一种电池安全保护电路及其控制方法与流程

本申请涉及电动汽车电池安全，具体而言，涉及一种电池安全保护电路及其控制方法。

背景技术：

1、目前，普通乘用车的电池系统的安全防护方式主要是熔断器短路被动防护和继电器主动防护，即当电路需要切断高压时，通过继电器断开，或者大电流熔断熔断器，以此保障高压安全。然而，在实际应用中，当出现继电器粘连且小电流的情况时，这一方式会失效，因此无法有效避免触电风险，难以满足新一代车型对于电池系统在安全和智能特性方面的要求。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种电池安全保护电路及其控制方法，旨在解决相关技术中的电池系统的安全防护方式存在的在小电流加上继电器粘连这种失效模式下，存在盲区，无法有效避免触电风险，难以满足新一代车型对于电池系统在安全和智能特性方面的要求的问题。

2、第一方面，本申请提供的一种电池安全保护电路，包括正极配电盒、负极配电盒、中间配电盒和控制模块，其中：所述正极配电盒包括快充继电器、预充继电器、预充电阻、主正继电器以及主动保险；所述负极配电盒包括主负继电器和电流传感器；所述中间配电盒包括中间继电器和被动保险；动力电池包括第一电池组和第二电池组；所述第一电池组、主动保险、主正继电器、电流传感器、主负继电器、第二电池组、被动保险和中间继电器依次串联成主回路；所述第一电池组、主动保险、主正继电器、快充继电器、电流传感器、主负继电器、第二电池组、被动保险和中间继电器依次串联成快充回路；所述预充继电器和预充电阻串联成预充回路；所述预充回路用于对所述主回路进行保护；所述电流传感器用于检测所述主回路的电流；所述控制模块分别与所述正极配电盒、负极配电盒、中间配电盒连接，用于获取所述电流传感器的检测结果，以及控制所述主回路、快充回路和预充回路的通断。

3、在上述实现过程中，电池安全保护电路包括快充继电器、预充继电器、预充电阻、主正继电器、主动保险、主负继电器、电流传感器、中间继电器、被动保险和控制模块，这些组件组成了主回路、快充回路和预充回路，由控制模块控制各回路的通断。当小电流工作时，如继电器意外粘连，可以通过主动保险将电路断开，从而有效避免触电风险，而且，各组件分别集成至三个配电盒中，方便在极致空间内铜排的连接、方便配电盒灵活布置，如此，能够满足新一代车型对于电池系统在安全和智能特性方面的要求。

4、进一步地，在一些例子中，所述控制模块具体用于：当接收到碰撞信号或热失控信号时，向正极配电盒发送点爆主动保险信号，以使所述主动保险被切断。

5、在上述实现过程中，当整车发生碰撞，或者电池管理系统确定发生热失控时，控制模块向正极配电盒发送点爆主动保险信号，主动触发切断保险，从而确保切断高压系统与外部负载的连接，避免触电风险。

6、进一步地，在一些例子中，所述中间配电盒还包括温度传感器，所述温度传感器用于监测所述被动保险的温度。

7、在上述实现过程中，被动保险集成一个温度传感器，监测熔断器的温度，温度传感器的监测结果反馈到控制模块，使得控制模块可以准确判断出熔断器是否异常。

8、进一步地，在一些例子中，还包括：全时电源模块，用于通过所述控制模块，向所述正极配电盒、负极配电盒和中间配电盒供电。

9、在上述实现过程中，在电路上增设全时电源模块，由该全时电源模块给控制模块供电，控制模块再给正极配电盒、负极配电盒和中间配电盒供电，如此，能够减少电路的复杂度，提升电路管理的合理性。

10、进一步地，在一些例子中，所述全时电源模块包括电压转换器和竞争供电判断模块；所述全时电源模块分别与整车12v电源和电池包高压输出连接；所述电压转换器用于从所述电池包高压输出接入高压并转换成12v电压；所述竞争供电判断模块用于根据所述整车12v电源的供电状态，从所述整车12v电源的输出电压和所述电压转换器转换的12v电压中选取一项输入所述控制模块。

11、在上述实现过程中，全时电源模块根据整车12v电源的供电状态，选择使用整车12v电源的输出电压或电压转换器转换的12v电压，来为控制模块进行供电，如此，提升了整车12v供电的稳定性和鲁棒性，当行车、充电过程中整车12v电源失效时，全时电源模块依然能够保证电池系统控制器的供电。

12、进一步地，在一些例子中，所述电池包高压输出是所述动力电池的至少一个电池模组。

13、在上述实现过程中，全时电源模块的电压转换器只从电池包高压电路的其中一个模组接入高压，使得电压转换器接入的高压不会受整个电路系统切断的影响。

14、第二方面，本申请提供的一种如第一方面任一项所述的电池安全保护电路的控制方法，应用于控制模块，包括：当接收到碰撞信号或热失控信号时，发出主正继电器断开指令和主负继电器断开指令；对正极配电盒内的主正继电器和负极配电盒内的主负继电器的开闭状态，以及中间配电盒内的被动保险的通断状态进行检测，并向正极配电盒发送点爆主动保险信号，以使所述主动保险被切断。

15、在上述实现过程中，提供针对触发碰撞信号或热失控信号时的一种电路切断控制策略，提高碰撞和热失控状况下的安全性。

16、进一步地，在一些例子中，所述方法还包括：根据所述电流传感器的检测结果，判断主回路的电流是否超过预设电流阈值，若判断结果为是，获取所述被动保险的温度和热量；当所述温度超过预设温度阈值或所述热量超过预设热量阈值时，检测所述被动保险的通断状态，若检测结果指示所述被动保险未熔断，发出主正继电器断开指令和主负继电器断开指令；若所述主正继电器或所述主负继电器未断开，向正极配电盒发送点爆主动保险信号，以使所述主动保险被切断。

17、在上述实现过程中，提供针对短路或电流过载冲击时的一种电路切断控制策略，将熔断器的温度和电流耐受的时间长度进行耦合考虑，确保熔断器因温度异常或其它异常导致无法熔断时，主动切断电路。

18、进一步地，在一些例子中，所述方法还包括：实时监测各个继电器的开闭状态；若检测到所述主正继电器、主负继电器和中间继电器同时粘连，发出断开继电器指令，再检测所述主正继电器、主负继电器和中间继电器是否断开；若所述主正继电器、主负继电器和中间继电器中存在任意一个继电器未断开，向正极配电盒发送点爆主动保险信号，以使所述主动保险被切断。

19、在上述实现过程中，提供针对继电器异常粘连时的一种电路切断控制策略，在继电器异常粘连时，确保电路能够快速、安全地断开。

20、第三方面，本申请提供的一种车辆，所述车辆的电池系统包括如第一方面任一项所述的电池安全保护电路。

21、本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。

22、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种电池安全保护电路，其特征在于，包括正极配电盒、负极配电盒、中间配电盒和控制模块，其中：

2.根据权利要求1所述的电池安全保护电路，其特征在于，所述控制模块具体用于：

3.根据权利要求1所述的电池安全保护电路，其特征在于，所述中间配电盒还包括温度传感器，所述温度传感器用于监测所述被动保险的温度。

4.根据权利要求1所述的电池安全保护电路，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的电池安全保护电路，其特征在于，所述全时电源模块包括电压转换器和竞争供电判断模块；所述全时电源模块分别与整车12v电源和电池包高压输出连接；所述电压转换器用于从所述电池包高压输出接入高压并转换成12v电压；所述竞争供电判断模块用于根据所述整车12v电源的供电状态，从所述整车12v电源的输出电压和所述电压转换器转换的12v电压中选取一项输入所述控制模块。

6.根据权利要求5所述的电池安全保护电路，其特征在于，所述电池包高压输出是所述动力电池的至少一个电池模组。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的电池安全保护电路的控制方法，其特征在于，应用于控制模块，包括：

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包括：

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆的电池系统包括如权利要求1至6任一项所述的电池安全保护电路。

技术总结
本申请提供一种电池安全保护电路及其控制方法，该电池安全保护电路包括快充继电器、预充继电器、预充电阻、主正继电器、主动保险、主负继电器、电流传感器、中间继电器、被动保险和控制模块，这些组件组成了主回路、快充回路和预充回路，由控制模块控制各回路的通断。当小电流工作时，如继电器意外粘连，可以通过主动保险将电路断开，从而有效避免触电风险，而且，各组件分别集成至三个配电盒中，方便在极致空间内铜排的连接、方便配电盒灵活布置，如此，能够满足新一代车型对于电池系统在安全和智能特性方面的要求。

技术研发人员：曹自海,曾勇,王清泉,邢大龙,吕少茵,李德壮,邓善庆
受保护的技术使用者：广汽埃安新能源汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14