CN108346833B - 电池包***自动连接装置及其控制方法 - Google Patents

电池包***自动连接装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种电池包***自动连接装置及其控制方法，该装置包括电池包管理模组、第一部件、第二部件、保护通道、母电池包及子电池包；电池包管理模组与母电池包及子电池包电连接，第一部件固定在子电池包上，第二部件固定在母电池包上；第一部件包括第一外壳、第一接口载板以及第一安全闸门；第一外壳接口载板固定在所述第一外壳内，第一安全闸门设在第一外壳的开口处；第二部件包括第二外壳、第二接口载板、第二安全闸门以及位移控制部件，第二接口载板与位移控制部件设在第二外壳内，第二安全闸门设在第二外壳的开口处；通过该装置允许用户按照不同的负重载荷需求，自动加载或减载电池包的个数，形成不同容量的电池包***。

Description

电池包***自动连接装置及其控制方法
技术领域
本发明属于电池包控制***使用领域，更具体地说，本发明涉及一种电池包***用自动连接装置及其控制方法。
背景技术
近年来，随着电池材料技术的发展，电池的容量已被大幅度的提升，其应用范围也已经从一些小功率的电子类电气装置而延伸到一些大功率的动力类电气装置，而且随着环保概念的深入人心，纯电动汽车作为一种真正意义上的绿色环保汽车也必将成为汽车产业未来的发展趋势。
将电池设计成为在电池包，使得容量以及输出方面有了很大的提升，但是实际使用的时候并不需要一直使用大容量大功率的电源，或者有时候负载变多时要增减放电量，这时候就需要改变接入到电路中的电池包的数量，但是增加电池包***高压***在连接过程中存在风险，不排除因为人为或环境等因素导致电池***故障，甚至出现人身安全问题。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的是为了解决上述技术不足而提供的一种电池包***自动连接装置。
为实现上述目的，本发明一种电池包***自动连接装置，包括电池包管理模组、第一部件、第二部件、保护通道、母电池包以及子电池包；所述电池包管理模组分别与母电池包以及子电池包电连接，所述第一部件固定在子电池包上，所述第二部件固定在母电池包上；所述第一部件包括第一外壳、第一接口载板以及第一安全闸门；所述第一外壳接口载板固定在所述第一外壳内，所述第一安全闸门设在所述第一外壳的开口处；所述第二部件包括第二外壳、第二接口载板、第二安全闸门以及位移控制部件，所述第二接口载板与位移控制部件设在第二外壳内，所述第二安全闸门设在第二外壳的开口处；所述保护通道夹持在第一安全闸门与第二安全闸门之间。
其中，所述第一接口载板上设有第一低压通讯接口、第一高压接口以及导向柱，所述导向柱由圆锥与圆柱结合形成；所述第一低压通讯接口和第一高压接口均为凸起的方块，且所述第一低压通讯接口比第一高压接口小。
其中，所述第二接口载板上设有第二低压通讯接口、第二高压接口以及导向孔；且所述导向孔的直径与所述圆柱直径相适配；所述第二低压通讯接口和第二高压接口均为凸起的方槽，所述第二低压通讯接口与第一低压通讯接口相适配；所述第二高压接口与第一高压接口相适配；所述第二低压通讯接口与第一低压通讯接口对齐，第二高压接口与第一高压接口对齐，导向孔与导向柱对齐。
其中，该电池包***自动连接装置还包括第一固定板和第二固定板，且所述第一固定板和第二固定板的中心位置上设有方孔；所述第一固定板与第二固定板分别固定连接在所述保护通道的两端，且所述方孔与所述保护通道在同一直线上。
其中，所述位移控制部件固定在所述第二接口载板与第二外壳之间，且位移控制部件与电池包管理模组电连接。
其中，所述保护通道为具有柔性设计及锁死功能的通道，且所述保护通道一端固定在母电池包上，保护通道的另一端与子电池包隔空相对。
其中，所述电池包管理模组包含一个一级BMS模块和多个子级BMS模块，所述一级BMS模块与母电池包电连接，且所述一级BMS模块位于母电池包上，所述子级BMS模块与子电池包电连接，所述子级BMS模块位于子电池包上；所述一级BMS模块与所有子级BMS模块电连接，且所述一级BMS模块与第一开关电连接，所述子级BMS模块与第二开关电连接，所述第一开关一端与母电池包电连接，所述第一开关另一端与第二开关的一端电连接，所述第二开关的另一端与子电池包电连接。
本发明一种电池包***自动连接装置的控制方法，包括以下步骤：
电池包***扩载：
S11、原已搭载电池包的动力机械与新增的带子电池包的负载机械连接；
S12、一级BMS模块输入增加电池包指令，保护通道向子电池包伸出，与子电池包接触并锁定在子电池包上；
S13、打开第一安全闸门和第二安全闸门；
S14、启动位移控制机械部件，完成第一部件与第二部件之间的机械连接，具体的第一高压接口与第二高压接口连接，第一低压通讯接口与第二低压通讯接口的连接；
S15、连接完成后，一级BMS模块检查所有电池包工作状态，符合安全条件后向子级BMS模块发送连接高压接口的连接指令；
S16、闭合第二开关，子级BMS模块完成高压接口的连接并向一级BMS模块发送完成连接报告；
S17、一级BMS模块收到报告，对第一高压接口与第二高压接口连接的可靠性进行检测；检测完成且满足要求，闭合第一开关以完成母电池包与子电池包的连接动作；
S18、对整个电池包***中的各个组件及各电路的安全进行自检并记录数据，向用户发送允许运行通知或故障报告；
电池包***减载：
S21、搭载电池包的动力机械减少；
S22、一级BMS模块收到减载指令，一级BMS模块检查是否满足减压条件；
S23、满足后，一级BMS模块向子级BMS模块发送断开高压指令；
S24、子级BMS模块控制第二开关断开后，向一级BMS模块发送断开完成报告；
S25、一级BMS模块收到断开完成报告后，断开第一开关，并向子级BMS模块发送延时闭合第一安全闸门指令；
S26、子级BMS模块执行延时闭合第一安全闸门，并向一级BMS反馈延时倒计时；
S27、一级BMS模块收到倒计时反馈，一级BMS模块控制位移控制部件将第二接口载板收回；
S28、倒计时结束，闭合第一安全闸门和第二安全闸门，闭合后收回保护同道；
S29、完成减载动作，并向用户发送减载完成报告。
其中，在S14的第二部件与第一部件的接合过程中，首先第一外壳接口载板上的导向柱与第二接口载板上的导向孔相配合，所述导向柱穿过导向孔，接着所述第一低压通讯接口与第二低压通讯接口相结合，第一高压接口与第二高压接口相结合，最后位移控制机械部件停止移动，完成第一高压接口与第二高压接口连接，第一低压通讯接口与第二低压通讯接口的连接。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明电池包***自动连接装置包括电池包管理模组、第一部件、第二部件、保护通道、母电池包以及子电池包，通过电池包管理模实时监测电路中的负载情况，根据检负载情况发出相应的指令来控制第一部件、第二部件、保护通道、母电池包以及子电池包的连接关系，来改变接入电路中的电池包的个数从而改变电源的电量；通过该装置允许用户按照不同的负重载荷需求，自动加载或减载电池包的个数，形成不同容量的电池包***。
附图说明
图1为本发明电池包***自动连接装置的***图；
图2为本发明电池包***自动连接装置的装配图；
图3为第二接口载板的结构图；
图4为第一外壳接口载板的结构图；
图5为电池包连接的电路图。
1、第一外壳 2、第一接口载板
3、第一安全闸门 4、第一固定板
5、保护通道 6、第二固定板
7、第二安全闸门 8、第二接口载板
9、位移控制部件 10、第二外壳
21、导向柱 22、第一低压通讯接口
23、第一高压接口 81、导向孔
82、第二低压通讯接口 83、第二高压接口
k1、第一开关 k2、第二开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
请参阅图1-5，本发明本发明一种电池包***自动连接装置，包括电池包管理模组、第一部件、第二部件、保护通道5、母电池包以及子电池包；电池包管理模组分别与母电池包以及子电池包电连接，第一部件固定在子电池包上，第二部件固定在母电池包上；第一部件包括第一外壳1、第一接口载板2以及第一安全闸门3；第一外壳1接口载板固定在第一外壳1内，第一安全闸门3设在第一外壳1的开口处；第二部件包括第二外壳10、第二接口载板8、第二安全闸门7以及位移控制部件9，第二接口载板8与位移控制部件9设在第二外壳10内，第二安全闸门7设在第二外壳10的开口处；保护通道5夹持在第一安全闸门3与第二安全闸门7之间。
相较于现有技术，本发明电池包***自动连接装置包括电池包管理模组、第一部件、第二部件、保护通道5、母电池包以及子电池包，通过电池包管理模实时监测电路中的负载情况，根据检负载情况发出相应的指令来控制第一部件、第二部件、保护通道5、母电池包以及子电池包的连接关系，来改变接入电路中的电池包的个数从而改变电源的电量；通过该装置允许用户按照不同的负重载荷需求，自动加载或减载电池包的个数，形成不同容量的电池包***。
在本实施例中，第一接口载板2上设有第一低压通讯接口22、第一高压接口23以及导向柱21，导向柱21由圆锥与圆柱结合形成；第一低压通讯接口22和第一高压接口23均为凸起的方块，且第一低压通讯接口22比第一高压接口23小。
在本实施例中，第二接口载板8上设有第二低压通讯接口82、第二高压接口83以及导向孔81；且导向孔81的直径与圆柱直径相适配；第二低压通讯接口82和第二高压接口83均为凸起的方槽，第二低压通讯接口82与第一低压通讯接口22相适配；第二高压接口83与第一高压接口23相适配；第二低压通讯接口82与第一低压通讯接口22对齐，第二高压接口83与第一高压接口23对齐，导向孔81与导向柱21对齐。
在本实施例中，该电池包***自动连接装置还包括第一固定板4和第二固定板6，且第一固定板4和第二固定板6的中心位置上设有方孔；第一固定板4与第二固定板6分别固定连接在保护通道5的两端，且方孔与保护通道5在同一直线上。
在本实施例中，位移控制部件9固定在第二接口载板8与第二外壳10之间，且位移控制部件9与电池包管理模组电连接。
在本实施例中，保护通道5为具有柔性设计及锁死功能的通道，且保护通道5一端固定在母电池包上，保护通道5的另一端与子电池包隔空相对。
在本实施例中，电池包管理模组包含一个一级BMS模块和多个子级BMS模块，一级BMS模块与母电池包电连接，且一级BMS模块位于母电池包上，子级BMS模块与子电池包电连接，子级BMS模块位于子电池包上；一级BMS模块与所有子级BMS模块电连接，且一级BMS模块与第一开关k1电连接，子级BMS模块与第二开关k2电连接，第一开关k1一端与母电池包电连接，第一开关k1另一端与第二开关k2的一端电连接，第二开关k2的另一端与子电池包电连接。
本发明一种电池包***自动连接装置的控制方法，包括以下步骤：
电池包***扩载：
S11、原已搭载电池包的动力机械与新增的带子电池包的负载机械连接；
S12、一级BMS模块输入增加电池包指令，保护通道5向子电池包伸出，与子电池包接触并锁定在子电池包上；
S13、打开第一安全闸门3和第二安全闸门7；
S14、启动位移控制机械部件，完成第一部件与第二部件之间的机械连接，具体的第一高压接口23与第二高压接口83连接，第一低压通讯接口22与第二低压通讯接口82的连接；
S15、连接完成后，一级BMS模块检查所有电池包工作状态，符合安全条件后向子级BMS模块发送连接高压接口的连接指令；
S16、闭合第二开关k2，子级BMS模块完成高压接口的连接并向一级BMS模块发送完成连接报告；
S17、一级BMS模块收到报告，对第一高压接口23与第二高压接口83连接的可靠性进行检测；检测完成且满足要求，闭合第一开关k1以完成母电池包与子电池包的连接动作；
S18、对整个电池包***中的各个组件及各电路的安全进行自检并记录数据，向用户发送允许运行通知或故障报告；
电池包***减载：
S21、搭载电池包的动力机械减少；
S22、一级BMS模块收到减载指令，一级BMS模块检查是否满足减压条件；
S23、满足后，一级BMS模块向子级BMS模块发送断开高压指令；
S24、子级BMS模块控制第二开关k2断开后，向一级BMS模块发送断开完成报告；
S25、一级BMS模块收到断开完成报告后，断开第一开关k1，并向子级BMS模块发送延时闭合第一安全闸门3指令；
S26、子级BMS模块执行延时闭合第一安全闸门3，并向一级BMS反馈延时倒计时；
S27、一级BMS模块收到倒计时反馈，一级BMS模块控制位移控制部件9将第二接口载板8收回；
S28、倒计时结束，闭合第一安全闸门3和第二安全闸门7，闭合后收回保护同道；
S29、完成减载动作，并向用户发送减载完成报告。
在本实施例中，在S14的第二部件与第一部件的接合过程中，首先第一外壳1接口载板上的导向柱21与第二接口载板8上的导向孔81相配合，导向柱21穿过导向孔81，接着第一低压通讯接口22与第二低压通讯接口82相结合，第一高压接口23与第二高压接口83相结合，最后位移控制机械部件停止移动，完成第一高压接口23与第二高压接口83连接，第一低压通讯接口22与第二低压通讯接口82的连接。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电池包***自动连接装置，其特征在于，包括电池包管理模组、第一部件、第二部件、保护通道、母电池包以及子电池包；所述电池包管理模组分别与母电池包以及子电池包电连接，所述第一部件固定在子电池包上，所述第二部件固定在母电池包上；所述第一部件包括第一外壳、第一接口载板以及第一安全闸门；所述第一外壳接口载板固定在所述第一外壳内，所述第一安全闸门设在所述第一外壳的开口处；所述第二部件包括第二外壳、第二接口载板、第二安全闸门以及位移控制部件，所述第二接口载板与位移控制部件设在第二外壳内，所述第二安全闸门设在第二外壳的开口处；所述保护通道夹持在第一安全闸门与第二安全闸门之间；
所述第一接口载板上设有第一低压通讯接口、第一高压接口以及导向柱，所述导向柱由圆锥与圆柱结合形成；所述第二接口载板上设有第二低压通讯接口、第二高压接口以及导向孔，且所述导向孔的直径与所述圆柱直径相适配；
所述保护通道为具有柔性设计及锁死功能的通道，且所述保护通道一端固定在母电池包上，保护通道的另一端与子电池包隔空相对。
2.根据权利要求1所述的电池包***自动连接装置，其特征在于，所述第一低压通讯接口和第一高压接口均为凸起的方块，且所述第一低压通讯接口比第一高压接口小。
3.根据权利要求2所述的电池包***自动连接装置，其特征在于，所述第二低压通讯接口和第二高压接口均为凸起的方槽，所述第二低压通讯接口与第一低压通讯接口相适配；所述第二高压接口与第一高压接口相适配；所述第二低压通讯接口与第一低压通讯接口对齐，第二高压接口与第一高压接口对齐，导向孔与导向柱对齐。
4.根据权利要求1所述的电池包***自动连接装置，其特征在于，该电池包***自动连接装置还包括第一固定板和第二固定板，且所述第一固定板和第二固定板的中心位置上设有方孔；所述第一固定板与第二固定板分别固定连接在所述保护通道的两端，且所述方孔与所述保护通道在同一直线上。
5.根据权利要求1所述的电池包***自动连接装置，其特征在于，所述位移控制部件固定在所述第二接口载板与第二外壳之间，且位移控制部件与电池包管理模组电连接。
6.根据权利要求1所述的电池包***自动连接装置，其特征在于，所述电池包管理模组包含一个一级BMS模块和多个子级BMS模块，所述一级BMS模块与母电池包电连接，且所述一级BMS模块位于母电池包上，所述子级BMS模块与子电池包电连接，所述子级BMS模块位于子电池包上；所述一级BMS模块与所有子级BMS模块电连接，且所述一级BMS模块与第一开关电连接，所述子级BMS模块与第二开关电连接，所述第一开关一端与母电池包电连接，所述第一开关另一端与第二开关的一端电连接，所述第二开关的另一端与子电池包电连接。
7.根据权利要求1所述的电池包***自动连接装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
电池包***扩载：
S11、原已搭载电池包的动力机械与新增的带子电池包的负载机械连接；
S12、一级BMS模块输入增加电池包指令，保护通道向子电池包伸出，与子电池包接触并锁定在子电池包上；
S13、打开第一安全闸门和第二安全闸门；
S14、启动位移控制机械部件，完成第一部件与第二部件之间的机械连接，具体的第一高压接口与第二高压接口连接，第一低压通讯接口与第二低压通讯接口的连接；
S15、连接完成后，一级BMS模块检查所有电池包工作状态，符合安全条件后向子级BMS模块发送连接高压接口的连接指令；
S16、闭合第二开关，子级BMS模块完成高压接口的连接并向一级BMS模块发送完成连接报告；
S17、一级BMS模块收到报告，对第一高压接口与第二高压接口连接的可靠性进行检测；检测完成且满足要求，闭合第一开关以完成母电池包与子电池包的连接动作；
S18、对整个电池包***中的各个组件及各电路的安全进行自检并记录数据，向用户发送允许运行通知或故障报告；
电池包***减载：
S21、搭载电池包的动力机械减少；
S22、一级BMS模块收到减载指令，一级BMS模块检查是否满足减压条件；
S23、满足后，一级BMS模块向子级BMS模块发送断开高压指令；
S24、子级BMS模块控制第二开关断开后，向一级BMS模块发送断开完成报告；
S25、一级BMS模块收到断开完成报告后，断开第一开关，并向子级BMS模块发送延时闭合第一安全闸门指令；
S26、子级BMS模块执行延时闭合第一安全闸门，并向一级BMS反馈延时倒计时；
S27、一级BMS模块收到倒计时反馈，一级BMS模块控制位移控制部件将第二接口载板收回；
S28、倒计时结束，闭合第一安全闸门和第二安全闸门，闭合后收回保护同道；
S29、完成减载动作，并向用户发送减载完成报告。
8.根据权利要求7所述的电池包***自动连接装置的控制方法，其特征在于，在S14的第二部件与第一部件的接合过程中，首先第一外壳接口载板上的导向柱与第二接口载板上的导向孔相配合，所述导向柱穿过导向孔，接着所述第一低压通讯接口与第二低压通讯接口相结合，第一高压接口与第二高压接口相结合，最后位移控制机械部件停止移动，完成第一高压接口与第二高压接口连接，第一低压通讯接口与第二低压通讯接口的连接。
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