一种电池系统多功能保护装置的制作方法

本发明涉及电动车电池系统技术领域，特别是指一种电池系统多功能保护装置。

背景技术：

电动车的动力电池系统的安全防护是提高电动客车安全性的重要指标，电动客车的动力电池系统与乘用车不同，乘用车的电池一般为安装于底盘的整体结构，而电动客车的安装位置多且分散。电动车的电池系统一般由3个及3个以上的电池箱组成，有些要求大电量的电动客车中甚至要十几个电池箱，其电压非常高，存储能量非常大，一旦短路或出现故障，造成的破坏力非常大，所以《gb38032-2020电动客车安全要求》中有个要求是“可充电储能系统应安装熔断器和手动维修开关”来保护人员安全。

目前，现有的动力电池系统的安全防护装置是，各电池厂家将手动维修开关皆安装于电池标准箱上，如图1所示，电池单体8在箱体内串联成组后，正极先连接到现有手动维修开关9，正极直接连接到电池箱正极连接点10，负极直接连接到电池箱负极连接点11，原理图如图2所示。电动客车的动力电池系统由n个这种标准箱组成，这n个标准箱中，仅有中间一箱的现有手动维修开关9安装了熔断器，起到保护作用，而n-1个的箱体内的现有手动维修开关9仅使用铜排连接，没有熔断器，既增加了故障点，又没起到任何安全保护作用。

现有的动力电池系统的安全防护装置具有以下问题：

1.动力电池箱体防护等级要求达到ip67及以上，箱体上安装现有的手动维修开关9增加了防水性能失效的风险；

2.在动力电池系统中，连接点是产生发热、虚接等问题的潜在故障点，此方案增加了2*(n-1)个潜在故障点；

3.整车的电池系统内仅中间箱内的现有手动维修开关9安装有熔断器，其他的无熔断器的现有手动维修开关9安装于电池箱体既增加了风险又增加制作成本；

4.现有的保护装置仅满足国标安装了现有手动维修开关9及熔断器，维修人员手动插拔时仍存在带电作业的风险，当现有手动维修开关9内的熔断器故障无法熔断时，正负极仍存在高压带电、短路、热失控等风险，不利于对电池系统的保护。

技术实现要素：

本发明提供了一种电池系统多功能保护装置，现有的电池系统的安全防护装置具有以下问题，无法完全防范安全风险，制作成本高，灵活性差，影响箱体的整体防水性能，增加系统故障点。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

本发明实施例提供一种电池系统多功能保护装置，所述保护装置包括：

两个用于连接电池的高压连接器，高压连接器、高压接触器、手动维修开关和高压连接器依次通过导电带连接；

所述高压接触器可根据接收到的控制信号切换接通或断开状态；

所述手动维修开关可根据拨动所述手动维修开关切换接通或断开状态。

优选地，所述手动维修开关内设置有熔断器。

优选地，所述保护装置还包括整车控制器，所述整车控制器通过控制线与高压接触器连接，所述整车控制器可根据控制策略发送控制信号至高压接触并控制高压接触器切换接通或断开状态。

优选地，所述保护装置还包括封闭壳体，两个所述高压连接器和所述手动维修开关分别安装在所述封闭壳体侧面，所述高压接触器安装在所述封闭壳体内，所述导电带在所述封闭壳体内走线。

优选地，所述控制信号24v电压信号；

整车控制器输出24v高边正信号至所述高压接触器，所述高压接触器为接通状态；

整车控制器输出24v低边负信号至所述高压接触器，所述高压接触器为断开状态。

优选地，所述高压连接器包括连接器壳体，所述连接器壳体与所述封闭壳体连通，所述连接器壳体与所述封闭壳体之间设置有密封件；所述连接器壳体上安装有导电接触头，所述连接器壳体与所述导电接触头之间设置有密封件。

优选地，所述导电带为铜镀镍软编织导电带、紫铜片多层复合导电带和纯铜硬质钢性导电带中的一种。

优选地，所述高压连接器包括导电接触头，所述导电接触头的一端与电池采用插头保护和插座保护套对插的连接形式，另一端与所述高压接触器或所述手动维修开关通过导电带连接。

优选地，所述高压连接器还包括绝缘件。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明的上述方案，

1.电池系统多功能保护装置利用高压接触器和手动维修开关实现双重防护，降低整车发生故障时的安全风险，保障了人员安全，根据电池系统的控制策略对电池系统实行有效实时的切断，对客车电池系统具有较好的保护作用；

2.电池系统多功能保护装置为独立的分断装置，串联于电池系统当中，节约电池系统的总体成本；

3.电池系统多功能保护装置具有安装灵活、维护方便的特点，更加有利于整车电池系统的总体布置；

4.电池系统多功能电池系统安装本发明的保护装置后，减少了电池箱的开孔，提高了ip67箱体的防水安全性，每个电池箱体不用再安装msd，提升了单个电池箱体的安全性，大幅度节省了成本；

5.电池系统多功能保护装置应用可靠、可行，实施过程易控制、操作安全、流程顺畅、原材料易购易加工，在技术上是成熟可靠的，具有产业化的可行性，对于电动客车行业具有较大的技术推动意义，科技含量高、附加值大，经济上也是可行的，并有较大的社会意义。

附图说明

图1为现有的电池系统的安全防护装置的结构示意图；

图2为现有的电池系统的安全防护装置的原理图；

图3为本发明的电池系统多功能保护装置的结构示意图；

图4为本发明的保护装置应用于电池系统中的示意图。

附图标记：

1、整车控制器；2、控制线；3、封闭壳体；4、高压连接器；5、导电带；6、高压接触器；7、手动维修开关；8、电池单体；9、现有手动维修开关；10、电池箱正极连接点；11、电池箱负极连接点；12、电池箱；13、保护装置；14、用电设备。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图3～图4所示的，本实施例提供了一种电池系统多功能保护装置13，保护装置13包括高压连接器4、高压接触器6、手动维修开关7和导电带5，高压连接器4设置有两个，高压连接器4、高压接触器6、手动维修开关7和高压连接器4依次通过导电带5连接，实现保护装置13内的电路的连通，高压接触器6可根据接收到的控制信号切换接通或断开状态，手动维修开关7可根据拨动手动维修开关7切换接通或断开状态。

本实施例的电池系统多功能保护装置13应用在客车电池系统中，保护装置13用于串联连接电池系统中电池的电池箱12，两个电池分别连接保护装置13的两个高压连接器4，用电设备14为电池系统供电。在电池系统中安装本实施例的保护装置13后，电池系统工作时，电流由其中一个高压连接器4流入，经过高压接触器6、手动维修开关7后，由另一个高压连接器4流出。

本实施例的保护装置13的高压接触器6和手动维修开关7组成双重安全防护，通过控制高压接触器6的接通或断开，实现电池系统的保护功能；在车辆电池包安装、检修时，将手动维修开关7拔出，实现电池系统回路的物理切断，实现电池系统的保护及操作人员的保护。具体情况如下：当电池系统发生极限过压、极限欠压、压差过大、温差过大、极限高温、极限低温、极限过流、绝缘失效、冒烟、起火等故障时，高压连接器4接受到控制信号(断开信号)，高压接触器6断开，连接的两个电池之间的电路断开，从而整个电池组电路回路从中间断开，实现电池系统的保护功能，降低整车发生故障时的安全风险。当车辆用电设备14故障需要进行维修时，高压连接器4接受到控制信号(断开信号)，高压接触器6断开，拔出手动维修开关7至断开状态，电池系统的电路从中间断开，高压接触器6的断开为一个节点，手动维修开关7的断块为一个节点，此时的电池系统为双节点断开，电池系统的总正与总负极不带电，从而保证了维修人员的人身安全。

本实施例的保护装置13还包括整车控制器1，整车控制器1通过控制线2与高压接触器6连接，整车控制器1可根据控制策略发送控制信号至高压接触并控制高压接触器6切换接通或断开状态。本实施例的保护装置13在使用过程中，整车控制器1根据整车控制策略向高压接触器6发送断开信号，高压接触器6断开，电池系统回路从中间断开。

本实施例的保护装置13还包括封闭壳体3，两个高压连接器4和手动维修开关7分别安装在封闭壳体3侧面，高压接触器6安装在封闭壳体3内，导电带5在封闭壳体3内走线。本实施例的封闭壳体3为金属壳体，防腐处理，壳体防尘防水，防护等级ip67以上，满足电动客车的安全等级要求，封闭壳体3可实现电磁屏蔽，防止保护装置13对其他低压控制和仪表等电器件产生电磁干扰。

本实施例的手动维修开关7内设置有熔断器。当电池系统发生短路、过流等故障时，手动维修开关7内的熔断器熔断，将整个电池组的电路回路从中间断开，起到保护电池系统的功能。本实施例的手动维修开关7可通过手动进行拆卸，拆卸后可断开高压电路回路，手动维修开关7的接触形式为片式接触，采用插拔式设计，并含防脱落锁止结构。

具体地，本实施例的熔断器为高压熔断器，熔断器为直流熔断器，电压及电流满足电动客车最大需求，通常电压范围为0～750v，电流范围dc：-500a～500a。

本实施例的高压连接器4包括连接器壳体和密封件，实现高压连接器4的密封；还包括导电接触头，实现高压连接器4与其他零件的连接与导电；还包括绝缘件，实现高压连接器4的绝缘功能；还包括含锁止结构，确保连接的稳定性；还包括辅助件，实现组成高压连接器4的各个零件之间的连接。连接器壳体与封闭壳体3连通，连接器壳体与封闭壳体3之间设置有密封件；连接器壳体上安装有导电接触头，连接器壳体与导电接触头之间设置有密封件。导电接触头，导电接触头的一端与电池的连接利用插头保护和插座保护套对插连接实现，另一端与高压接触器6或手动维修开关7通过导电带5连接。插头保护和插座保护套相互配合，达到接通和导电的功能。高压连接器4载流能力满足电动客车需求，高压连接器4防护等级为ip67及以上。

本实施例的高压接触器6的规格型号根据不同客车系统可进行不同匹配，通常电压范围0～750v，电流范围-500a～500a，有状态监测功能，可带载切断。

本实施例的导电带5为铜镀镍软编织导电带5、紫铜片多层复合导电带5和纯铜硬质钢性导电带5中的一种。导电带5也可以为其它不同材质的导电带5。本实施例的导电带5的安全有效，导电带5的截面满足电动客车最大工作电流需要。

本发明的保护装置13通过整车控制器1输出的电压信号控制高压接触器6切换连通或断开。控制信号为24v电压信号，整车控制器1输出24v高边正信号至高压接触器6，高压接触器6为接通状态；整车控制器1输出24v低边负信号至高压接触器6，高压接触器6为断开状态。

本发明的保护装置13利用高压接触器6和手动维修开关7实现双重防护，降低整车发生故障时的安全风险，保障了人员安全，根据电池系统的控制策略对电池系统实行有效实时的切断，对客车电池系统具有较好的保护作用；本发明的保护装置13为独立的分断装置，串联于动力电池系统当中，节约电池系统的总体成本；本发明的保护装置13具有安装灵活、维护方便的特点，更加有利于整车电池系统的总体布置；电池系统安装本发明的保护装置13后，减少了电池箱12的开孔，提高了ip67箱体的防水安全性，每个电池箱12体不用再安装msd，提升了单个电池箱12体的安全性，大幅度节省了成本；本发明的保护装置13应用可靠、可行，实施过程易控制、操作安全、流程顺畅、原材料易购易加工，在技术上是成熟可靠的，具有产业化的可行性，对于电动客车行业具有较大的技术推动意义。本发明科技含量高、附加值大，经济上也是可行的，并有较大的社会意义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。