CN209305363U - 一种预充电阻保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预充电阻保护系统，包括电池组、分别连接于电池组总正极、总负极的正极继电器和负极继电器、电池管理装置、用电设备、及与正极继电器并联的预充电路；预充电路包括串联的预充继电器和预充电阻；用电设备设置有预充电容；电池管理装置设置有用于实时采集预充电阻温度的温度测试装置和用于实时采集预充电容两端电压的电压传感器，所述电池管理装置根据预充电阻的实时温度和预充电容的两端实时电压，控制正极继电器、负极继电器及预充继电器闭合或断开。本实用新型通过对预充电阻和预充电容的实时监测，使电池管理装置准确判断预充电阻和预充电容的状态，并有效控制继电器的闭合或断开，从而实现自动化控制启动。

Description

一种预充电阻保护系统

技术领域

本实用新型属于动力汽车的技术领域，具体涉及一种预充电阻保护系统。

背景技术

如今，伴随着信息化高科技时代的来临，能源应用形态正在发生变化，可再生、无污染、小型分立的可移动高性能电源需求快速增长。各国都在大力发展绿色、高效二次电池。在目前的车辆启动电路中，包括电动汽车、混合动力汽车、插电混合动力汽车、燃料电池汽车等，车辆中一般都包括用于滤波和稳压的大电容，当车辆启动时，需要闭合主继电器给车辆的负载供电，由于这些电容的存在，如果直接闭合主继电器，那么在闭合时，电容相当于短路，闭合瞬间会产生很大的冲击电流，这个冲击电流会直接损坏主继电器，甚至会损毁动力电池。

其中，中国专利文献公开了一种预充电阻保护电路及汽车(公开号：CN 206400035U)，包括：预充电阻；与所述预充电阻的第一端连接，检测第一端的第一电压的第一检测器；与所述预充电阻的第二端连接，检测第二端的第二电压的第二检测器；与所述预充电阻的第二端连接，检测流经所述预充电阻的电流的电流检测器；固定在所述预充电阻上的温度传感器；与所述第一检测器、所述第二检测器、所述电流检测器以及所述温度传感器连接的控制器。上述的方案在一定程度上实现了对预充电阻的实时检测，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，未考虑预充电容的状态，电路元件仍然存在损坏的风险；第二，自动化水平较低，不利于提高操作的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种预充电阻保护系统，通过对预充电阻和预充电容的实时监测，使电池管理装置准确判断预充电阻和预充电容的状态，并有效控制继电器的闭合或断开，从而实现自动化控制车辆启动，降低产生冲击电流的风险，还能提高电池组外部电气元件的使用寿命，降低维护保养的成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种预充电阻保护系统，包括电池组、分别连接于所述电池组总正极、总负极的正极继电器和负极继电器、电池管理装置、用电设备、及与所述正极继电器并联的预充电路；

所述预充电路包括串联的预充继电器和预充电阻；

所述用电设备设置有预充电容；

所述电池管理装置设置有用于实时采集所述预充电阻温度的温度测试装置和用于实时采集所述预充电容两端电压的电压传感器，所述电池管理装置根据所述预充电阻的实时温度和所述预充电容的两端实时电压，控制所述正极继电器、所述负极继电器及所述预充继电器闭合或断开。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述预充继电器的一端连接于所述电池组的总正极，所述预充继电器的另一端连接于所述预充电阻。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述正极继电器、所述负极继电器及所述预充继电器的线圈的一端均连接于所述电池管理装置的控制端，所述正极继电器、所述负极继电器及所述预充继电器的线圈的另一端均连接于接地端。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述电池管理装置、所述温度测试装置及所述电压传感器之间采用CAN通讯或RS485通讯。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述预充电阻保护系统还包括整车控制装置，所述整车控制装置与所述电池管理装置连接。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述电池组的总负极和所述负极继电器之间串联有电流传感器，所述电流传感器与所述电池管理装置连接。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述电池组的总正极和所述正极继电器之间串联有熔断器。

作为本实用新型所述的一种预充电阻保护系统的一种改进，所述温度测试装置为接触式测温仪或非接触式测温仪。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括电池组、分别连接于所述电池组总正极、总负极的正极继电器和负极继电器、电池管理装置、用电设备、及与所述正极继电器并联的预充电路；所述预充电路包括串联的预充继电器和预充电阻；所述用电设备设置有预充电容；所述电池管理装置设置有用于实时采集所述预充电阻温度的温度测试装置和用于实时采集所述预充电容两端电压的电压传感器，所述电池管理装置根据所述预充电阻的实时温度和所述预充电容的两端实时电压，控制所述正极继电器、所述负极继电器及所述预充继电器闭合或断开。由于在正常使用情况下，如果车辆出现预充超时，大多数车主选择再次启动，这样会导致预充电阻持续发热，为了避免这样情况的发生，因此采用电池管理装置替代车主进行车辆启动，从而实现自动化控制车辆启动，降低产生冲击电流的风险，还能保护电池组外部电气元件，具体为：上电前，电池管理装置依次控制负极继电器和预充继电器闭合，形成预充回路，电池组在预设时间内给预充电容充电，使预充电容两端电压达到设定值，电压传感器反馈给电池管理装置，电池管理装置控制预充继电器断开，然后控制正极继电器闭合，电池组直接给用电设备供电；但是在复杂多变的实际应用中，预充电阻在预充前或预充过程中仍有过热的风险，电池管理装置通过温度测试装置的实时反馈来判断是否可以进行预充，从而起到保护电池组外部电气元件的作用，保证系统的安全性，同时，电池管理装置通过电压传感器，判断预充电容两端电压是否达到要求，使电池管理装置实时获取预充电容的状态，有助于减少预充的总体时间，降低预充失败的概率。本实用新型通过对预充电阻和预充电容的实时监测，使电池管理装置准确判断预充电阻和预充电容的状态，并有效控制继电器的闭合或断开，从而实现自动化控制车辆启动，降低产生冲击电流的风险，还能提高电池组外部电气元件的使用寿命，降低维护保养的成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1-电池组；2-正极继电器；3-负极继电器；4-电池管理装置；5-用电设备；6-预充电路；7-整车控制装置；8-电流传感器；9-熔断器；41-温度测试装置；42-电压传感器；51-预充电容；61-预充继电器；62-预充电阻。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，一种预充电阻保护系统，包括电池组1、分别连接于电池组1总正极、总负极的正极继电器2和负极继电器3、电池管理装置4、用电设备5、及与正极继电器2并联的预充电路6；

预充电路6包括串联的预充继电器61和预充电阻62；

用电设备5设置有预充电容51；

电池管理装置4设置有用于实时采集预充电阻62温度的温度测试装置41和用于实时采集预充电容51两端电压的电压传感器42，电池管理装置4根据预充电阻62的实时温度和预充电容51的两端实时电压，控制正极继电器2、负极继电器3及预充继电器61闭合或断开。

其中，预充电容51用于滤波和稳压，由于在正常使用情况下，如果车辆出现预充超时，大多数车主选择再次启动，这样会导致预充电阻62持续发热，为了避免这样情况的发生，因此采用电池管理装置4替代车主进行车辆启动，从而实现自动化控制车辆启动，降低产生冲击电流的风险，还能保护电池组1外部电气元件，具体为：上电前，电池管理装置4依次控制负极继电器3和预充继电器61闭合，形成预充回路，电池组1在预设时间内给预充电容51充电，使预充电容51两端电压达到设定值，电压传感器42反馈给电池管理装置4，电池管理装置4控制预充继电器61断开，然后控制正极继电器2闭合，电池组1直接给用电设备5供电；但是在复杂多变的实际应用中，预充电阻62在预充前或预充过程中仍有过热的风险，电池管理装置4通过温度测试装置41的实时反馈来判断是否可以进行预充，从而起到保护电池组1外部电气元件的作用，保证系统的安全性，同时，电池管理装置4通过电压传感器42，判断预充电容51两端电压是否达到要求，使电池管理装置4实时获取预充电容51的状态，有助于减少预充的总体时间，降低预充失败的概率。其中，预充继电器61的型号为450V10A，预充电阻62的型号为50Ω100W，正极继电器2的型号为450V200A，负极继电器的型号为450V200A，电压传感器42的型号为HAV100-1500，电池管理装置4为可以通过市场直接购买的型号。

优选的，预充继电器61的一端连接于电池组1的总正极，预充继电器61的另一端连接于预充电阻62。这样设计使预充继电器61断开时，电池组1的总正极的电流无法流经预充电阻62，起到保护预充电阻62的作用，有助于提高预充电阻62的使用寿命。

优选的，正极继电器2、负极继电器3及预充继电器61的线圈的一端均连接于电池管理装置4的控制端，正极继电器2、负极继电器3及预充继电器61的线圈的另一端均连接于接地端。由于继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，因此只要将正极继电器2、负极继电器3及预充继电器61的线圈的一端输入高电平，另一端与接地端连通，即可实现线圈通电，从而把衔铁吸下来，使继电器闭合，若正极继电器2、负极继电器3及预充继电器61的线圈的一端输入低电平，即线圈没有通电，衔铁没有受线圈的作用而复位，继电器断开，电池管理装置4通过在控制端输出高电平或低电平，实现控制正极继电器2、负极继电器3及预充继电器61闭合或断开。

优选的，电池管理装置4、温度测试装置41及电压传感器42之间采用CAN通讯或RS485通讯。CAN通讯的工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性；RS485通讯构成主从式结构系统，通信方式也能以主站轮询的方式进行，两者均能完成电池管理装置4、温度测试装置41及电压传感器42之间的通讯。

优选的，预充电阻保护系统还包括整车控制装置7，整车控制装置7与电池管理装置4连接。整车控制装置7根据电池管理装置4反馈实时的状态，发送提示或警告给用户，使用户在电动汽车行驶过程中也能及时发现电池故障信息，提供了更好的用户体验和提高电池的安全性。

优选的，电池组1的总正极和正极继电器2之间串联有熔断器9。熔断器9遇到大电流时，通过自身进行熔断，使回路断开，能够防止冲击电流对电路上的元器件造成损坏，提高系统的安全性。其中熔断器9的型号为450V150A。

优选的，温度测试装置41为非接触式测温仪。温度测试装置41采用非接触式测温仪，如IMPAC IN5-L PLUS红外测温仪，通过红外检测到的温度值向电池管理装置4发送实时温度检测值。

本实用新型的工作原理是：

上电前，电池管理装置4依次控制负极继电器3和预充继电器61闭合，形成预充回路，且电池管理装置4通过温度测试装置41的实时反馈来判断是否可以进行预充，若在预设时间内，预充电容51两端电压达到电池组1两端电压的95%，则成功完成预充，电池管理装置4控制预充继电器61断开，并控制正极继电器2闭合；

若超时，则预充失败，再次进行预充，同时，若预充电阻62的温度超过预设温度，温度测试装置41能够实时反馈预充电阻62的温度给电池管理装置4，电池管理装置4立即控制预充继电器61断开，预充停止，等待预充继电器61降温后再重新进行预充。

实施例2

与实施例1不同的是：本实施例的电池组1的总负极和负极继电器3之间串联有电流传感器8，电流传感器8与电池管理装置4连接，温度测试装置41为接触式测温仪。由于预充电阻62和用电设备5形成串联回路，且回路上的电流基本相同，增设电流传感器8，能够实时检测回路上的电流，根据R=U/I，其中R为预充电阻62的阻值，U为预充电阻62的电压，I为电流传感器8测得的电流，而预充电阻62的电压实际上为电池组1两端的电压与预充电阻62两端的电压之间的电压差，可得预充电阻62的阻值，同时分析预充电阻62的阻值与实时温度，有助于找出合适的电阻材料；采用接触式测温仪，可精确的对预充电阻62温度进行测量。

其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (8)

1.一种预充电阻保护系统，其特征在于：包括电池组(1)、分别连接于所述电池组(1)总正极、总负极的正极继电器(2)和负极继电器(3)、电池管理装置(4)、用电设备(5)、及与所述正极继电器(2)并联的预充电路(6)；

所述预充电路(6)包括串联的预充继电器(61)和预充电阻(62)；

所述用电设备(5)设置有预充电容(51)；

所述电池管理装置(4)设置有用于实时采集所述预充电阻(62)温度的温度测试装置(41)和用于实时采集所述预充电容(51)两端电压的电压传感器(42)，所述电池管理装置(4)根据所述预充电阻(62)的实时温度和所述预充电容(51)的两端实时电压，控制所述正极继电器(2)、所述负极继电器(3)及所述预充继电器(61)闭合或断开。

2.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述预充继电器(61)的一端连接于所述电池组(1)的总正极，所述预充继电器(61)的另一端连接于所述预充电阻(62)。

3.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述正极继电器(2)、所述负极继电器(3)及所述预充继电器(61)的线圈的一端均连接于所述电池管理装置(4)的控制端，所述正极继电器(2)、所述负极继电器(3)及所述预充继电器(61)的线圈的另一端均连接于接地端。

4.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述电池管理装置(4)、所述温度测试装置(41)及所述电压传感器(42)之间采用CAN通讯或RS485通讯。

5.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述预充电阻保护系统还包括整车控制装置(7)，所述整车控制装置(7)与所述电池管理装置(4)连接。

6.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述电池组(1)的总负极和所述负极继电器(3)之间串联有电流传感器(8)，所述电流传感器(8)与所述电池管理装置(4)连接。

7.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述电池组(1)的总正极和所述正极继电器(2)之间串联有熔断器(9)。

8.如权利要求1所述的一种预充电阻保护系统，其特征在于：所述温度测试装置(41)为接触式测温仪或非接触式测温仪。