CN115549237A - 电池智能分段保护***及汽车 - Google Patents

电池智能分段保护***及汽车 Download PDF

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CN115549237A CN202211015022.6A CN202211015022A CN115549237A CN 115549237 A CN115549237 A CN 115549237A CN 202211015022 A CN202211015022 A CN 202211015022A CN 115549237 A CN115549237 A CN 115549237A
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曹宝健
李鹏
唐善政
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Abstract

本发明涉及汽车内过载电流保护技术领域，提供了一种电池智能分段保护***及汽车，其中，***包括：控制单元、电流输出单元、电流输入单元、电流采样单元以及处理单元；其中，所述处理单元包括：接触器处理单元、第一处理单元以及第二处理单元；通过在所述电流采样单元内对不同区间内的电流设置不同的信号，所述控制单元对不同信号做不同的处理，使得在保证可用性的前提下，最大限度的保证了汽车电池的安全使用，且在故障真实发生到影响电池安全时，快速响应，完成完整切断动作，实现全电流范围的电流保护。

Description

电池智能分段保护***及汽车
技术领域
本发明涉及汽车内过载电流保护技术领域，提供了一种电池智能分段保护***及汽车。
背景技术
熔断器(fuse)是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。
然而，现有熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔断器的熔体熔化，从而使电路断开。从电流超过规定值，并达到自身的热量使熔断器发生熔断的这段时间(即响应时间)过长，不宜在响应时间要求高的应用场景下使用。
发明内容
本发明提供了一种电池智能分段保护***及汽车，用以解决熔断器在保护电路时响应时间过长的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种电池智能分段保护***，包括：控制单元、电流输出单元、电流输入单元、电流采样单元以及处理单元；
其中，所述处理单元包括：接触器处理单元、第一处理单元以及第二处理单元；
所述控制单元用于向所述电流输出单元发送请求电流信号，所述请求电流信号表征了汽车电路中需要的目标电流；所述电流输出单元接收所述电流请求信号并向所述电流采样单元输出电流；
所述电流采样单元内预设有：第一阈值以及第二阈值；
所述电流采样单元被配置为：接收所述电流输出单元的输出电流，并向所述控制单元发送相应信号，若所述输出电流不高于所述目标电流，则所述电流采样单元向所述控制单元发送第一信号；若所述输出电流超过所述目标电流且低于所述第一阈值，则所述电流采样单元向所述控制单元发送第二信号；若所述输出电流超过所述第一阈值且小于所述第二阈值，则所述电流采样单元向所述控制单元发送第三信号，若所述输出电流超过所述第二阈值，则所述电流采样单元向所述控制单元发送中断信号；
所述控制单元被配置为：接收所述电流采样单元输出的信号，并根据相应信号控制所述处理单元的动作；若所述控制单元接收到第一信号时，所述控制单元控制所述输出电流向所述电流输入单元输出；若所述控制单元接收所述第二信号时，所述控制单元控制所述接触器处理单元发生作用，使得所述输出电流降低至第一阈值以下，并向所述输入单元输出；若所述控制单元接收到第三信号时，所述控制单元控制所述第一处理单元发生作用，断开所述输出电流的输出；若所述控制单元接收到中断信号时，所述控制单元控制所述第二处理单元发生作用，断开所述输出电流的输出。
可选的，所述控制单元包括请求电流模块、第一控制模块以及第二控制模块；
所述请求电流模块用于产生所述请求电流信号，并将所述请求电流信号发送给所述电流输出单元；
所述第一控制模块用于在接收到所述第一信号或第二信号时，控制所述接触器处理单元发生相应动作；
所述第二控制模块用于在接收到所述第三信号或中断信号时，控制所述第一处理单元或所述第二处理单元发生相应动作。
可选的，所述接触器处理单元包括：第一接触器；
所述第一控制模块接收到所述第一信号时，控制所述第一接触器闭合，使得所述输出电流从所述接触器处理单元输出。
可选的，所述接触器处理单元还包括：第二接触器以及第一电阻；所述第一电阻的阻值为第一预设值；
所述第二接触器与所述第一电阻串联连接，所述第一接触器与所述第二接触器并联连接；
所述第一控制模块接收到所述第二信号时，控制所述第一接触器断开、所述第二接触器闭合，使得经所述第一电阻后的输出电流低于所述第一阈值，并向所述电流输入单元输出。
可选的，所述第一处理单元包括：第一熔断器；
所述第二控制模块在接收到所述第三信号时，控制所述第一熔断器发生熔断。
可选的，所述第二处理单元包括：点爆单元以及第二熔断器；
所述点爆单元内包括能量源；所述能量源被配置为能够驱动所述第二熔断器直接发生熔断；
所述第二控制模块在接收到中断信号时，控制所述点爆单元驱动所述能量源使得所述第二熔断器发生熔断。
可选的，还包括：碰撞信号产生单元；
所述碰撞信号产生单元用于在汽车发生碰撞时产生碰撞信号；
所述控制单元在接收到所述碰撞信号时，所述第二控制模块控制所述第二处理单元发生作用，断开输出电流的输出。
可选的，还包括：故障诊断单元；
所述故障诊断单元用于产生故障码，所述故障码表征了汽车电路存在过载电流故障；
所述电流采样单元将所述第二信号发送给所述故障诊断单元，所述故障诊断单元接收到所述第二信号时产生所述故障码，且向所述第一控制模块发送下电请求。
可选的，还包括：主接触器；所述主接触器设置在所述电流输出单元和所述电流输入单元之间；
所述第一控制模块在接收所述下电请求时，控制所述主接触器断开，使得所述电流输出单元的输出电流断开。
根据本发明的第二方面，提供了一种汽车，所述汽车包括本发明第一方面中任一项所述的电池智能分段保护***。
本发明所提供的电池智能分段保护***及汽车，通过电流采样单元对不同范围的电流向控制单元发送不同的信号，控制单元针对不同的信号对处理单元作出不同的处理，如，若电流采样单元接收到的电流不高于目标电流，则所述电流采样单元向控制单元发送第一信号，控制单元接收到第一信号时控制输出电流向电流输入单元输出；若电流采样单元接收到的输出电流超过目标电流且低于第一阈值，则电流采样单元向控制单元发送第二信号，所述控制单元接收到第二信号时控制接触器处理单元发生作用，使得所述输出电流降低至第一阈值以下，并向所述输入单元输出；若电流采样单元接收到的输出电流超过第一阈值且小于第二阈值，则电流采样单元向控制单元发送第三信号，所述控制单元接收到第三信号时控制第一处理单元发生作用，断开输出电流；若电流采样单元接收到的输出电流超过第二阈值，则所述电流采样单元向控制单元发生中断信号，所述控制单元接收到所述中断信号控制第二处理单元发生作用，断开输出电流。通过上述各单元的组合动作，改善了传统熔断器电气特性，在大电流短路故障发生后迅速点爆切断，绝缘电阻高。保证了***安全，覆盖了更宽广的电压和电流范围。
在其优选方案中，第二处理单元包括能够驱动第二处理单元内的第二熔断器直接发生熔断的能量源，控制单元在接收到中断信号时，直接驱动能量源使得第二熔断器发生熔断，断开输出电流，使得在故障真实发生到影响电池安全时，快速响应，完成完整切断动作，实现全电流范围的电流保护，且实现了在响应时间要求更高的应用场景下更好的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中电池智能分段保护***的框图一；
图2是本发明一实施例中处理单元的框图；
图3是本发明一实施例中控制单元的框图；
图4是本发明一实施例中接触器处理单元的结构示意图；
图5是本发明一实施例中第一处理单元的结构示意图；
图6是本发明一实施例中第二处理单元的框图；
图7是本发明一实施例中电池智能分段保护***的框图二；
附图标注说明：
101-控制单元；
1011-请求电流模块；
1012-第一控制模块；
1013-第二控制模块；
102-电流输出单元；
103-电流输入单元；
104-电流采样单元；
105-处理单元；
1051-接触器处理单元；
10511-第一接触器；
10512-第二接触器；
10513-第一电阻；
1052-第一处理单元；
10521-第一熔断器；
1053-第二处理单元；
10531-点爆单元；
10532-第二熔断器；
106-碰撞信号产生单元；
107-故障诊断单元；
108-主接触器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
请参考图1，本发明实施例提供了一种电池智能分段保护***100，包括：控制单元101、电流输出单元102、电流输入单元103、电流采样单元104以及处理单元105。
本发明实施例***中的输出电流的走向为：电流输出单元接收到控制单元的请求电流信号并产生相应的输出电流，输出电流经过电流采样单元、处理单元处理后，才输入至电流输出单元。
请参考图2，本发明实施例中的处理单元105包括：接触器处理单元1051、第一处理单元1052以及第二处理单元1053。
本发明实施例中的控制单元101用于向所述电流输出单元102发送请求电流信号，所述请求电流信号表征了汽车电路中需要的目标电流；所述电流输出单元102接收所述电流请求信号并向所述电流采样单元103输出电流。
本发明实施例中的电流采样单元103内预设有：第一阈值以及第二阈值；其中，第一阈值以及第二阈值的具体数值通过电池***内各个器件选型确认，如电池***内有一器件且其可保护的的最大电流为500A，另外有一器件且其可保护的最大电流为1000A，则第一阈值设置为500A，第二阈值设置为1000A。
本发明实施例中的电流采样单元103被配置为：接收所述电流输出单元102的输出电流，并向所述控制单元101发送相应信号，若所述输出电流不高于所述目标电流，则所述电流采样单元103向所述控制单元发送第一信号；若所述输出电流超过所述目标电流且低于所述第一阈值，则所述电流采样单元103向所述控制单元101发送第二信号；若所述输出电流超过所述第一阈值且小于所述第二阈值，则所述电流采样单元103向所述控制单元101发送第三信号，若所述输出电流超过所述第二阈值，则所述电流采样单元103向所述控制单元101发送中断信号。
本发明实施例中的控制单元101被配置为：接收所述电流采样单元103输出的信号，并根据相应信号控制所述处理单元105的动作；若所述控制单元101接收到第一信号时，所述控制单元101控制所述输出电流向所述电流输入单元103输出；若所述控制单元101接收所述第二信号时，所述控制单元101控制所述接触器处理单元1051发生作用，使得所述输出电流降低至第一阈值以下，并向所述输入单元103输出；若所述控制单元101接收到第三信号时，所述控制单元101控制所述第一处理单元1052发生作用，断开所述输出电流的输出；若所述控制单元101接收到中断信号时，所述控制单元101控制所述第二处理单元1053发生作用，断开所述输出电流的输出。
请参考图3，本发明实施例中的控制单元101包括请求电流模块1011、第一控制模块1012以及第二控制模块1013。
所述请求电流模块1011用于产生所述请求电流信号，并将所述请求电流信号发送给所述电流输出单元102；所述第一控制模块1012用于在接收到所述第一信号或第二信号时，控制所述接触器处理单元1051发生相应动作；所述第二控制模块1013用于在接收到所述第三信号或中断信号时，控制所述第一处理单元1052或所述第二处理单元1053发生相应动作。
具体的，请参考图4所述接触器处理单元1051包括：第一接触器10511、第二接触器10512以及第一电阻10513；其中，所述第二接触器10512与所述第一电阻10513串联连接，所述第一接触器10511与所述第二接触器10512并联连接；所述第一电阻10513的阻值为第一预设值。
一具体举例中，所述第一电阻10513用于降低输出电流，以使得控制单元在接收到第二信号后控制接触器处理单元进行处理，使得经接触器处理单元处理之后的输出电流低于目标电流，最终将所述输出电流输送至所述电流输入单元。
所述第一控制模块1012接收到所述第一信号时，控制所述第一接触器10511闭合，使得所述输出电流从所述接触器处理单元1051输出；所述第一控制模块1012接收到所述第二信号时，控制所述第一接触器10511断开、所述第二接触器10512闭合，使得经所述第一电阻10513后的输出电流低于所述第一阈值，并向所述电流输入单元103输出。
请参考图5，本发明实施例中的第一处理单元1052包括：第一熔断器10521；所述第二控制模块1013在接收到所述第三信号时，控制所述第一熔断器10521发生熔断。
请参考图6，本发明实施例中的第二处理单元1053包括：点爆单元10531以及第二熔断器10532；其中，所述点爆单元10531内包括能量源；所述能量源被配置为能够驱动所述第二熔断器直接发生熔断；所述第二控制模块1013在接收到中断信号时，控制所述点爆单元10531驱动所述能量源使得所述第二熔断器10532发生熔断，即不需要熔断器能量的累积使得熔断器发生熔断，使得响应时间大大缩短，实现了在响应时间要求更高的应用场景下更好的应用。
请参考图7，本发明实施例中的电池智能分段保护***100还包括：碰撞信号产生单元106、故障诊断单元107以及主接触器108。
所述碰撞信号产生单元106用于在汽车发生碰撞时产生碰撞信号；所述控制单元101在接收到所述碰撞信号时，所述第二控制模块1013控制所述第二处理单元1053发生作用，断开输出电流的输出。
所述故障诊断单元107用于产生故障码，所述故障码表征了汽车电路存在过载电流故障；所述电流采样单元104将所述第二信号发送给所述故障诊断单元107，所述故障诊断单元107接收到所述第二信号时产生所述故障码，且所述故障诊断单元107向所述第一控制模块1012发送下电请求。
所述主接触器108设置在所述电流输出单元102和所述电流输入单元103之间；所述第一控制模块1012在接收所述下电请求时，控制所述主接触器103断开，使得所述电流输出单元102的输出电流断开。可以理解的是，所述主接触器可以设置在电流输出单元和电流输入单元的任意位置，如电流采样单元之前或处理单元之前等。
其中，一种举例中，所述下电请求是指所述故障诊断单元通过通讯协议向所述第一控制模块发送下电请求信号；而所述第一控制模块接收到所述下电请求信号时，同样通过通讯协议控制所述电流输出单元降低输出电流。
本发明所提供的电池智能分段保护***及汽车，通过电流采样单元对不同范围的电流向控制单元发送不同的信号，控制单元针对不同的信号对处理单元作出不同的处理，如，若电流采样单元接收到的电流不高于目标电流，则所述电流采样单元向控制单元发送第一信号，控制单元接收到第一信号时控制输出电流向电流输入单元输出；若电流采样单元接收到的输出电流超过目标电流且低于第一阈值，则电流采样单元向控制单元发送第二信号，所述控制单元接收到第二信号时控制接触器处理单元发生作用，使得所述输出电流降低至第一阈值以下，并向所述输入单元输出；若电流采样单元接收到的输出电流超过第一阈值且小于第二阈值，则电流采样单元向控制单元发送第三信号，所述控制单元接收到第三信号时控制第一处理单元发生作用，断开输出电流；若电流采样单元接收到的输出电流超过第二阈值，则所述电流采样单元向控制单元发生中断信号，所述控制单元接收到所述中断信号控制第二处理单元发生作用，断开输出电流。通过上述各单元的组合动作，改善了传统熔断器电气特性，在大电流短路故障发生后迅速点爆切断，绝缘电阻高。保证了***安全，覆盖了更宽广的电压和电流范围。
优选实施例中，第二处理单元包括能够驱动第二处理单元内的第二熔断器直接发生熔断的能量源，控制单元在接收到中断信号时，直接驱动能量源使得第二熔断器发生熔断，断开输出电流，使得在故障真实发生到影响电池安全时，快速响应，完成完整切断动作，实现全电流范围的电流保护，且实现了在响应时间要求更高的应用场景下更好的应用。
本发明实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括以上所述的电池智能分段保护***。
最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池智能分段保护***，其特征在于，包括：控制单元、电流输出单元、电流输入单元、电流采样单元以及处理单元；
其中，所述处理单元包括：接触器处理单元、第一处理单元以及第二处理单元；
所述控制单元用于向所述电流输出单元发送请求电流信号，所述请求电流信号表征了汽车电路中需要的目标电流；所述电流输出单元接收所述电流请求信号并向所述电流采样单元输出电流；
所述电流采样单元内预设有：第一阈值以及第二阈值；
所述电流采样单元被配置为：接收所述电流输出单元的输出电流，并向所述控制单元发送相应信号，若所述输出电流不高于所述目标电流，则所述电流采样单元向所述控制单元发送第一信号；若所述输出电流超过所述目标电流且低于所述第一阈值，则所述电流采样单元向所述控制单元发送第二信号；若所述输出电流超过所述第一阈值且小于所述第二阈值，则所述电流采样单元向所述控制单元发送第三信号，若所述输出电流超过所述第二阈值，则所述电流采样单元向所述控制单元发送中断信号；
所述控制单元被配置为：接收所述电流采样单元输出的信号，并根据相应信号控制所述处理单元的动作；若所述控制单元接收到第一信号时，所述控制单元控制所述输出电流向所述电流输入单元输出；若所述控制单元接收所述第二信号时，所述控制单元控制所述接触器处理单元发生作用，使得所述输出电流降低至第一阈值以下，并向所述输入单元输出；若所述控制单元接收到第三信号时，所述控制单元控制所述第一处理单元发生作用，断开所述输出电流的输出；若所述控制单元接收到中断信号时，所述控制单元控制所述第二处理单元发生作用，断开所述输出电流的输出。
2.根据权利要求1所述的电池智能分段保护***，其特征在于，所述控制单元包括请求电流模块、第一控制模块以及第二控制模块；
所述请求电流模块用于产生所述请求电流信号，并将所述请求电流信号发送给所述电流输出单元；
所述第一控制模块用于在接收到所述第一信号或第二信号时，控制所述接触器处理单元发生相应动作；
所述第二控制模块用于在接收到所述第三信号或中断信号时，控制所述第一处理单元或所述第二处理单元发生相应动作。
3.根据权利要求2所述的电池智能分段保护***，其特征在于，所述接触器处理单元包括：第一接触器；
所述第一控制模块接收到所述第一信号时，控制所述第一接触器闭合，使得所述输出电流从所述接触器处理单元输出。
4.根据权利要求3所述的电池智能分段保护***，其特征在于，所述接触器处理单元还包括：第二接触器以及第一电阻；所述第一电阻的阻值为第一预设值；
所述第二接触器与所述第一电阻串联连接，所述第一接触器与所述第二接触器并联连接；
所述第一控制模块接收到所述第二信号时，控制所述第一接触器断开、所述第二接触器闭合，使得经所述第一电阻后的输出电流低于所述第一阈值，并向所述电流输入单元输出。
5.根据权利要求2所述的电池智能分段保护***，其特征在于，所述第一处理单元包括：第一熔断器；
所述第二控制模块在接收到所述第三信号时，控制所述第一熔断器发生熔断。
6.根据权利要求2所述的电池智能分段保护***，其特征在于，所述第二处理单元包括：点爆单元以及第二熔断器；
所述点爆单元内包括能量源；所述能量源被配置为能够驱动所述第二熔断器直接发生熔断；
所述第二控制模块在接收到中断信号时，控制所述点爆单元驱动所述能量源使得所述第二熔断器发生熔断。
7.根据权利要求2所述的电池智能分段保护***，其特征在于，还包括：碰撞信号产生单元；
所述碰撞信号产生单元用于在汽车发生碰撞时产生碰撞信号；
所述控制单元在接收到所述碰撞信号时，所述第二控制模块控制所述第二处理单元发生作用，断开输出电流的输出。
8.根据权利要求2所述的电池智能分段保护***，其特征在于，还包括：故障诊断单元；
所述故障诊断单元用于产生故障码，所述故障码表征了汽车电路存在过载电流故障；
所述电流采样单元将所述第二信号发送给所述故障诊断单元，所述故障诊断单元接收到所述第二信号时产生所述故障码，且向所述第一控制模块发送下电请求。
9.根据权利要求8所述的电池智能分段保护***，其特征在于，还包括：主接触器；所述主接触器设置在所述电流输出单元和所述电流输入单元之间；
所述第一控制模块在接收所述下电请求时，控制所述主接触器断开，使得所述电流输出单元的输出电流断开。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池智能分段保护***。
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