CN204367903U - 一种动力电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池包，包括动力电池组，正、负极主接触器，霍尔电流传感器，分流器，及正、负极熔断器，正、负极主接触器和正、负极熔断器均对应连接在经动力电池组的正、负极引出的正、负极母线上，霍尔电流传感器和分流器设置在正或负极母线上。本实用新型采用双通道电流检测方案，使得控制单元能够在高压回路出现短路故障导致霍尔电流传感器无法正常采集高压回路的电流信号时，根据分流器输出的电压信号获得高压回路的短路电流，实现对动力电池包的实时安全监控；另外，正、负极熔断器能够在正、负极主接触器的主触点因高压回路短路而处于粘合状态时，在短路电流的作用下快速熔断，所以能够最大限度保护动力电池包及整车安全。

Description

一种动力电池包

技术领域

本实用新型涉及混合动力汽车的动力电池包，尤其涉及动力电池包的高压安全结构设计。

背景技术

近几年，伴随着各国对新能源汽车呼声的不断提高，以及电池技术的不断突破，混合动力汽车的时代已经来临。混合动力汽车普遍采用大容量、高电压动力电池包，这就给动力电池包的安全使用提出了新的挑战。现有动力电池包的设计方案普遍存在未充分考虑与高压安全相关的信息采集部分的问题。

以电流信号采集为例，目前均采用的是单通道电流检测方案，具体是将霍尔电流传感器串联在动力电池组的输出母线上，以采集动力电池组输出的总电流，通过霍尔电流传感器采集该总电流的目的是供动力电池包的控制单元计算动力电池组的SOC(State of Charge，又称剩余电量)；该种单通道电流检测方案存在的问题是，霍尔电流传感器的采集范围在±300A左右，这只能满足动力电池组在正常充放电工况下的电流检测，而在动力电池包出现例如碰撞、高压回路短路等意外故障时，其将无法继续检测超过量程的短路电流，这会导致动力电池包的控制单元对动力电池组状态的监控失效，这对整车安全性检测是一种功能的丧失。

以电池切断控制为例，目前均采用的是通过连接在高压回路上的正极主接触器和负极主接触器切断高压回路的切断方案，这种切断方案存在的问题是，当动力电池包的高压回路出现短路故障时，很可能导致正极主接触器和负极主接触器的高压触点处于粘合状态而无法根据整车控制器的控制信号正常切断高压回路，这一方面可能使正极主接触器和负极主接触器因承受过高电流而爆炸，对整车带来更大的破坏；另一方面会因无法正常切断高压回路而使动力电池组遭到损坏。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有动力电池包存在的以上缺陷，提供一种可在高压回路出现短路故障时有效保护动力电池包不受损坏的结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种动力电池包，包括控制单元、动力电池组、正极主接触器、负极主接触器和霍尔电流传感器，所述动力电池组的正极与高压盒的正极接线端子连接，形成正极母线；所述动力电池组的负极与高压盒的负极接线端子连接，形成负极母线；所述正极主接触器的主触点连接在所述正极母线上，所述负极主接触器的主触点连接在所述负极母线上；所述霍尔电流传感器设置在所述正极母线或者负极母线上，所述霍尔电流传感器输出的电流信号输入至所述控制单元中；所述动力电池包还包括分流器、正极熔断器和负极熔断器，所述正极熔断器连接在所述正极母线上，所述负极熔断器连接在所述负极母线上；所述分流器连接在所述正极母线或者所述负极母线上，所述分流器输出的电压信号输入至所述控制单元中。

优选的是，所述动力电池包还包括预充接触器和预充电阻，所述预充接触器的主触点和所述预充电阻串联后与所述正极主接触器的主触点并联连接。

优选的是，所述霍尔电流传感器设置在所述正极母线上，所述分流器连接在所述负极母线上。

优选的是，所述动力电池包还包括热敏电阻温度传感器，所述热敏电阻温度传感器连接在使各电池单体串联连接形成所述动力电池组的连接线上，所述热敏电阻温度传感器输出的电压信号输入至所述控制单元中。

优选的是，所述动力电池包还包括维修开关，所述维修开关连接在使各电池单体串联连接形成所述动力电池组的连接线上。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的动力电池包采用双通道电流检测方案，不仅设置有霍尔电流传感器，还设置有分流器，这样，动力电池包的控制单元一方面可根据霍尔电流传感器输出的电流信号计算动力电池组的剩余电量，另一方面可根据分流器输出的电压信号计算高压回路的电流，这样，在动力电池组的输出电流在正常范围内时，控制单元可对两种类型电流传感器采集到的值进行相互比对，提高系统对于信号采集的容错功能；而且在高压回路出现短路故障导致霍尔电流传感器无法正常采集高压回路的电流信号时，控制单元仍可根据分流器输出的电压信号获得高压回路的短路电流，进而实现对动力电池包的实时安全监控；另外，本实用新型的动力电池包还设置有正极熔断器和负极熔断器，由于正极熔断器和负极熔断器能够在高压回路出现短路故障导致正极主接触器和负极主接触器的主触点处于粘合状态而无法正常断开高压回路时，通过短路电流的作用快速熔断，因此，能够有效保护动力电池包及整车的安全。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的动力电池包的一种实施结构；

图2示出了根据本实用新型的动力电池包的另一种实施结构。

附图标号：

BP：动力电池组；       Re2：预充接触器；

Re4：正极主接触器；    Re8：负极主接触器；

J+：正极接线端子；     J-：动力母线高压接口；

B+：动力电池组的正极； B-：动力电池组的负极；

RS：分流器；           CS：霍尔电流传感器；

KS：维修开关。         F1：正极熔断器；

F2：负极熔断器；       RT:热敏电阻温度传感器；

R1：预充电阻。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实用新型为了解决现有动力电池包存在的未充分考虑与高压安全相关的信息采集部分的问题，提供一种经改进的动力电池包。如图1所示，该动力电池包包括控制单元(图中未示出)、动力电池组BP、正极主接触器Re4、负极主接触器Re8和霍尔电流传感器CS，动力电池组BP的正极B+与高压盒的正极接线端子J+连接，形成正极母线，动力电池组BP的负极B-与高压盒的负极接线端子J-连接，形成负极母线，以使动力电池组BP通过高压盒输出高压直流电；该正极主接触器Re4的主触点连接在正极母线上，以使整车控制器(图中未示出)可以通过正极主接触器Re4控制正极母线的输出状态，该负极主接触器Re8的主触点连接在负极母线上，以使整车控制器可以通过负极主接触器Re8控制负极母线的输出状态，为此，该动力电池包应该对应设置主正低压接口和主负低压接口，以通过主正低压接口接收整车控制器输出的用于控制正极主接触器Re4状态的主正控制信号，及通过主负低压接口接收整车控制器输出的用于控制负极主接触器Re8状态的主负控制信号；该霍尔电流传感器CS设置在正极母线或者负极母线上，例如如图1和图2所示，设置在正极母线上，以检测动力电池组BP输出的总电流，霍尔电流传感器CS输出的电流信号输入至控制单元中，以供控制单元通过计算动力电池组的剩余电量等指标监控动力电池包。除此之外，本实用新型的动力电池包还包括分流器RS、正极熔断器F1和负极熔断器F2，该正极熔断器F1连接在正极母线上，负极熔断器F2连接在负极母线上；分流器RS连接在正极母线或者负极母线上，例如如图1和图2所示设置在负极母线上，以使动力电池组BP输出的总电流流经该分流器RS，分流器RS输出的电压信号输入至控制单元中，以供控制单元根据从电压信号中获取的分流器RS两端的当前电压值计算动力电池组BP输出的当前总电流。

由于动力电池包采用由霍尔电流传感器CS和分流器RS组成的双通道电流检测方案，因此，动力电池包的控制单元一方面可根据霍尔电流传感器输出的电流信号计算动力电池组的剩余电量，另一方面还可根据分流器输出的电压信号计算高压回路的电流，这样，在动力电池组的输出电流在正常范围内(例如±300A范围内)时，控制单元可对两种类型电流传感器采集到的值进行相互比对，提高系统对于信号采集的容错功能；而且在高压回路出现短路故障导致霍尔电流传感器无法正常采集高压回路的电流信号时，控制单元仍可根据分流器输出的电压信号获得高压回路的短路电流，进而实现对动力电池包的实时安全监控；另外，本实用新型的动力电池包还设置有正极熔断器和负极熔断器，由于正极熔断器和负极熔断器能够在高压回路出现短路故障导致正极主接触器和负极主接触器的主触点处于粘合状态而无法正常断开高压回路时，通过短路电流的作用快速熔断，因此，能够有效保护动力电池包及整车的安全。

另外，如图2所示，还可为本实用新型的动力电池包设置预充接触器Re2和预充电阻R1，该预充接触器Re2的主触点和预充电阻R1串联后与正极主接触器Re4的主触点并联连接，为此，该动力电池包应该对应设置预充低压接口，以通过预充低压接口接收整车控制器输出的用于控制预充接触器Re2状态的预充控制信号。在该种结构的基础上，整车控制器可以实现的控制为：先通过预充低压接口输出预充控制信号使预充接触器Re2的主触点吸合，并经主负低压接口输出主负控制信号使负极主接触器Re8的主触点吸合，此时，动力电池组BP为高压盒供电，并对连接于高压盒与电机控制器的输入端之间的动力母线进行预充电，当检测到动力母线电压值达到动力电池组BP两端电压的至少90％以上(例如是95％以上)时，整车控制器经主正低压接口输出主正控制信号使正极主接触器Re4的主触点吸合，并延迟例如100ms～300ms的延迟时间停止输出上述预充控制信号，使预充接触器Re2的主触点断开，此时通过正极主接触器Re4的主触点和负极主接触器Re8的主触点为高压盒供电。这可以有效防止在通电瞬间对电机控制器产生大电流冲击，保护电机控制器用电安全。

如图1和图2所示，动力电池包还可以设置热敏电阻温度传感器RT，并将热敏电阻温度传感器RT连接在使各电池单体串联连接形成动力电池组BP的连接线上，且热敏电阻温度传感器RT输出的电压信号输入至控制单元中，这样，控制单元便可根据从电压信号中获取的对应热敏电阻温度传感器RT两端的当前电压值，获得对应热敏电阻温度传感器RT所在位置处的当前环境温度，进而可以根据动力电池包内不同位置处的当前环境温度进行相应的热管理。

如图1和图2所示，动力电池包还可以设置维修开关KS，该维修开关KS连接在使各电池单体串联连接形成动力电池组BP的连接线上，这样，维修人员便可在维修时必须通过维修开关KS断开高压回路，进而可以防止维修人员遭到高压触电危险。

本实用新型的动力电池包还可以设置电池单体电压检测电路，该电池单体电压检测电路连接在动力电池组的各单体电极与控制单元的对应电压检测端口之间，以使控制单元能够实时监测电池单体电压，这样，控制单元便可根据各电池单体电压进行电池单体电压均衡控制，其中，动力电池组的单体电极包括串联形成所述动力电池组的各电池单体的正极和负极，且相邻电池单体之间电性连接在一起的一个正极和一个负极为同一电极，该动力电池组的单体电极包括动力电池组的正极B+和负极B-。

另外，该动力电池包还可设置CAN总线接口，以使动力电池包的控制单元能够通过CAN总线接口与整车控制器通信连接，这样，动力电池包的控制单元便可将动力电池包的状态信息通过CAN总线发送给整车控制器，而且整车控制器可以通过CAN总线将各种指令信息发送给动力电池包的控制单元。

本实用新型的动力电池包适于应用在各种类型的混合动力汽车中，特别是电机占据整个车型功率输出的比重较高(例如50％以上)的重度混合动力汽车，以使动力电池包的安全性能能够达到重度混合动力汽车的要求。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种动力电池包，包括控制单元、动力电池组、正极主接触器、负极主接触器和霍尔电流传感器，所述动力电池组的正极与高压盒的正极接线端子连接，形成正极母线；所述动力电池组的负极与高压盒的负极接线端子连接，形成负极母线；所述正极主接触器的主触点连接在所述正极母线上，所述负极主接触器的主触点连接在所述负极母线上；所述霍尔电流传感器设置在所述正极母线或者负极母线上，所述霍尔电流传感器输出的电流信号输入至所述控制单元中；其特征在于，所述动力电池包还包括分流器、正极熔断器和负极熔断器，所述正极熔断器连接在所述正极母线上，所述负极熔断器连接在所述负极母线上；所述分流器连接在所述正极母线或者所述负极母线上，所述分流器输出的电压信号输入至所述控制单元中。

2.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包还包括预充接触器和预充电阻，所述预充接触器的主触点和所述预充电阻串联后与所述正极主接触器的主触点并联连接。

3.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述霍尔电流传感器设置在所述正极母线上，所述分流器连接在所述负极母线上。

4.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包还包括热敏电阻温度传感器，所述热敏电阻温度传感器连接在使各电池单体串联连接形成所述动力电池组的连接线上，所述热敏电阻温度传感器输出的电压信号输入至所述控制单元中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述动力电池包还包括维修开关，所述维修开关连接在使各电池单体串联连接形成所述动力电池组的连接线上。