一种电池包安全保护系统技术方案

本发明专利技术提出了一种电池包安全保护系统，其包括电池主正端、主动熔断器、主正继电器、预充继电器、预充电阻、电池主负端、分流器、主负继电器、BMS、HCU、主动熔断器控制器，所述电池主正端依次电性连接主动熔断器和主正继电器构成正极回路，所述预充继电器和预充电阻电性连接后电性并联在主正继电器两侧构成正极回路中的预充回路，所述电池主负端依次电性连接分流器和主负继电器构成负极回路，所述负极回路的分流器的内部还设置有霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器和所述分流器采集电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值时，所述主动熔断器控制器触发所述主动熔断器进行断开正极回路。回路。回路。

【技术实现步骤摘要】
一种电池包安全保护系统


[0001]本专利技术涉及动力电池
，尤其涉及一种电池包安全保护系统。

技术介绍

[0002]随着电动车的推广和普及，为进一步提升电动车的用车便利性，电池厂家和主机厂家趋向研发和使用高功率和高倍率快充电池技术，所以电动车的充电和放电电流的不断增加，传统熔断器规格越来越高，高倍率电流情况下安全防护愈加困难。而主动式熔断器在一段周期内成为主流选择，主动式熔断器又称为智能熔断器，是一种利用火药原理实现的一款新型熔断器，其工作机理是通过触发信号引爆其内部的点火具，依靠爆炸产生的高压气体将内部铜排冲断，从而实现对电路的切断。这种新型熔断器较之传统的热熔式熔断器有诸多优点，这些优点包括：1）在低倍短路电流时可以快速切断电路；2）内阻小发热小。3）耐过载电流冲击寿命强。4）易于与高压直流接触器等被保护器件相匹配。非常适用于大电流充电和放电的新能源汽车使用。

技术实现思路

[0003]新型主动熔断器需要一个外部触发电路，在需要的时候触发主动式熔断器，现有方案主要采用的是主动式熔断器和传统熔断器串联使用，低倍电流情况下主动式熔断器切断，高倍率电流情况下传统熔断器切断，这无疑限制了主动熔断器高精度安全保护性能的发挥，降低了产品竞争力。
[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种电池包安全保护系统。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种电池包安全保护系统，其包括电池主正端、Pyrofuse（为主动熔断器）、主正继电器、预充继电器、预充电阻、电池主负端、分流器、主负继电器、BMS（Battery Management System，为电池管理系统）、HCU（Hardware Control Unit，为硬件控制单元）和主动熔断器控制器，所述电池主正端依次电性连接主动熔断器和主正继电器构成正极回路，所述预充继电器和预充电阻电性连接后电性并联在主正继电器两侧构成正极回路中的预充回路，所述电池主负端依次电性连接分流器和主负继电器构成负极回路，所述负极回路的分流器的内部还设置有霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器和所述分流器采集的电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值时，所述主动熔断器控制器触发所述主动熔断器进行断开所述正极回路。
[0006]在以上技术方案的基础上，优选的，所述分流器采集的电池包回路电流值小于预设电流阈值时，所述主动熔断器控制器上传该信号至所述BMS或HCU，所述BMS或HCU发出控制指令断开所述主负继电器。
[0007]在以上技术方案的基础上，优选的，所述霍尔电流传感器对应电性连接所述主动熔断器控制器的内部电路依次为滤波电路、脉冲宽度检测电路和光耦隔离电路，其中所述霍尔电流传感器采集的电池包回路电流值经过滤波处理和脉冲宽度检测比较，再通过光耦隔离后，与所述预设电流阈值比较形成第一路信号值，其中，若采集的电池包回路电流值大
于或等于预设电流阈值，即第一路信号值为A；若采集的电池包回路电流值小于预设电流阈值，即第一路信号值为B。
[0008]在以上技术方案的基础上，优选的，所述分流器对应电性连接所述主动熔断器控制器的内部电路依次为滤波电路、差分电路、运放电路、脉冲宽度检测电路和光耦隔离电路，其中所述分流器采集的电池包回路电流值经过滤波、差分处理、运算放大和脉冲宽度检测比较，再通过光耦隔离后，与所述预设电流阈值比较形成第二路信号值，其中，若采集的电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值，即第二路信号值为A；若采集的电池包回路电流值小于预设电流阈值，即第二路信号值为B。
[0009]在以上技术方案的基础上，优选的，若第一路信号值为A且第二路信号值为A，所述主动熔断器控制器触发所述主动熔断器进行断开所述正极回路；若第一路信号值为A且第二路信号值为B，或者第一路信号值为B且第二路信号值为A，则所述主动熔断器控制器不触发所述主动熔断器动作；若第一路信号值为B且第二路信号值为B，则所述主动熔断器控制器不触发所述主动熔断器动作。
[0010]在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一路信号值A和第二路信号值A为低电平，所述第一路信号值B和第二路信号值B为高电平。
[0011]在以上技术方案的基础上，优选的，所述负极回路的分流器的内部还设置有霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器和所述分流器采集的电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值时，所述主动熔断器控制器触发所述主动熔断器进行断开所述正极回路，所需周期T小于1ms。
[0012]在以上技术方案的基础上，优选的，所述周期T小于1ms，其中具体计算公式：T=霍尔电流传感器t+运放电路1t+预充电路t+运放电路2t+光耦隔离电路t+主动熔断器控制器t +主动熔断器 t；或者T=运放电路1t+运放电路2t +运放电路3t+预充电路t+运放电路4t+光耦隔离电路t+主动熔断器控制器t +主动熔断器 t，其中t为所需时间。
[0013]在以上技术方案的基础上，优选的，所述分流器还集成有温度传感器，实时采集分流器当前温度，所述主动熔断器控制器上传该信号至所述BMS或HCU，其中BMS或HCU还信号连接整车控制单元（Vehicle Control Unit，为整车控制单元），若分流器当前温度大于或者等于预设温度阈值，所述BMS或HCU向所述整车控制单元发出过温报警信号，整车控制单元实时调整放电或充电功率。
[0014]在以上技术方案的基础上，优选的，还包括烟雾传感器和碰撞传感器，当检测到烟雾报警信号或者碰撞报警信号，所述BMS或HCU发出控制指令，触发所述主动熔断器进行断开所述正极回路。
[0015]本专利技术的电池包安全保护系统相对于现有技术具有以下有益效果：通过设置分流器电流检测和霍尔电流传感器电流检测双重方式，对Shunt传感器上流过的电流信号实时检测，信号检测采用滤波差分处理放大后，经比较隔离输出控制信号，与霍尔传感器电流检测信号同时达到预设电流值时，打开高边驱动，启动点火具。系统检测到预设的电流脉冲信号到切断整车供电控制在1ms内，实现对电池包电流异常可能导致系统起火等重大安全事故快速切断系统电源的目的，保护系统的安全。
[0016]通过设置分流器电流检测，添加检测绝缘过低和电池包电流小于2500A时的触发
阈值，由BMS或HCU控制器发出指令切断主负继电器，进行电池包的安全防护。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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。
[0018]图1为本专利技术的电池包安全保护系统的框图；图2为本专利技术的电池包安全保护系统另一实施例的框图；图3为本专利技术的电池包安全保护系统另一实施例的框图；图4为本专利技术的电池包安全保护系统的主动熔断器控制器的电路图；图5为本专利技术的电池包安全保护系统的霍尔电流传感器的结构图。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池包安全保护系统，其包括电池主正端、主动熔断器、主正继电器、预充继电器、预充电阻、电池主负端、分流器、主负继电器、BMS、HCU和主动熔断器控制器，所述电池主正端依次电性连接主动熔断器和主正继电器构成正极回路，所述预充继电器和预充电阻电性连接后电性并联在主正继电器两侧构成正极回路中的预充回路，所述电池主负端依次电性连接分流器和主负继电器构成负极回路，其特征在于：所述负极回路的分流器的内部还设置有霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器和所述分流器采集的电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值时，所述主动熔断器控制器触发所述主动熔断器进行断开所述正极回路。2.如权利要求1所述的一种电池包安全保护系统，其特征在于：所述分流器采集的电池包回路电流值小于预设电流阈值时，所述主动熔断器控制器上传该信号至所述BMS或HCU，所述BMS或HCU发出控制指令断开所述主负继电器。3.如权利要求1所述的一种电池包安全保护系统，其特征在于：所述霍尔电流传感器对应电性连接所述主动熔断器控制器的内部电路依次为滤波电路、脉冲宽度检测电路和光耦隔离电路，其中所述霍尔电流传感器采集的电池包回路电流值经过滤波处理和脉冲宽度检测比较，再通过光耦隔离后，与所述预设电流阈值比较形成第一路信号值，其中，若采集的电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值，即第一路信号值为A；若采集的电池包回路电流值小于预设电流阈值，即第一路信号值为B。4.如权利要求1所述的一种电池包安全保护系统，其特征在于：所述分流器对应电性连接所述主动熔断器控制器的内部电路依次为滤波电路、差分电路、运放电路、脉冲宽度检测电路和光耦隔离电路，其中所述分流器采集的电池包回路电流值经过滤波、差分处理、运算放大和脉冲宽度检测比较，再通过光耦隔离后，与所述预设电流阈值比较形成第二路信号值，其中，若采集的电池包回路电流值大于或等于预设电流阈值，即第二路信号值为A；若采集的电池包回路电流值小于预设电流阈值，即第二路信号值为B。5.如权利要求3或4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜朝晖，陈凯玉，徐伟，胡振超，李瑶，
申请(专利权)人：武汉嘉晨电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：