CN104908600A - 一种电动车电池组的安全控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车电池组的安全控制系统，包括：若干可控开关，每个可控开关分别串联在相邻两个单体电池之间；电池管理系统，电池管理系统分别连接电池组的每个单体电池，采集单体电池的电压和温度和电池组的电流，并发送到整车控制器；整车控制器，整车控制器分别连接每个可控开关，并根据电池管理系统发送的电压、温度和电流信息控制对应的可控开关的通断。本发明采用电池管理系统BMS实时采集电池组的电流、电压和温度，采用绝缘监测仪实时进行电池组的绝缘故障检测，并根据检测结果利用整车控制器控制电池之间的可控开关的断开，有效预防和警示电池自燃或者人员触电的危险，实现对整车部件和人身财产安全的保护。
Description
技术领域
本发明涉及电动车电池管理，特别涉及一种电动车电池组的安全控制系统。
背景技术
电动汽车先于内燃机汽车发明，后由于内燃机的种种优点而让出主流地位。二十世纪七十年代，世界范围出现了石油能源危机，一度导致对电动汽车研发的重视。到了二十世纪九十年代以后，探明可开采的石油储量仅够几十年的使用，我国随着经济的发展，迅速的从石油出口国转变成最大的石油进口国，对外依赖度超过50%。环境的污染和破坏，也引起了全球范围各国政府的重视。能源的危机感，和节能减排的压力，再次引起了电动车辆的研发热潮。
在电动汽车中，动力电池组是影响整车动力性能、续航里程、成本等关键指标的核心部件。但动力电池组的高能量密度使其成为电动汽车上最危险的整车部件。目前内短路是动力电池意外热时失控引发电池热烧爆炸的主要隐患。而过电流流动和车体发生碰撞很容易引发电池的内短路。同时若电池发生绝缘故障，人员意外触碰电池很可能引起触电的危险。因此，在检测到危及人身、车辆部件、电池、车外人身财产安全的情况，断开总正总负继电器和维修开关均不能阻止危害发展时，在电池串接中多处断开电连接，能有效地阻止上述情况的发生。
最简单的技术方案是每箱电池的串联处添加一个熔断器，当出现过电流的情况下，立即断开电池箱之间的连接，这样对熔断器允许最大电流的精确度要求比较高，不利于实际情况电池的防护。申请号为201280019619.6的专利中使用一种在电池连接电路串联一个可控开关，通过控制可控开关的闭合和断开来实现高压变低压，但这样对工艺的要求比较高且成本提高较多，连接线众多也容易引起干扰；申请号为201280019619.6的专利,设计了一种新型的二次电池连接部件，但这种部件也是利用和导体之间的熔点差来实现快速断开的。申请号为201280019619.6的专利，是一种由额外的电控模块来实现电流的断流，相对成本较高。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种电动车电池组的安全控制系统。
本发明的技术方案是：
一种电动车电池组的安全控制系统，包括：
若干可控开关，每个可控开关分别串联在相邻两个单体电池之间；
电池管理系统（BMS），电池管理系统分别连接电池组的每个单体电池，采集单体电池的电压和温度和电池组的电流，并发送到整车控制器；
整车控制器，整车控制器分别连接每个可控开关，并根据电池管理系统发送的电压、温度和电流信息控制对应的可控开关的通断。
优选的，所述安全控制系统还包括绝缘监测仪，所述绝缘监测仪输入端连接在电池组的总正端、总负端与绝缘地，输出端连接整车控制器。
优选的，所述电池管理系统（BMS）包括主控模块（BCU）和若干分别与其连接的从控模块（BMU），每个从控模块上分别连接有采集单体电池的电压和温度信号的电压检测单元和温度传感器。
优选的，所述主控模块（BCU）还连接有采集电池组总电流的电流传感器。
优选的，所述整车控制器还连接有仪表，所述仪表带有手控开关，控制可控开关重新闭合。
优选的，所述整车控制器还连接有报警装置。
进一步优选的，所述可控开关为继电器、IGBT或者半控器件与二极管的并联电路中的一种。
本发明的优点是：
本发明所提供的电动车电池组的安全控制系统，采用电池管理系统BMS实时采集电池组的电流、电压和温度，采用绝缘监测仪实时进行电池组的绝缘故障检测，并根据检测结果利用整车控制器控制电池之间的的可控开关的断开，有效预防和警示电池自燃或者人员触电的危险，实现对整车部件和人身财产安全的保护。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的电动车电池组的安全控制系统的电气原理图；
图2为本发明所述的可控开关的闭合与断开的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所揭示的电动车电池组的安全控制系统，包括以下部分：
1．若干可控开关，每个可控开关分别串联在电池组的相邻两个单体电池之间，所述可控开关为继电器、IGBT或者半控器件与二极管的并联电路中的一种，具有双极型、大功率、通态电阻小、饱和压降低等特性。
2．电池管理系统（BMS），所述电池管理系统（BMS）包括主控模块（BCU）和若干分别与其连接的从控模块BMU，每个从控模块BMU上分别连接有采集单体电池的电压和温度信号的电压检测单元和温度传感器，以及将电压和温度信号转化为数字信号的数模转换器；所述主控模块（BCU）连接有采集电池组总电流的电流传感器；单体电池电压、温度的检测将数据通过内部CAN传递到BMU,然后再传递到BCU中处理，电池组总电流直接由电流传感器检测传递到BCU中。电池管理系统采集单体电池的电压、温度和电池组的电流，并发送到整车控制器。
3．绝缘监测仪，所述安全控制系统还包括绝缘监测仪，所述绝缘监测仪输入端连接在电池组的总正端、总负端与绝缘地，输出端连接整车控制器。绝缘监测仪监测到电池组总正、总负端与绝缘地之间的绝缘电阻，若绝缘电阻低于设定值，则系统发送绝缘故障信号到整车控制器。
4．整车控制器，整车控制器分别连接每个可控开关，并根据电池管理系统发送的电压、温度和电流信息以及绝缘监测仪发送的绝缘故障信号控制对应的可控开关的通断。所述整车控制器还连接有仪表和报警装置，所述仪表带有手控开关，控制可控开关重新闭合，报警装置发出警报。本方案的整车控制器也可以由单独的MCU，DSP等代替。
具体的，以下几种情况整车控制器可以断开可控开关：（1）电池组总电流过大，电流大小可有电流传感器获得；（2）单体电池电压不在可控制范围内，电压可由BMU的电压检测单元获得；（3）单体电池温度不在可控制范围内，温度可由温度传感器获得；（4）电池报绝缘故障，故障信号可由绝缘监测仪获得；（5）仪表手动控制；以上五种情况可以提供信号给整车控制器，由车控制器发送控制信号，控制可控开关闭合、断开。
本发明所述可控开关的闭合与断开的流程，如图2所示。只有仪表的手动开关控制可以重新闭合可控开关，当摁下手动开关后，电流传感器首先检测总电流是否在设定值范围内，如果不在，则整车控制器自动控制可控开关断开，并报警；若总电流在设定值范围内，则BMU检测电池电压是否在设定值范围内，如果不在，则整车控制器自动控制可控开关断开，并报警；若单体电池电压在设定值范围内，则BMU检测电池温度是否在设定值范围内，如果不在则整车控制器自动控制可控开关断开，并报警；若单体电池温度在设定值范围内，则绝缘监测仪监测电池组是否发生绝缘故障，如果有绝缘故障则整车控制器自动控制可控开关断开，并报警；如果未报绝缘故障，则可控开关保持闭合。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，包括：
若干可控开关，每个可控开关分别串联在相邻两个单体电池之间；
电池管理系统（BMS），电池管理系统分别连接电池组的每个单体电池，采集单体电池的电压和温度和电池组的电流，并发送到整车控制器；
整车控制器，整车控制器分别连接每个可控开关，并根据电池管理系统发送的电压、温度和电流信息控制对应的可控开关的通断。
2.根据权利要求1所述的电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，所述安全控制系统还包括绝缘监测仪，所述绝缘监测仪输入端连接在电池组的总正端、总负端与绝缘地，输出端连接整车控制器。
3.根据权利要求2所述的电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，所述电池管理系统（BMS）包括主控模块（BCU）和若干分别与其连接的从控模块（BMU），每个从控模块上分别连接有采集单体电池的电压和温度信号的电压检测单元和温度传感器。
4.根据权利要求3所述的电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，所述主控模块（BCU）还连接有采集电池组总电流的电流传感器。
5.根据权利要求4所述的电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，所述整车控制器还连接有仪表，所述仪表带有手控开关，控制可控开关重新闭合。
6.根据权利要求5所述的电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，所述整车控制器还连接有报警装置。
7.根据权利要求1所述的电动车电池组的安全控制系统，其特征在于，所述可控开关为继电器、IGBT或者半控器件与二极管的并联电路中的一种。
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