电池包通断控制系统的制作方法

[0001]
本发明涉及一种电池包通断控制系统，主要应用于新能源电池车辆。


背景技术：

[0002]
随着新能源电池车辆的使用越来越多，电池是新能源车辆的关键的动力源，在待机使用时保存电池电量可以有效的提高电池的使用效率。
[0003]
目前的车辆使用过程中，会存在驾驶者使用完车辆离开时，忘记拔钥匙或者关闭整机电源的现象，这时候整机上的控制器或者其他耗电部件将持续消耗电池包能量，继而会造成电池电量的浪费，甚至时间过长或者电池电量在低点时会耗尽电池电量甚至造成电池电芯因为过放而损坏的风险。
[0004]
有鉴于此，确有必要对现有的电池电源通断方式进行改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种电池包通断控制系统，该电池包通断控制系统能够手动或自动切断整机电源，使电池包进入休眠状态，从而大大降低电池的耗电量，有效的保存电池电量，提高电池的使用效率。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了一种电池包通断控制系统，包括电池和电池管理系统、与电池的正负极对应连接的电池正极开关和电池负极开关以及用于启动所述电池管理系统的电源通电开关，所述电源通电开关闭合后，所述电池管理系统输出启动信号并控制所述电池正极开关和电池负极开关闭合，使电池包通电，所述电池包通断控制系统还包括手动断电开关和自动断电开关，当手动断电开关或自动断电开关断开时，所述电池管理系统停止输出启动信号并控制所述电池正极开关和电池负极开关断开，使电池包断电。
[0007]
作为本发明的进一步改进，所述电池包通断控制系统还包括与自动断电开关相连的控制单元和自动断电触发装置，所述控制单元通过所述电池正极开关与所述电池的正极相连、通过所述电池负极开关与所述电池的负极相连，所述控制单元与所述自动断电触发装置相连，以根据所述自动断电触发装置发出的自动断电触发信号来控制所述自动断电开关断开。
[0008]
作为本发明的进一步改进，所述电池包通断控制系统还包括自锁继电器，所述自锁继电器由自锁开关和线圈组成，所述自锁开关与所述自动断电开关和手动断电开关串联，所述线圈的正极端与所述电源通电开关串联。
[0009]
作为本发明的进一步改进，所述自锁开关为常开开关，所述电源通电开关为常开型自复位开关，所述手动断电开关为常闭型自复位开关，所述自锁开关的常开触点与所述电源通电开关相连、所述手动断电开关的常闭触点也与所述电源通电开关相连，以在电池包通电状态下、电源通电开关断开时，所述手动断电开关、自动断电开关及自锁继电器之间形成自锁电路，保持电池包持续通电。
[0010]
作为本发明的进一步改进，所述电池管理系统上设有启动开关，所述电源通电开
关的一端与该启动开关相连，以便根据所述电池管理系统输出的启动信号来启动所述电池管理系统。
[0011]
作为本发明的进一步改进，所述电源通电开关的另一端与所述电池的正极相连，当所述电源通电开关闭合时，所述启动开关与所述电池的正极导通，所述电池管理系统控制所述电池正极开关和电池负极开关闭合，所述电池包通电；所述线圈的正极端通过所述电源通电开关与所述电池的正极相连、负极端与所述电池的负极相连。
[0012]
作为本发明的进一步改进，所述电池包通断控制系统还包括辅助电源，所述电源通电开关的另一端与所述辅助电源的正极相连，当所述电源通电开关闭合时，所述启动开关与所述辅助电源的正极导通，所述电池管理系统控制所述电池正极开关和电池负极开关闭合，所述电池包通电；所述线圈的正极端通过所述电源通电开关与所述辅助电源的正极相连、负极端与所述辅助电源的负极相连。
[0013]
作为本发明的进一步改进，所述电池包通断控制系统还包括辅助电源，所述电源通电开关的一端与该辅助电源的正极相连、另一端与自锁开关的第一组常开触点相连，所述线圈的正极端通过所述电源通电开关与所述辅助电源的正极相连、负极端与所述辅助电源的负极相连；所述电池管理系统上设有启动开关，所述启动开关通过自锁开关的第二组常开触点与电池的正极相连，以便根据所述电池管理系统输出的启动信号来启动所述电池管理系统。
[0014]
作为本发明的进一步改进，所述手动断电开关和所述自动断电开关串联，并同时与所述电源通电开关并联，所述电池管理系统上设有启动开关，所述电源通电开关的一端与该启动开关相连，以便根据所述电池管理系统输出的启动信号来启动所述电池管理系统。
[0015]
作为本发明的进一步改进，所述电源通电开关的一端与所述启动开关相连、另一端与所述电池的正极相连。
[0016]
作为本发明的进一步改进，所述电池包通断控制系统还包括辅助电源，所述电源通电开关的一端与所述启动开关相连、另一端与辅助电源的正极相连。
[0017]
作为本发明的进一步改进，所述手动断电开关的一端与所述电源通电开关相连、另一端与所述电池的正极相连，所述电源通电开关与所述自动断电开关并联，所述电池上设有启动开关，所述电源通电开关和自动断电开关分别与该启动开关相连，以便根据所述启动开关发出的启动信号来启动所述电池管理系统。
[0018]
作为本发明的进一步改进，所述电池和电池管理系统之间连接有可控直流转换器，以便利用所述可控直流转换器为所述电池管理系统供电。
[0019]
作为本发明的进一步改进，所述电源通电开关为常开型自复位开关，所述手动断电开关为常闭型自复位开关，所述自动断电开关为继电器、mos管或三极管。
[0020]
作为本发明的进一步改进，所述电池包通断控制系统还包括与所述电池管理系统相连的自动断电触发装置，所述自动断电触发装置发出自动断电触发信号给所述电池管理系统，所述电池管理系统根据接收到的自动断电触发信号控制所述自动断电开关断开。
[0021]
本发明的有益效果是：本发明的电池包通断控制系统设置有手动断电开关和自动断电开关，从而可利用手动断电或自动断电的方式来切断整机电源，使电池包断电并进入休眠状态，大大降低了电池的耗电量，有效的保存了电池电量，提高了电池的使用效率和使
用寿命。
附图说明
[0022]
图1是本发明电池包通断控制系统的第一实施例的电气原理图。
[0023]
图2是图1所示电池包通断控制系统的逻辑流程图。
[0024]
图3是本发明电池包通断控制系统的第二实施例的电气原理图。
[0025]
图4是本发明电池包通断控制系统的第三实施例的电气原理图。
[0026]
图5是图4所示电池包通断控制系统的逻辑流程图。
[0027]
图6是本发明电池包通断控制系统的第四实施例的电气原理图。
[0028]
图7是图6所示电池包通断控制系统的逻辑流程图。
[0029]
图8是本发明电池包通断控制系统的第五实施例的电气原理图。
[0030]
图9是本发明电池包通断控制系统的第六实施例的电气原理图。
[0031]
图10是图9所示电池包通断控制系统的逻辑流程图。
具体实施方式
[0032]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0033]
目前大部分新能源车辆在待机状态下忘记关断钥匙，驾驶者离开后，车辆并不能自动关断整机的电池电源输出，为了解决车辆在待机时因驾驶者忘记关机而导致的电池电量浪费甚至电池包过放而损坏的问题，本发明提供了一种电池包通断控制系统，该电池包通断控制系统可以通过手动关断的方式切断整机电源，也可以通过信号检测驾驶者离开车辆超过设定时间后自动切断整机电源，使电池包进入休眠状态，从而大大的降低电池的耗电量，有效的保存电池电量，提高电池的使用效率。
[0034]
以下将对本发明电池包通断控制系统的具体结构及工作过程进行详细描述。
[0035]
如图1与图2所示，为本发明电池包通断控制系统的第一实施例。在本实施例中，电池包通断控制系统包括一体设置的电池及电池管理系统、与电池的正极b+连接的电池正极开关k2、与电池的负极b-连接的电池负极开关k3、用于启动所述电池管理系统的电源通电开关s1、手动断电开关s2以及自动断电开关s3，当电源通电开关s1闭合后，所述电池管理系统输出启动信号a并控制所述电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，使电池包通电；当手动断电开关s2或自动断电开关s3断开时，所述电池管理系统停止输出启动信号a并控制所述电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，使电池包断电。
[0036]
所述电池管理系统上设有启动开关，所述电源通电开关s1的一端与该启动开关相连、另一端与电池的正极b+相连，从而可以根据所述电池管理系统输出的启动信号a来启动所述电池管理系统。如：当电源通电开关s1闭合时，启动开关与电池的正极b+导通，启动开关发出的启动信号a为高电平on，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，电池包启动；而当电源通电开关s1断开时，启动开关与电池的正极b+断开，启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，电池包断电。
[0037]
所述电池包通断控制系统还包括自锁继电器k1，所述自锁继电器k1由自锁开关和
线圈组成，所述自锁开关与所述自动断电开关s3和手动断电开关s2串联，所述线圈的正极端通过所述电源通电开关s1与所述电池的正极b+相连、负极端与所述电池的负极b-相连。
[0038]
所述自锁开关为常开开关，且自锁开关的常开触点与线圈相连；所述电源通电开关s1为常开型自复位开关，与电池的正极b+连接；所述手动断电开关s2可以是常闭型自复位开关，也可以是置位开关；所述自动断电开关s3为继电器、mos管或者三极管等可控开关。自锁开关的常开触点与电源通电开关s1和自动断电开关s3相连、手动断电开关s2的常闭触点与电源通电开关s1相连，以便在电池包通电状态下、电源通电开关s1断开时，手动断电开关s2、自动断电开关s3及自锁继电器k1之间能够形成自锁电路，保持电池包持续通电。
[0039]
所述电池包通断控制系统还包括与自动断电开关s3相连的控制单元u1和自动断电触发装置s4，控制单元u1通过电池正极开关k2与电池的正极b+相连，同时通过电池负极开关k3与电池的负极b-相连。控制单元u1与自动断电触发装置s4相连，用于接收自动断电触发装置s4发出的自动断电触发信号，并根据该信号来控制自动断电开关s3的通断。
[0040]
结合图2所示，本实施例的电池包通断控制系统的工作过程如下：
[0041]
上电过程：闭合电源通电开关s1，启动开关与电池正极b+导通，此时启动开关发出的启动信号a为高电平on，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，自锁继电器k1的线圈的正极端通过电源通电开关s1与电池正极b+导通、负极端与电池负极b-导通，线圈得电，自锁开关的常开触点闭合，电池正极b+通过手动断电开关s2、自动断电开关s3、自锁开关的常开触点连通自锁继电器k1的线圈，保持自锁继电器k1的线圈持续通电，自锁电路完成；断开通电开关s1(因s1为自复位开关，故向下按压s1时导通、撤销按压后，s1自动复位、断开)，启动信号a通过自锁开关的常开触点、自动断电开关s3、手动断电开关s2与电池正极b+保持导通，上电完成。
[0042]
手动断电过程：断开手动断电开关s2，自锁继电器k1与电池正极b+断开，自锁继电器k1控制常开触点断开，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，手动断电完成。
[0043]
自动断电过程：当控制单元u1检测到自动断电触发装置s4发出的自动断电触发信号处于on状态，并保持on状态时间超过设定延时时间t1时，控制单元u1控制自动断电开关s3断开，自锁继电器k1与电池正极b+断开，自锁继电器k1控制常开触点断开，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，自动断电完成。
[0044]
如图3所示，为本发明电池包通断控制系统的第二实施例。在本实施例中，所述电池包通断控制系统还包括辅助电源，电源通电开关s1的一端与启动开关相连、另一端与辅助电源的正极v+相连，从而在电源通电开关s1闭合时，启动开关与辅助电源的正极v+导通，电池管理系统依旧可以控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，使电池包通电。自锁继电器k1的线圈的正极端通过电源通电开关s1与辅助电源的正极v+相连、负极端与该辅助电源的负极v-相连。换句话讲，本实施例中自锁电路的电源使用辅助电源，启动信号a也由辅助电源v+控制。
[0045]
电池包通断控制系统的其他结构与实施例一中的结构均相同，此处不再赘述。本实施例的电池包通断控制系统的工作过程也与实施例一相类似，此处也不再描述。
[0046]
如图4与图5所示，为本发明电池包通断控制系统的第三实施例。与第一实施例相
比，本实施例的主要区别在于：1、电池包通断控制系统还包括辅助电源，电源通电开关s1的一端与该辅助电源的正极v+相连、另一端与自锁开关的第一组常开触点相连，自锁继电器k1的线圈的正极端通过电源通电开关s1与该辅助电源的正极v+相连、负极端与辅助电源的负极v-相连；2、电池管理系统上的启动开关通过自锁开关的第二组常开触点与电池的正极b+相连，以便根据电池管理系统输出的启动信号a来启动电池管理系统。其他结构与实施例一中的结构均相同，此处不再赘述。
[0047]
结合图5所示，本实施例的电池包通断控制系统的工作过程如下：
[0048]
上电过程：闭合电源通电开关s1，自锁继电器k1的线圈得电，自锁继电器k1的两组常开触点闭合，第一组常开触点与手动断电开关s2、自动断电开关s3、自锁继电器k1的线圈形成自锁电路，启动开关与电池正极b+通过第二组常开触点连通，此时启动开关发出的启动信号a为高电平on，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，上电完成。
[0049]
手动断电过程：断开手动断电开关s2，自锁继电器k1的线圈与辅助电源的正极v+断开，自锁继电器k1控制两组常开触点都断开，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，手动断电完成。
[0050]
自动断电过程：当控制单元u1检测到自动断电触发装置s4发出的自动断电触发信号处于on状态，并保持on状态时间超过设定延时时间t1时，控制单元u1控制自动断电开关s3断开，自锁继电器k1的线圈与辅助电源的正极v+断开，自锁继电器k1控制两组常开触点都断开，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，自动断电完成。
[0051]
如图6与图7所示，为本发明电池包通断控制系统的第四实施例。与第一实施例相比，本实施例的主要区别在于：取消了自锁继电器k1，将自动断电开关s3改为与启动开关相连。其他关于控制单元u1和自动断电触发装置s4等的结构均不变。
[0052]
具体地，手动断电开关s2和自动断电开关s3串联，并同时与电源通电开关s1并联，电源通电开关s1的一端与启动开关相连、另一端与电池的正极b+相连，以便根据电池管理系统输出的启动信号a来启动电池管理系统。
[0053]
结合图7所示，本实施例的电池包通断控制系统的工作过程如下：
[0054]
上电过程：闭合电源通电开关s1，启动开关与电池正极b+导通，此时启动开关发出的启动信号a为高电平on，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，控制单元u1上电，控制单元u1控制自动断电开关s3闭合；断开电源通电开关s1后，启动开关通过自动断电开关s3、手动断电开关s2与电池正极b+导通，此时电池管理系统、自动断电开关s3、手动断电开关s2、控制单元u1、电池正极开关k2及电池负极开关k3形成自锁电路，保持启动信号a始终处于on的状态，上电完成。
[0055]
手动断电过程：断开手动断电开关s2，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，控制单元u1断电，自动断电开关s3断开，手动断电完成。
[0056]
自动断电过程：当控制单元u1检测到自动断电触发装置s4发出的自动断电触发信号处于on状态，并保持on状态时间超过设定延时时间t1时，控制单元u1控制自动断电开关
s3断开，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，控制单元u1断电，自动断电开关s3断开，自动断电完成。
[0057]
如图8所示，为本发明电池包通断控制系统的第五实施例。与图6所示的第四实施例相比，本实施例的主要区别在于：电池包通断控制系统还包括辅助电源，电源通电开关s1的一端与启动开关相连、另一端与辅助电源的正极v+相连，从而在电源通电开关s1闭合时，可通过启动开关与辅助电源的正极v+导通，来使电池管理系统控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，使电池包通电。其他结构均不变。
[0058]
换句话讲，本实施例中自锁电路的电源使用辅助电源，启动信号a也由辅助电源v+控制。本实施例的电池包通断控制系统的工作过程与实施例四相类似，此处不再描述。
[0059]
如图9与图10所示，为本发明电池包通断控制系统的第六实施例。在本实施例中，电池b和电池管理系统bms分开设置，电池b与电池管理系统bms之间连接有可控直流转换器dc-dc，以便利用该可控直流转换器dc-dc为电池管理系统bms供电。电池的正极b+通过电池正极开关k2与负载相连、电池的负极b-通过电池负极开关k3与负载相连，以为负载供电。
[0060]
手动断电开关s2的一端与电源通电开关s1相连、另一端与电池的正极b+相连，电源通电开关s1与自动断电开关s3并联，并分别与电池b上的启动开关相连，以便根据启动开关发出的启动信号a来启动电池管理系统bms。电源通电开关s1为常开型自复位开关；手动断电开关s2可以为常闭型自复位开关，也可以为置位开关；自动断电开关s3为继电器、mos管或三极管等可控开关。
[0061]
自动断电开关s3与电池管理系统bms连接，以接收电池管理系统bms的控制。所述电池包通断控制系统还包括与电池管理系统bms相连的自动断电触发装置s4，自动断电触发装置s4发出自动断电触发信号并传输给电池管理系统bms，电池管理系统bms根据接收到的自动断电触发信号来控制自动断电开关s3断开。
[0062]
结合图10所示，本实施例的电池包通断控制系统的工作过程如下：
[0063]
上电过程：闭合电源通电开关s1，启动开关与电池正极b+连通，此时启动开关发出的启动信号a为高电平on，可控直流转换器dc-dc启动输出，电池管理系统bms上电，电池管理系统bms控制自动断电开关s3闭合，启动开关通过自动断电开关s3、手动断电开关s2与电池正极b+导通，此时可控直流转换器dc-dc、电池管理系统bms、自动断电开关s3、手动断电开关s2形成自锁电路，保持启动信号a始终处于on的状态，电池管理系统bms控制电池正极开关k2和电池负极开关k3闭合，上电完成。
[0064]
手动断电过程：断开手动断电开关s2，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，可控直流转换器dc-dc断开输出，电池管理系统bms断电，自动断电开关s3断开，电池管理系统bms控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，手动断电完成。
[0065]
自动断电过程：当电池管理系统bms检测到自动断电触发装置s4发出的自动断电触发信号处于on状态，并保持on状态的时间超过设定延时时间t1时，电池管理系统bms控制自动断电开关s3断开，启动开关与电池正极b+断开，此时启动开关发出的启动信号a为低电平off，可控直流转换器dc-dc断开输出，电池管理系统bms断电，自动断电开关s3断开，电池管理系统bms控制电池正极开关k2和电池负极开关k3断开，自动断电完成。
[0066]
需要说明的是：1、本发明的断电有手动关断和自动关断两种方式，驾驶者在未使用手动关闭整机输出电源的时候，可以使用延时自动断开整机电源输出，延时时间可以根据需求进行设置，以降低整机电池的无效损耗，提高电池使用寿命；当然，若使用者在设定的延时时间内回到驾驶位置，则无需再次启动机器，提高了车辆使用的便捷性。2、手动断电开关s2可以与电源通电开关s1组成一个两档钥匙开关，便于使用者进行便捷使用。
[0067]
综上所述，本发明的电池包通断控制系统设置有手动断电开关s2和自动断电开关s3，从而可利用手动断电或自动断电的方式来切断整机电源，使电池包断电并进入休眠状态，大大降低了电池的耗电量，有效的保存了电池电量，提高了电池的使用效率和使用寿命。
[0068]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

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