CN201887440U - 一种动力电池组安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种动力电池组安全保护装置，属于车用动力电池组安全保护装置技术领域。动力电池组包括电池管理系统(1)、电池组(2)等；电池组(2)有以先串后并方式连接起来的所有电池单体(9)；其特征在于，该装置包括支路继电器(8)、保险丝(10)；支路继电器(8)安装在电池组内每一个串联支路上，保险丝(10)安装在并联支路上。本实用新型当电池管理系统检测到单体电压异常时，电池管理系统判断过流，就给所有继电器发出断开信号，继电器断开；如果电池组内部某个单体出现了故障，保险丝熔断。通过继电器的断开与保险丝熔断，使得单体矩阵中的可能导致过流的单体被从电池矩阵隔绝开来，从而终止了坏单体的扩散效应，保护了电池组的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种动力电池组安全保护装置，属于车用动力电池组安全保护装置技术领域。
背景技术
汽车日渐成为人们日常的普通生活用品。随之而来的能耗和污染问题已经成为摆在全球各国以及各汽车制造厂商面前的重大挑战，开发节能环保的新能源汽车是未来汽车工业的发展方向。在诸多种类的新能源汽的竞争中，纯电动汽车/混合动力车逐渐脱颖而出。然而，作为纯电动车/混合动力车必不可少的关键部件的动力电池，却有着寿命偏低却成本的等缺点。为了提高电池的寿命，一系列的问题必须得到解决：诸如：保证电池工作在安全状态下，防止对电池单体过充、过放以及避免过大的电流流经电池等问题。
由于电池单体的电压、容量都非常有限，为能满足车辆的应用的要求，人们用串联、并联的方式将多个电池单体连接成电池组。电池组有先并联后串联方案，也有先串联后并联的方法。采用先并后串的方案，并联的电池单体之间相互均衡，一致性较好。但是如果某一节单体出现短路故障，它将成为其他与其并联电池的负载，与之并联的所有电池的能量将迅速在故障单体中释放，从而导致更严重后果。采用先串后并方案，如果某节单体出现短路故障，其他单体电池的能量只能通过并联回路来释放，虽然释放总能量与串联方案相当，但释放速度只有先并后串的n分之一(n为串联电池的个数)。可是，先串后并方案的电池组均衡困难。在同一列电池单体上加入并联支路，可以在一定程度上起到均衡的作用，但这又带来了另外的问题，即：当某单体内部短路的时候，与该单体并联的所有单体都被外部短路；当某单体内部断路的时候，与之并联的单体会出现电流增大。这两种情况下，问题都会从坏单体蔓延都其他单体。解决问题的方法是将这个坏掉的单体从电池组网络中隔绝开来。
发明内容
本实用新型针对先串后并类型的电池组，提出了一种动力电池组的安全保护装置，该装置能够防止由于某节电池出现短路，而造成其他与之并联电池的能量在故障电池中集中释放。
一种动力电池组安全保护装置，所述动力电池组包括电池管理系统(1)，电池组(2)，单片电压采集线(3)，电流传感器(4)，总电路继电器(5)，负载接头(6)，总电路电压采集线(7)；电池组(2)有以先串后并方式连接起来的所有电池单体(9)；单片电压采集线(3)，电流传感器(4)，总电路继电器(5)，总电路电压采集线(7)分别连接到电池管理系统(1)；负载接头(6)与外部负载连接，其特征在于，所述动力电池组安全保护装置包括支路继电器(8)，保险丝(10)；
所述支路继电器(8)安装在电池组内每一个串联支路上，所述保险丝(10)安装在并联支路上。
继电器的开关受电池管理系统的控制，在电池正常运行时处于闭合状态。
保险丝在流过较大电流的时候会熔断。
由于采用的上述方案，一方面，当电池管理系统检测到单体电压异常时，电池管理系统判断异常发生的起因，如果认为存在过流的可能，就给所有继电器发出断开信号，继电器断开。另一方面，如果电池组内部某个单体出现了故障，例如短路或断路，就会使得均衡电流上的电流过大，于是保险丝熔断。通过这两个步骤：继电器的断开与保险丝熔断，使得单体矩阵中的可能导致过流的单体被从电池矩阵隔绝开来，从而终止了坏单体的扩散效应，保护了电池组的安全。
附图说明
图1为现有动力电池组与外部电路方法连接结构示意图。其中，1-电池管理系统；2-电池组；3-单片电压采集线；4-电流传感器；5-总电路继电器；6-负载接头，7-总电路电压采集线。
图2为动力电池组的内部组装结构示意图(以3×3单体网络为例)。其中，8-支路继电器；9-电池单体；10-保险丝。
电池根据单体容量单独形成支路。
图1为现有动力电池组与外部电路方法连接结构示意图。其中，1-电池管理系统；2-电池组；3-单片电压采集线；4-电流传感器；5-总电路继电器；6-负载接头，7-总电路电压 采集线。一般现有汽车电池组包括电池管理系统(1)，电池组(2)，单片电压采集线(3)，电流传感器(4)，总电路继电器(5)，负载接头(6)，总电路电压采集线(7)。电池组(2)有以先串后并方式连接起来的所有电池单体(9)。单片电压采集线(3)，电流传感器(4)，总电路继电器(5)，总电路电压采集线(7)分别连接到电池管理系统(1)，负载接头(6)与外部负载连接。如图1所示分为3支路，不同支路，处于同一列的电池单体用熔断丝并联起来形成电池组。
图2为动力电池组的内部组装结构示意图(以3×3单体网络为例)。其中，8-支路继电器；9-电池单体；10-保险丝。
一种动力电池组的安全保护装置，该装置包括支路继电器(8)，保险丝(10)；所述支路继电器(8)安装在电池组内每一个串联支路上，所述保险丝(10)安装在并联支路上。继电器的开关受电池管理系统的控制，在电池正常运行时处于闭合状态。保险丝在流过较大电流的时候会熔断。电池组上装有电流传感器和电压传感器，传感器获得的总电流大小和每个单体电压大小的数据被发送到电池管理系统。电池管理系统还可以控制总电路和各支路的继电器的开关。电池组中安装了规格大小合适的保险丝。下面说明在不同故障情形中保护装置的动作。
(1)对由于某单体发生内部短路所引起的电池组内部电流过大：当该单体发生内部短路时，单体的电压迅速下降。电池管理系统检测到该单体的电压与其他单体电压有较大差别，于是给继电器发出指令，所有继电器同时断开。同时，由于与该单体并联的所有单体被短路，保险丝上流过很大的电流，于是并联这些单体的保险丝熔断。这样，该内部短路的单体所有回路都被断开，内部短路的单体被孤立，从而终止了过流，保护了电池组的安全。。
(2)对由于某单体发生内部断路所引起的电池组内部电流过大：情形(2)与情形(1)类似。原本可以通过该单体的电流改为从保险丝流过，这个电流足以使保险丝熔断；同时内部断路的单体的两侧电压也会出现异常，电池管理系统检测到电压异常后断开所有继电器。与情形(1)一样，保险系的熔断与继电器的断开使得内部断路的单体就被孤立，从而终止了过流，保护了电池组的安全。
Claims (1)
1.一种动力电池组安全保护装置，所述动力电池组包括电池管理系统(1)，电池组(2)，单片电压采集线(3)，电流传感器(4)，总电路继电器(5)，负载接头(6)，总电路电压采集线(7)；电池组(2)有以先串后并方式连接起来的所有电池单体(9)；单片电压采集线(3)，电流传感器(4)，总电路继电器(5)，总电路电压采集线(7)分别连接到电池管理系统(1)；负载接头(6)与外部负载连接，其特征在于，该装置包括支路继电器(8)，保险丝(10)；所述支路继电器(8)安装在电池组内每一个串联支路上，所述保险丝(10)安装在并联支路上。
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