解列开关及可解列的动力电池组及解列开关的运行方法
解列开关及可解列的动力电池组及解列开关的运行方法
【专利摘要】本发明公开了一种解列开关及可解列的动力电池组及解列开关的运行方法，解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构。可解列的动力电池组包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关。解列开关的运行方法，包括分断步骤和闭合步骤。本发明的解列开关可以将动力电池组解列为安全的电池分组，大大降低高压动力电池组在紧急状态下受损出现高压漏电、短路、起火等危险的可能性，同时设计合理的解列开关可重复使用，降低系统制造和维护成本。
【专利说明】解列开关及可解列的动力电池组及解列开关的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能源技术，尤其涉及一种解列开关及可解列的动力电池组以及解列开关的运行方法。
【背景技术】
[0002]随着新能源技术的发展，储能技术在新能源应用中的位置突显。在电动汽车、储能电站、通信电源、微型电网等领域，以动力电池为储能介质的储能系统得到了广泛的应用，发挥着至关重要的作用。
[0003]然而，在当前的技术条件下，动力电池组的安全性却难以保证，尤其是以电动汽车为代表的应用，动力电池组在运动环境下使用，存在发生严重故障的不安全因素，如因车辆事故形成的穿刺、撞击、跌落、浸水等情况，易引发漏电、起火等种种危险，进而形成对动力电池组安全性的强烈需求；同样，在储能电站、微型电网等场合下，虽然使用环境相对稳定，但也要求动力电池组具有相当的安全性。当今的保护机制一般仅限于具备基本的过欠压保护、过流保护、过热保护等功能，也就是对负载设备的保护，如图1所示，当出现过欠压、过流、漏电、过热、容量过低的情况下保护装置通过接触器切断动力输出回路，保护用电设备安全。但当储能系统工作在故障情况下时，虽然保护装置通过接触器将动力电池组输出回路切断，但动力电池组高压依然存在，其本身的高电压依然是严重的危险源，如电动汽车发生撞击后，电池组被保护装置切断动力输出，但电池组的机械结构和电气结构此时可能已经损坏或者存在浸水的情况，动力电池组动力线、单体接点等电气连接可能与电池组的外壳结构形成通路，存在高电压漏电对人体造成触电伤害的可能；而严重的低阻抗漏电回路(短路)有可能造成动力电池组或结构元件过热起火。出现严重安全事故。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是:提供一种可将动力电池组解列为多个低电压的解列开关和可解列的动力电池组及解列开关的运行方法，使高压动力电池组在危险情况下可以迅速解列为多个低电压(如安全电压以下)的电池分组，使动力电池组在严重故障情况下，大大降低发生高压漏电、起火危险的可能，通过合理的保护策略，可实现电池组的适时解列，提高系统稳定性，和保护及时性。解列是指将动力电池组分成相互独立、互不联系的各电池分组的一种技术手段。
[0005]本发明的技术方案为:一种解列开关，包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达连接并控制蓄能控制机构，蓄能控制机构与开关机构连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。控制电路用于控制电动马达对机械蓄能机构做功使机械蓄能机构蓄能，电磁触发线圈触发机械蓄能机构，机械蓄能机构为开关机构提供动力。
[0006]所述机械蓄能机构是机械弹性元件。[0007]所述电蓄能元件是电容型蓄能元件。
[0008]所述开关机构具有浸水密封性。
[0009]所述控制电路包括通信接口和直接控制线接口，所述通信接口和直接控制线接口接收控制信号。
[0010]所述解列开关处于非解列状态时，开关机构处于闭合状态。
[0011]本发明还提供一种可解列的动力电池组，包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。
[0012]本发明还提供一种可解列的动力电池保护系统，包括多个动力电池分组、解列开关和保护装置，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电，保护装置与解列开关的控制电路连接，控制解列开关的开闭。
[0013]所述可解列的动力电池保护系统还包括接触器，接触器与各动力电池分组形成回路，保护装置与接触器电连接控制接触器的开闭。
[0014]所述动力电池分组通过并联或串联方式连接。
[0015]本发明还提供一种解列开关的运行方法，包括分断步骤和闭合步骤，分断步骤为:
[0016]解列开关的控制电路接收到解列信号，控制电路通过电磁触发线圈释放机械蓄能机构的机械能，机械蓄能机构驱动开关机构分断；闭合步骤为:
[0017]解列开关的控制电路接收闭合信号，控制电路控制电动马达使机械蓄能机构蓄能，机械蓄能机构控制开关机构闭合。
[0018]所述解列开关的控制电路接收闭合信号时，解列开关的电蓄能元件充电。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]传统动力电池组应用保护机制是建立在动力电池组本身未受损的前提下，但在动力电池组应用过程中，电池组的机械结构和电气结构难以保证不受到损伤，所以本发明的解列开关可以将动力电池组解列为安全的电池分组，弥补了之前现有技术中高压动力电池组所带来的问题，大大降低高压动力电池组在紧急状态下受损出现高压漏电、短路、起火等危险的可能性，同时设计合理的解列开关可重复使用，降低系统制造和维护成本。
[0021]本发明所提及的解列开关，具有分断迅速，可带载分断直流电流，同时具备通信功能，在动力电池组本体受到重创和外部电源损坏的情况下，依靠解列开关内部电储能元件，可实现无外部能量供给状态下，动力电池组解列；由于具备通信能力，本解列开关的闭合恢复过程需经过状态确认，逻辑判断等过程方可闭合，不会出现不受控闭合状态。
[0022]本发明适用于电动汽车、微型电网、储能电站等具有动力电池组的应用，动力电池组的可解列拓扑能够有效降低严重故障所带来的次生危害，提高了系统应用的安全性，为保证动力电池组及设备安全、使用操作者的人身安全提供了行之有效的保护机制、方法。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是现有技术中的动力电池组结构示意图；
[0024]图2是本发明的解列开关的结构示意图；
[0025]图3是本发明的解列开关的运行流程图；
[0026]图4是本发明的可解列的动力电池组的结构示意图；
[0027]图5是本发明的可解列的动力电池保护系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0029]针对动力电池组极端情况下的漏电、短路风险，本发明提出一种用于动力电池组的解列开关，如图2所示，包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达连接并控制蓄能控制机构，蓄能控制机构与开关机构连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件。
[0030]与控制电路连接为控制电路供电。
[0031 ] I)控制电路部 分主要作用为:
[0032]?通过通信接口和直接控制线接口接收控制信号；
[0033]?利用电蓄能原件对电磁触发线圈进行触发控制；
[0034]?控制电动马达对机械蓄能机构进行蓄能；
[0035]?对开关状态进行通信上报。
[0036]2)电动马达为直流电动机，受控于控制电路，可对机械蓄能机构做功，达到蓄能目的。
[0037]3)机械蓄能机构为机械弹性元件，可长期储存一定的机械能，作为开关机构快速分断动力电池组的动力。
[0038]4)电蓄能元件是储存少量电能的电容型元件，在外部供电失效的情况下，解列开关的电触发能量由此提供。
[0039]5)电磁触发线圈是触发机械蓄能机构的电执行器件，可触动机械部件实现开关分断。
[0040]开关机构是解列开关的分断执行部件，具有快速分断高压直流的能力，同时开关机构具备浸水密封性，可保证直流触头、引线不会因浸水而发生漏电。
[0041]解列开关的运行方法如下:解列开关正常工作时存在分断、闭合两种稳定状态以及解列分断过程和恢复闭合过程。如图3所示:
[0042]解列开关处于闭合状态时，开关本身不消耗能量，当上层控制系统(如整车控制器、电池管理系统等)需要通信控制时，需要极低功耗用来维持控制电路的基本通信功能，此时电蓄能元件和机械蓄能机构都处于蓄能待触发状态，可随时受控，驱动开关分断；
[0043]解列开关控制电路可通过直接控制线或通信总线接收解列信号，之后解列开关进入解列分断过程，此时控制电路通过电磁触发线圈释放机械能，驱动开关机构快速分断，解列开关进入分断状态。[0044]解列开关进入分断状态后无需任何能量维持即可保持分断状态，当控制电路收到恢复闭合信号后，通过通信总线与控制端进行通信，确认系统状态，经过逻辑判断后，解列开关进入恢复闭合过程。
[0045]恢复闭合过程中，控制电路利用外部控制电源对驱动电动马达，进而带动机械蓄能机构进行蓄能，开关机构闭合，同时点蓄能元件充电，解列开关进入闭合状态，由于恢复过程相对缓慢，开关不能带载闭合，需断开电池组总开关后驱动解列开关闭合。
[0046]本发明还提供一种具有上述解列开关的动力电池组，如图4所示，包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。动力电池分组为安全电压以下的电池组。
[0047]本发明还提供一种可解列的动力电池保护系统，如图5所示，包括多个动力电池分组、解列开关和保护装置，保护装置与解列开关的控制电路连接，控制解列开关的开闭。动力电池保护系统还包括接触器，接触器与各动力电池分组形成回路，保护装置与接触器电连接控制接触器的开闭。
[0048]其中:
[0049]保护装置:是发出解列信号的装置，可能为电池管理系统、控制器等控制保护设备，无特殊约定。
[0050]解列状态:解列开关动作后的状态，每个分组单体数量、分组电压没有约定，视具体应用确定。
[0051]当发生危险紧急情况，动力电池组安全状态不可控时，在解列控制信号的控制下，解列开关可在很短时间内(几十毫秒到几百毫秒)完成动力电池组解列，高电压的动力电池组被解列开关分成多个低电压的分组，分组的电压可以为12v (汽车系统)、36v (安全电压)或其他系统应用中所能承受的安全电压，此时可以将漏电和短路危险发生概率大大降低。在危险状态确认消除后，解列控制信号可控制解列开关恢复动力电池组电气连接，向负载正常供电。图5中保护装置在过欠压、过流、漏电、过热等情况下通过接触器切断动力输出回路，同时，保护装置危险情况下可对动力电池组进行解列，使动力电池组在危险状态下形成的漏电、短路回路电压等级降到可接受的安全电压以下。
[0052]对比之前的动力电池组结构，解列功能的引入，使动力电池组在自身机械结构、电气结构受损的情况下，可以保证对外无高压危险，大大降低漏电、短路状态的危险性。
[0053]传统动力电池组应用拓扑结构中保护机制是建立在动力电池组本身未受损的前提下，但在动力电池组应用过程中，电池组的机械结构和电气结构难以保证不受到损伤，所以本专利所阐述的可解列拓扑结构弥补了之前假设所带来的问题，大大降低动力电池组在紧急状态下受损出现高压漏电、短路、起火等危险的可能性，同时设计合理的解列开关可重复使用，降低系统制造和维护成本；
[0054]本发明适用于电动汽车、微型电网、储能电站等具有动力电池组的应用，动力电池组的可解列拓扑能够有效降低严重故障所带来的次生危害，提高了系统应用的安全性，为保证动力电池组及设备安全、使用操作者的人身安全提供了行之有效的保护机制、方法。[0055]1、可将高压动力电池组解列为多个低电压电池组的拓扑结构；
[0056]2、可解列的电池组中各低压电池组数量根据应用场合可变，且单体数量可不相等;
[0057]3、解列开关可受外部控制信号对动力电池组进行解列和恢复；
[0058]4、可解列的电池组中各低压电池组中单体可存在并联和串联结构。
【权利要求】
1.一种解列开关，其特征在于，包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达连接并控制蓄能控制机构，蓄能控制机构与开关机构连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。
2.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述机械蓄能机构是机械弹性元件。
3.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述电蓄能元件是电容型蓄能元件。
4.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述开关机构具有浸水密封性。
5.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述控制电路包括通信接口和直接控制线接口，所述通信接口和直接控制线接口接收控制信号。
6.一种可解列的动力电池组，其特征在于，包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。
7.一种可解列的动力电池保护系统，其特征在于，包括多个动力电池分组、解列开关和保护装置，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电，保护装置与解列开关的控制电路连接，控制解列开关的开闭。
8.根据权利要求7所述的可解列的动力电池保护系统，其特征在于，所述可解列的动力电池保护系统还包括接触器，接触器与各动力电池分组形成回路，保护装置与接触器电连接控制接触器的开闭。
9.一种解列开关的运行方法，其特征在于，包括分断步骤和闭合步骤，分断步骤为: 解列开关的控制电路接收到解列信号，控制电路通过电磁触发线圈释放机械蓄能机构的机械能，机械蓄能机构驱动开关机构分断；闭合步骤为: 解列开关的控制电路接收闭合信号，控制电路控制电动马达使机械蓄能机构蓄能，机械蓄能机构控制开关机构闭合。
10.根据权利要求9所述的解列开关的运行方法，其特征在于，所述解列开关的控制电路接收闭合信号时，解列开关的电蓄能元件充电。
【文档编号】H01H3/22GK103681038SQ201210345206
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】黄吕超, 王志凯 申请人:中电普瑞科技有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种解列开关及可解列的动力电池组及解列开关的运行方法，解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构。可解列的动力电池组包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关。解列开关的运行方法，包括分断步骤和闭合步骤。本发明的解列开关可以将动力电池组解列为安全的电池分组，大大降低高压动力电池组在紧急状态下受损出现高压漏电、短路、起火等危险的可能性，同时设计合理的解列开关可重复使用，降低系统制造和维护成本。
【专利说明】解列开关及可解列的动力电池组及解列开关的运行方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能源技术，尤其涉及一种解列开关及可解列的动力电池组以及解列开关的运行方法。
【背景技术】
[0002]随着新能源技术的发展，储能技术在新能源应用中的位置突显。在电动汽车、储能电站、通信电源、微型电网等领域，以动力电池为储能介质的储能系统得到了广泛的应用，发挥着至关重要的作用。
[0003]然而，在当前的技术条件下，动力电池组的安全性却难以保证，尤其是以电动汽车为代表的应用，动力电池组在运动环境下使用，存在发生严重故障的不安全因素，如因车辆事故形成的穿刺、撞击、跌落、浸水等情况，易引发漏电、起火等种种危险，进而形成对动力电池组安全性的强烈需求；同样，在储能电站、微型电网等场合下，虽然使用环境相对稳定，但也要求动力电池组具有相当的安全性。当今的保护机制一般仅限于具备基本的过欠压保护、过流保护、过热保护等功能，也就是对负载设备的保护，如图1所示，当出现过欠压、过流、漏电、过热、容量过低的情况下保护装置通过接触器切断动力输出回路，保护用电设备安全。但当储能系统工作在故障情况下时，虽然保护装置通过接触器将动力电池组输出回路切断，但动力电池组高压依然存在，其本身的高电压依然是严重的危险源，如电动汽车发生撞击后，电池组被保护装置切断动力输出，但电池组的机械结构和电气结构此时可能已经损坏或者存在浸水的情况，动力电池组动力线、单体接点等电气连接可能与电池组的外壳结构形成通路，存在高电压漏电对人体造成触电伤害的可能；而严重的低阻抗漏电回路(短路)有可能造成动力电池组或结构元件过热起火。出现严重安全事故。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是:提供一种可将动力电池组解列为多个低电压的解列开关和可解列的动力电池组及解列开关的运行方法，使高压动力电池组在危险情况下可以迅速解列为多个低电压(如安全电压以下)的电池分组，使动力电池组在严重故障情况下，大大降低发生高压漏电、起火危险的可能，通过合理的保护策略，可实现电池组的适时解列，提高系统稳定性，和保护及时性。解列是指将动力电池组分成相互独立、互不联系的各电池分组的一种技术手段。
[0005]本发明的技术方案为:一种解列开关，包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达连接并控制蓄能控制机构，蓄能控制机构与开关机构连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。控制电路用于控制电动马达对机械蓄能机构做功使机械蓄能机构蓄能，电磁触发线圈触发机械蓄能机构，机械蓄能机构为开关机构提供动力。
[0006]所述机械蓄能机构是机械弹性元件。[0007]所述电蓄能元件是电容型蓄能元件。
[0008]所述开关机构具有浸水密封性。
[0009]所述控制电路包括通信接口和直接控制线接口，所述通信接口和直接控制线接口接收控制信号。
[0010]所述解列开关处于非解列状态时，开关机构处于闭合状态。
[0011]本发明还提供一种可解列的动力电池组，包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。
[0012]本发明还提供一种可解列的动力电池保护系统，包括多个动力电池分组、解列开关和保护装置，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电，保护装置与解列开关的控制电路连接，控制解列开关的开闭。
[0013]所述可解列的动力电池保护系统还包括接触器，接触器与各动力电池分组形成回路，保护装置与接触器电连接控制接触器的开闭。
[0014]所述动力电池分组通过并联或串联方式连接。
[0015]本发明还提供一种解列开关的运行方法，包括分断步骤和闭合步骤，分断步骤为:
[0016]解列开关的控制电路接收到解列信号，控制电路通过电磁触发线圈释放机械蓄能机构的机械能，机械蓄能机构驱动开关机构分断；闭合步骤为:
[0017]解列开关的控制电路接收闭合信号，控制电路控制电动马达使机械蓄能机构蓄能，机械蓄能机构控制开关机构闭合。
[0018]所述解列开关的控制电路接收闭合信号时，解列开关的电蓄能元件充电。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]传统动力电池组应用保护机制是建立在动力电池组本身未受损的前提下，但在动力电池组应用过程中，电池组的机械结构和电气结构难以保证不受到损伤，所以本发明的解列开关可以将动力电池组解列为安全的电池分组，弥补了之前现有技术中高压动力电池组所带来的问题，大大降低高压动力电池组在紧急状态下受损出现高压漏电、短路、起火等危险的可能性，同时设计合理的解列开关可重复使用，降低系统制造和维护成本。
[0021]本发明所提及的解列开关，具有分断迅速，可带载分断直流电流，同时具备通信功能，在动力电池组本体受到重创和外部电源损坏的情况下，依靠解列开关内部电储能元件，可实现无外部能量供给状态下，动力电池组解列；由于具备通信能力，本解列开关的闭合恢复过程需经过状态确认，逻辑判断等过程方可闭合，不会出现不受控闭合状态。
[0022]本发明适用于电动汽车、微型电网、储能电站等具有动力电池组的应用，动力电池组的可解列拓扑能够有效降低严重故障所带来的次生危害，提高了系统应用的安全性，为保证动力电池组及设备安全、使用操作者的人身安全提供了行之有效的保护机制、方法。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是现有技术中的动力电池组结构示意图；
[0024]图2是本发明的解列开关的结构示意图；
[0025]图3是本发明的解列开关的运行流程图；
[0026]图4是本发明的可解列的动力电池组的结构示意图；
[0027]图5是本发明的可解列的动力电池保护系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0029]针对动力电池组极端情况下的漏电、短路风险，本发明提出一种用于动力电池组的解列开关，如图2所示，包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达连接并控制蓄能控制机构，蓄能控制机构与开关机构连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件。
[0030]与控制电路连接为控制电路供电。
[0031 ] I)控制电路部 分主要作用为:
[0032]?通过通信接口和直接控制线接口接收控制信号；
[0033]?利用电蓄能原件对电磁触发线圈进行触发控制；
[0034]?控制电动马达对机械蓄能机构进行蓄能；
[0035]?对开关状态进行通信上报。
[0036]2)电动马达为直流电动机，受控于控制电路，可对机械蓄能机构做功，达到蓄能目的。
[0037]3)机械蓄能机构为机械弹性元件，可长期储存一定的机械能，作为开关机构快速分断动力电池组的动力。
[0038]4)电蓄能元件是储存少量电能的电容型元件，在外部供电失效的情况下，解列开关的电触发能量由此提供。
[0039]5)电磁触发线圈是触发机械蓄能机构的电执行器件，可触动机械部件实现开关分断。
[0040]开关机构是解列开关的分断执行部件，具有快速分断高压直流的能力，同时开关机构具备浸水密封性，可保证直流触头、引线不会因浸水而发生漏电。
[0041]解列开关的运行方法如下:解列开关正常工作时存在分断、闭合两种稳定状态以及解列分断过程和恢复闭合过程。如图3所示:
[0042]解列开关处于闭合状态时，开关本身不消耗能量，当上层控制系统(如整车控制器、电池管理系统等)需要通信控制时，需要极低功耗用来维持控制电路的基本通信功能，此时电蓄能元件和机械蓄能机构都处于蓄能待触发状态，可随时受控，驱动开关分断；
[0043]解列开关控制电路可通过直接控制线或通信总线接收解列信号，之后解列开关进入解列分断过程，此时控制电路通过电磁触发线圈释放机械能，驱动开关机构快速分断，解列开关进入分断状态。[0044]解列开关进入分断状态后无需任何能量维持即可保持分断状态，当控制电路收到恢复闭合信号后，通过通信总线与控制端进行通信，确认系统状态，经过逻辑判断后，解列开关进入恢复闭合过程。
[0045]恢复闭合过程中，控制电路利用外部控制电源对驱动电动马达，进而带动机械蓄能机构进行蓄能，开关机构闭合，同时点蓄能元件充电，解列开关进入闭合状态，由于恢复过程相对缓慢，开关不能带载闭合，需断开电池组总开关后驱动解列开关闭合。
[0046]本发明还提供一种具有上述解列开关的动力电池组，如图4所示，包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。动力电池分组为安全电压以下的电池组。
[0047]本发明还提供一种可解列的动力电池保护系统，如图5所示，包括多个动力电池分组、解列开关和保护装置，保护装置与解列开关的控制电路连接，控制解列开关的开闭。动力电池保护系统还包括接触器，接触器与各动力电池分组形成回路，保护装置与接触器电连接控制接触器的开闭。
[0048]其中:
[0049]保护装置:是发出解列信号的装置，可能为电池管理系统、控制器等控制保护设备，无特殊约定。
[0050]解列状态:解列开关动作后的状态，每个分组单体数量、分组电压没有约定，视具体应用确定。
[0051]当发生危险紧急情况，动力电池组安全状态不可控时，在解列控制信号的控制下，解列开关可在很短时间内(几十毫秒到几百毫秒)完成动力电池组解列，高电压的动力电池组被解列开关分成多个低电压的分组，分组的电压可以为12v (汽车系统)、36v (安全电压)或其他系统应用中所能承受的安全电压，此时可以将漏电和短路危险发生概率大大降低。在危险状态确认消除后，解列控制信号可控制解列开关恢复动力电池组电气连接，向负载正常供电。图5中保护装置在过欠压、过流、漏电、过热等情况下通过接触器切断动力输出回路，同时，保护装置危险情况下可对动力电池组进行解列，使动力电池组在危险状态下形成的漏电、短路回路电压等级降到可接受的安全电压以下。
[0052]对比之前的动力电池组结构，解列功能的引入，使动力电池组在自身机械结构、电气结构受损的情况下，可以保证对外无高压危险，大大降低漏电、短路状态的危险性。
[0053]传统动力电池组应用拓扑结构中保护机制是建立在动力电池组本身未受损的前提下，但在动力电池组应用过程中，电池组的机械结构和电气结构难以保证不受到损伤，所以本专利所阐述的可解列拓扑结构弥补了之前假设所带来的问题，大大降低动力电池组在紧急状态下受损出现高压漏电、短路、起火等危险的可能性，同时设计合理的解列开关可重复使用，降低系统制造和维护成本；
[0054]本发明适用于电动汽车、微型电网、储能电站等具有动力电池组的应用，动力电池组的可解列拓扑能够有效降低严重故障所带来的次生危害，提高了系统应用的安全性，为保证动力电池组及设备安全、使用操作者的人身安全提供了行之有效的保护机制、方法。[0055]1、可将高压动力电池组解列为多个低电压电池组的拓扑结构；
[0056]2、可解列的电池组中各低压电池组数量根据应用场合可变，且单体数量可不相等;
[0057]3、解列开关可受外部控制信号对动力电池组进行解列和恢复；
[0058]4、可解列的电池组中各低压电池组中单体可存在并联和串联结构。
【权利要求】
1.一种解列开关，其特征在于，包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达连接并控制蓄能控制机构，蓄能控制机构与开关机构连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。
2.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述机械蓄能机构是机械弹性元件。
3.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述电蓄能元件是电容型蓄能元件。
4.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述开关机构具有浸水密封性。
5.根据权利要求1所述的解列开关，其特征在于，所述控制电路包括通信接口和直接控制线接口，所述通信接口和直接控制线接口接收控制信号。
6.一种可解列的动力电池组，其特征在于，包括多个动力电池分组和解列开关，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电。
7.一种可解列的动力电池保护系统，其特征在于，包括多个动力电池分组、解列开关和保护装置，所述动力电池分组之间串联至少一个解列开关，所述解列开关包括控制电路、电动马达、机械蓄能机构、电蓄能元件、电磁触发线圈和开关机构，控制电路连接并控制电动马达和电磁触发线圈，电磁触发线圈和电动马达与开关机构电连接控制开关机构的开闭，电蓄能元件与控制电路连接为控制电路供电，保护装置与解列开关的控制电路连接，控制解列开关的开闭。
8.根据权利要求7所述的可解列的动力电池保护系统，其特征在于，所述可解列的动力电池保护系统还包括接触器，接触器与各动力电池分组形成回路，保护装置与接触器电连接控制接触器的开闭。
9.一种解列开关的运行方法，其特征在于，包括分断步骤和闭合步骤，分断步骤为: 解列开关的控制电路接收到解列信号，控制电路通过电磁触发线圈释放机械蓄能机构的机械能，机械蓄能机构驱动开关机构分断；闭合步骤为: 解列开关的控制电路接收闭合信号，控制电路控制电动马达使机械蓄能机构蓄能，机械蓄能机构控制开关机构闭合。
10.根据权利要求9所述的解列开关的运行方法，其特征在于，所述解列开关的控制电路接收闭合信号时，解列开关的电蓄能元件充电。
【文档编号】H01H3/22GK103681038SQ201210345206
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月17日 优先权日:2012年9月17日
【发明者】黄吕超, 王志凯 申请人:中电普瑞科技有限公司
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