本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)，具體涉及車內(nèi)電池控制及保護(hù)。

背景技術(shù)：

新能源電動(dòng)汽車越來越成為汽車市場主流，然而，電動(dòng)汽車通常利用高能量密度電池進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然而，當(dāng)發(fā)生碰撞或當(dāng)經(jīng)受過多熱或者機(jī)械應(yīng)力時(shí)，高能量密度電池在稱為熱失控的危險(xiǎn)放熱反應(yīng)中可能無法控制地釋放其能量并且爆炸或者著火，車內(nèi)電池之間通常距離較近，因此，一塊損壞電池所生成的熱能量會(huì)傳遞至其他電池，導(dǎo)致這些鄰近電池經(jīng)歷相同的放熱反應(yīng)，從而使連鎖危險(xiǎn)反應(yīng)蔓延。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在檢測到事故時(shí)，迅速減少電池內(nèi)的能量，使用快速冷卻系統(tǒng)減少電池組內(nèi)的能量，可以快速進(jìn)行電池內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移至單一的大容量儲(chǔ)能裝置，并對(duì)該儲(chǔ)能裝置進(jìn)行冷卻，以防止某塊損壞電池生成的熱量會(huì)傳遞至其他電池，導(dǎo)致這些鄰近電池經(jīng)歷相同的放熱反應(yīng)，從而使連鎖危險(xiǎn)反應(yīng)蔓延。

一種電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)，它包括：多個(gè)儲(chǔ)能裝置、多個(gè)直流-直流變換器、多個(gè)開關(guān)、直流母線、控制器、大容量儲(chǔ)能裝置、電阻、碰撞檢測傳感器和制冷系統(tǒng)，其特征在于：碰撞檢測傳感器控制器用于感測電動(dòng)汽車是否發(fā)生事故，當(dāng)所述碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，控制器將儲(chǔ)能裝置由串聯(lián)連接狀態(tài)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)連接狀態(tài)，并閉合開關(guān)以導(dǎo)通包含儲(chǔ)能裝置、開關(guān)和電阻的放電回路對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行放電，同時(shí)啟動(dòng)制冷系統(tǒng)，對(duì)儲(chǔ)能裝置、電阻和儲(chǔ)能裝置的存儲(chǔ)倉進(jìn)行冷卻，

發(fā)生故障后用戶結(jié)合自身情況向控制器輸入用戶指令，所述用戶指令分兩種：一種是快速放電指令，另一種是快速進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移指令，當(dāng)指令為快速放電指令時(shí)，放電回路保持通路狀態(tài)，繼續(xù)通過電池對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行放電，直至每個(gè)儲(chǔ)能裝置的剩余電量低于第一閾值，當(dāng)指令為快速進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移指令時(shí)，控制器將放電回路斷開，同時(shí)導(dǎo)通包含多個(gè)儲(chǔ)能裝置、開關(guān)、直流母線、直流直流變換器和大容量儲(chǔ)能裝置的能量轉(zhuǎn)移回路，使得多個(gè)儲(chǔ)能裝置對(duì)大容量儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電，直至每個(gè)儲(chǔ)能裝置的剩余電量低于第二閾值。

冷卻系統(tǒng)包括冷卻器、多個(gè)閥門、冷卻液泵、冷卻系統(tǒng)控制器、多個(gè)溫度傳感器、壓縮機(jī)和冷凝器。

未發(fā)生事故時(shí)，冷卻器、閥門、儲(chǔ)能裝置熱源和冷卻液泵組成的第一散熱回路導(dǎo)通，多個(gè)溫度傳感器分別檢測儲(chǔ)能裝置溫度和環(huán)境溫度，冷卻系統(tǒng)控制器根據(jù)儲(chǔ)能裝置和儲(chǔ)能裝置的存儲(chǔ)倉的溫度，調(diào)節(jié)閥門導(dǎo)通角度和冷卻液泵的功率來控制儲(chǔ)能裝置和所述存儲(chǔ)倉的溫度。

當(dāng)所述碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，當(dāng)指令為快速放電指令時(shí)，冷卻器、閥門、儲(chǔ)能裝置及放電電阻組成的熱源和冷卻液泵組成的散熱回路導(dǎo)通，調(diào)節(jié)閥門導(dǎo)通角度和冷卻液泵的功率來控制儲(chǔ)能裝置和所述存儲(chǔ)倉的溫度，當(dāng)通過調(diào)節(jié)閥門導(dǎo)通角度和冷卻泵的功率不足以使得儲(chǔ)能裝置和所述存儲(chǔ)倉的溫度處在安全溫度閾值以內(nèi)時(shí)，冷卻器、壓縮機(jī)、冷凝器和閥門組成的第二散熱回路導(dǎo)通，通過第一散熱回路和第二散熱回路共同進(jìn)行散熱。

當(dāng)所述碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，當(dāng)指令為快速進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移指令，冷卻器、閥門、儲(chǔ)能裝置及大容量儲(chǔ)能裝置組成的熱源和冷卻液泵組成的散熱回路導(dǎo)通，調(diào)節(jié)閥門導(dǎo)通角度和冷卻液泵的功率來控制儲(chǔ)能裝置和所述存儲(chǔ)倉的溫度，當(dāng)通過調(diào)節(jié)閥門導(dǎo)通角度和冷卻泵的功率不足以使得儲(chǔ)能裝置和所述存儲(chǔ)倉的溫度處在安全溫度閾值以內(nèi)時(shí)，冷卻器、壓縮機(jī)、冷凝器和閥門組成的第二散熱回路導(dǎo)通，通過第一散熱回路和第二散熱回路共同進(jìn)行散熱，當(dāng)?shù)谝簧峄芈烽y門導(dǎo)通角度、冷卻泵的功率、第二散熱回路的閥門導(dǎo)通角度和壓縮機(jī)的功率均已調(diào)節(jié)至最大處，儲(chǔ)能裝置、大型儲(chǔ)能裝置和所述存儲(chǔ)倉仍不足以使得儲(chǔ)能裝置、大容量儲(chǔ)能裝置或所述存儲(chǔ)倉的溫度處在安全溫度閾值以內(nèi)時(shí)，保持第一散熱回路閥門導(dǎo)通角度、冷卻泵的功率、第二散熱回路的閥門導(dǎo)通角度和壓縮機(jī)的功率工作在最大處。

多個(gè)儲(chǔ)能裝置分別是儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101和儲(chǔ)能裝置102，多個(gè)直流-直流變換器分別是直流直流變換器104和直流直流變換器105、多個(gè)開關(guān)分別是開關(guān)111、開關(guān)112、開關(guān)113、開關(guān)114、開關(guān)115、開關(guān)116、開關(guān)117、開關(guān)118、開關(guān)119、開關(guān)120、開關(guān)121、開關(guān)124和開關(guān)125；儲(chǔ)能裝置100與開關(guān)114相連，開關(guān)114另一端與開關(guān)111相連，開關(guān)111另一端與電阻108相連，電阻108另一端與開關(guān)114相連；儲(chǔ)能裝置101與開關(guān)115相連，開關(guān)115另一端與開關(guān)112相連，開關(guān)112另一端與電阻109相連，電阻109另一端與開關(guān)115相連；儲(chǔ)能裝置102與開關(guān)116相連，開關(guān)116另一端與開關(guān)113相連，開關(guān)113另一端與電阻110相連，電阻110另一端與開關(guān)116相連；開關(guān)124一端分別連接開關(guān)111和開關(guān)120，另一端連接直流母線122，開關(guān)125一端分別連接電阻110和開關(guān)120，另一端連接直流母線123，開關(guān)120與直流直流變換器104相連，直流直流變換器104與車內(nèi)用電負(fù)載106相連，開關(guān)121一端連接直流母線122，另一端連接直流母線123，開關(guān)121另一端連接直流直流變換器105，直流直流變換器105另一端連接大容量儲(chǔ)能裝置103，控制器107分別連接開關(guān)111、開關(guān)112、開關(guān)113、開關(guān)114、開關(guān)115、開關(guān)116、開關(guān)117、開關(guān)118、開關(guān)119、開關(guān)120、開關(guān)121、開關(guān)124、開關(guān)125、直流直流變換器104和直流直流變換器105。

當(dāng)碰撞檢測傳感器未檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，控制器107控制開關(guān)114、開關(guān)115、開關(guān)116和開關(guān)120閉合，其它開關(guān)斷開，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101和儲(chǔ)能裝置102串聯(lián)后經(jīng)直流直流變換器104為車內(nèi)用電負(fù)載106供電，當(dāng)碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生且指令為快速放電指令時(shí)，控制器107控制開關(guān)114、開關(guān)115、開關(guān)116、開關(guān)111、開關(guān)112和開關(guān)113閉合，其它開關(guān)斷開，儲(chǔ)能裝置100通過電阻108放電，儲(chǔ)能裝置101通過電阻109放電，儲(chǔ)能裝置102通過電阻110放電，當(dāng)碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生且指令為快速進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移指令時(shí)，控制器107控制開關(guān)117、開關(guān)118、開關(guān)119和開關(guān)121閉合，其它開關(guān)斷開，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101和儲(chǔ)能裝置102并聯(lián)后通過直流母線和直流直流變換器105對(duì)大容量儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。

熱源200通過熱管與冷卻器201相連，冷卻器201通過熱管與閥門202相連，閥門202通過熱管與冷卻液泵203相連，冷卻液泵203通過熱管與熱源相連，冷卻器201通過熱管與壓縮機(jī)206相連，壓縮機(jī)206通過熱管與冷卻器207相連，冷卻器207通過熱管與閥門208相連，閥門208通過熱管與冷卻器201相連，溫度傳感器209用于檢測熱源200的溫度，溫度傳感器210用于檢測環(huán)境溫度，環(huán)境溫度為熱源所處環(huán)境溫度或所述存儲(chǔ)倉的溫度，溫度傳感器204用于檢測冷卻液溫度，當(dāng)碰撞檢測傳感器未檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101和儲(chǔ)能裝置102為熱源，當(dāng)碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生且指令為快速放電指令時(shí)，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101、儲(chǔ)能裝置102、電阻108、電阻109和電阻110為熱源，當(dāng)碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生且指令為快速進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移指令時(shí)，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101、儲(chǔ)能裝置102和大容量儲(chǔ)能裝置103為熱源。

冷卻系統(tǒng)按照如下方式調(diào)節(jié)熱源和熱源所處環(huán)境的溫度，步驟301）通過溫度傳感器檢測熱源本體的溫度，并將檢測溫度值發(fā)送至冷卻系統(tǒng)控制器；步驟302）冷卻系統(tǒng)控制器判斷熱源本體的溫度是否高于安全溫度；若是，則進(jìn)入步驟303，步驟303）冷卻系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)第一散熱回路閥門直至熱源本體溫度處于安全溫度范圍內(nèi)；若否，則進(jìn)入步驟304，步驟304）通過溫度傳感器檢測熱源所處環(huán)境的溫度，并將檢測溫度值發(fā)送至冷卻控制器；步驟305）冷卻系統(tǒng)控制器判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度；若否，則進(jìn)入步驟308；若是，則進(jìn)入步驟306；步驟306）冷卻系統(tǒng)控制器增加冷卻液泵功率并判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度；若否，則進(jìn)入步驟308；當(dāng)若是，則進(jìn)入步驟307；步驟307）判斷冷卻液泵功率是否已達(dá)到最大值；若否，則返回步驟306，若是，則進(jìn)入步驟309；步驟309）啟動(dòng)第二散熱回路并檢測熱源本體所處環(huán)境的溫度；步驟310）冷卻系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)第二散熱回路閥門并判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度，若否，則進(jìn)入步驟308，若是，則進(jìn)入步驟311；步驟311）冷卻系統(tǒng)控制器增加壓縮機(jī)功率并判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度；若否，則進(jìn)入步驟308，若是，則進(jìn)入步驟312；步驟312）壓縮機(jī)功率是否已達(dá)到最大值；若否，則返回步驟311，若是，則進(jìn)入步驟313；步驟308）溫度調(diào)節(jié)結(jié)束。

實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)，具有以下有益效果，發(fā)生事故時(shí)，通過放電電阻快速降低所有電池內(nèi)的能量，降低高能量電池發(fā)生爆炸的可能性；

通過電量轉(zhuǎn)移，減小損壞時(shí)單塊電池進(jìn)入熱失控狀態(tài)的機(jī)會(huì)，降低熱失控狀態(tài)將蔓延至組內(nèi)鄰近電池的可能性；在汽車正常狀態(tài)下，通過電池冷卻系統(tǒng)為電池降溫，可以使得電池工作在最佳工作狀態(tài)，并提升電池的使用壽命，降低電池?zé)崾Э匕l(fā)生的可能性；通過電池串聯(lián)放電，并聯(lián)進(jìn)行放電或電荷轉(zhuǎn)移，以提升電池的使用效率，并提升放電和能量轉(zhuǎn)移效率；可以在故障情況下或事故后，通過開關(guān)控制將多個(gè)放電后導(dǎo)致剩余電量較小的多個(gè)電池并聯(lián)起來，對(duì)車內(nèi)電子設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)在電池爆炸風(fēng)險(xiǎn)較低的情況下，提供應(yīng)急備用電源；可以在故障條件下或故障后，利用單個(gè)大容量儲(chǔ)能裝置內(nèi)的能量，提供應(yīng)急備用電源；通過兩路散熱回路的設(shè)置增大了散熱能力，并可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)散熱功率，節(jié)約了能量同時(shí)在故障條件下又可以滿足大容量散熱設(shè)備，例如放電電阻和充放電儲(chǔ)能裝置，快速散熱的需求。

附圖說明

圖1為電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)原理圖。

圖2為車內(nèi)電池冷卻系統(tǒng)原理圖。

圖3a為第一散熱回路控制流程圖。

圖3b為第二散熱回路控制流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1為電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)原理圖：圖1中電動(dòng)汽車電池保護(hù)系統(tǒng)包括：多個(gè)儲(chǔ)能裝置、多個(gè)直流-直流變換器、多個(gè)開關(guān)、直流母線、控制器、大容量儲(chǔ)能裝置、電阻、碰撞檢測傳感器和制冷系統(tǒng)，其特征在于：碰撞檢測傳感器控制器用于感測電動(dòng)汽車是否發(fā)生事故，當(dāng)所述碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，控制器將儲(chǔ)能裝置由串聯(lián)連接狀態(tài)轉(zhuǎn)換為并聯(lián)連接狀態(tài)，并閉合開關(guān)以導(dǎo)通包含儲(chǔ)能裝置、開關(guān)和電阻的放電回路對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行放電，同時(shí)啟動(dòng)制冷系統(tǒng)，對(duì)儲(chǔ)能裝置、電阻和儲(chǔ)能裝置的存儲(chǔ)倉進(jìn)行冷卻。多個(gè)儲(chǔ)能裝置分別是儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101和儲(chǔ)能裝置102，多個(gè)直流-直流變換器分別是直流直流變換器104和直流直流變換器105、多個(gè)開關(guān)分別是開關(guān)111、開關(guān)112、開關(guān)113、開關(guān)114、開關(guān)115、開關(guān)116、開關(guān)117、開關(guān)118、開關(guān)119、開關(guān)120、開關(guān)121、開關(guān)124和開關(guān)125；儲(chǔ)能裝置100與開關(guān)114相連，開關(guān)114另一端與開關(guān)111相連，開關(guān)111另一端與電阻108相連，電阻108另一端與開關(guān)114相連；儲(chǔ)能裝置101與開關(guān)115相連，開關(guān)115另一端與開關(guān)112相連，開關(guān)112另一端與電阻109相連，電阻109另一端與開關(guān)115相連；儲(chǔ)能裝置102與開關(guān)116相連，開關(guān)116另一端與開關(guān)113相連，開關(guān)113另一端與電阻110相連，電阻110另一端與開關(guān)116相連；開關(guān)124一端分別連接開關(guān)111和開關(guān)120，另一端連接直流母線122，開關(guān)125一端分別連接電阻110和開關(guān)120，另一端連接直流母線123，開關(guān)120與直流直流變換器104相連，直流直流變換器104與車內(nèi)用電負(fù)載106相連，開關(guān)121一端連接直流母線122，另一端連接直流母線123，開關(guān)121另一端連接直流直流變換器105，直流直流變換器105另一端連接大容量儲(chǔ)能裝置103，控制器107分別連接開關(guān)111、開關(guān)112、開關(guān)113、開關(guān)114、開關(guān)115、開關(guān)116、開關(guān)117、開關(guān)118、開關(guān)119、開關(guān)120、開關(guān)121、開關(guān)124、開關(guān)125、直流直流變換器104和直流直流變換器105。

圖2為車內(nèi)電池冷卻系統(tǒng)原理圖，圖2中冷卻系統(tǒng)包括：冷卻系統(tǒng)包括冷卻器、多個(gè)閥門、冷卻液泵、冷卻系統(tǒng)控制器、多個(gè)溫度傳感器、壓縮機(jī)和冷凝器。熱源200通過熱管與冷卻器201相連，冷卻器201通過熱管與閥門202相連，閥門202通過熱管與冷卻液泵203相連，冷卻液泵203通過熱管與熱源相連，冷卻器201通過熱管與壓縮機(jī)206相連，壓縮機(jī)206通過熱管與冷卻器207相連，冷卻器207通過熱管與閥門208相連，閥門208通過熱管與冷卻器201相連，溫度傳感器209用于檢測熱源200的溫度，溫度傳感器210用于檢測環(huán)境溫度，環(huán)境溫度為熱源所處環(huán)境溫度或所述存儲(chǔ)倉的溫度，溫度傳感器204用于檢測冷卻液溫度，當(dāng)碰撞檢測傳感器未檢測到碰撞事故發(fā)生時(shí)，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101和儲(chǔ)能裝置102為熱源，當(dāng)碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生且指令為快速放電指令時(shí)，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101、儲(chǔ)能裝置102、電阻108、電阻109和電阻110為熱源，當(dāng)碰撞檢測傳感器檢測到碰撞事故發(fā)生且指令為快速進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移指令時(shí)，儲(chǔ)能裝置100、儲(chǔ)能裝置101、儲(chǔ)能裝置102和大容量儲(chǔ)能裝置103為熱源。

圖3a為第一散熱回路控制流程圖，圖3b為第二散熱回路控制流程圖，冷卻系統(tǒng)按照如下方式調(diào)節(jié)熱源和熱源所處環(huán)境的溫度，步驟301）通過溫度傳感器檢測熱源本體的溫度，并將檢測溫度值發(fā)送至冷卻系統(tǒng)控制器；步驟302）冷卻系統(tǒng)控制器判斷熱源本體的溫度是否高于安全溫度；若是，則進(jìn)入步驟303，步驟303）冷卻系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)第一散熱回路閥門直至熱源本體溫度處于安全溫度范圍內(nèi)；若否，則進(jìn)入步驟304，步驟304）通過溫度傳感器檢測熱源所處環(huán)境的溫度，并將檢測溫度值發(fā)送至冷卻控制器；步驟305）冷卻系統(tǒng)控制器判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度；若否，則進(jìn)入步驟308；若是，則進(jìn)入步驟306；步驟306）冷卻系統(tǒng)控制器增加冷卻液泵功率并判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度；若否，則進(jìn)入步驟308；當(dāng)若是，則進(jìn)入步驟307；步驟307）判斷冷卻液泵功率是否已達(dá)到最大值；若否，則返回步驟306，若是，則進(jìn)入步驟309；步驟309）啟動(dòng)第二散熱回路并檢測熱源本體所處環(huán)境的溫度；步驟310）冷卻系統(tǒng)控制器調(diào)節(jié)第二散熱回路閥門并判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度，若否，則進(jìn)入步驟308，若是，則進(jìn)入步驟311；步驟311）冷卻系統(tǒng)控制器增加壓縮機(jī)功率并判斷熱源本體所處環(huán)境的溫度是否高于安全溫度；若否，則進(jìn)入步驟308，若是，則進(jìn)入步驟312；步驟312）壓縮機(jī)功率是否已達(dá)到最大值；若否，則返回步驟311，若是，則進(jìn)入步驟313；步驟308）溫度調(diào)節(jié)結(jié)束。

本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例和附圖，旨在覆蓋落入本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的各種變化和變形。