CN216915534U - 熔断装置、电池管理系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种熔断装置、电池管理系统以及车辆。该熔断装置包括驱动电路模块、设置在电池管理系统所管理的动力电池的工作回路的熔断电路模块；驱动电路模块和熔断电路模块间隔设置；驱动电路模块被配置为在接收到电池管理系统中的微控制单元发送的熔断指令后，触发熔断电路模块熔断动力电池的工作回路。本申请实施例提供的熔断装置，在驱动电路模块接收到微控制单元发送的熔断指令后，驱动熔断电路模块熔断动力电池的工作回路，可以实现在继电器切断动力电池的工作回路不及时的情况下快速可靠地断开动力电池的工作回路，减小动力电池的工作回路断开不及时带来的安全隐患，提高动力电池的工作安全性。

Description

熔断装置、电池管理系统以及车辆

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，更具体地，涉及一种熔断装置、电池管理系统以及车辆。

背景技术

电动汽车是以动力电池为动力来源的车辆。动力电池的工作安全性是保证电动车辆安全行驶的基础。

相关技术中，动力电池的工作回路上设置有继电器，比如主正继电器、主负继电器，电池管理系统在监测到动力电池发生故障后，控制继电器断开动力电池的工作回路，以减小安全隐患。

然而，动力电池发生故障的情况下，继电器有可能因为大电流通过发生继电器粘连事件，此时继电器无法断开动力电池的工作回路。

实用新型内容

本申请实施例提供一种熔断装置、电池管理系统以及车辆。

第一方面，本申请实施例提供一种熔断装置，熔断装置包括驱动电路模块、设置在电池管理系统所管理的动力电池的工作回路的熔断电路模块；驱动电路模块和熔断电路模块间隔设置；驱动电路模块被配置为在接收到电池管理系统中的微控制单元发送的熔断指令后，触发熔断电路模块熔断动力电池的工作回路。

第二方面，本申请实施例提供一种电池管理系统，电池管理系统包括如第一方面的熔断装置以及微控制单元；微控制单元与熔断装置中的驱动电路模块电性连接；微控制单元被配置为在监测到继电器粘连事件的情况下，向驱动电路模块发送熔断指令。

第三方面，本申请实施例提供一种车辆，车辆包括如第二方面的电池管理系统。

本申请实施例提供一种熔断装置，在驱动电路模块接收到微控制单元发送的熔断指令后，触发熔断电路模块熔断动力电池的工作回路，可以实现在继电器切断动力电池的工作回路不及时的情况下快速可靠地断开动力电池的工作回路，减小动力电池的工作回路断开不及时带来的安全隐患，提高动力电池的工作安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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他的附图。

图1是本申请实施例提供的一个熔断装置的结构图。

图2是本申请一个实施例提供的电池管理系统的结构图。

图3是本申请一个实施例提供的车辆的示意图。

图4是本申请一个实施例提供的车辆的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，实施方式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方式是示例性地，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

首先，对本申请实施例涉及的技术名词进行介绍。

动力电池的工作回路：也称动力电池主回路，包括主负继电器、动力电池以及主正继电器。主负继电器的第一端连接供电负极(BAT-)，主负继电器的第二端连接动力电池的第一端，动力电池的第二端连接主正继电器的第一端，主正继电器的第二端连接供电正极(BAT+)。动力电池用于为电动汽车或者混动汽车提供动力来源。主正继电器用于管理动力电池与供电正极之间的回路，在该回路出现故障时通过主正继电器断开该回路。主负继电器用于管理动力电池与供电负极之间的回路，在该回路出现故障时通过主负继电器断开该回路。

电池管理系统：主要用于监测以及分析动力电池的状态，为动力电池提供安全保护，实现能量控制管理和电池信息管理。

电池管理系统包括微控制单元、以及设置在动力电池的工作回路上的监控电路模块。监控电路模块被配置为监控动力电池的工作参数，并将上述工作参数传递至微控制单元，从而实现电池管理系统的动力电池管理功能。

监控电路模块所监控的动力电池的工作参数包括且不限于：工作电流、工作温度、分流等等。当监控电路模块用于监控工作电流时，监控电路模块可以是数字电流传感器、霍尔传感器。当监控电路模块用于监控工作温度时，监控电路模块可以是温度传感器。当监控电路模块用于监控分流时，监控电路模块可以是分流器。除此之外，监控电路模块还可以包括：烟雾传感器、气压传感器等等。

上述监控电路模块与微控制单元之间可以通过CAN总线进行连接，也可以不连接，而是采用隔离通讯的方式与微控制单元进行通讯。以监控电路模块为数字电流传感器为例，其与微控制单元通过CAN总线进行连接。以监控电路模块为分流器为例，其连接的分流器采集模块与微控制单元通过隔离通讯的方式进行通讯。

在本申请实施例中，电池管理系统还包括熔断装置，以实现发生继电器粘连事件时及时熔断动力电池的工作回路，以避免继电器切断动力电池的工作回路不及时的情况带来的安全隐患，增强动力电池的工作安全性。

图1是本申请一个实施例提供的熔断装置100的结构图。熔断装置100用于在发生继电器粘连事件的情况下及时熔断动力电池的工作回路，以实现在动力电池的工作回路发生故障的情况下及时进行切断，提升动力电池的工作安全性。

熔断装置100包括熔断电路模块110和驱动电路模块120。

熔断电路模块110被配置为基于驱动电路模块120的控制熔断动力电池的工作回路。熔断电路模块110设置在电池管理系统所管理的动力电池的工作回路上。在一个示例中，熔断电路模块110设置在动力电池与继电器之间，也即动力电池的第一端与熔断电路模块110电性连接，熔断电路模块110的第二端与继电器电性连接。需要说明的是，熔断电路模块110与动力电池之间的距离大于第一预设距离，熔断电路模块110与动力电池之间的距离大于第二预设距离，以避免熔断电路模块110工作的时候对动力电池或继电器造成损害。第一预设距离和第二预设距离根据实验或经验设定，本申请实施例对此不作限定。

熔断电路模块110的数量可以是一个或多个。在一个示例中，熔断电路模块110的数量可以是多个，其均匀地分布在动力电池的工作回路上，以避免存在一个熔断电路模块110时，由于熔断电路模块110无法正常工作导致动力电池的工作回路无法被及时切断的情况发生。示例性地，熔断电路模块110的数量为两个，其中一个设置在动力电池与主正继电器之间，另一个设置在动力电池与主负继电器之间。

熔断电路模块110和驱动电路模块120间隔设置。由于熔断电路模块110设置在动力电池的工作回路上，动力电池的工作回路处于导通状态时，有电流从熔断电路模块110上经过，为避免经过熔断电路模块110的电流击穿驱动电路模块120，以及避免经过熔断电路模块110的电流将驱动电路模块120中的绝缘物质电极化，因此需要将熔断电路模块110和驱动电路模块120间隔设置。在一些实施例中，熔断电路模块110两侧的导线与驱动电路模块120两侧的导线互相平行。熔断电路模块110与驱动电路模块120之间的距离也即是两条平行线段的最小距离。

驱动电路模块120与电池管理系统中的微控制单元电性连接。驱动电路模块120被配置为在接收到微控制单元发送的熔断指令后，驱动熔断电路模块110熔断动力电池的工作回路。熔断指令用于指示熔断动力电池的工作回路。驱动电路模块120驱动熔断电路模块110熔断动力电池的工作回路的工作原理在下文实施例进行介绍。

驱动电路模块120的数量根据熔断电路模块110的数量，以及一个驱动电路模块120所能控制的熔断电路模块110的数量实际确定。在一个驱动电路模块120控制一个熔断电路模块110的情况下，驱动电路模块120的数量与熔断电路模块110的数量相同。在一个驱动电路模块120控制多个熔断电路模块110的情况下，驱动电路模块120的数量大于或等于一，且小于熔断电路模块110的数量。示例性地，熔断电路模块110为多个，驱动电路模块120数量为一，也即一个驱动电路模块120控制多个熔断电路模块110。

在一些实施例中，驱动电路模块120包括发热丝电路。发热丝电路被配置为基于熔断指令切换至导通状态，发热丝1201发热并引燃固态可燃物1202，以触发熔断电路模块110熔断动力电池的工作回路。

在一些实施例中，发热丝电路包括第一开关1203和第二开关1204。第一开关1203的第一端连接至恒定电压，第一开关1203的第二端与发热丝1201的第一端电性连接；第二开关1204的第一端与发热丝1201的第二端电性连接，第二开关1204的第二端接地。第一开关1203被配置为基于熔断指令切换至闭合状态。第二开关1204被配置为基于熔断指令切换至闭合状态。在第一开关1203处于闭合状态、第二开关1204处于闭合状态的情况下，发热丝电路处于导通状态。

另外，发热丝电路包括发热丝1201。发热丝1201是一种通电后使其发热从而达到某种目的的元件，在本申请实施例中，发热丝1201用于在通电后发热以引燃固态可燃物1202。发热丝1201的材质可以是铁铬铝合金、镍铬合金等等，本申请实施例对此不作限定。发热丝1201的直径根据实际需求预先设定，比如根据对发热丝1201的使用寿命实际确定。由于发热丝1201在高温环境中使用，表面会形成保护性氧化膜，氧化膜存在一段时间后又会发生老化，形成不断生成和被破坏的循环过程，这个过程也就是电炉丝内部元素不断消耗的过程，直径和厚度较大的电炉丝元素含量更多，使用寿命也就较长。示例性地，发热丝1201的直径不小于3mm。

发热丝1201与熔断电路模块110间隔设置。在一个实施例中，发热丝1201两侧的导线与熔断电路模块110两侧的导线互相平行。发热丝1201与熔断电路模块110之间的距离小于固态可燃物1202的燃烧距离。燃烧距离也即燃烧半径。通过设置发热丝1201与熔断电路模块110之间的距离小于固态可燃物1202的燃烧距离，可以保证固态可燃物1202燃烧时能引爆熔断电路模块110。

发热丝1201包裹有固态可燃物1202。固态可燃物1202的燃点小于发热丝1201的最高发热温度，以保证发热丝1201通电后发热能够顺利引燃固态可燃物1202。固态可燃物1202的材质可以是木质、纸质、可燃金属材料，比如镁、铝、钾等等。

发热丝1201的阻抗与固态可燃物1202的燃点呈负相关关系。也即固态可燃物1202的燃点越低，则发热丝1201的阻抗越大；固态可燃物1202的燃点越高，则发热丝1201的阻抗越小。由于发热丝1201阻抗较小时，通过发热丝1201的阻抗越小，此时通过发热丝1201的电流越大，产生的热量越大，发热丝1201升温越高，因此可以选择燃点更高的固态可燃物1202。由于发热丝1201阻抗较小时，通过发热丝1201的阻抗越大，此时通过发热丝1201的电流越小，产生的热量越小，发热丝1201升温越低，因此需要选择燃点更低的固态可燃物1202。通过上述方式，可以根据固态可燃物1202的燃点合理选择阻抗合适的发热丝1201，以保证发热丝1201通电后发热能够顺利引燃固态可燃物1202。

在一些实施例中，发热丝1201与熔断电路模块1201处于同一密闭空间。并且，同一密闭空间不包括动力电池的工作回路的其它元件。通过设置发热丝1201与熔断电路模块110处于同一密闭空间，可以避免熔断电路模块110工作时动力电池的工作回路的其它元件造成损害。

在一些实施例中，熔断装置100还包括隔离舱1205，该隔离舱1205用于形成上述密闭空间。隔离舱1205的材质为耐高温材质，比如陶瓷、耐高温纤维、耐高温塑胶材料等等，避免固态可燃物1202燃烧时损坏隔离舱1205，进而导致对动力电池的工作回路的其它元件的保护失效。可选地，隔离舱1205形成有多个气孔，以确保隔离舱1205的空气充足，使得固体可燃物1202能够顺利燃烧。

在一些实施例中，发热丝1201与熔断电路模块1201之间的距离需要大于爬电距离，且大于电气间隙。在爬电距离大于电气间隙的情况下，发热丝1201与熔断电路模块1201之间的距离大于爬电距离。在爬电距离小于电气间隙的情况下，发热丝1201与熔断电路模块1201之间的距离大于电气间隙。需要说明的是，电气间隙与爬电距离均小于固态可燃物1202的燃烧距离。

爬电距离表征动力电池的工作回路中的绝缘材料和/或发热丝电路中的绝缘材料之间不发生电极化现象的最小距离。上述绝缘材料是指包裹在导线上的绝缘材料。通过设置发热丝1201与熔断电路模块1201之间的距离大于爬电距离，避免动力电池的工作回路工作时，发热丝电路中的绝缘材料发生电极化现象。

电气间隙表征动力电池的工作回路中的导体与发热丝电路中的导体之间不发生击穿事件的最小距离。通过设置发热丝1201与熔断电路模块1201之间的距离大于电气间隙，避免动力电池的工作回路工作时，发热丝电路中的导体发生击穿事件。

综上所述，本申请实施例提供的熔断装置，在驱动电路模块接收到微控制单元发送的熔断指令后，驱动熔断电路模块熔断动力电池的工作回路，可以实现在继电器切断动力电池的工作回路不及时的情况下快速可靠地断开动力电池的工作回路，减小动力电池的工作回路断开不及时带来的安全隐患，提高动力电池的工作安全性。

图2是本申请实施例提供的电池管理系统200的示意图。电池管理系统200包括图1所示的熔断装置100以及微控制单元210。

微控制单元210与熔断装置100中的驱动电路模块120电性连接。

微控制单元210被配置为在监测到继电器粘连事件的情况下，向驱动电路模块120发送熔断指令。继电器粘连事件是指继电器上通过异常大电流的情况下，继电器的固定触点与可动触点熔化、焊接在一起，从而不能正常控制断开的事件。在一些实施例中，微控制单元210控制继电器断开动力电池的工作回路，在继电器断开动力电池的工作回路失败的情况下确定发生继电器粘连事件。熔断指令用于指示驱动电路模块120驱动熔断电路模块110熔断动力电池的工作回路。

在一些实施例中，电池管理系统200还包括监控电路模块。监控电路模块被配置为监控动力电池的工作参数并向微控制单元传递工作参数，工作参数包括以下至少一项：电流参数、电压参数、温度参数。请再次参阅图2，监控电路模块可以是数字电流传感器220，用于监控动力电池的工作回路上的电流参数。监控电路模块还可以是分流器130，用于监控动力电池的工作回路上的分流参数。

微控制单元210还被配置为获取基于工作参数确定的故障等级，在故障等级达到预设等级的时候控制动力电池的工作回路上的继电器断开工作回路，在控制继电器断开工作回路失败的情况下确定发生继电器粘连事件。

可选地，微控制单元210接收监控模块发送的动力电池的工作参数，并将上述工作参数发送给应用层，以供应用层基于动力电池的工作参数确定故障等级。应用层可以是与微控制单元建立无线连接的终端中的应用程序，上述终端可以是智能手机、平板电脑等等。可选地，应用层存储有不同工作参数与不同故障等级的映射关系，查找上述映射关系即可确定故障等级。预设等级可以由电池管理系统默认设定，也可以由技术人员自定义设定，本申请实施例对此不作限定。

可选地，电池管理系统200还包括继电器驱动电路模块(图2)未示出。继电器驱动电路模块与微控制单元210电性连接。继电器驱动电路模块被配置为基于微控制单元210发送的切断指令控制继电器断开动力电池的工作回路。微控制单元210在向继电器驱动电路模块发送切断指令的预设时长内，若接收到数字电流传感器220上报的电流参数不为零，则说明控制继电器断开工作回路失败。

综上所述，本申请实施例提供的电池管理系统，微控制单元在确定发送继电器粘连事件后，向驱动电路模块发送熔断指令，之后驱动电路模块驱动熔断电路模块熔断动力电池的工作回路，可以实现在继电器切断动力电池的工作回路不及时的情况下快速可靠地断开动力电池的工作回路，减小动力电池的工作回路断开不及时带来的安全隐患，提高动力电池的工作安全性。

如图3所示，本申请示例还提供一种车辆300。车辆300包括图2所示的电池管理系统。

综上所述，本申请实施例提供的车辆，微控制单元在确定发送继电器粘连事件后，向驱动电路模块发送熔断指令，之后驱动电路模块驱动熔断电路模块熔断动力电池的工作回路，可以实现在继电器切断动力电池的工作回路不及时的情况下快速可靠地断开动力电池的工作回路，减小动力电池的工作回路断开不及时带来的安全隐患，提高动力电池的工作安全性。

如图4所示，本申请示例还提供一种车辆400，该车辆400可以是服务器，该车辆400包括处理器410、存储器420、电池管理系统430。其中，存储器420存储有计算机程序指令。

处理器410可以包括一个或者多个处理核。处理器410利用各种接口和线路连接整个电池管理系统内的各种部分，通过运行或执行存储在存储器420内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器420内的数据，执行电池管理系统的各种功能和处理数据。可选地，处理器410可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器410可集成中央处理器410(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器410(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器410中，单独通过一块通信芯片进行实现。

存储器420可以包括随机存储器420(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器420(Read-Only Memory)。存储器420可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器420可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现下述各种方法示例的指令等。存储数据区还可以存储车辆在使用中所创建的数据(比如电话本、音视频数据、聊天记录数据)等。

以上，仅是本申请的较佳示例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳示例揭示如上，然而并非用以限定本申请，任何本领域技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效示例，但凡是未脱离本申请技术方案内容，依据本申请的技术实质对以上示例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种熔断装置，其特征在于，所述熔断装置包括驱动电路模块、设置在电池管理系统所管理的动力电池的工作回路的熔断电路模块；

所述驱动电路模块和所述熔断电路模块间隔设置；

所述驱动电路模块被配置为在接收到所述电池管理系统中的微控制单元发送的熔断指令后，触发所述熔断电路模块熔断所述动力电池的工作回路。

2.根据权利要求1所述的熔断装置，其特征在于，所述驱动电路模块包括发热丝电路；所述发热丝电路包含发热丝，所述发热丝包裹有固态可燃物；

所述发热丝与所述熔断电路模块之间的距离小于所述固态可燃物的燃烧距离；

所述发热丝电路被配置为基于所述熔断指令切换至导通状态，所述发热丝发热并引燃所述固态可燃物，以触发所述熔断电路模块熔断所述动力电池的工作回路。

3.根据权利要求2所述的熔断装置，其特征在于，所述发热丝电路包括第一开关和第二开关；

所述第一开关的第一端连接至恒定电压，所述第一开关的第二端与所述发热丝的第一端电性连接；所述第二开关的第一端与所述发热丝的第二端电性连接，所述第二开关的第二端接地；

所述第一开关被配置为基于所述熔断指令切换至闭合状态；

所述第二开关被配置为基于所述熔断指令切换至所述闭合状态；

在所述第一开关处于所述闭合状态、所述第二开关处于所述闭合状态的情况下，所述发热丝电路处于所述导通状态。

4.根据权利要求2或3所述的熔断装置，其特征在于，所述发热丝的阻抗与所述固态可燃物的燃点呈负相关关系。

5.根据权利要求2或3所述的熔断装置，其特征在于，所述熔断装置还包括隔离舱，所述发热丝与所述熔断电路模块处于所述隔离舱形成的密闭空间内。

6.根据权利要求2或3所述的熔断装置，其特征在于，在电气间隙大于爬电距离的情况下，所述发热丝电路与所述动力电池的工作回路之间的距离大于所述电气间隙；

所述电气间隙表征所述动力电池的工作回路中的导体与所述发热丝电路中的导体之间不发生击穿事件的最小距离；

所述爬电距离表征所述动力电池的工作回路中的绝缘材料和/或所述发热丝电路中的绝缘材料之间不发生电极化现象的最小距离；

所述电气间隙与所述爬电距离均小于所述固态可燃物的燃烧距离。

7.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，在电气间隙小于爬电距离的情况下，所述发热丝电路与所述动力电池的工作回路之间的距离大于所述爬电距离。

8.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括如权利要求1至7任一项所述的熔断装置以及微控制单元；所述微控制单元与所述熔断装置中的驱动电路模块电性连接；

所述微控制单元被配置为在监测到继电器粘连事件的情况下，向所述驱动电路模块发送熔断指令。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括监控电路模块，所述监控电路模块与所述微控制单元电性连接；

所述监控电路模块被配置为监控动力电池的工作参数并向所述微控制单元传递所述工作参数，所述工作参数包括以下至少一项：电流参数、电压参数、温度参数；

所述微控制单元还被配置为获取基于所述工作参数确定的故障等级，在所述故障等级达到预设等级的时候控制所述动力电池的工作回路上的继电器断开所述工作回路，在控制所述继电器断开所述工作回路失败的情况下确定发生所述继电器粘连事件。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求8或9所述的电池管理系统。

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