本實用新型涉及一種電氣控制技術(shù),更具體地涉及一種可級聯(lián)的動力電池組安全保護(hù)模塊,屬動力電池制造領(lǐng)域。
背景技術(shù):
由于傳統(tǒng)能源在使用過程中不可避免地會對環(huán)境造成影響,在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天,迫使人們尋求環(huán)境友好的新能源技術(shù)。蓄電池在使用過程中不會對環(huán)境造成危害,而且可以重復(fù)使用,因此受到了廣泛的關(guān)注。
近幾年來,隨著鋰離子電池技術(shù)的突破,以鋰離子電池為代表的動力電池得到了大規(guī)模的應(yīng)用,尤其在為保護(hù)環(huán)境國家大力推廣新能源電動汽車的背景下,動力電池更是獲得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
動力電池泛指能夠通過放電給設(shè)備、器械、模型、車輛等驅(qū)動的蓄電池,其中以鋰離子動力電池應(yīng)用最為廣泛。動力電池輸出的電壓高,電流大,如電動汽車用動力電池輸出的電壓在300V以上,額定容量更是高達(dá)上百安時,由于動力電池都需要高倍率放電,比如當(dāng)1C放電時,輸出的電流就達(dá)上百安培。
我們知道,鋰電池的單體電池一般標(biāo)稱電壓為3.7V,額定容量為10Ah,顯然只有將單體電池進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)后,才能達(dá)到上述動力電池的輸出性能。由于要進(jìn)行串并聯(lián)的單體電池數(shù)量太多了,一般的做法是先將若干個單體電池進(jìn)行串并聯(lián)后組成具有一定輸出性能的電池模組,如75V/30Ah。然后再將電池模組進(jìn)行串并聯(lián)后組成動力電池組,如600V/300Ah。動力電池組與電池管理系統(tǒng)(BMS)相連后就組成一個動力電池系統(tǒng),該動力電池系統(tǒng)可以用于驅(qū)動動力裝備。
如此眾多的單體電池通過串并聯(lián)組成的動力電池組,安全成為一個非常重要的因素,尤其是鋰離子電池,其安全性更為突出。所有的動力電池系統(tǒng)都設(shè)置有相應(yīng)的安全保護(hù)裝置。
在現(xiàn)有的技術(shù)中,如圖1所示,一般在動力電池組的正極端和負(fù)極端分別安裝一個保險絲F1和F2,并在動力電路中串接一個大電流繼電器K1,大電流繼電器K1根據(jù)BMS的指令來切斷或?qū)▌恿﹄娐贰_@樣的安全保護(hù)裝置存在非常大的安全隱患,主要表現(xiàn)在:
1.用保險絲來實現(xiàn)短路保護(hù),其缺點(diǎn)是保護(hù)動作電流具有很大的不確定性,與環(huán)境溫度、散熱結(jié)構(gòu)及安裝位置等緊密相關(guān),如果選擇電流偏大,在發(fā)生短路時可能導(dǎo)致線纜著火而保護(hù)動作并未執(zhí)行;如果選擇動作電流偏小,在高溫季節(jié)動力裝備啟動時,很容易發(fā)生誤動作而導(dǎo)致動力裝備失去動力。再者,保險絲動作時間較長,一般為20~200毫秒,如此長時間的短路電流更容易導(dǎo)致電池內(nèi)部部件如極板、隔膜等發(fā)生損壞,使電池容量、壽命及安全性大幅度降低。
2.現(xiàn)有的動力電池系統(tǒng)保護(hù)裝置僅能用于保護(hù)整個動力電池組,只有當(dāng)動力電池組外部電路發(fā)生短路時,保險絲才能熔斷而切斷動力電路,而當(dāng)動力電池組內(nèi)部的電池模組發(fā)生短路時,則無法提供保護(hù),因此存在著火、損壞整個動力電池組的安全隱患,保護(hù)非常不充分。
3.在現(xiàn)有技術(shù)中,動力電池系統(tǒng)保護(hù)裝置只用高壓控制箱內(nèi)的繼電器來通斷電路,在繼電器動作時易產(chǎn)生電弧,且在繼電器斷開時電池組各端口依然輸出直流高電壓,而直流高電壓的安全性極差,人員一旦觸電傷亡率極高,導(dǎo)致動力電池組安裝、維修困難,需要特別培訓(xùn)和特種工具才能實施,增加了運(yùn)維成本和安全風(fēng)險。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
有鑒于此,本實用新型的主要目的是提供一種可級聯(lián)的動力電池組安全保護(hù)模塊,解決現(xiàn)有技術(shù)中動力電池系統(tǒng)中的保險絲保護(hù)性能差,保護(hù)不充分,不能對電池模組進(jìn)行保護(hù),采用繼電器存在安全隱患的問題。
為解決上述問題,本實用新型提供的技術(shù)方案其特殊之處在于:所述安全保護(hù)模塊包括:級聯(lián)控制器、保護(hù)控制單元、保護(hù)開關(guān)和動力電路開關(guān);
所述級聯(lián)控制器包括:第一光電耦合器和第二光電耦合器;
所述保護(hù)控制單元包含:
a.監(jiān)控信號輸入端口,用于接收來自動力電池模組的監(jiān)控信號;
b.直流電輸入端口,用于與外部直流電源相連;
c.驅(qū)動電流輸出端,用于輸出驅(qū)動電流驅(qū)動所述級聯(lián)控制器和所述動力電路開關(guān);
d.保護(hù)信號輸出端,當(dāng)所述保護(hù)控制單元接收到的監(jiān)控信號大于閾值時,所述保護(hù)信號輸出端輸出為高電平,用于驅(qū)動保護(hù)開關(guān);
在所述級聯(lián)控制器中,所述第一光電耦合器中發(fā)光二極管的正極與所述安全保護(hù)模塊的級聯(lián)控制正級輸入端口相連,所述第一光電耦合器發(fā)光二極管的負(fù)極與所述第二光電耦合器中光敏三極管的集電極相連,所述第二光電耦合器的光敏三極管發(fā)射極與所述安全保護(hù)模塊的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口相連,所述第一光電耦合器中光敏三極管的集電極與所述驅(qū)動電流輸出端相連,所述第一光電耦合器的光敏三極管發(fā)射極與所述動力電路開關(guān)的控制端相連,所述第二光電耦合器發(fā)光二極管正極與所述驅(qū)動電流輸出端相連,所述第二光電耦合器的發(fā)光二極管負(fù)極與所述保護(hù)開關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端相連;
所述保護(hù)開關(guān)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端與所述第二光電耦合器的發(fā)光二極管負(fù)極相連,保護(hù)開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另一端接地,所述保護(hù)開關(guān)的控制端與所述保護(hù)信號輸出端相連;所述保護(hù)開關(guān)為常閉型開關(guān),當(dāng)所述保護(hù)開關(guān)接收到來自所述保護(hù)信號輸出端的高電平時,所述保護(hù)開關(guān)斷開;
所述動力電路開關(guān)其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端與所述安全保護(hù)模塊的大電流輸入端口相連,動力電路開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的另一端與所述安全保護(hù)模塊的大電流輸出端口相連,所述動力電路開關(guān)的控制端與所述第一光電耦合器的光敏三極管發(fā)射極相連;所述動力電路開關(guān)為常開型開關(guān),當(dāng)所述動力電路開關(guān)的控制端接收到來自所述驅(qū)動電流輸出端的驅(qū)動電流時,所述動力電路開關(guān)閉合。
優(yōu)選是:
所述安全保護(hù)模塊上的所述大電流輸入端口與電池模組的正極相連構(gòu)成動力電池包,所述動力電池包的負(fù)極端口為電池模組的負(fù)極端口,所述動力 電池包的正級端口為所述安全保護(hù)模塊上的所述大電流輸出端口;不同動力電池包之間連接為串聯(lián)、并聯(lián)或串并混聯(lián),所有安全保護(hù)模塊上的級聯(lián)控制器為串聯(lián),本級安全保護(hù)模塊上的級聯(lián)控制正極輸入端口與上一級安全保護(hù)模塊上的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口相連,本級安全保護(hù)模塊上的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口與下一級安全保護(hù)模塊上的級聯(lián)控制正級輸入端口相連;第一級安全保護(hù)模塊的級聯(lián)正極輸入端口與最末級安全保護(hù)模塊的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口與動力電池管理系統(tǒng)相連;電池模組內(nèi)置監(jiān)控信號傳感器,所述監(jiān)控信號傳感器輸出的監(jiān)控信號與安全保護(hù)模塊上的所述監(jiān)控信號輸入端口相連;當(dāng)任意一級動力電池包的任一信號超過閾值時,所有動力電池包的安全保護(hù)模塊都同時斷開動力電路開關(guān)。
所述監(jiān)控信號包括電流、電壓、溫度、壓力和絕緣損壞中的一種或多種。
所述保護(hù)開關(guān)為電子繼電器或晶閘管。
所述動力電路開關(guān)為大電流繼電器、高能繼電器或大功率電子開關(guān)。
所述動力電路開關(guān)至少由兩個大功率電子開關(guān)并聯(lián)而成。
所述安全保護(hù)模塊用于動力電池模組的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)。
所述電壓信號包括過電壓信號和欠電壓信號。
所述大功率電子開關(guān)包括大功率MOSFET、大功率雙極晶體管、IGBT及其模組構(gòu)成的半導(dǎo)體快速電子開關(guān)。
由此可見,本實用新型的有益效果包括:
1.本實用新型具有多點(diǎn)聯(lián)動級聯(lián)保護(hù)功能,保護(hù)動作速度快、精度高、觸發(fā)源多和方式靈活的優(yōu)點(diǎn);
2.本實用新型不但可以對整個動力電池組進(jìn)行保護(hù),還可以對任何一個電池模組進(jìn)行保護(hù);
3.本實用新型可以對多個信號進(jìn)行同時監(jiān)控,包括過電流、過電壓、欠電壓、過熱、過壓力和絕緣損壞,任何一個電池模組的任何一個信號超過保護(hù)閾值,都可以觸發(fā)全局保護(hù),動力電池組得到充分的保護(hù);
4.本實用新型的保護(hù)動作時間大大縮短,使故障電流維持時間極短,對 電池的損傷更小,整體安全性大大高于現(xiàn)有技術(shù)。
附圖說明
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中動力電池系統(tǒng)中的安全保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本實用新型提供的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本實用新型提供的另一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是本實用新型與電池模組的連接示意圖;
圖5是本實用新型提供的可級聯(lián)動力電池組安全保護(hù)模塊用于電池模組串聯(lián)方式時的接線圖;
圖6是本實用新型用于電池模組串并混聯(lián)方式時的接線圖。
圖中標(biāo)記:1-可級聯(lián)的安全保護(hù)模塊;2-級聯(lián)控制器;3-保護(hù)控制單元;4-保護(hù)開關(guān);5-動力電路開關(guān);6-電池模組;101-大電流輸入端口;102-大電流輸出端口;201-第一光電耦合器,202-第二光電耦合器;203-級聯(lián)控制正極輸入端口;204-級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口;301-監(jiān)控信號輸入端口;302-直流電輸入端口;303-驅(qū)動電流輸出端;304-保護(hù)信號輸出端;501-第一MOSFET;502-第二MOSFET;601-電流傳感器;602-溫度傳感器;603-壓力傳感器;BT1-第一級電池模組;BTn-最末級電池模組;R1、R2-限流電阻;F1、F2-保險絲;K1-大電流繼電器。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本實用新型是針對現(xiàn)有技術(shù)中動力電池系統(tǒng)中的保險絲保護(hù)性能差,保護(hù)不充分,不能對電池模組進(jìn)行保護(hù),繼電器存在安全隱患的問題,提供一種與電池模組相連并可級聯(lián)的安全保護(hù)模塊。該安全保護(hù)模塊與電池模組相連組成動力電池包,各個動力電池包上的安全保護(hù)可串聯(lián)形成一個安全保護(hù)網(wǎng)絡(luò),保證任何一個電池模組發(fā)生安全故障時可以同時切斷所有電池模組的動力輸出。
如圖2所示,是本實用新型提供的可級聯(lián)的動力電池組安全保護(hù)模塊的一個具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該安全保護(hù)模塊1包括級聯(lián)控制器2、保護(hù)控制單元3、保護(hù)開關(guān)4和動力電路開關(guān)5。
保護(hù)控制單元3包含監(jiān)控信號輸入端口301、直流電輸入端口302、驅(qū)動電流輸出端303和保護(hù)信號輸出端304。直流電輸入端口302與外部的直流電源相連,用于給整個安全保護(hù)模塊供電。監(jiān)控信號輸入端口301與電池模組的監(jiān)控信號傳感器相連,用于接收來自電池模組傳感器的監(jiān)控信號。驅(qū)動電流輸出端303用于向級聯(lián)控制器2和動力電路開關(guān)5供電。保護(hù)控制單元3還有另外一個重要功能就是將監(jiān)控信號輸入端口301接收到的各種監(jiān)控信號與設(shè)定的相應(yīng)閾值進(jìn)行比較,如果超過閾值,則保護(hù)信號輸出端輸出為高電平,否則輸出為低電平。
級聯(lián)控制器2由第一光電耦合器201和第二光電耦合器202組成,第一光電耦合器201中發(fā)光二極管的正極與安全保護(hù)模塊的級聯(lián)控制正級輸入端口203相連,第一光電耦合器201的發(fā)光二極管負(fù)極與第二光電耦合器202中光敏三極管的集電極相連,第二光電耦合器202的光敏三極管發(fā)射極與安全保護(hù)模塊的負(fù)極輸出端口204相連,第一光電耦合器201中光敏三極管的集電極與驅(qū)動電流輸出端303相連,第一光電耦合器201的光敏三極管發(fā)射極與動力電路開關(guān)5的控制端相連,第二光電耦合器202的發(fā)光二極管正極與驅(qū)動電流輸出端303相連,第二光電耦合器202的發(fā)光二極管負(fù)極與保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一端相連。
在本具體實施方式中,保護(hù)開關(guān)4選用的是電子繼電器,保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一端與第二光電耦合器202的發(fā)光二極管負(fù)極相連,保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)另一端接地,保護(hù)開關(guān)4線圈的一端與所述保護(hù)信號輸出端304相連,保護(hù)開關(guān)4線圈的另一端接地。保護(hù)開關(guān)4為常閉型開關(guān),當(dāng)保護(hù)信號輸出端304輸出為高電平時,保護(hù)開關(guān)4線圈中通過驅(qū)動電流,從而使保護(hù)開關(guān)4的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生動作,使保護(hù)開關(guān)4斷開。
在本具體實施方式中,動力電路開關(guān)5選自大電流繼電器或高能繼電器, 動力電路開關(guān)5的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一端與安全保護(hù)模塊1上的大電流輸入端口101相連,動力電路開關(guān)5的執(zhí)行機(jī)構(gòu)另一端與安全保護(hù)模塊1上的大電流輸出端口102相連,動力電路開關(guān)5線圈的一端與第一光電耦合器201的光敏三極管發(fā)射極相連,動力電路開關(guān)5線圈的另一端接地。動力電路開關(guān)5為常開型開關(guān),當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀?01導(dǎo)通時,驅(qū)動電流輸出端303輸出的直流電通過動力電路開關(guān)5的線圈,從而使動力電路開關(guān)5的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生動作,使動力電路開關(guān)5閉合。由于采用電子繼電器存在易產(chǎn)生電弧,安全性差,運(yùn)維困難且成本高的缺點(diǎn),本實用新型還提供了可級聯(lián)動力電池組安全模塊的另一具體實施方式,用晶閘管代替電子繼電器作為保護(hù)開關(guān)4,用大功率電子開關(guān)代替大電流繼電器或高能繼電器作為動力電路開關(guān)5,如圖3所示。
大功率電子開關(guān)可以選自大功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(即大功率MOSFET)、大功率雙極晶體管或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)及其模組構(gòu)成的半導(dǎo)體快速電子開關(guān)。在本具體實施方式中選用大功率MOSFET。
當(dāng)采用晶閘管作為保護(hù)開關(guān)4時,與電子繼電器與第二光電耦合器202的發(fā)光二極管串聯(lián)的方式不同,晶閘管與之并聯(lián),晶閘管的門極與保護(hù)信號輸出端304相連,當(dāng)保護(hù)信號輸出端304輸出高電平時,晶閘管有門極電流通過,從而使晶閘管導(dǎo)通,由于晶閘管導(dǎo)通后的壓降不足以驅(qū)動第二光電耦合器202的發(fā)光二極管,從而使發(fā)光二極管斷開,所起效果與用電子繼電器時常閉端口斷開時完全相同。更重要的是晶閘管是一個鎖存器,可以鎖定故障信號,直到重新上電啟動才會復(fù)位。
當(dāng)用大功率MOSFET作為動力電路開關(guān)5時,MOSFET的柵極與第一光電耦合器201的光敏三極管發(fā)射極相連,MOSFET的源極與大電流輸入端口101相連,漏極與大電流輸出端口102相連。當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀?01導(dǎo)通時,從驅(qū)動電流輸出端303輸出的電流通過MOSFET的柵極,從而使MOSFET導(dǎo)通,當(dāng)?shù)谝还怆婑詈掀?01斷開時,由于MOSFET失去柵極電流而截止,從而使動力電路斷開,因此大功率MOSFET所起的作用與大電流繼電器完全相同。
還可以將多個大功率MOSFET并聯(lián)來獲得更大的電流通過能力,如圖3中第一MOSFET 501和第二MOSFET 502并聯(lián)。
圖4所示的是電池模組與安全保護(hù)模塊組成的動力電池包的結(jié)構(gòu)示意圖。電池模組6的正極與安全保護(hù)模塊1的大電流輸入端口101相連,電池模組6內(nèi)置多種監(jiān)控信號傳感器,如電流傳感器601,溫度傳感器602,壓力傳感器603等,這些傳感器的輸出信號與安全保護(hù)模塊1的監(jiān)控信號輸入端口301相連。安全保護(hù)模塊1的直流電輸入端口302與外部直流電源相連,該外部直流電源可以是蓄電池或DC/DC隔離電源。這樣由電池模組6和安全保護(hù)模塊1組成的單元系統(tǒng)稱之為動力電池包,動力電池包可以單獨(dú)使用,也可以通過適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)后組成動力電池組以獲得更大的輸出電壓和電池容量。
單個動力電池包中安全保護(hù)模塊的工作原理簡述如下:
當(dāng)外部電源給安全保護(hù)模塊1供電時,保護(hù)控制單元3上的驅(qū)動電流輸出端303輸出一個足以驅(qū)動級聯(lián)控制器2和動力電路開關(guān)5的電位,由于保護(hù)開關(guān)4是常閉型開關(guān),第二光電耦合器202中的發(fā)光二極管為正向配置,因此該發(fā)光二極管所在電路導(dǎo)通,第二光電耦合器202的發(fā)光二極管發(fā)光,從而使第二光電耦合器202中的光敏三極管導(dǎo)通,這樣從級聯(lián)控制正極輸入端口通過正向配置的第一光電耦合器201的發(fā)光二極管,再通過第二光電耦合器202的光敏三極管,再到級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口的線路是導(dǎo)通的,但由于在級聯(lián)控制正極輸入端口203和級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口之間沒有電流通過,因此第一光電耦合器201的發(fā)光二極管截止,第一光電耦合器201的光敏三極管沒有感受到光也處于截止?fàn)顟B(tài),驅(qū)動電流輸出端303無法將驅(qū)動電流輸送到動力電路開關(guān)5的控制端,由于動力電路開關(guān)5是常開型開關(guān),因此與電池模組相連的動力電路處于斷開狀態(tài)。當(dāng)級聯(lián)控制正極輸入端口203和級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口之間接收到來自電池BMS的啟動信號時,第一光電耦合器201的發(fā)光二極管有工作電流通過而發(fā)光,從而使第一光電耦合器201中的光敏三極管導(dǎo)通,這樣從驅(qū)動電流輸出端303輸出的驅(qū)動電流就可 以流入動力電路開關(guān)5的控制端,從而驅(qū)動動力電路開關(guān)5的常開型執(zhí)行機(jī)構(gòu)閉合,使電池模組的動力電路導(dǎo)通,可以向外輸出大電流。
保護(hù)控制單元3接收來自電池模組6內(nèi)置傳感器的監(jiān)控信號,監(jiān)控信號包括電流、電壓、溫度、壓力、絕緣層等,將這些傳感器傳來的信號與內(nèi)置各信號的閾值進(jìn)行比較,電流信號高于閾值形成過電流控制信號,溫度信號高于閾值形成過熱控制信號,壓力信號高于閾值形成過壓力控制信號,當(dāng)絕緣層信號高于閾值形成絕緣層損壞控制信號,當(dāng)電壓信號高于閾值形成過電壓控制信號,當(dāng)電壓信號低于閾值形成欠電壓控制信號,只要任何一個控制信號形成,保護(hù)信號輸出端口304就輸出為高電平,與之相連的保護(hù)開關(guān)4的控制端就會有驅(qū)動電流通過,從而觸發(fā)保護(hù)開關(guān)4動作,從閉合變?yōu)閿嚅_,于是第二光電耦合器202中的發(fā)光二極管失去驅(qū)動電流而處于截止?fàn)顟B(tài),從而也使第二光電耦合器202的光敏三極管因感受不到光而處于截止?fàn)顟B(tài),因此與第二光電耦合器202的光敏三極管相連的線路斷開,第一光電耦合器201中的發(fā)光二極管也因此失去驅(qū)動電流,從而導(dǎo)致第一光電耦合器201中的光敏三極管也因感受不到光而處于截止?fàn)顟B(tài),動力電路開關(guān)5的控制端失去驅(qū)動電流而恢復(fù)到常開狀態(tài),于是與電池模組6相連的動力電路斷開,電池模組6不再向外輸出直流電。
本實用新型的最大特點(diǎn)是本實用新型提供的可級聯(lián)動力電池組安全保護(hù)模塊可用于多個電池模組的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的情況。
圖5所示的是安全保護(hù)模塊應(yīng)用于多個電池模組串聯(lián)時連線示意圖,單個電池模組的正極與安全保護(hù)模塊上的大電流輸入端口相連構(gòu)成動力電池包,動力電池包的負(fù)極為電池模組本身的負(fù)極,動力電池包的正極為安全保護(hù)模塊上的大電流輸出端口。將本級動力電池包的正極與上一級動力電池包的負(fù)極相連,本級動力電池包負(fù)極與下一級動力電池包的正級相連,這樣就組成一個串聯(lián)的動力電池組,該動力電池組第一級動力電池包BT1的正極和最末級動力電池包BTn的負(fù)極分別與負(fù)載的兩端相連。然后將所有動力電池包上的級聯(lián)控制端串聯(lián)起來,即將本級動力電池包上的級聯(lián)控制正極輸入端 口與上一級動力電池包上的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口相連,將本級動力電池包上的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端口與下一級動力電池包上的級聯(lián)控制正極輸入端口相連,第一級動力電池包BT1的級聯(lián)控制正極輸入端和最末級動力電池包BTn的級聯(lián)控制負(fù)極輸出端分別與電池管理系統(tǒng)BMS相連,這樣就構(gòu)成一個完整的級聯(lián)控制串聯(lián)回路。與單個動力電池包的工作原理完全相同,在級聯(lián)控制回路中有來自BMS的啟動信號時,每個安全保護(hù)模塊上的動力電路開關(guān)都閉合,這樣整個動力電路都導(dǎo)通,動力電池組向負(fù)載供電。
在動力電池組中的任何一個動力電池包中,如果安全保護(hù)模塊上的監(jiān)控信號輸入端口接收到任何一個信號超過閾值時,保護(hù)信號輸出端輸出高電平,從而驅(qū)動保護(hù)開關(guān)斷開,導(dǎo)致該安全保護(hù)模塊上第二光電耦合器中的發(fā)光二極管截止而不發(fā)光,與之耦合的光敏三極管也因沒有光的照射而處于截止?fàn)顟B(tài),于是整個串聯(lián)的級聯(lián)控制回路斷開,串聯(lián)在這個級聯(lián)控制回路中的每一級安全保護(hù)模塊上第一光電耦合器的發(fā)光二極管都斷電而不發(fā)光,與之耦合的光敏三極管也都處于截止?fàn)顟B(tài),使每個安全保護(hù)模塊上的動力電路開關(guān)恢復(fù)到斷開狀態(tài),從而將每一級的電池模組都與外電路斷開。這樣就實現(xiàn)了任何一個電池模組的任何一個監(jiān)控信號超過閾值都可觸發(fā)所有電池模組與外電路斷開,從而實現(xiàn)全面的保護(hù)。
圖6所示的是安全保護(hù)模塊應(yīng)用于多個電池模組串并混聯(lián)時的連線示意圖,與上述串聯(lián)時的情況類似,先將每個動力電池包的正極和負(fù)極按串并聯(lián)的要求連接好,然后再將每個安全保護(hù)模塊上的級聯(lián)控制端串聯(lián)起來。安全保護(hù)模塊在這種串并聯(lián)情況下的工作原理與上述串聯(lián)時的情況完全相同,不再贅述。
對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而旬易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最 寬的范圍。