CN107919699A - 电动汽车及其电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池包，包括多个串联的单体电池模块，每个单体电池模块包括单体电池、第一开关单元、侦测单元以及第二开关单元；第一开关单元连接于单体电池的两端，用于建立或者断开单体电池的充电回路；侦测单元的一端与单体电池相连，且另一端与第一开关单元相连；第二开关单元连接于侦测单元与第一开关单元之间；侦测单元用于侦测单体电池的电压，当单体电池的电压大于预设电压时，第二开关单元导通以控制第一开关单元断开，进而切断单体电池的充电回路。本发明所提供的电池包，不论单体电池处于何种状态，只要单体电池电压过高，即可切断充电回路。本发明还提供一种电动汽车。

Description

电动汽车及其电池包
【技术领域】
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车及其电池包。
【背景技术】
现有的电动汽车通过电池包来提供电能，并由电池管理***对电池包进行管理。其中，电池包包括若干串并联的单体电池。通常在若干单体电池串并联完成后的总正、总负上安装继电器，通过电池管理***检测每串单体电池的电压，并当单体电池电压过高时控制继电器切断以防止过充，然而，该方法只有在电池管理***处于工作状态时才能起作用，当电动汽车停止行驶且整车24V电源关闭后，电池管理***将停止工作，此时，若某个单体电池内部或外部短路，将导致多节单体电池对一节电池进行充电而引起安全事故的发生。此外，即使是电池包处于充电状态下，即，电池管理***也处于工作状态，若充电继电器发生粘连，即使电池管理***发出切断指令，单体电池过充的情况还是无法避免，进而带来安全隐患。
鉴于此，实有必要提供一种新的电动汽车及其电池包以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种电池包，即使电池管理***停止工作或者继电器粘连，所述电池包也能防止每个单体电池过充。
为了实现上述目的，本发明提供一种电池包，包括多个串联的单体电池模块，每个单体电池模块包括单体电池、第一开关单元、侦测单元以及第二开关单元；所述第一开关单元连接于所述单体电池的两端，用于建立或者断开所述单体电池的充电回路；所述侦测单元的一端与所述单体电池相连，且另一端与所述第一开关单元相连；所述第二开关单元连接于所述侦测单元与所述第一开关单元之间；所述侦测单元用于侦测所述单体电池的电压，当所述单体电池的电压大于预设电压时，所述第二开关单元导通以控制所述第一开关单元断开，进而切断所述单体电池的充电回路。
本发明还提供一种电动汽车，包括电池管理***以及如上所述的电池包；所述电池管理***与所述电池包相连以对所述电池包进行管理。
本发明提供的电池包以及电动汽车，只要某一个单体电池的电压大于预设电压时，其对应的第二开关单元导通，进而控制对应的第一开关单元截止以断开对应的单体电池的充电回路，进而对单体电池起到保护作用，由于该电路直接由单体电池供电不需要外不供电，因此，不论单体电池处于何种状态(充电状态、运行状态或者静止状态)都可以对其起到保护作用，且每个单体电池都会受到保护。
【附图说明】
图1为本发明提供的电动汽车的原理框图。
图2为图1中每个单体电池模块的功能模块图。
图3为图2中每个单体电池模块的电路原理图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，其为本发明实施例公开的电动汽车90的原理框图。所述电动汽车90包括用于为电动汽车90提供动力来源的电池包91以及与所述电池包91相连并用于对所述电池包91进行管理的电池管理***92。进一步地，所述电池包91包括多个串联的单体电池模块100、第一继电器S1以及第二继电器S2。可以理解，多个单体电池模块100串联组成电池串，所述电池包91可以依据具体的设计需求包括多个电池串。其中，所述第一继电器S1的一端与位于串联线路首端的单体电池模块100相连，且另一端与所述电池管理***92相连；所述第二继电器S2的一端与位于串联线路末端的单体电池模块100相连，且另一端与所述电池管理***92相连。当所述电池管理***92监测到某一个单体电池模块100的电压超过预设电压时，所述电池管理***92控制所述第一继电器S1及所述第二继电器S2断开以切断所述多个串联的单体电池模块100的充电回路。
请再参阅图2，其为每个单体电池模块100的功能模块图。每个单体电池模块100包括单体电池10、第一开关单元20、侦测单元30以及第二开关单元40。其中，所述第一开关单元20连接于所述单体电池10的两端，用于建立或者断开所述单体电池10的充电回路。
所述侦测单元30的一端与所述单体电池10相连，且另一端与所述第一开关单元20相连。所述第二开关单元40连接于所述侦测单元30与所述第一开关单元20之间。所述侦测单元30用于侦测所述单体电池10的电压，当所述单体电池10的电压大于预设电压时，所述第二开关单元40导通以控制所述第一开关单元20断开，进而切断所述单体电池10的充电回路；当所述单体电池10的电压不大于所述预设电压时时，所述第二开关单元40截止，进而控制所述第一开关单元20导通以建立所述单体电池10的充电回路，此时，所述单体电池10处于正常状态。其中，正常状态包括单体电池10的静止状态、放电状态及充电状态。所述预设电压为所述单体电池10的过充电压，可以理解，所述预设电压可以依据所述单体电池10的类型和性能而具体设定。
进一步地，每个单体电池模块100还包括第一保护单元50及第二保护单元60。所述第一保护单元50与所述第一开关单元20相连以对所述第一开关单元50进行稳压和保护。所述第二保护单元60与所述第二开关单元40相连以对所述第二开关单元40进行稳压和保护。
请再参阅图3，其为每个单体电池模块100的电路原理图。所述单体电池10包括正极与负极。所述第一开关单元20包括第一电子开关Q1、第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一电子开关Q1的第一端与所述单体电池10的负极相连、第二端与所述侦测单元30相连、第三端依次通过所述第一电阻R1及所述第二电阻R2与所述单体电池10的正极相连。进一步地，所述第一电子开关Q1的第二端还与相邻的单体电池10的正极相连，进而使得多个单体电池10通过第一电子开关Q1串联。此外，位于串联线路首端的单体电池10的正极还与所述第一继电器S1相连且位于串联线路末端的第一电子开关Q1的第二端还与所述第二继电器S2相连。在本实施方式中，所述第一电子开关Q1的第一端、第二端及第三端分别对应N型MOS场效应管的漏极、源极与栅极。
所述侦测单元30包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3的一端与所述单体电池10的正极相连，且另一端通过所述第四电阻R4与所述第一电子开关Q1的第二端相连。
所述第二开关单元40包括第二电子开关Q2及第五电阻R5，所述第二电子开关Q2的第一端连接于所述第一电阻R1与所述第二电阻R2之间、第二端与所述第一电子开关Q1的第二端相连、第三端通过所述第五电阻R5连接于所述第三电阻R3与所述第四电阻R4之间。在本实施方式中，所述第二电子开关Q2的第一端、第二端及第三端分别对应N型MOS场效应管的漏极、源极与栅极。其中，所述第一电子开关Q1的阈值电压大于所述第二电子开关Q2的导通压降。
所述第一保护单元50包括第一电容C1、第六电阻R6及第一稳压管D1，所述第一电容C1的一端与所述第一电子开关Q1的第三端相连，且另一端与所述第一电子开关Q1的第二端相连；所述第六电阻R6的一端与所述第一电子开关Q1的第三端相连，且另一端与所述第一电子开关Q1的第二端相连；所述第一稳压管D1的阴极与所述第一电子开关Q1的第三端相连，阳极与所述第一电子开关Q1的第二端相连。
所述第二保护单元60包括第二电容C2、第七电阻R7及第二稳压管D2，所述第二电容C2的一端与所述第二电子开关Q2的第三端相连，且另一端与所述第二电子开关Q2的第二端相连；所述第七电阻R7的一端与所述第二电子开关Q2的第三端相连，且另一端与所述第二电子开关Q2的第二端相连；所述第二稳压管D2的阴极与所述第二电子开关Q2的第三端相连，阳极与所述第二电子开关Q2的第二端相连。
每个单体电池模块100的工作原理如下：
当所述单体电池10的电压小于预设电压时，所述第二电子开关Q2的驱动电压(第四电阻R4的分压较小)小于阈值电压(导通电压)，此时，所述第二电子开关Q2处于截止状态，而此时所述第一电子开关Q1的驱动电压(相当于单体电池10的电压)大于阈值电压，因此，所述第一电子开关Q1处于导通状态，此时，每个单体电池10处于正常状态且串联电路处于通路状态。当某一个单体电池10的电压大于预设电压时，其对应的第四电阻R4的分压大于所述第二电子开关Q2的阈值电压，所述第二电子开关Q2导通，进而导致所述第一电子开关Q1的驱动电压(所述第二电子开关Q2的导通压降)小于所述第一电子开关Q1的阈值电压，因此，所述第一电子开关Q1处于截止状态，即，串联电路处于断路状态，从而断开了对应的单体电池10的充电回路以对单体电池10起到了保护作用。可以理解，所述第三电阻R3的阻值要远大于所述第四电阻R4的阻值，例如，当单体电池10为磷酸铁锂电池时，电池放电截止电压在2.0V～2.5V之间，满电静态电压在3.33～3.37V之间，常温1C以内充电电流倍率，动态充满电电压在3.65V左右，电池在过充开启时电池电压通常在4.2V以上，因此，可以在电池电压处于[3.65V，4.0V]区间内进行提前保护避免电池过充。此时，若所述第一电子开关Q1的正向压降小于0.3V，阈值电压为1V；所述第二电子开关Q2的正向压降小于0.3V，阈值电压为0.7V；所述第三电阻R3的阻值为22KΩ且所述第四电阻R4的阻值为5.2KΩ；第二电阻R2的阻值为10KΩ即可满足要求。可以理解，可以依据具体的要求而选择不同阻值的电阻及不同参数的电子开关以达到设计需求。
本发明所述提供的电池包91，当电池管理***92停止工作，或者所述第一继电器S1及所述第二继电器S2发生粘连时，只要某一个单体电池10的电压大于预设电压时，其对应的第二开关单元40导通，进而控制对应的第一开关单元20截止以断开对应的单体电池10的充电回路，进而对单体电池10起到保护作用，由于该电路直接由单体电池10供电不需要外不供电，因此，不论单体电池10处于何种状态(充电状态、运行状态或者静止状态)都可以对其起到保护作用，且每个单体电池10都会受到保护。进一步地，通过侦测单元30侦测采样后直接控制第一开关单元20断开，电路反应速度快。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电池包；其特征在于：包括多个串联的单体电池模块，每个单体电池模块包括单体电池、第一开关单元、侦测单元以及第二开关单元；所述第一开关单元连接于所述单体电池的两端，用于建立或者断开所述单体电池的充电回路；所述侦测单元的一端与所述单体电池相连，且另一端与所述第一开关单元相连；所述第二开关单元连接于所述侦测单元与所述第一开关单元之间；所述侦测单元用于侦测所述单体电池的电压，当所述单体电池的电压大于预设电压时，所述第二开关单元导通以控制所述第一开关单元断开，进而切断所述单体电池的充电回路。
2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述单体电池包括正极与负极；所述第一开关单元包括第一电子开关、第一电阻及第二电阻，所述第一电子开关的第一端与所述单体电池的负极相连、所述第一电子开关的第二端与所述侦测单元相连、所述第一电子开关的第三端依次通过所述第一电阻及所述第二电阻与所述单体电池的正极相连。
3.如权利要求2所述的电池包，其特征在于：所述电池包还包括第一继电器及第二继电器；所述第一电子开关的第二端还与相邻的单体电池的正极相连以使得多个单体电池通过对应的第一电子开关串联；位于串联线路首端的单体电池的正极还与所述第一继电器相连且位于串联线路末端的第一电子开关的第二端还与所述第二继电器相连。
4.如权利要求2所述的电池包，其特征在于：所述侦测单元包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的一端与所述单体电池的正极相连，且另一端通过所述第四电阻与所述第一电子开关的第二端相连。
5.如权利要求4所述的电池包，其特征在于：所述第二开关单元包括第二电子开关及第五电阻，所述第二电子开关的第一端连接于所述第一电阻与所述第二电阻之间、所述第二电子开关的第二端与所述第一电子开关的第二端相连、所述第二电子开关的第三端通过所述第五电阻连接于所述第三电阻与所述第四电阻之间。
6.如权利要求5所述的电池包，其特征在于：所述第一电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应N型MOS场效应管的漏极、源极与栅极；所述第二电子开关的第一端、第二端及第三端分别对应N型MOS场效应管的漏极、源极与栅极。
7.如权利要求5所述的电池包，其特征在于：所述电池包还包括第一保护单元及第二保护单元；所述第一保护单元与所述第一开关单元相连以对所述第一开关单元进行稳压和保护；所述第二保护单元与所述第二开关单元相连以对所述第二开关单元进行稳压和保护。
8.如权利要求7所述的电池包，其特征在于：所述第一保护单元包括第一电容、第六电阻及第一稳压管，所述第一电容的一端与所述第一电子开关的第三端相连，且另一端与所述第一电子开关的第二端相连；所述第六电阻的一端与所述第一电子开关的第三端相连，且另一端与所述第一电子开关的第二端相连；所述第一稳压管的阴极与所述第一电子开关的第三端相连，且阳极与所述第一电子开关的第二端相连。
9.如权利要求7所述的电池包，其特征在于：所述第二保护单元包括第二电容、第七电阻及第二稳压管，所述第二电容的一端与所述第二电子开关的第三端相连，且另一端与所述第二电子开关的第二端相连；所述第七电阻的一端与所述第二电子开关的第三端相连，且另一端与所述第二电子开关的第二端相连；所述第二稳压管的阴极与所述第二电子开关的第三端相连，且阳极与所述第二电子开关的第二端相连。
10.一种电动汽车，包括电池管理***；其特征在于：所述电动汽车还包括如权利要求1-9中任一项所述的电池包；所述电池管理***与所述电池包相连以对所述电池包进行管理。
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