一种汽车储能系统热失控多路控制电路的制作方法

1.本发明涉及储能保护控制技术领域，具体是一种汽车储能系统热失控多路控制电路。


背景技术：

2.随着我国汽车保有量的持续增加，同时为了改善环境，汽车不断朝着新能源的方向发展，储能系统作为新能源汽车中的重要部件之一，为汽车提供所需的动力，但储能系统的安全性制约着它的使用，其中储能系统的热失控以及连锁反应是安全问题是汽车中的重中之重，目前储能系统大多通过对整体的储能电池进行热失控检测，导致无法及时准确的发现储能电池出现的热失控现象，使得整个储能系统出现损坏，并且现有的储能系统在热失控时，通常采用气体灭火和水雾加温灭火的方式对整个储能系统进行降温灭火控制，进一步导致储能系统整体报废，因此有待改进。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种汽车储能系统热失控多路控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.依据本发明实施例的第一方面，提供一种汽车储能系统热失控多路控制电路，该汽车储能系统热失控多路控制电路包括：储能系统模块，储能模组检测模块，故障识别模块，快速自锁保护模块，智能控制模块，继电器保护模块，储能保护模块；
5.所述储能系统模块，用于通过储能模组进行储能，用于进行dc-dc-ac变化控制并为汽车提供所需电能；
6.所述储能模组检测模块，与所述储能系统连接，用于对储能系统模块中每只储能电池进行温度检测和电压检测并分别输出温度信号和电压信号；
7.所述故障识别模块，与所述储能模组检测模块连接，用于对所述储能模组检测模块输出的温度信号和电压信号进行分级检测并输出分级电压信号，用于将分级电压信号进行放大和滤波处理；
8.所述快速自锁保护模块，与所述故障识别模块和继电器保护模块连接，用于接收处理后的分级电压信号并与设定的温度阈值和电压阈值进行比较，用于控制输出自锁控制信号并控制继电器保护模块的工作；
9.所述智能控制模块，与所述故障识别模块、继电器保护模块和储能保护模块连接，用于接收所述故障识别模块输出的信号，用于识别所述储能系统模块中故障的储能电池，用于输出控制信号并控制所述继电器保护模块和所述储能保护模块的工作；
10.所述继电器保护模块，与所述储能系统模块连接，用于通过继电器开关控制所述储能系统模块的电能输出；
11.所述储能保护模块，与所述储能系统模块连接，用于控制喷水器模组的工作。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明汽车储能系统热失控多路控制电
路采用储能模组检测模块分别对储能系统模块中每只储能电池进行温度和电压检测，将故障监测情况细化到每只储能电池，采用故障识别模块通过对故障信息的分级处理，以便准确获取发生热失控故障的储能电池，并由智能控制模块通过继电器保护模块对相应热失控故障的储能电池进行指定保护，并对温度异常的储能电池进行指定降温控制，避免由于连锁反应导致整体储能系统的损坏，降低储能系统受损的程度，降低损失。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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发明的一些实施例，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他的附图。
14.图1为本发明实例提供的汽车储能系统热失控多路控制电路的原理方框示意图。
15.图2为本发明实例提供的储能模组检测模块和故障识别模块的原理示意图。
16.图3为本发明实例提供的故障识别模块的电路图。
17.图4为本发明实例提供的快速自锁保护模块的电路图。
18.图5为本发明实例提供的储能系统模块、储能保护模块和继电器保护模块的连接电路图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
20.实施例1，请参阅图1，一种汽车储能系统热失控多路控制电路包括：储能系统模块1，储能模组检测模块2，故障识别模块3，快速自锁保护模块4，智能控制模块5，继电器保护模块6，储能保护模块7；
21.具体地，所述储能系统模块1，用于通过储能模组进行储能，用于进行dc-dc-ac变化控制并为汽车提供所需电能；
22.储能模组检测模块2，与所述储能系统连接，用于对储能系统模块1中每只储能电池进行温度检测和电压检测并分别输出温度信号和电压信号；
23.故障识别模块3，与所述储能模组检测模块2连接，用于对所述储能模组检测模块2输出的温度信号和电压信号进行分级检测并输出分级电压信号，用于将分级电压信号进行放大和滤波处理；
24.快速自锁保护模块4，与所述故障识别模块3和继电器保护模块6连接，用于接收处理后的分级电压信号并与设定的温度阈值和电压阈值进行比较，用于控制输出自锁控制信号并控制继电器保护模块6的工作；
25.智能控制模块5，与所述故障识别模块3、继电器保护模块6和储能保护模块7连接，用于接收所述故障识别模块3输出的信号，用于识别所述储能系统模块1中故障的储能电池，用于输出控制信号并控制所述继电器保护模块6和所述储能保护模块7的工作；
26.继电器保护模块6，与所述储能系统模块1连接，用于通过继电器开关控制所述储能系统模块1的电能输出；
27.储能保护模块7，与所述储能系统模块1连接，用于控制喷水器模组的工作。
28.在具体实施例中，上述储能系统模块1可采用储能模组电路进行多电池储能控制，还采用电压变换器实现电压的dc-dc变换和dc-ac变换；上述储能模组检测模块2可采用，但并不限于温度传感器、热电阻等器件完成对储能模块中每只储能电池的温度检测，还可采用多路电阻分压电路完成对储能模块中每只储能电池的电压检测；上述故障识别模块3可采用稳压管判断电路和信号调理电路完成对故障信号的识别和信号的放大滤波处理；上述快速自锁保护模块4可采用比较和自锁控制电路完成阈值的检测和电路自锁保护；上述智能控制模块5可采用，但并不限于单片机、dsp等微控制器实现信号的接收、电压值的识别和模块的控制；上述继电器保护模块6可采用隔离继电器电路完成对继电器的控制；上述储能保护模块7可采用多路喷水器进行过温和起火保护。
29.在本实施例中，请参阅图2，所述储能模组检测模块2包括第一温度检测单元201、第二温度检测单元202、第一电压检测单元203和第二电压检测单元204；所述故障识别模块3包括第一识别单元301和第二识别单元302；
30.具体地，所述第一温度检测单元201和第二温度检测单元202，用于分别检测储能模组中每只储能电池的温度情况；
31.第一电压检测单元203和第二电压检测单元204，用于分别检测储能模组中每只储能电池的电压情况；
32.第一识别单元301，用于识别所述第一温度检测单元201和第二温度检测单元202输出的温度信号进行分级检测并输出分级电压信号；
33.所述第二识别单元302，用于识别所述第一电压检测单元203和第二电压检测单元204输出的电压信号进行分级检测并输出分级电压信号；
34.该第一温度检测单元201和第二温度检测单元202均通过第一识别单元301连接所述智能控制模块5，第一识别单元301和第二识别单元302均通过第二识别单元302连接所述智能控制模块5。
35.在具体实施例中，上述第一温度检测单元201和第二温度检测单元202均可选用热电阻实现对不同储能电池的温度检测，上述第一电压检测单元203和第二电压检测单元204均可采用电阻分压电路实现对不同储能电池进行电压检测。
36.需注意的是，上述储能模组检测模块2并非仅限于检测储能系统模块1的温度和电压情况，还可根据所需进行压力检测、烟雾检测，故障识别模块3根据所需检测的种类数目进行相应的增加。
37.在本实施例中，请参阅图3、图4和图5，如图3所示，所述第一识别单元301包括第一稳压管vd1、第二稳压管vd2、第一电位器rp1、第二电位器rp2、第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1、第二电容c2、第三电阻r3、第一运放op1、第四电阻r4、第三电位器rp3、第三电容c3、第五电阻r5、第四电容c4；
38.具体地，所述第一稳压管vd1的阴极和第二稳压管vd2的阴极分别连接所述第一温度检测单元201和第二温度检测单元202，第一稳压管vd1的阳极连接第一电位器rp1的滑片端并通过第一电位器rp1连接第一电阻r1的一端、第二电阻r2的一端、第一电容c1的一端和
第二电位器rp2的一端，第二电位器rp2的另一端和滑片端均连接第二稳压管vd2的阳极，第二电阻r2的另一端连接第一运放op1的同相端并通过第二电容c2连接第三电阻r3的一端、第一电容c1的另一端、第一电阻r1的另一端和地端，第三电阻r3的另一端连接第四电阻r4的一端和第一运放op1的反相端并通过第三电容c3连接第三电位器rp3的一端、第一运放op1的输出端和第五电阻r5的第一端，第四电阻r4的另一端连接第三电位器rp3的另一端和滑片端，第五电阻r5的第二端通过第四电容c4连接地端。
39.在具体实施例中，上述第一电位器rp1和第二电位器rp2用于调节输入的电流值，并且第一电位器rp1和第二电位器rp2分别输出的电流值为20ma、21ma，当需要对识别电路进行扩展时，电位器输出的电流将以2
(n-1)
ma依次输出，其中n为该电位器的序数；上述第一运放op1可选用op07运算放大器；上述第五电阻r5和第四电容c4组成rc滤波电路。
40.进一步地，所述第二识别单元302的电路连接结构与所述第一识别单元301的电路连接结构相同。
41.进一步地，如图4所示，所述快速自锁保护模块4包括第九电阻r9、第一比较器a1、第十电阻r10、第一二极管d1、温度阈值、电压阈值、第十一电阻r11、第二比较器a2、第十二电阻r12、第二二极管d2；
42.具体地，所述第九电阻r9的一端和第十一电阻r11的一端分别连接所述第五电阻r5的第二端和第二识别单元302，第十一电阻r11的另一端和第九电阻r9的另一端分别连接第二比较器a2的同相端和第一比较器a1的同相端，第一比较器a1的反相端和第二比较器a2的反相端分别连接温度阈值和电压阈值，第一比较器a1的输出端通过第十电阻r10连接第一二极管d1的阳极，第二比较器a2的输出端通过第十二电阻r12连接第二二极管d2的阳极。
43.进一步地，所述快速自锁保护模块4还包括第二电源vcc2、第三光耦j3、第四光耦j4、第五光耦j5、第十三电阻r13和第十四电阻r14；
44.具体地，所述第二电源vcc2连接第三光耦j3的第三端、第四光耦j4的第三端和第五光耦j5的第三端，第三光耦j3的第一端连接所述第一二极管d1的阴极和第二二极管d2的阴极，第三光耦j3的第二端接地，第三光耦j3的第四端连接第四光耦j4的第一端和第四光耦j4的第四端，第四光耦j4的第二端连接第五光耦j5的第一端，第五光耦j5的第二端通过第十三电阻r13连接地端，第五光耦j5的第四端连接第十四电阻r14的第一端，第十四电阻r14的第二端连接所述继电器保护模块6。
45.在具体实施例中，上述第一比较器a1和第二比较器a2均可选用lm393比较器；上述第三光耦j3、第四光耦j4和第五光耦j5均可选用tlp181光电耦合器。
46.进一步地，如图4和图5所示，所述继电器保护模块6包括第三继电器k3和第三继电开关k3-1；所述储能系统模块1包括dc-dc变换器、恒压dc-ac变换器；
47.具体地，所述第三继电器k3的一端连接所述第十四电阻r14的第二端，第三继电器k3的另一端接地，dc-dc变换器的输出端通过第三继电开关k3-1连接恒压dc-ac变换器的输入端，恒压dc-ac变换器的输出端连接汽车用电设备。
48.在具体实施例中，上述第三继电开关k3-1可采用常闭开关，由第三继电器k3控制；上述dc-dc变换器和恒压dc-ac变换器均为电压变换器，具体型号根据所需进行选择，在此不做赘述。
49.进一步地，所述智能控制模块5包括第一控制器u1；所述继电器保护模块6还包括
第一光耦j1、第六电阻r6、第七电阻r7、第一继电器k1、第一电源vcc1、第八电阻r8、第二光耦j2、第十五电阻r15、第二继电器k2；
50.具体地，所述第一控制器u1的第一io端连接所述第五电阻r5的第二端，第一光耦j1的第一端和第二光耦j2的第一端分别连接所述第一控制器u1的第二io端和第三io端，第一光耦j1的第二端通过第六电阻r6接地，第二光耦j2的第二端通过第八电阻r8接地，第一光耦j1的第三端和第二光耦j2的第三端均连接第一电源vcc1，第一光耦j1的第四端依次通过第七电阻r7和第一继电器k1连接地端，第二光耦j2的第四端依次通过第十五电阻r15和第二继电器k2连接地端。
51.在具体实施例中，上述第一光耦j1和第二光耦j2均可选用tlp181光电耦合器。
52.进一步地，所述储能系统模块1还包括第一只储能电池、第二只储能电池；所述继电器保护模块6还包括第二继电开关k2-1、第一继电开关k1-1、第四继电开关k4-1和第五继电开关k5-1；所述储能保护模块7包括第一喷水器和第二喷水器；
53.具体地，所述第一只储能电池连接第一继电开关k1-1的第一端和第三端，第二只储能电池连接第二继电开关k2-1的第一端和第三端，第一继电开关k1-1的第二端通过第四继电开关k4-1连接所述dc-dc变化器的第一输入端，第二继电开关k2-1的第二端通过第五继电开关k5-1连接dc-dc变换器的第二输入端，第一继电开关k1-1的第四端通过第一喷水器接地，第二继电开关k2-1的第四端通过第二喷水器接地。
54.在具体实施例中，上述第一继电开关k1-1和第二继电开关k2-1均为双刀双掷开关，分别由上述第一继电器k1和第二继电器k2控制；上述第四继电开关k4-1和第五继电开关k5-1由第四继电器(未画出)和第五继电器(未画出)控制，第四继电器和第五继电器的控制电路与第一继电器k1的控制电路相同，在此不做赘述；上述第一喷水器和第二喷水器采用小型喷水器，分别对第一只储能电池和第二只储能电池进行降温灭火，具体不做赘述。
55.需注意的是，上述第四继电开关k4-1和第五继电开关k5-1不仅限于电压异常的控制开关，还可作为压力异常，烟雾异常的控制开关。
56.本发明一种汽车储能系统热失控多路控制电路，通过储能模组检测模块2对储能系统模块1中的每只储能电池进行单独温度和电压检测，并由第一故障识别模块3和第二故障识别模块3分别对每只储能电池的温度和电压进行故障识别，以温度故障为举例，当第一温度检测单元201出现温度异常，且达到第一稳压管vd1的击穿电压后，第一稳压管vd1被击穿，并由第一电位器rp1进行电压值处理，再通过第一运放op1进行放大和滤波处理，将输出第一种一定电压值的信号并传输给第一控制器u1，当第二温度检测单元202出现异常时，同理，将输出第二种一定电压值的信号，具体根据第一电位器rp1和第二电位器rp2分别输出的电流值为20ma、21ma进行调节，当需要对识别电路进行扩展时，扩展的识别电路的电位器的电流将以2
(n-1)
ma输出，其中n为该电位器的序数，以便由第一控制器u1对故障的储能电池进行识别，并通过控制与之相应的继电开关切断该故障储能电池，对于温度异常时，将同步控制相应的喷水器进行喷水降温和灭火，避免由于连锁反应导致整体储能系统的损坏，降低储能系统受损的程度，降低损失，当储能系统中所有的储能电池都故障时，将通过快速自锁保护模块4直接断开储能系统模块1，保护汽车用电设备。
57.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
58.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。