CN116080403B - 一种汽车电池包安全保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电池包安全保护系统。本发明通过设计汽车电池包安全保护系统，即连接汽车电池包、高低压输出集成模块和蓄电池，将高低压输出集成模块中的BMS主板配置为：分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，能够在现有汽车电池包的安全保护方式的基础上，增加触发智能熔断器切断高压回路的安全保护方式，使得在小电流导致继电器粘连的失效模式下也能切断高压系统与外部负载的连接，杜绝触电风险，从而全面有效地实现对汽车电池包的安全保护。

Description

一种汽车电池包安全保护系统

技术领域

本发明涉及汽车电池包安全技术领域，尤其涉及一种汽车电池包安全保护系统。

背景技术

目前，汽车电池包的安全保护方式大多以熔断器(主保险)短路被动保护和继电器主动保护为主，这种安全保护方式在小电流导致继电器粘连的失效模式下存在盲区，难以及时准确地监测到这一失效模式，无法全面有效地实现对汽车电池包的安全保护。且在现有的汽车电池包安全保护系统中，BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)主板、BMS从板、BDU((Battery energy Distribution Unit，电池能量分布单元)的分布式设计占用电芯布置空间，在一定程度上降低了汽车电池包的空间利用率。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种汽车电池包安全保护系统，能够全面有效地实现对汽车电池包的安全保护。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种汽车电池包安全保护系统，包括高低压输出集成模块、蓄电池；所述高低压输出集成模块包括主正继电器、预充继电器、预充电阻、快充继电器、BMS主板、BMS从板、备份电源、智能熔断器；

汽车电池包的正极与所述高低压输出集成模块的主正端连接，所述汽车电池包的负极与所述高低压输出集成模块的主负端连接；所述主正继电器和所述预充继电器的一触点端分别与所述高低压输出集成模块的主正端连接，所述主正继电器的另一触点端分别与所述快充继电器的一触点端连接和接入IPS高压连接器，所述预充继电器的另一触点端通过所述预充电阻分别与所述快充继电器的一触点端连接和接入所述IPS高压连接器，所述快充继电器的另一触点端接入快充高压连接器，所述主正继电器、所述预充继电器和所述快充继电器的两个线圈端均接入所述BMS主板；所述BMS主板的信号端与所述BMS从板的信号端连接，所述BMS主板的低压受电端与所述备份电源的低压供电端连接，所述备份电源的高压受电端接入所述IPS高压连接器，所述BMS主板的控制端与所述智能熔断器的受控端连接，所述智能熔断器的一接线端接入所述IPS高压连接器，所述智能熔断器的另一接线端与所述高低压输出集成模块的主负端连接；所述蓄电池的低压供电端与所述备份电源的低压受电端连接；

所述BMS主板，被配置为：

分别对所述主正继电器、所述预充继电器、所述快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到所述主正继电器、所述预充继电器或所述快充继电器处于粘连状态时，触发所述智能熔断器切断高压回路。

进一步地，所述BMS主板，还被配置为：

对所述汽车电池包进行运行状态监测，并在监测到所述汽车电池包处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作。

进一步地，所述高低压输出集成模块还包括主保险；

所述主正继电器和所述预充继电器的第一触点端均通过所述主保险与所述高低压输出集成模块的主正端连接。

进一步地，所述分别对所述主正继电器、所述预充继电器、所述快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到所述主正继电器、所述预充继电器或所述快充继电器处于粘连状态时，触发所述智能熔断器切断高压回路，具体包括：

当汽车处于紧急下电状态时，分别判断所述主正继电器、所述预充继电器、所述快充继电器是否处于粘连状态；

若判定所述主正继电器、所述预充继电器或所述快充继电器处于粘连状态，则向所述智能熔断器发送引爆信号，触发所述智能熔断器切断高压回路。

进一步地，所述对所述汽车电池包进行运行状态监测，并在监测到所述汽车电池包处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，具体包括：

当汽车电源处于切断状态时，判断所述蓄电池是否处于亏电状态；

若所述蓄电池处于亏电状态，则切换所述备份电源，使所述备份电源对所述BMS主板进行供电；

基于预定巡检策略，对所述汽车电池包进行运行状态监测，根据监测结果判断所述汽车电池包是否处于异常运行状态；

若所述汽车电池包处于异常运行状态，则上传当前所述汽车电池包的状态参数，并发送预警信息。

进一步地，所述对所述汽车电池包进行运行状态监测，并在监测到所述汽车电池包处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，具体还包括：

若所述蓄电池不处于亏电状态，则直接基于所述预定巡检策略，对所述汽车电池包进行运行状态监测，根据所述监测结果判断所述汽车电池包是否处于异常运行状态。

进一步地，所述BMS从板，被配置为：

通过设置在所述汽车电池包内的若干个状态参数采集元件采集所述汽车电池包的状态参数，向所述BMS主板发送所述汽车电池包的状态参数。

进一步地，所述状态参数采集元件包括电压信号采集元件和温度信号采集元件。

进一步地，所述汽车电池包包括若干个电池模组；各个所述电池模组依次串联连接。

进一步地，所述BMS主板、所述BMS从板、BDU作为一个集成一体件布置在所述汽车电池包的前舱。

相比于现有技术，本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过设计汽车电池包安全保护系统，即连接汽车电池包、高低压输出集成模块和蓄电池，将高低压输出集成模块中的BMS主板配置为：分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，能够在现有汽车电池包的安全保护方式的基础上，增加触发智能熔断器切断高压回路的安全保护方式，使得在小电流导致继电器粘连的失效模式下也能切断高压系统与外部负载的连接，杜绝触电风险，从而全面有效地实现对汽车电池包的安全保护。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种汽车电池包安全保护系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中一优选实施例的一种汽车电池包安全保护系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中示例的BMS主板监测继电器粘连状态的流程示意图；

图4为本发明实施例中示例的BMS主板监测汽车电池包运行状态的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明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。

如图1所示，本发明实施例提供一种汽车电池包安全保护系统，包括高低压输出集成模块12、蓄电池13；高低压输出集成模块12包括主正继电器、预充继电器、预充电阻、快充继电器、BMS主板、BMS从板、备份电源、智能熔断器；汽车电池包11的正极与高低压输出集成模块12的主正端连接，汽车电池包11的负极与高低压输出集成模块12的主负端连接；主正继电器和预充继电器的一触点端分别与高低压输出集成模块12的主正端连接，主正继电器的另一触点端分别与快充继电器的一触点端连接和接入IPS高压连接器，预充继电器的另一触点端通过预充电阻分别与快充继电器的一触点端连接和接入IPS高压连接器，快充继电器的另一触点端接入快充高压连接器，主正继电器、预充继电器和快充继电器的两个线圈端均接入BMS主板；BMS主板的信号端与BMS从板的信号端连接，BMS主板的低压受电端与备份电源的低压供电端连接，备份电源的高压受电端接入IPS高压连接器，BMS主板的控制端与智能熔断器的受控端连接，智能熔断器的一接线端接入IPS高压连接器，智能熔断器的另一接线端与高低压输出集成模块12的主负端连接；蓄电池13的低压供电端与备份电源的低压受电端连接；BMS主板，被配置为：分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路。

作为示例性地，设计高低压输出集成模块12，高低压输出集成模块12包括主正继电器、预充继电器、预充电阻、快充继电器、BMS主板、BMS从板、备份电源、智能熔断器。

连接汽车电池包11、高低压输出集成模块12和蓄电池13，得到汽车电池包安全保护系统，汽车电池包安全保护系统的电路连接关系为：汽车电池包11的正极与高低压输出集成模块12的主正端连接，汽车电池包11的负极与高低压输出集成模块12的主负端连接；主正继电器和预充继电器的一触点端分别与高低压输出集成模块12的主正端连接，主正继电器的另一触点端分别与快充继电器的一触点端连接和接入IPS高压连接器，预充继电器的另一触点端通过预充电阻分别与快充继电器的一触点端连接和接入IPS高压连接器，快充继电器的另一触点端接入快充高压连接器，主正继电器、预充继电器和快充继电器的两个线圈端均接入BMS主板；BMS主板的信号端与BMS从板的信号端连接，BMS主板的低压受电端与备份电源的低压供电端连接，备份电源的高压受电端接入IPS高压连接器，BMS主板的控制端与智能熔断器的受控端连接，智能熔断器的一接线端接入IPS高压连接器，智能熔断器的另一接线端与高低压输出集成模块12的主负端连接；蓄电池13的低压供电端与备份电源的低压受电端连接。

同时将BMS主板配置为：分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，以应用汽车电池包安全保护系统，通过BMS主板对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，确保及时准确地监测到小电流导致继电器粘连的失效模式，通过BMS主板在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，确保在小电流导致继电器粘连的失效模式下切断高压回路。

本实施例通过设计汽车电池包安全保护系统，即连接汽车电池包11、高低压输出集成模块12和蓄电池13，将高低压输出集成模块12中的BMS主板配置为：分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，能够在现有汽车电池包11的安全保护方式的基础上，增加触发智能熔断器切断高压回路的安全保护方式，使得在小电流导致继电器粘连的失效模式下也能切断高压系统与外部负载的连接，杜绝触电风险，从而全面有效地实现对汽车电池包11的安全保护。

在优选的实施例当中，BMS主板，还被配置为：对汽车电池包11进行运行状态监测，并在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作。

作为示例性地，在设计汽车电池包安全保护系统的同时，还将BMS主板配置为：对汽车电池包11进行运行状态监测，并在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，以应用汽车电池包安全保护系统，通过BMS主板对汽车电池包11进行运行状态监测，确保及时准确地监测汽车电池包11的运行状态，通过在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，确保自动上报汽车电池包11的异常运行情况，使得用户可快速针对汽车电池包11的异常运行情况做出应对措施。

本实施例通过将BMS主板配置为：对汽车电池包11进行运行状态监测，并在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，能够全面有效地实现对汽车电池包11的安全保护。

在优选的实施例当中，高低压输出集成模块12还包括主保险；主正继电器和预充继电器的第一触点端均通过主保险与高低压输出集成模块12的主正端连接。

作为示例性地，在高低压输出集成模块12内增设主保险，将主正继电器和预充继电器的第一触点端均通过主保险与高低压输出集成模块12的主正端连接，得到汽车电池包安全保护系统。汽车电池包安全保护系统的结构示意图如图2所示。

可以理解的是，图1所示的汽车电池包安全保护系统采用单保险架构，图2所示的汽车电池包安全保护系统采用双保险架构。

本实施例通过在高低压输出集成模块12内增设主保险来设计汽车电池包安全保护系统，能够保留现有的高低压输出集成模块12内增设主保险的安全保护方式，全面有效地实现对汽车电池包11的安全保护。

在优选的实施例当中，所述分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，具体包括：当汽车处于紧急下电状态时，分别判断主正继电器、预充继电器、快充继电器是否处于粘连状态；若判定主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态，则向智能熔断器发送引爆信号，触发智能熔断器切断高压回路。

作为示例性地，应用汽车电池包安全保护系统，通过BMS主板，实时检测汽车是否处于紧急下电状态，当检测到汽车处于紧急下电状态时，分别判断主正继电器、预充继电器、快充继电器是否处于粘连状态，若判定主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态，则向智能熔断器发送引爆信号，触发智能熔断器切断高压回路，若判定主正继电器、预充继电器和快充继电器均不处于粘连状态，则结束本次监测继电器粘连状态，等待下一次监测继电器粘连状态。BMS主板监测继电器粘连状态的流程示意图如图3所示。

本实施例通过BMS主板进行继电器粘连状态监测，在监测到继电器处于粘状态时触发智能熔断器切断高压回路，能够全面有效地实现对汽车电池包11的安全保护。

在优选的实施例当中，所述对汽车电池包11进行运行状态监测，并在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，具体包括：当汽车电源处于切断状态时，判断蓄电池13是否处于亏电状态；若蓄电池13处于亏电状态，则切换备份电源，使备份电源对BMS主板进行供电；基于预定巡检策略，对汽车电池包11进行运行状态监测，根据监测结果判断汽车电池包11是否处于异常运行状态；若汽车电池包11处于异常运行状态，则上传当前汽车电池包11的状态参数，并发送预警信息。

在优选的实施例当中，所述对汽车电池包11进行运行状态监测，并在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，具体还包括：若蓄电池13不处于亏电状态，则直接基于预定巡检策略，对汽车电池包11进行运行状态监测，根据监测结果判断汽车电池包11是否处于异常运行状态。

作为示例性地，应用汽车电池包安全保护系统，通过BMS主板，实时检测汽车电源是否处于切断状态，当检测到汽车电源处于切断状态时，判断蓄电池13是否处于亏电状态，在蓄电池13处于亏电状态时，切换备份电源，使备份电源对BMS主板进行供电，并基于预定巡检策略，对汽车电池包11进行运行状态监测，根据监测结果判断汽车电池包11是否处于异常运行状态，若汽车电池包11处于异常运行状态，则向云平台上传当前汽车电池包11的状态参数，以及发送预警信息，若汽车电池包11处于正常运行状态，则仅向云平台上传当前汽车电池包11的状态参数，在蓄电池13不处于亏电状态时，直接基于预定巡检策略，对汽车电池包11进行运行状态监测，根据监测结果判断汽车电池包11是否处于异常运行状态，若汽车电池包11处于异常运行状态，则向云平台上传当前汽车电池包11的状态参数，以及发送预警信息，若汽车电池包11处于正常运行状态，则仅向云平台上传当前汽车电池包11的状态参数。BMS主板监测汽车电池包11运行状态的流程示意图如图4所示。

本实施例通过BMS主板进行汽车电池包11运行状态监测，在监测到汽车电池包11处于异常运行状态时，执行异常预警操作，能够全面有效地实现对汽车电池包11的安全保护。

在优选的实施例当中，BMS从板，被配置为：通过设置在汽车电池包11内的若干个状态参数采集元件采集汽车电池包11的状态参数，向BMS主板发送汽车电池包11的状态参数。

在优选的实施例当中，状态参数采集元件包括电压信号采集元件和温度信号采集元件。

在优选的实施例当中，汽车电池包11包括若干个电池模组；各个电池模组依次串联连接。

作为示例性地，在设计汽车电池包安全保护系统的同时，针对汽车电池包11的每个电池模组，设置至少一个电压信号采集元件和至少一个温度信号采集元件作为状态参数采集元件，以利用各个电压信号采集元件对应采集各个电池模组的电压信号，利用各个温度信号采集元件对应采集各个电池模组的温度信号，得到汽车电池包11的状态参数。

应用汽车电池包安全保护系统，通过BMS从板，获取若干个状态参数采集元件采集的汽车电池包11的状态参数，向BMS主板发送汽车电池包11的状态参数，使得BMS主板可快速准确地获取当前汽车电池包11的状态参数。

在优选的实施例当中，BMS主板、BMS从板、BDU作为一个集成一体件布置在汽车电池包11的前舱。

作为示例性地，将BMS主板、BMS从板、BDU作为一个集成一体件布置在汽车电池包11的前舱(注塑一体件)，使BMS主板、BMS从板、BDU的集成一体件在Y向呈“长条”状布置，增加X向的电芯布置空间，提高整个汽车电池包11的空间利用率及能量密度。

本实施例通过将BMS主板、BMS从板、BDU集成在汽车电池包11的前舱，能够减少BMS主板、BMS从板、BDU的分布式设计占用的电芯布置空间，有利于提高汽车电池包11的空间利用率。

综上所述，实施本发明的实施例，具有如下有益效果：

通过设计汽车电池包安全保护系统，即连接汽车电池包11、高低压输出集成模块12和蓄电池13，将高低压输出集成模块12中的BMS主板配置为：分别对主正继电器、预充继电器、快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到主正继电器、预充继电器或快充继电器处于粘连状态时，触发智能熔断器切断高压回路，能够在现有汽车电池包11的安全保护方式的基础上，增加触发智能熔断器切断高压回路的安全保护方式，使得在小电流导致继电器粘连的失效模式下也能切断高压系统与外部负载的连接，杜绝触电风险，从而全面有效地实现对汽车电池包11的安全保护。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

Claims (10)

1.一种汽车电池包安全保护系统，其特征在于，包括高低压输出集成模块、蓄电池；所述高低压输出集成模块包括主正继电器、预充继电器、预充电阻、快充继电器、BMS主板、BMS从板、备份电源、智能熔断器；

汽车电池包的正极与所述高低压输出集成模块的主正端连接，所述汽车电池包的负极与所述高低压输出集成模块的主负端连接；所述主正继电器和所述预充继电器的一触点端分别与所述高低压输出集成模块的主正端连接，所述主正继电器的另一触点端分别与所述快充继电器的一触点端连接和接入IPS高压连接器，所述预充继电器的另一触点端通过所述预充电阻分别与所述快充继电器的一触点端连接和接入所述IPS高压连接器，所述快充继电器的另一触点端接入快充高压连接器，所述主正继电器、所述预充继电器和所述快充继电器的两个线圈端均接入所述BMS主板；所述BMS主板的信号端与所述BMS从板的信号端连接，所述BMS主板的低压受电端与所述备份电源的低压供电端连接，所述备份电源的高压受电端接入所述IPS高压连接器，所述BMS主板的控制端与所述智能熔断器的受控端连接，所述智能熔断器的一接线端接入所述IPS高压连接器，所述智能熔断器的另一接线端与所述高低压输出集成模块的主负端连接；所述蓄电池的低压供电端与所述备份电源的低压受电端连接；

所述BMS主板，被配置为：

分别对所述主正继电器、所述预充继电器、所述快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到所述主正继电器、所述预充继电器或所述快充继电器处于粘连状态时，触发所述智能熔断器切断高压回路。

2.如权利要求1所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述BMS主板，还被配置为：

对所述汽车电池包进行运行状态监测，并在监测到所述汽车电池包处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作。

3.如权利要求1所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述高低压输出集成模块还包括主保险；

所述主正继电器和所述预充继电器的第一触点端均通过所述主保险与所述高低压输出集成模块的主正端连接。

4.如权利要求1所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述分别对所述主正继电器、所述预充继电器、所述快充继电器进行粘连状态监测，并在监测到所述主正继电器、所述预充继电器或所述快充继电器处于粘连状态时，触发所述智能熔断器切断高压回路，具体包括：

当汽车处于紧急下电状态时，分别判断所述主正继电器、所述预充继电器、所述快充继电器是否处于粘连状态；

若判定所述主正继电器、所述预充继电器或所述快充继电器处于粘连状态，则向所述智能熔断器发送引爆信号，触发所述智能熔断器切断高压回路。

5.如权利要求2所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述对所述汽车电池包进行运行状态监测，并在监测到所述汽车电池包处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，具体包括：

当汽车电源处于切断状态时，判断所述蓄电池是否处于亏电状态；

若所述蓄电池处于亏电状态，则切换所述备份电源，使所述备份电源对所述BMS主板进行供电；

基于预定巡检策略，对所述汽车电池包进行运行状态监测，根据监测结果判断所述汽车电池包是否处于异常运行状态；

若所述汽车电池包处于异常运行状态，则上传当前所述汽车电池包的状态参数，并发送预警信息。

6.如权利要求5所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述对所述汽车电池包进行运行状态监测，并在监测到所述汽车电池包处于异常运行状态时，执行运行异常预警操作，具体还包括：

若所述蓄电池不处于亏电状态，则直接基于所述预定巡检策略，对所述汽车电池包进行运行状态监测，根据所述监测结果判断所述汽车电池包是否处于异常运行状态。

7.如权利要求5所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述BMS从板，被配置为：

通过设置在所述汽车电池包内的若干个状态参数采集元件采集所述汽车电池包的状态参数，向所述BMS主板发送所述汽车电池包的状态参数。

8.如权利要求7所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述状态参数采集元件包括电压信号采集元件和温度信号采集元件。

9.如权利要求1所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述汽车电池包包括若干个电池模组；各个所述电池模组依次串联连接。

10.如权利要求1所述的汽车电池包安全保护系统，其特征在于，所述BMS主板、所述BMS从板、BDU作为一个集成一体件布置在所述汽车电池包的前舱。