护装置设置在电池组10中。电池组10包括电池单元11、连接到电池单元11的正极端的闩锁继电器(latch relay)12以及连接到电池单元11的正极端和负极端的电池组控制器13。

电池组控制器13感测电池单元11的正极端和负极端的电压。电池组控制器13基于感测到的电压值来判断电池组10是否反向连接到电力转换装置。当检测到电池组10的反向连接时，电池组控制器13使闩锁继电器12断开，从而解除电池组10的反向连接。

然而，在电池组控制器13重置或出现故障时，可能无法检测到电池组10的反向连接，从而导致闩锁继电器12无法断开的情况。

前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并不旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

发明内容

因此，本公开是在考虑到相关技术中出现的上述问题的情况下进行的，并且本公开的目的是提供一种用于保护电池组的装置，该装置被配置为检测电池组的反向连接，并且即使没有通过电池组控制器检测到电池组的反向连接，也能解除电池组的反向连接。

本公开不限于上述目的，并且基于以下描述本领域普通技术人员将清楚地理解在此未提及的本公开的其他目的。

为了实现本公开的目的，一种用于保护电池组的装置包括：电池组，该电池组包括负极端子、多个正极端子和多个电池单元，负极端子和正极端子连接到电力转换装置，并且多个电池单元被配置为通过电力转换装置供应的电力进行充电；多个闩锁继电器，该多个闩锁继电器以可以单独地解除正极端子与电池单元的连接的方式来连接多个正极端子与多个电池单元；反向连接解除单元，该反向连接解除单元被配置为判断电池组是否反向连接到电力转换装置，并且在判断为电池组反向连接到电力转换装置时，生成反向连接检测信号，并且将断开信号发送到多个闩锁继电器；以及电池组控制器，该电池组控制器被配置为在从反向连接解除单元施加反向连接检测信号时，将断开信号传输到多个闩锁继电器。

根据本公开的实施例，反向连接解除单元包括：反向连接检测器，该反向连接检测器被配置为基于负极端子的电压和正极端子的电压来判断电池组是否反向连接到电力转换装置，并且在判断为电池组反向连接到电力转换装置时，输出反向连接检测信号；以及继电器控制器，该继电器控制器被配置为在反向连接检测信号施加到继电器控制器的输入端子时通过将断开信号传输到多个闩锁继电器来执行闩锁继电器的断开。

反向连接检测器被配置为在将0V施加到多个正极端子中的至少一个并且将电力转换装置的输出电压施加到负极端子时，输出反向连接检测信号。

反向连接检测器被配置为在将电力转换装置的输出电压施加到多个正极端子并且将0V施加到负极端子时，不输出反向连接检测信号。

反向连接检测器包括：第一开关元件，该第一开关元件被配置为连接到彼此并联连接的电池单元的负极端和正极端，并且在将电力转换装置的输出电压施加到电池单元的负极端并且将0V施加到至少一个电池单元的正极端时，接通第二开关元件；以及第二开关元件，该第二开关元件被配置为在第二开关元件通过第一开关元件接通时，将反向连接检测信号施加到继电器控制器。

第一开关元件为NPN晶体管，该NPN晶体管包括：第一基极端子，电池单元的负极端连接到该第一基极端子；第一发射极端子，该第一发射极端子通过二极管连接到电池单元的正极端；以及第一集电极端子，该第一集电极端子连接到第二开关元件的第二基极端子。

第二开关元件为PNP晶体管，该PNP晶体管包括：第二基极端子，该第二基极端子连接到第一集电极端子；第二发射极端子，该第二发射极端子连接到稳压器(regulator)，反向连接检测信号从稳压器施加到第二发射极端子；以及第二集电极端子，该第二集电极端子连接到继电器控制器。

电池组控制器连接到反向连接检测器以接收从反向连接检测器传输的反向连接检测信号。

本公开的优点在于，闩锁继电器被配置为通过反向连接解除单元和电池组控制器以双重方式断开，使得即使在电池组控制器不能使闩锁继电器断开的情况下，也可以通过反向连接解除单元使闩锁继电器断开。

根据本公开，能够在不考虑电池组控制器故障的情况下解除电池组的反向连接，从而能够防止在长时间保持电池组的反向连接时可能发生的火灾和爆炸。

本公开不限于上述效果，本领域技术人员可以基于以下描述可以清楚地理解未在本文提及的本公开的其他效果。

附图说明

当结合附图时，本公开的上述和其它目的、特征以及其它优点将根据下列详细描述更清楚地理解，在附图中：

图1是示出根据本公开的实施例的电池组保护装置的示图；

图2是更详细地示出根据本公开的实施例的电池组保护装置的示图；并且

图3是示出常规电池组保护装置的示图。

具体实施方式

除非上下文另有明确指示，否则将理解的是，当在本文中使用时，术语“包含”、“包含有”、“包括”和/或“包括有”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的群组。

对本文中公开的本公开实施例的具体结构和功能描述仅用于说明本公开实施例的目的。在不脱离本公开的精神和显著特性的情况下，本公开可以以许多不同的形式来实现。因此，本公开的实施例不应被解释为限制本公开，而应被理解为实施例包括落入本公开的概念和技术范围内的所有修改、等同物和替换。

还将理解的是，虽然可以在本文中使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开。例如，在不脱离本公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件可以被称为第二元件。类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

此外，将理解的是，当元件被称为“联接”或“连接”到另一元件时，该元件可以直接联接或连接到另一元件或者在该元件和该另一元件之间可以存在介于中间的元件。相反地，应当理解的是，当元件被称为“直接联接”或“直接连接”到另一元件时，不存在介于中间的元件。诸如“在......之间”、“直接在......之间”、“邻近”或“直接邻近”等解释元件之间的关系的其它表述应以相同的方式来解释。

在下文中，将参照附图详细地描述本公开的实施例。附图中所表示的内容被示出以便容易解释本公开的实施例，因此它们可能不同于实际实施的配置。

图1是示出根据本公开的实施例的电池组保护装置的示图，图2是更详细地示出根据本公开的实施例的电池组保护装置的示图。

如图1所示，本公开的电池组100被配置为包括负极端子101、多个正极端子102和多个电池单元103，负极端子101和正极端子102连接到电力转换装置300，并且多个电池单元103利用通过电力转换装置300供应的电力进行充电。

电池组100安装在车辆中。除电池组100之外，车辆中还可以安装至少一个其他电池组。电池组100中的电池单元103可以由车辆中安装的另一电池组进行充电。例如，电池单元103可以由车辆中的高压电池组进行充电。

电力转换装置300被配置为将从高压电池组输出的电力转换为低压并且将该电力施加到电池组100。通过电力转换装置300施加到电池组100的电力对电池单元103进行充电。电池单元103彼此并联连接并且为可以充电和放电的锂二次电池单元。

在电池组100正常连接到电力转换装置300时，电池组100的正极端子102连接到电力转换装置300的输出端子(即正极端子)，而电池组100的负极端子101连接到电力转换装置300的负极端子。

另外，在电池组100异常连接到电力转换装置300时，电池组100的负极端子101连接到电力转换装置300的输出端子，而电池组100的正极端子102中的至少一个连接到电力转换装置300的负极端子。

也就是说，在电池组100反向连接到电力转换装置300时，多个正极端子102中的至少一个连接到电力转换装置300的负极端子。

在电池组100反向连接到电力转换装置300时，电力转换装置300的输出电压施加到负极端子101，而0V施加到多个正极端子102中的至少一个。

因此，在电池组100反向连接到电力转换装置300时，在负极端子101处感测到电力转换装置300的输出电压，而在多个正极端子102中的至少一个处感测到0V。

在电池组100长时间反向连接到电力转换装置300时，可能发生火灾和爆炸。因此，在电池组100与电力转换装置300反向连接时，有必要立即解除与电力转换装置300的反向连接。

为了解除与电力转换装置300的反向连接，电池组100被配置为包括多个闩锁继电器110、反向连接解除单元200和电池组控制器120。

多个闩锁继电器110设置在电池单元103中的每一个与正极端子102中的每一个之间，并且以可以解除电池单元103与正极端子102之间的连接的方式连接电池单元103与正极端子102。换言之，多个闩锁继电器110以可以单独解除多个电池单元103与多个正极端子102的连接的方式将多个电池单元103与多个正极端子102彼此连接。也就是说，电池单元103和正极端子102以可通过闩锁继电器110电断开的方式连接。

闩锁继电器110直接连接到电池单元103的正极端103a。当闩锁继电器110接通时，电池单元103与正极端子102连接，而当闩锁继电器断开时，解除电池单元103与正极端子102的连接。

电池单元103的正极端103a通过闩锁继电器110连接到电池组100的正极端子102，而电池单元103的负极端103b通过包括电线等的电连接线直接连接到电池组100的负极端子101。

反向连接解除单元200被配置为基于负极端子101的电压和正极端子102的电压来判断电池组100是否反向连接到电力转换装置300，而当判断为电池组100反向连接到电力转换装置300时，生成反向连接检测信号，从而执行闩锁继电器110的断开。

另外，当反向连接解除单元200生成反向连接检测信号时，电池组控制器120基于反向连接检测信号来感测和判断电池组100的反向连接。电池组控制器120被配置为在接收到反向连接检测信号时使闩锁继电器110断开。

这里，电池组100的反向连接意指电池组100反向连接到电力转换装置300。

如图2所示，反向连接解除单元200可以被配置为包括反向连接检测器210和继电器控制器220。

反向连接检测器210被配置为基于负极端子101的电压和正极端子102的电压来判断电池组100是否反向连接到电力转换装置300，并且当判断为电池组100反向连接到电力转换装置300时，输出反向连接检测信号。

继电器控制器220被配置为在接收到由反向连接检测器210输出的反向连接检测信号时，通过向闩锁继电器110发送断开信号来使闩锁继电器110断开。

这里，断开信号是发送到闩锁继电器110以使闩锁继电器110断开的信号。断开信号可以是施加到闩锁继电器110的线圈元件的预定电流。例如，断开信号可以是具有将脉冲保持预定时间段的单一波形的信号。

反向连接检测器210被配置为当在电池组100的至少一个正极端子102处感测到0V并且在负极端子101处感测到电力转换装置300的输出电压时，生成并输出反向连接检测信号。

反向连接检测器210被配置为当在电池组100的所有正极端子102处感测到电力转换装置300的输出电压并且在电池组100的负极端子101处感测到0V时，不输出反向连接检测信号。

如图2所示，反向连接检测器210可以被配置为包括第一开关元件211、第二开关元件212和多个电阻元件214、215、216和217。

第一开关元件211连接到彼此并联连接的电池单元103的负极端103b和正极端103a。当电力转换装置300的输出电压施加到电池单元103的负极端103b，并且0V施加到至少一个电池单元103的正极端103a时，接通第一开关元件211。

第一开关元件211由电力转换装置300的输出电压接通。第一开关元件211被配置为在第一开关元件211由电力转换装置300的输出电压接通时，接通第二开关元件212。

例如，第一开关元件211可以是NPN晶体管。具体地，第一开关元件211可以是具有连接到电池单元103的负极端103b的第一基极端子B1、连接到电池单元103的正极端103a的第一发射极端子E1以及连接到第二开关元件212的第一集电极端子C1的NPN晶体管。此时，第一发射极端子E1通过二极管213连接到电池单元103的正极端103a。另外，第一基极端子B1通过第一电阻元件214连接到电池单元103的负极端103b和电池组100的负极端子101。

当电力转换装置300的输出电压施加到第一基极端子B1时，接通第一开关元件211。也就是说，当电力转换装置300的输出电压施加到电池单元103的负极端103b时，接通第一开关元件211。当第一开关元件211通过电力转换装置300的输出电压接通时，第一开关元件211将二极管213的反向电压施加到第二开关元件212。

第二开关元件212被配置为在第二开关元件212通过第一开关元件211接通时，将反向连接检测信号发送到继电器控制器220。

例如，第二开关元件212可以是PNP晶体管。具体地，第二开关元件212可以是具有连接到第一开关元件211的第一集电极端子C1的第二基极端子B2、连接到稳压器400的第二发射极端子E2以及连接到继电器控制器220的第二集电极端子C2的PNP晶体管。此时，第二基极端子B2通过第三电阻元件216连接到第一开关元件211的第一集电极端子C1。也就是说，第二基极端子B2连接到第一集电极端子C1，第三电阻元件216设置在第二基极端子B2与第一集电极端子C1之间。

当二极管213的反向电压施加到第二基极端子B2时，接通第二开关元件212。当第二开关元件212通过二极管213的反向电压接通时，第二开关元件212将稳压器400的输出电压发送到继电器控制器220。

这里，稳压器400的输出电压恒定地保持在预定的电压值。也就是说，稳压器400输出预定电压而不变。

二极管213连接在第一开关元件211的第一发射极端子E1与电池单元正极连接端子218之间，电池单元正极连接端子218直接连接到电池单元103的正极端103a。

在通过第二开关元件212被施加预定电压时，继电器控制器220生成用于执行闩锁继电器110的断开的断开信号并将断开信号发送到闩锁继电器110中的每一个。这里，预定电压，即稳压器400的输出电压为反向连接检测信号。稳压器400将反向连接检测信号施加到第二发射极端子E2。

第二开关元件212的第二集电极端子C2连接到继电器控制器220的输入端子。电池组控制器120也连接到继电器控制器220的输入端子。换言之，电池组控制器120连接到第二开关元件212的第二集电极端子C2。也就是说，电池组控制器120连接到反向连接检测器210的输出端子以接收反向连接检测信号。

当反向连接检测信号通过第二开关元件212施加到继电器控制器220的输入端子时，反向连接检测信号也施加到电池组控制器120。

当施加预定电压，即输入反向连接检测信号时，电池组控制器120生成用于执行闩锁继电器110的断开的断开信号并将断开信号发送到闩锁继电器110中的每一个。

接收到从继电器控制器220和电池组控制器120施加的断开信号的闩锁继电器110通过断开信号断开，从而解除电池组100的反向连接。

闩锁继电器110分别具有施加断开信号的端子和施加接通信号的端子。即使双重施加继电器控制器220的断开信号和电池组控制器120的断开信号，闩锁继电器110也正常断开。

另一方面，根据本公开的实施例的电池组100可以被配置为包括辅助闩锁继电器(参照图2的附图标记112)。参照图2，在多个闩锁继电器110中的任意一个断开时，辅助闩锁继电器112接通。

如图1所示，电池组100可以被配置为包括彼此并联连接的两个电池单元103。在两个电池单元103中的任意一个发生故障时，断开与发生故障的电池单元连接的闩锁继电器。此时，辅助闩锁继电器112接通，从而允许将两个电池单元103中的正常电池单元的电力供应到电力转换装置300。正常的电池单元的电力通过正极端子102施加到电力转换装置300。电池单元103可能因过温、过压等而发生故障。

在两个电池单元103都正常时，辅助闩锁继电器112保持在断开状态。换言之，辅助闩锁继电器112保持在断开状态，直到两个电池单元103中的任意一个发生故障为止。

上述本公开的电池组保护装置被配置为通过反向连接解除单元200和电池组控制器120以双重方式断开闩锁继电器110，从而即使在电池组控制器120由于故障或重置等而无法断开闩锁继电器110时，也可以通过反向连接解除单元200断开闩锁继电器110。

另外，即使当反向连接解除单元220的继电器控制器220无法断开闩锁继电器110时，本公开的电池组保护装置也可以通过电池组控制器120断开闩锁继电器110。

如上所述，本公开的电池组保护装置能够在电池组控制器120或闩锁控制器220处于正常状态时，在发生电池组100的反向连接之后立即断开闩锁继电器110，从而解除电池组100的反向连接，也防止了在长时间保持电池组100的反向连接时可能发生的电池组100火灾和爆炸。

尽管参照附图所示的具体实施例对本公开进行了描述，但除非另有定义，否则本文使用的包括技术和科学术语的所有术语具有与该公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。另外，本公开的范围不限于上述实施例，并且本领域技术人员使用本公开的基本概念所作的各种修改和改进也落入本公开的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于保护电池组的装置，包括：

电池组，包括负极端子、多个正极端子和多个电池单元，所述负极端子和所述正极端子连接到电力转换装置，并且所述多个电池单元利用通过所述电力转换装置供应的电力进行充电；

多个闩锁继电器，以能够单独解除所述正极端子与所述电池单元的连接的方式来连接所述多个正极端子和所述多个电池单元；

反向连接解除单元，判断所述电池组是否反向连接到所述电力转换装置，并且在判断为所述电池组反向连接到所述电力转换装置时，生成反向连接检测信号，并且将断开信号发送到所述多个闩锁继电器；以及

电池组控制器，在从所述反向连接解除单元施加所述反向连接检测信号时，将所述断开信号发送到所述多个闩锁继电器。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述反向连接解除单元包括：

反向连接检测器，基于所述负极端子的电压和所述正极端子的电压来判断所述电池组是否反向连接到所述电力转换装置，并且在判断为所述电池组反向连接到所述电力转换装置时，输出所述反向连接检测信号；以及

继电器控制器，在所述反向连接检测信号施加到所述继电器控制器的输入端子时，通过向所述多个闩锁继电器发送所述断开信号来执行所述闩锁继电器的断开。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，在将0V施加到所述多个正极端子中的至少一个并且将所述电力转换装置的输出电压施加到所述负极端子时，所述反向连接检测器输出所述反向连接检测信号。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，在将所述电力转换装置的输出电压施加到所述多个正极端子并且将0V施加到所述负极端子时，所述反向连接检测器不输出所述反向连接检测信号。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述反向连接检测器包括：

第一开关元件，连接到彼此并联连接的电池单元的负极端和正极端，并且在将所述电力转换装置的输出电压施加到所述电池单元的负极端并且将0V施加到所述电池单元中的至少一个的正极端时，接通第二开关元件；以及

所述第二开关元件，在所述第二开关元件通过所述第一开关元件接通时，将所述反向连接检测信号施加到所述继电器控制器。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一开关元件是NPN晶体管，所述NPN晶体管包括：

第一基极端子，所述电池单元的负极端连接到所述第一基极端子；

第一发射极端子，通过二极管连接到所述电池单元的正极端；以及

第一集电极端子，连接到所述第二开关元件的第二基极端子。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第二开关元件是PNP晶体管，所述PNP晶体管包括：

第二基极端子，连接到所述第一集电极端子；

第二发射极端子，连接到稳压器，所述反向连接检测信号从所述稳压器施加到所述第二发射极端子；以及

第二集电极端子，连接到所述继电器控制器。

8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电池组控制器连接到所述反向连接检测器，以接收从所述反向连接检测器发送的所述反向连接检测信号。

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