CN206878453U - 电池保护装置和电池系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出了一种电池保护装置和一种电池系统,其中,电池保护装置包括:短路保护装置,包括短路保护元件,在通过短路保护元件的电流达到短路保护电流的情况下,短路保护元件断开;第一热保护元件,与短路保护装置串联,在第一热保护元件的温度上升至第一触发温度时,第一热保护元件断开;第一加热装置,外接于电池管理系统,在接收来自电池管理系统的加热信号后对第一热保护元件进行加热;电池管理系统,连接至第一加热装置,用于在电池高压回路发生故障时发送加热信号至第一加热装置。通过本实用新型的技术方案,进一步提升了电池高压回路断开的成功率,提升了电池系统的安全性能。

Description

电池保护装置和电池系统
【技术领域】
本实用新型涉及电池安全技术领域,尤其涉及一种电池保护装置和一种电池系统。
【背景技术】
目前,动力电池高压系统在充电或者行车过程中容易发生过温、过压等极端故障,为防止故障的进一步加剧,需切断高压回路来保护电池系统。在相关技术中,往往采用降电流后切断继电器的处理方案,然而,当负载电流极大,或继电器本身老化失效时,很可能会导致继电器粘连,无法成功切断高压回路,造成器件损坏,甚至威胁用户的生命安全。
因此,如何及时有效地切断高压回路,成为目前亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
本实用新型实施例提供了一种电池保护装置和一种电池系统,旨在解决相关技术中切断高压回路易失败的技术问题,能够提升切断高压回路的成功率,进一步提升电池系统的安全性能。
第一方面,本实用新型实施例提供了一种电池保护装置,包括:短路保护装置,设置在电池高压回路中,包括短路保护元件,在通过所述短路保护元件的电流达到短路保护电流的情况下,所述短路保护元件断开;第一热保护元件,设置在所述电池高压回路中,与所述短路保护装置串联,在所述第一热保护元件的温度上升至第一触发温度时,所述第一热保护元件断开;第一加热装置,外接于电池管理系统,所述第一热保护元件位于所述第一加热装置的有效热传导距离范围内,所述第一加热装置在接收来自所述电池管理系统的加热信号后对所述第一热保护元件进行加热;电池管理系统,连接至所述第一加热装置,用于监控所述电池高压回路,并在所述电池高压回路发生故障时发送加热信号至所述第一加热装置。
在本实用新型上述实施例中,可选地,所述短路保护元件包括保险丝或电流继电器。
在本实用新型上述实施例中,可选地,所述第一热保护元件为低熔点合金或温度继电器。
在本实用新型上述实施例中,可选地,还包括:集成器件温度保护元件,设置在所述电池高压回路中,与所述短路保护装置串联,当所述集成器件温度保护元件的温度上升至第二触发温度时,所述集成器件温度保护元件断开。
在本实用新型上述实施例中,可选地,所述集成器件温度保护元件为低熔点合金或温度继电器。
在本实用新型上述实施例中,可选地,所述低熔点合金的熔点范围为76摄氏度至221摄氏度。
在本实用新型上述实施例中,可选地,所述第一加热装置包括:第一加热器,用于对第一热保护元件进行加热;加热控制开关,与所述第一加热器相连,所述加热控制开关在接收到来自所述电池管理系统的加热信号的情况下闭合,使所述第一加热器所在的第一支路导通。
在本实用新型上述实施例中,可选地,所述第一加热装置还包括:第二加热器,位于与所述加热控制开关相连的第二支路,与所述第一加热器并联,可接收来自所述电池管理系统的加热信号开启加热工作;第二热保护元件,设置在所述加热控制开关所在的主路中,位于所述第二加热器的有效热传导距离范围内,当所述第二热保护元件的温度上升至第三触发温度时,所述第二热保护元件断开。
在本实用新型上述实施例中,可选地,还包括:高压互锁装置,所述高压互锁装置的一端连接至所述电池保护装置的内部元件,另一端连接至所述电池管理系统。
第二方面,本实用新型实施例提供了一种电池系统,包括上述第一方面中任一项所述的电池保护装置,所述电池保护装置与所述电池系统中的电池管理系统相连。
以上技术方案,针对相关技术中切断高压回路易失败的技术问题,在电路中设置了短路保护装置的同时,还增加了用加热器主动熔断第一热保护元件来实现断开高压回路的部分。
具体来说,一方面,短路保护装置中的短路保护元件具有额定的短路保护电流,当电池高压回路发生短路等问题时,会造成电流过大,此时的电流如果达到短路保护元件的短路保护电流,则短路保护元件就会断开,也就是高压回路断开。
另一方面,在电池系统中,不仅仅会遇见短路等电流过大的问题,还会出现各式各样的其他突发状况,这些突发状况虽然不具备高电流,但也会带来不安全因子,如电池电路中的主要器件故障,也需要切断高压回路,因此,仅仅通过对电流的监控,无法应对在这些突发状况。故可以通过电池管理系统对电池高压回路乃至整个电池系统进行监控,当监控到电池高压回路乃至整个电池系统中的任一线路或任一器件发生故障时,即可启动电池高压回路中的第一加热装置对第一热保护元件进行加热,第一热保护元件具有额定的第一触发温度,当第一热保护元件被加热至第一触发温度时会熔断或断开,从而使电池高压回路断开。
并且,短路保护元件与第一热保护元件串联连接在电池高压回路中,两者中任一个断开时,电池高压回路即断开。
通过以上技术方案,在电池系统的电流过大时和发生其他故障时均可以断开电池高压回路,扩大了电池安全保护的范围,并能够在短路保护装置无法及时断开时,由电池管理系统控制第一加热装置加热第一热保护元件来实现电池高压回路的断开,为短路保护提供了双重保险,进一步提升了电池高压回路断开的成功率,提升了电池系统的安全性能。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本实用新型的一个实施例的电池保护装置的示意图;
图2示出了本实用新型的一个实施例的电池保护装置中部分结构的示意图;
图3示出了本实用新型的一个实施例的电池系统的框图;
图4示出了本实用新型的一个实施例的电池系统中的电箱电器架构图;
图5示出了图4中的电池保护装置及其电池管理系统的接线图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本实用新型的技术方案,下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
图1示出了本实用新型的一个实施例的电池保护装置的示意图。
如图1所示,本实用新型实施例提供了一种电池保护装置100,包括:短路保护装置102、第一热保护元件104、第一加热装置106和电池管理系统108。
其中,短路保护装置102设置在电池高压回路中,包括短路保护元件1022,在通过所述短路保护元件1022的电流达到短路保护电流的情况下,所述短路保护元件1022断开,当然,短路保护装置102中除了短路保护元件1022,还可以包括其他功能部分,在图1中并未示出。其中,短路保护元件1022包括保险丝或电流继电器,保险丝可以在电流过大时直接熔断,而电流继电器则可以在电流达到短路保护电流时自动断开,相对于保险丝,可以多次利用,降低了安全保护的成本。
第一热保护元件104设置在所述电池高压回路中,与所述短路保护装置102串联,在所述第一热保护元件104的温度上升至第一触发温度时,所述第一热保护元件104断开。其中,第一热保护元件104包括但不限于低熔点合金或温度继电器,其中,低熔点合金的熔点范围为76摄氏度至221摄氏度,当低熔点合金的温度上升至该熔点范围内后,就会被熔断,实现电池高压回路的断开,而温度继电器则是在温度达到第一触发温度时自动断开,相对于低熔点合金,温度继电器可以多次利用,降低了安全保护的成本。
第一加热装置106外接于电池管理系统108,所述第一热保护元件104位于所述第一加热装置106的有效热传导距离范围内,所述第一加热装置106在接收来自所述电池管理系统108的加热信号后对所述第一热保护元件104进行加热。
电池管理系统108连接至所述第一加热装置106,用于监控所述电池高压回路,并在所述电池高压回路发生故障时发送加热信号至所述第一加热装置106。
以上技术方案,针对相关技术中切断高压回路易失败的技术问题,在电路中设置了短路保护装置102的同时,还增加了用加热器主动熔断第一热保护元件104来实现断开高压回路的部分。
具体来说,一方面,短路保护装置102中的短路保护元件1022具有额定的短路保护电流,当电池高压回路发生短路等问题时,会造成电流过大,此时的电流如果达到短路保护元件1022的短路保护电流,则短路保护元件1022就会断开,实现被动断开高压回路。
另一方面,在电池系统中,不仅仅会遇见短路等电流过大的问题,还会出现各式各样的其他突发状况,这些突发状况虽然不具备高电流,但也会带来不安全因子,如电池电路中的主要器件故障,也需要切断高压回路,因此,仅仅通过对电流的监控,无法应对在这些突发状况。故可以通过电池管理系统108对电池高压回路乃至整个电池系统进行监控,当监控到电池高压回路乃至整个电池系统中的任一线路或任一器件发生故障时,即可启动电池高压回路中的第一加热装置106对第一热保护元件104进行加热,第一热保护元件104具有额定的第一触发温度,当第一热保护元件104被加热至第一触发温度时会熔断或断开,从而实现主动断开电池高压回路。
并且,短路保护元件1022与第一热保护元件104串联连接在电池高压回路中,两者中任一个断开时,电池高压回路即断开。
通过以上技术方案,在电池系统的电流过大时和发生其他故障时均可以断开电池高压回路,扩大了电池安全保护的范围,并能够在短路保护装置102无法及时断开时,由电池管理系统108控制第一加热装置106加热第一热保护元件104来实现电池高压回路的断开,为短路保护提供了双重保险,进一步提升了电池高压回路断开的成功率,提升了电池系统的安全性能。
图2示出了本实用新型的一个实施例的电池保护装置中部分结构的示意图。
如图2所示,电池保护装置100还可以包括集成器件温度保护元件110,集成器件温度保护元件110设置在所述电池高压回路中,与所述短路保护装置102串联,当集成器件温度保护元件110的温度上升至第二触发温度时,所述集成器件温度保护元件断开。
这样,可以直接通过集成器件温度保护元件110来实现对集成器件的温度的保护,当集成器件的工作温度过高时,会对对应的集成器件温度保护元件110进行热传导,使集成器件温度保护元件110的温度升高,而当集成器件温度保护元件110的温度达到第二触发温度时,集成器件温度保护元件110就会断开,从而使电池高压回路断开,实现保护功能。
其中,集成器件温度保护元件110包括但不限于低熔点合金或温度继电器,第二触发温度为低熔点合金的熔断温度或温度继电器的开关切换温度。具体地,低熔点合金的熔点范围为76摄氏度至221摄氏度,当低熔点合金的温度上升至该熔点范围内后,就会被熔断,实现电池高压回路的断开,而温度继电器则是在温度达到第一触发温度时自动断开,相对于低熔点合金,温度继电器可以多次利用,降低了安全保护的成本。
如图2所示,第一加热装置106包括:第一加热器1062,用于对第一热保护元件104进行加热;加热控制开关1064,与所述第一加热器1062相连,所述加热控制开关1064在接收到来自所述电池管理系统108的加热信号的情况下闭合,使所述第一加热器1062所在的第一支路导通。其中,加热控制开关1064包括但不限于继电器、电磁阀、红外开关和各种类型的传感器开关等。
具体来说,电池管理系统108可以向加热控制开关1064发送加热信号,加热控制开关1064在接收到加热信号后闭合,则第一加热器1062导通,进入加热工作,由于第一热保护元件104位于所述第一加热装置106的有效热传导距离范围内,第一热保护元件104被第一加热器1062一直加热至第一触发温度就会断开,从而实现高压回路的断开。
第一加热装置106还包括:第二加热器1066,位于与所述加热控制开关相连的第二支路,与所述第一加热器1062并联,可接收来自所述电池管理系统108的加热信号开启加热工作;第二热保护元件1068,设置在所述加热控制开关1064所在的主路中,位于所述第二加热器1066的有效热传导距离范围内,当所述第二热保护元件1068的温度上升至第三触发温度时,所述第二热保护元件1068断开。
具体来说,第二加热器1066也由加热控制开关1064控制,用于对第二热保护元件1068进行加热,在第一热保护元件104被第一加热器1062加热断开的同时,第二加热器1066也将第二热保护元件1068熔断,使得整个用于加热的电路断开,避免在第一热保护元件104断开后持续加热造成的不安全因素,进一步提升了电池系统的安全性能。
需要补充的是,上述任一实施例中,第一热保护元件104和第二热保护元件1068可以是ITCO(主动熔断器)元件,还可以是除此之外的其他任何能够根据温度升高而断路的元件。
图3示出了本实用新型的一个实施例的电池系统的框图。
如图3所示,本实用新型的一个实施例的电池系统300,包括图1和图2中任一项示出的电池保护装置100,其中,该电池保护装置100可设置在电池系统300的高压回路中。
该电池系统300具有和图1和图2中任一项示出的电池保护装置100相同的技术效果,在此不再赘述。
图4示出了本实用新型的一个实施例的电池系统中的电箱电器架构图。
如图4所示,电流从电箱正极通过电池模组流经电池保护装置100的集成电路部分,回到电箱负极,电池管理系统108连接有多个电池模组,包括模组1、模组2、模组3、模组4,当然,还可以包括更多模组,在图中并未示出。电池保护装置100在包含集成电路部分(包括但不限于图1和图2中任一项示出的任一部分)的同时,还连接有电池管理系统108,从而通过电池管理系统108监控电池系统,在电池系统发生故障时,电池管理系统108向图2示出的电路结构发送加热信号,通过加热来熔断第一热保护元件104,实现主动断开高压回路。
图5示出了图4中的电池保护装置及其电池管理系统的接线图。
如图5所示,电池保护装置100中的集成电路部分(包括但不限于图1和图2中任一项示出的任一部分)通过接插件与电池管理系统108相连,以便电池管理系统108主动控制集成电路部分的通断。其中,接插件部分可设置有高压互锁装置(图5中未示出),也就是说,高压互锁装置的一端连接至电池保护装置100的集成电路部分,另一端连接至电池管理系统108,实现高压互锁,进一步提高安全保护性能。
以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案,通过本实用新型的技术方案,在电池系统的电流过大时和发生其他故障时均可以断开电池高压回路,扩大了电池安全保护的范围,并能够在短路保护装置102无法及时断开时,由电池管理系统108控制第一加热装置106加热第一热保护元件104来实现电池高压回路的断开,为短路保护提供了双重保险,进一步提升了电池高压回路断开的成功率,提升了电池系统的安全性能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电池保护装置,其特征在于,包括:
短路保护装置,设置在电池高压回路中,包括短路保护元件,在通过所述短路保护元件的电流达到短路保护电流的情况下,所述短路保护元件断开;
第一热保护元件,设置在所述电池高压回路中,与所述短路保护装置串联,在所述第一热保护元件的温度上升至第一触发温度时,所述第一热保护元件断开;
第一加热装置,外接于电池管理系统,所述第一热保护元件位于所述第一加热装置的有效热传导距离范围内,所述第一加热装置在接收来自所述电池管理系统的加热信号后对所述第一热保护元件进行加热;
电池管理系统,连接至所述第一加热装置,用于在所述电池高压回路发生故障时发送加热信号至所述第一加热装置。
2.根据权利要求1所述的电池保护装置,其特征在于,所述短路保护元件包括保险丝或电流继电器。
3.根据权利要求1所述的电池保护装置,其特征在于,所述第一热保护元件为低熔点合金或温度继电器。
4.根据权利要求1所述的电池保护装置,其特征在于,还包括:
集成器件温度保护元件,设置在所述电池高压回路中,与所述短路保护装置串联,当所述集成器件温度保护元件的温度上升至第二触发温度时,所述集成器件温度保护元件断开。
5.根据权利要求4所述的电池保护装置,其特征在于,所述集成器件温度保护元件为低熔点合金或温度继电器。
6.根据权利要求3或5所述的电池保护装置,其特征在于,所述低熔点合金的熔点范围为76摄氏度至221摄氏度。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池保护装置,其特征在于,所述第一加热装置包括:
第一加热器,用于对第一热保护元件进行加热;
加热控制开关,与所述第一加热器相连,所述加热控制开关在接收到来自所述电池管理系统的加热信号的情况下闭合,使所述第一加热器所在的第一支路导通。
8.根据权利要求7所述的电池保护装置,其特征在于,所述第一加热装置还包括:
第二加热器,位于与所述加热控制开关相连的第二支路,与所述第一加热器并联,可接收来自所述电池管理系统的加热信号开启加热工作;
第二热保护元件,设置在所述加热控制开关所在的主路中,位于所述第二加热器的有效热传导距离范围内,当所述第二热保护元件的温度上升至第三触发温度时,所述第二热保护元件断开。
9.根据权利要求7所述的电池保护装置,其特征在于,还包括:
高压互锁装置,所述高压互锁装置的一端连接至所述电池保护装置的内部元件,另一端连接至所述电池管理系统。
10.一种电池系统,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的电池保护装置。
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