高压电池组的安全保护电路的制作方法
【专利摘要】一种高压电池组的安全保护电路，包括：多个电池箱、一个安全测检测电路以及多个安全继电器；每个电池箱内有多个串联在一起的电池单体且有一总正极及一总负极；安全检测电路对应电池箱中的第一电池箱设置，安全检测电路包括第一电阻、预充继电器、主控继电器、第一二极管、第二二极管、第二电阻、第三电阻及电压采集模块；主控继电器一端连至第一电池箱总正极，另一端连至第一二极管的正极，第一二极管的负极连第二二极管的正极，第二二极管的负极经第二电阻、第三电阻后连接至第一电池箱总负极，第一电阻与预充继电器串连后再与所主控继电器并联；电压采集模块连接至第三电阻的两端用于采集第三电阻两端的电压；每N个电池箱之间有一安全继电器。
【专利说明】高压电池组的安全保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及充电电池领域，更具体地说，涉及一种高压电池组的安全保护电路。
【背景技术】
[0002]目前，传统燃油汽车的能源主要依靠于石油，而石油短缺及燃油汽车排放的尾气对环境造成严重污染已使得人类越来越迫切研究出新的绿色交通工具。作为绿色交通工具，电动车不仅节能效果显著，能源综合利用率大幅度提高，而且环境效益明显，与传统汽车相比，温室气体排放量可相对减少一半左右。随着充电电池制造工艺的不断进步，电动车将在不不远的将来具备和传统燃油汽车竞争的实力。家用型或公交电动车给人们带来了极大方便，通过在车上装载高电压大容量的可充电电池组来实现在充电站充满电后用作动力来驱动电动车或者开到所需地方备用。因为这些电池组不是一直工作，在不工作的时候，BMS不能对电池组的漏电状态检测，如果在不工作的时候电池组存在多点漏电现象，就会发车高压电池组短路爆炸等意外；或者在电池组工作过程中，BMS会对电池组的漏电状态进行实时检测，如果电池组中没有安装继电器或者其他保护装置，即使BMS检测到了电池组处于多点漏电状态，BMS无法通过主动切断保护装置来保护电池，只能报警等待认为处理，如果处理不及时也会发车高压电池组短路事故；或者在行车时候电池组受到碰撞，会造成电池组短路而引起火灾甚至爆炸的现象。
实用新型内容
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种防止因为电池组漏电或者受到碰撞后短路而发生爆炸等意外的更为安全的高压电池组的安全保护电路。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高压电池组的安全保护电路，包括:多个电池箱、一个安全检测电路以及多个安全继电器；每个电池箱内有多个串联在一起的电池单体且有一总正极及一总负极；安全检测电路对应多个电池箱中的第一电池箱设置，安全检测电路包括一个第一电阻、一预充继电器、一主控继电器、一第一二极管、一第二二极管、一第二电阻、一第三电阻及一电压采集模块；主控继电器一端连至第一电池箱的总正极，另一端连至第一二极管的正极，第一二极管的负极连第二二极管的正极，第二二极管的负极经第二电阻、第三电阻后连接至第一电池箱的总负极，第一电阻与预充继电器串连后再与所主控继电器并联；电压采集模块连接至第三电阻的两端用于采集第三电阻两端的电压；每N个电池箱之间有一个安全继电器。
[0005]在本实用新型的一优选实施方式中，所述高压电池组的安全保护电路进一步包括一 BMS主控模块，所述BMS主控模块与各电压采集模块、安全继电器、预充继电器及主控继电器相连接并控制安全继电器、预充继电器及主控继电器断开或闭合。
[0006]在本实用新型的一优选实施方式中，BMS主控模块先通过米集模块上传的第三电阻两端的电压判断主控继电器是否正常，若电压值小于设定的阀值，则判断主控继电器正常，闭合所有的安全继电器，然后再闭合所述安全检测电路的预充继电器，最后再闭合所述安全检测电路主控继电器；这时高压电池组完成上电过程，可以正常运行。
[0007]在本实用新型的一优选实施方式中，BMS主控模块先通过采集模块上传的第三电阻两端的电压判断主控继电器是否正常，若电压值大于设定的阀值，则判断主控继电器异常，BMS主控模块不进行上电控制并发出告警。
[0008]在本实用新型的一优选实施方式中，所述第一、二二极管可以仅设置其中一个。
[0009]在本实用新型的一优选实施方式中，所述安全检测电路的电压采集模块还采集每个电池箱内处单体电池的电压，以监控各单体电池是否正常。
[0010]在本实用新型的一优选实施方式中，所述N随着电池箱电压变化设置，当4个电池箱串联后总压小于60伏时,则N为4。
[0011]在本实用新型的一优选实施方式中，安全继电器的数量随电池箱电压配置，两个安全继电器间的电池箱电压低于60伏。本实用新型的有益效果是:本实用新型通过安全检测电路及安全继电器保证所有电池箱串联后的高压电池组在闲置、运输或者进行充放电的安全，防止因短路等情况造成爆炸，提高了使用安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型提供的一种高压电池组的安全保护电系统的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013]请参阅图1，本实用新型提供的一种高压电池组的安全保护电路100，包括多个电池箱10、多个安全检测电路20以及多个安全继电器30。本实施方式中，所述高压电池组的安全保护电路100设置于电动车或者车载移动式储能包中，例如可以是电动公交车及/或电动小汽车上用于为电动车提供动力能源，移动充电车用于把电池组充满电开至指点地点给其他电动车充电，或者开去抢修因电量不足而抛锚的电动车。
[0014]具体的，多个电池箱10包括电池箱1、电池箱2、电池箱3...电池箱N — 2、电池箱N -1及电池箱N。其中每个电池箱10内有多个串联在一起的电池单体，且每个电池箱10具有一个总正极101及一个总负极102。
[0015]所述安全检测电路20的对应多个电池箱的第一电池箱I设置。具体的，如图所示，所述安全检测电路20包括一个第一电阻R1、一个预充继电器K1、一个主控继电器K2、一个第一二极管D1、一个第二二极管D2、一个第二电阻R2、一个第三电阻R3及一个电压采集模块21。其中，主控继电器K2的一端连接至第一电池箱I的总正极，另一端连接至第一二极管Dl的正极。所述第一二极管Dl的负极连接第二二极管的正极。所述第二二极管D2的负极依次经第二电阻R2、第三电阻R3后连接至电池箱I的总负极。所述第一电阻Rl与所述预充继电器Kl串连后再与所主控继电器K2并联，其中，第一电阻Rl的一端连接至第一电池箱I的总正极，预充继电器Kl的一端连接至第一二极管Dl的一端。所述电压采集模块21连接至所述第三电阻R3的两端用于采集第三电阻R3两端的电压。
[0016]所述多个电池箱10相串联以形成一高压电源，其中所述多个电池箱中每N个电池箱10之间设置一个安全继电器30,本实施方式中,N为三。其他实施方式中，N也可以为二、四等。
[0017]所述高压电池组的安全保护电路100使用过程如下:BMS主控模块先通过采集模块上传的第三电阻两端的电压判断主控继电器是否正常，若电压值小于设定的阀值，则判断主控继电器正常。然后BMS控制闭合所有的安全继电器30，然后再闭合所述安全检测电路20的预充继电器Kl进行预充，预充完成后再闭合安全检测电路20主控继电器K2。若主控继电器K2出现粘连异常，设置有安全检测电路20的电池箱I的电压加在安全检测电路20的第一二极管D1、第二二极管D2、第二电阻R2、第三电阻R3串联所组成的电路，电压采集模块21可以在R3上采集到电压信号且上传到BMS主控模块，这时BMS不再控制控制闭合所有的安全继电器30。避免了因为控继电器K2粘连异常时闭合安全继电器导致电池组没有经过预充步骤，直接通过K2瞬间大电流放电而损坏安全继电器。这时候BMS发出告警，提示技术人员维护。
[0018]预充继电器Kl以及第一电阻Rl的作用:1、若所述高压电池组的安全保护电路100连接的负载短路时候，电池组通过第一电阻Rl短路，不会烧坏各电池箱10内的电池及动力回路，这时可以检测到放电端端电压无法上升，切断高压输出并告警。2、若负载为大容量负载，电池组通过Rl限流给大容量负载充电，这时可以检测到放电端电压上升到设定值时候吸合主控继电器K2，避免了直接闭合主控继电器K2因存在大容量负载而瞬间短路烧坏该主控继电器K2。
[0019]所述高压电池组的安全保护电路100进一步包括一 BMS(battery managementsystem,电池管理系统)主控模块40。所述BMS主控模块40与电压采集模块21、安全继电器30、预充继电器Kl及主控继电器K2相连接并通过编程方式通过智能控制安全继电器30、预充继电器Kl及主控继电器K2断开或闭合。
[0020]本实施方式中，在主控继电器正常时，由BMS主控模块40控制先闭合所有的安全继电器30，然后再闭合安全检测电路20的预充继电器Kl，最后再闭合安全检测电路20主控继电器K2。BMS主控模块40的继电器控制策略上让主控继电器最后闭合，如电池组需要在带电流时切断继电器进行保护先切断主控继电器。在预充继电器Kl、主控继电器及安全继电器中最可能损坏的就是主控继电器，如主控继电器已粘死，那么预充继电器Kl以及第一电阻Rl的作用就无法实现，导致电池组中的所有安全继电器会陆续粘死。如此连主控继电器本身的安全都无法保障，也就无法通过继电器来防护电池箱的安全。如主控继电器异常，就不控制安全继电器闭合，防止损坏安全继电器。另外，当BMS没有发出主控继电器闭合的指令，但是电压采集模块I采集到电压信号时，可判断主控继电器异常。
[0021 ] 本实施方式中，上述预充继电器Kl以及第一电阻Rl的作用中:1、若所述高压电池组的安全保护电路100连接的负载短路时候，电池组通过第一电阻Rl短路，不会烧坏各电池箱10内的电池及动力回路，这时通过BMS主控模块40检测到放电端端电压无法上升，切断高压输出并告警。2、若负载为大容量负载，电池组通过Rl限流给大容量负载充电，这时通过BMS主控模模块40检测到放电端电压上升到设定值时候吸合主控继电器K2。其中放电端端电压也可以通过除BMS主控模块40外的其他方式进行检测。
[0022]本实施方式中，所述安全检测电路20的电压采集模块21还采集每个电池箱10内处单体电池的电压，以监控各单体电池是否正常。
[0023]在其他实施方式中，电压采集模块21也可以连接至第二电阻R2的两端且采集第二电阻R2上的电压。
[0024]在其他实施方式中，所述第一、二二极管可以仅设置其中一个。
[0025]在其他实施方式中，所述N随着电池箱电压变化设置，当4个电池箱串联后总压小于60伏时，则N为4。
[0026]在其他实施方式中，安全继电器的数量随电池箱电压配置，两个安全继电器间的电池箱电压低于60伏。
[0027]本实用新型通过安全检测电路20及安全继电器30保证所有电池箱10串联后进行充放电的安全，防止因短路等情况造成爆炸，提高了使用安全性。
[0028]以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种高压电池组的安全保护电路，包括:多个电池箱、一个安全检测电路以及多个安全继电器；每个电池箱内有多个串联在一起的电池单体，且每个电池箱具有一个总正极及一个总负极；所述安全检测电路对应多个电池箱中的第一电池箱设置，所述安全检测电路包括一个第一电阻、一个预充继电器、一个主控继电器、一个第一二极管、一个第二二极管、一个第二电阻、一个第三电阻及一个电压采集模块；主控继电器的一端连接至电池箱的总正极，另一端连接至第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接第二二极管的正极，所述第二二极管的负极依次经第二电阻、第三电阻后连接至第一电池箱的总负极，所述第一电阻与所述预充继电器串连后再与所主控继电器并联，第一电阻的一端连接至第一电池箱的总正极，预充继电器的一端连接至第一二极管的一端；所述电压采集模块连接至所述第三电阻的两端用于采集第三电阻两端的电压；每N个电池箱之间设置一个安全继电器。
2.如权利要求1所述的高压电池组的安全保护电路，其特征在于:所述高压电池组的安全保护电路进一步包括一 BMS主控模块，所述BMS主控模块与电压采集模块、安全继电器、预充继电器及主控继电器相连接并控制安全继电器、预充继电器及主控继电器断开或闭合。
3.如权利要求2所述的高压电池组的安全保护电路，其特征在于:BMS主控模块先通过采集模块上传的第三电阻两端的电压判断主控继电器是否正常，若电压值小于设定的阀值，则判断主控继电器正常，闭合所有的安全继电器，然后再闭合所述安全检测电路的预充继电器，最后再闭合所述安全检测电路主控继电器；这时高压电池组完成上电过程，可以正常运行。
4.如权利要求3所述的高压电池组的安全保护电路，其特征在于:BMS主控模块先通过采集模块上传的第三电阻两端的电压判断主控继电器是否正常，若电压值大于设定的阀值，则判断主控继电器异常，BMS主控模块不进行上电控制并发出告警。
5.如权利要求1所述的高压电池组的安全保护电路，其特征在于:所述第一、二二极管可以仅设置其中一个。
6.如权利要求1所述的高压电池组的安全保护电路，其特征在于:所述安全检测电路的电压采集模块还采集每个电池箱内处单体电池的电压，以监控各单体电池是否正常。
7.如权利要求1所述的高压电池组的安全保护电路，其特征在于:所述N随着电池箱电压变化设置，当4个电池箱串联后总压小于60伏时，则N为4。
8.如权利要求1所述的高压电池组的安全保护电路，安全继电器的数量随电池箱电压配置，两个安全继电器间的电池箱电压低于60伏。
【文档编号】H02J7/00GK204012779SQ201420295376
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】李瑶 申请人:深圳市沃特玛电池有限公司