电池保护系统、电池保护方法和车辆与流程

1.本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种电池保护系统、电池保护方法和车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车技术的发展，车辆的安全要求越来越重视，当前市场车辆起火事件频发，起火原因包括电流过载、短路、碰撞、电芯等问题导致。
3.为了解决电池所在回路上可能存在的因过载、短路或碰撞造成电流过大的情况，一般在回路中设置接触器和熔断器，以在电流过大时切断电路。
4.但是，由于接触器的最大允许通过电流小于熔断器的熔断电流，因此，设置接触器和熔断器的电池回路中存在一个接触器和熔断器均无法覆盖的保护盲区，当过载电流位于该保护盲区内时，接触器无法动作，熔断器无法熔断，容易导致电池温度过高甚至起火。


技术实现要素：

5.本公开的目的是提供一种电池保护系统、电池保护方法和车辆，以消除电流过载保护的盲区。
6.为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种电池保护系统，包括：熔断器，设置在所述电池的主回路上；接触器，设置在所述电池的充电回路和/或放电回路上；断路器，设置在所述电池的主回路上；电流检测装置，用于检测流经所述电池的电池电流；控制器，与所述电流检测装置和所述断路器通信连接，用于在所述电池电流大于或等于所述接触器的最大允许电流的情况下，控制所述断路器断开，以切断所述主回路。
7.可选地，所述断路器还与碰撞传感器直接通信连接，用于响应于所述碰撞传感器生成的碰撞信号，自动断开。
8.可选地，所述控制器用于在所述电池电流大于或等于所述接触器的最大允许电流且小于或等于所述熔断器的熔断电流的情况下，控制所述断路器断开，以切断所述主回路。
9.可选地，所述控制器还与所述接触器通信连接，用于在所述电池电流大于或等于预设的电流阈值，并小于所述接触器的最大允许电流的情况下，控制所述接触器断开。
10.可选地，所述接触器包括设置在所述充电回路上的第一接触器，所述控制器用于在所述电池处于充电模式时，在所述电池电流大于或等于预设的电流阈值，并小于所述第一接触器的最大允许电流的情况下，控制所述第一接触器断开。
11.可选地，所述接触器包括设置在所述放电回路上的第二接触器，所述控制器用于在所述电池处于放电模式时，在所述电池电流大于或等于预设的电流阈值，并小于所述第二接触器的最大允许电流的情况下，控制所述第二接触器断开。
12.可选地，所述控制器为以下中的一种：电池管理系统、域控制器、整车控制器。
13.本公开第二方面提供了一种电池保护方法，包括：检测流经所述电池的电池电流；在所述电池电流大于或等于设置在所述电池的充电回路和/或放电回路上的接触器的最大允许电流的情况下，控制设置在所述电池的主回路上的断路器断开，以切断所述主回路。
14.可选地，所述方法还包括：在所述电池电流大于或等于预设的电流阈值，并小于所述接触器的最大允许电流的情况下，控制所述接触器断开。
15.本公开第三方面提供了一种车辆，包括电池，还包括根据本公开第一方面提供的电池保护系统。
16.上述技术方案中，通过在主回路上设置断路器，当电流超过接触器的最大允许电流，控制器控制断路器断开，如此，当因电流过载、短路或因碰撞导致电池电流超过接触器的最大允许电流时，能够通过断路器及时切断主回路，断路器响应迅速，能有效保护主回路，从而覆盖接触器与熔断器无法覆盖的保护盲区，降低电池因电流过大导致温度过高甚至起火爆炸的可能。
17.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
18.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
19.图1是一示例性实施例提供的电池保护系统的系统结构示意图。
20.图2是另一示例性实施例提供的电池保护系统的部分结构示意图。
21.图3是又一示例性实施例提供的电池保护系统中断路器的连接结构示意图。
22.图4是一示例性实施例提供的电池保护方法的流程图。
23.图5是另一示例性实施例提供的电池保护方法的流程图。
24.图6是又一示例性实施例提供的电池保护方法的流程图。
25.附图标记说明
26.1-熔断器，21-第一接触器，22-第二接触器，3-断路器，4-电流检测装置，5-主回路，6-充电回路，61-充电正极回路，62-充电负极回路，71-放电正极回路，72-放电负极回路，8-充电接口，9-放电接口，10电池。
具体实施方式
27.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
28.首先对本公开可能的应用的场景进行说明。为了解决电池所在回路上可能存在的因过载、短路或碰撞造成电流过大的情况，一般在回路中设置接触器和熔断器，以在电流过大时切断电路。
29.但是，由于接触器的最大允许通过电流小于熔断器的熔断电流，因此，设置接触器和熔断器的电池回路中存在一个接触器和熔断器均无法覆盖的保护盲区，当电流的大小位于该盲区内时，接触器无法动作，熔断器无法熔断，容易导致电池温度过高甚至起火。
30.为解决上述存在的技术问题，本公开第一方面提供了一种电池保护系统。
31.图1是一示例性实施例提供的电池保护系统的系统结构示意图，图2是另一示例性实施例提供的电池保护系统的部分结构示意图。参照图1和图2，电池保护系统可以包括熔断器1，设置在电池10的主回路5上；接触器，设置在电池10的充电回路6和放电回路上；断路器3，设置在电池10的主回路5上；电流检测装置4，用于检测流经电池10的电池电流；控制器
(图1中未示出)，与电流检测装置4和断路器3通信连接，用于在电池电流大于或等于接触器的最大允许电流的情况下，控制断路器3断开，以切断主回路5。
32.如此，通过在主回路5上设置断路器3，当电流超过接触器的最大允许电流，控制器控制断路器3断开，这样，当因电流过载、短路或因碰撞导致电池电流超过接触器的最大允许电流时，能够通过断路器3及时切断主回路5，断路器3响应迅速，能有效保护主回路5，覆盖接触器与熔断器1无法覆盖的保护盲区，降低电池10因电流过大导致温度过高甚至起火爆炸的可能。
33.示例性地，参照图1，电池10可以包括多个电池单元，多个电池单元串联在主回路5上，熔断器1可以设置在多个电池单元之间。
34.示例性地，参照图1，充电回路6可以包括充电正极回路61和充电负极回路62，主回路5具有正极端和负极端，主回路5的正极端与充电正极回路61连接，主回路5的负极端与充电负极回路62连接，接触器可以包括第一接触器21，第一接触器21设置在充电正极回路61以及充电负极回路62上。
35.示例性地，参照图1，放电回路可以包括放电正极回路71和放电负极回路72，主回路5具有正极端和负极端，主回路5的正极端与放电正极回路71连接，主回路5的负极端与放电负极回路72连接，接触器还可以包括第二接触器22，第二接触器22设置在放电正极回路71以及放电负极回路72上。
36.示例性地，参照图1，本公开的方案可以应用于电池包内部，电池包上设有多个放电接口9，每个放电接口9的正极端与放电正极回路71连通，每个放电接口9的负极端与放电负极回路72连通，这样，当放电正极回路71上的第二接触器22断开，或放电负极回路72上的第二接触器22断开时，则所有放电接口9与电池10的连接回路被断开，电池10停止放电。
37.示例性地，参照图1，电池包上设有充电接口8，充电接口8的正极端与充电正极回路61连接，充电接口8的负极端与充电负极回路62连接，当充电正极回路61上的第一接触器21断开，或充电负极回路62上的第一接触器21断开，则充电接口8与电池10的连接回路被断开，电池10停止充电。
38.需要说明的是，上述优选的实施方式仅仅用于阐述本公开的原理，并非旨在于限制本公开的保护范围。在不偏离本公开原理的前提下，本领域技术人员可以对上述设置方式进行调整，以便本公开能够适用于更加具体的应用场景。
39.例如，充电接口8可以为多个，多个充电接口8的正极端均与充电正极回路61连接，多个充电接口8的负极端均与充电负极回路62连接。这样，当充电正极回路61上的第一接触器21断开，或充电负极回路62上的第一接触器21断开，则所有充电接口8与电池10断开连接，电池10停止充电。
40.再例如，第一接触器21可以为一个，并设置在充电正极回路61或充电负极回路62上，当第一接触器21断开，则电池10停止充电。
41.同理，第二接触器22也可设置为一个，并设置在放电正极回路71或放电负极回路72上，当第二接触器22断开，则电池10停止放电。
42.可以理解，充电正极回路61和充电负极回路62上可以分别设置多个第一接触器21，放电正极回路71和放电负极回路72上可以分别设置多个第二接触器22，每个第一接触器21以及每个第二接触器22均与控制器连接，也能够实现上述实施方式的有益效果，此处
不再赘述。
43.示例性地，参照图1，电流检测装置4可以为电流传感器，电流传感器串联设置在主回路5上，且电流传感器与控制器通信连接。
44.可替换地，电流检测装置4还可以为分流器以及与其配套的电流测量装置，电流测量装置与控制器通信连接。由于分流器的使用方式为现有技术，此处不再赘述。
45.可替换地，电流检测装置4还可以为电路特征值测量装置，且控制器内集成有与之配套的电流测量模块。
46.具体来说，示例性地，电路特征值测量装置可以为与具有固定电阻值元件并联的电压测量装置，电压测量装置与控制器通信连接。控制器内预存有该元件的电阻值，在接收到电压测量装置的信号后，电流测量模块根据预存的电阻值和测量的电压值进行换算，从而确定电流值。
47.可选地，断路器3还与碰撞传感器直接通信连接，用于响应于碰撞传感器生成的碰撞信号，自动断开。
48.本方案中，当车辆发生碰撞时，碰撞传感器向断路器3发送碰撞信号，断路器3响应于碰撞传感器的碰撞信号，自动断开。如此，在车辆发生碰撞的时候，断路器3能够迅速切断主回路5，停止电池10的充电或放电，避免因碰撞发生短路等情况，提高安全性。
49.还需指出，由于碰撞传感器和断路器3直接通信连接，碰撞传感器的碰撞信号直接发送至断路器3，能够大大缩短反应时间，快速切断电路，能够减少因瞬时短路造成温度过高甚至起火爆炸的可能。
50.例如，断路器3在接收到碰撞传感器的碰撞信号后，可在3ms内完成切断工作。
51.通过上述设置方式，在非碰撞情况下，断路器3能够在电池电流大于接触器的最大允许电流时断开主回路5，并且在碰撞时直接断开主回路5，能够大大提升电池10的安全性，降低电池10因电流过大导致高温甚至爆炸的可能。
52.示例性地，图3是又一示例性实施例提供的电池保护系统中断路器3的连接结构示意图。参照图3，当电池包采用主动均衡管理时，断路器3与碰撞传感器通过abm(英文：active balance management，中文：主动均衡管理)实现通信。
53.可选地，控制器还可以用于在电池电流大于或等于接触器的最大允许电流且小于或等于熔断器1的熔断电流的情况下，控制断路器3断开，以切断主回路5。
54.通过上述设置方式，当电池电流大于或等于接触器的最大允许电流，且小于或等于熔断器1的熔断电流，控制器能够控制断路器3断开，从而能迅速切断主回路5。
55.特别是当电池电流接近或达到熔断器1的熔断电流时，由于熔断器1的熔断需要一定时间，而电池电流以接近或达到熔断电流的强度持续一定时间，会大大增加电池10起火的风险。本方案中通过断路器3切断主回路5响应时间迅速，能够大大减少电池10温度过高甚至起火爆炸的可能。
56.参照图3，可选地，控制器可以为bms(英文：battery management system，中文：电池管理系统)，这样，电池保护系统集成在电池包内，能够减少外界环境的干扰，可靠性增加。同时，当电池包与车身脱离，或整车控制器失效，电池保护系统依然能够可靠工作，以能更好地保护电池10。
57.可替换地，控制器还可以为整车控制器，整车控制器与接触器、断路器3以及电流
检测装置4通信连接。
58.可选地，整车控制器可以通过can(英文：controller area network，中文：控制器局域网络)与接触器、断路器3以及电流检测装置4直接通信连接。
59.可替换地，整车控制器还可以通过bms实现与接触器、断路器3以及电流检测装置4的通信。
60.可替换地，控制器还可以为域控制器。
61.示例性地，在电池10运行的过程中，电流检测装置4的电流信息通过网关发送至对应的域控制器，在域控制器判断要切断接触器或断路器3时，域控制器将对应的信息通过网关发送至接触器或断路器3，以使接触器或断路器3断开。
62.本公开第二方面提供过一种电池保护方法，图4是一示例性实施例提供的电池保护方法的流程图，参照图4，电池保护方法可以包括：
63.步骤s11，检测流经电池的电池电流；
64.示例性地，可以通过电流测量装置直接检测电池电流，例如通过设置在回路上的电流检测元件直接测量得到。
65.可替换地，还可通过测量与电池电流相关的其他特征值得到。
66.例如，可以测量串联在回路上元件两端的电压，并通过电压以及元件的电阻值，换算得到电池电流。
67.再例如，还可通过测量各个回路的电流，并根据串并联关系，对测量的电流值进行求和或做差，最终得到电池电流。
68.步骤s12，在电池电流大于或等于设置在电池的充电回路和/或放电回路上的接触器的最大允许电流的情况下，控制设置在电池的主回路上的断路器断开，以切断主回路。
69.如此，当因电流过载、短路或因碰撞导致电池电流超过接触器的最大允许电流时，能够通过断路器及时切断主回路，断路器响应迅速，能有效保护主回路，覆盖接触器与熔断器无法覆盖的保护盲区，降低电池因电流过大导致温度过高甚至起火爆炸的可能。
70.图5是另一示例性实施例提供的电池保护方法的流程图。参照图5，图4中的方法，在步骤s12之前，还可以包括：步骤s13，判断电池电流是否大于或等于预设阈值，生成第一判断结果。
71.示例性地，预设阈值对应过载时的电池电流值。当电池电流大于或等于预设阈值时，则说明发生过载或短路。
72.因此，在第一判断结果为是的情况下，执行步骤s12。
73.示例性地，参照图5，图4中的步骤s12可以具体包括步骤s121和步骤s122，在第一判断结果为是的情况下，执行步骤s121：判断电池电流是否小于接触器的最大允许电流，生成第二判断结果。
74.在第二判断结果为否的情况下，执行步骤s122：控制设置在电池主回路上的断路器断开，以切断主回路。
75.示例性地，参照图5，图4中的方法还可以包括步骤s14，在第二判断结果为是的情况下，执行步骤s14：控制设置在电池的主回路上的接触器断开，以切断主回路。
76.如此，在电池电流小于接触器的最大允许电流的情况下，可以通过接触器直接切断主回路。
77.其中，有关主回路、放电回路以及充电回路的相关具体实施方式已经在有关该系统的实施例中进行了详细描述，此处不再详细阐述说明。
78.示例性地，车辆内还可设置提示装置，在第一判断结果为是的情况下，控制提示装置提示对应于电池电流过大的警报信息，以使驾驶人员及时知晓电池状态，并采取制动、离车等措施保证车内人员安全。
79.示例性地，提示装置可以为车内显示器。
80.可替换地，提示装置还可以为车内的音频播放器。
81.通过步骤s121、步骤s122以及步骤s14，能够在过载或短路时根据电池电流的大小选择接触器或断路器将主回路断开，提高安全性，同时能够在电池电流超过预设阈值且未达到熔断器的熔断电流的情况下及时切断主回路，消除接触器与熔断器之间存在的保护盲区。
82.图6是又一示例性实施例提供的电池保护方法的流程图。参照图6，针对图5中的方法，步骤s12还可以包括步骤s123，在第二判断结果为否的情况下，执行步骤s123：判断电池电流是否小于或等于断路器的熔断电流，生成第三判断结果。
83.在第三判断结果为是的情况下，执行步骤s122，以通过断开断路器切断主回路。
84.例如，接触器的最大允许电流为1000a，熔断器的熔断电流为3000a，当电池电流大于预设阈值且小于1000a时，则控制接触器断开，以切断主回路；当电池电流大于等于1000a且小于等于3000a时，通过断路器切断主回路；当电池电流大于3000a时，熔断器自动熔断以断开主回路。
85.通过上述设置方式，即使电池电流达到了熔断器的熔断电流，依然通过断路器切断电池电流。由于熔断器的熔断需要一定时间，而电池电流以接近或达到熔断电流的强度持续一定时间，会大大增加电池起火的风险。本方案中通过断路器切断主回路响应时间迅速，能够大大减少电池温度过高甚至起火爆炸的可能。
86.同时，还需指出，通过上述设置方式，能够将接触器、断路器3以及熔断器1对应的电池电流区间进行准确划分，便于控制后台准确记录工作数据，若发生故障，便于快速确定发生问题的零部件，进而能及时发现不足并进行改进，缩短故障排查时间。
87.本公开第三方面提供了一种车辆，包括电池，还包括根据本公开第一方面提供的电池保护系统。
88.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。例如，虽然在示例性的实施例中熔断器设置在多个电池单元之间，但熔断器也可设置在主回路的其他位置，也能实现上述实施例的技术效果。
89.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如可以针对具体地场景根据需要分别设置不同数量的第一接触器和第二接触器。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
90.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。