[发明专利]用于高电流电路的快速电池断开系统

说明书

本文提供了一种电路保护系统，该电路保护系统在保护其他电子部件的同时使电路的断开时间最小化。一些配置包括一组并联电路中断设备，每个并联电路中断设备与相应的熔断器串联连接。控制设备基于该电路的电流来设置电路中断设备的状态。在特定电流负载下，在不引起熔断器熔断的情况下中断该电路。在其他电流负载下，通过使一个或多个熔断器熔断来中断该电路。

相关申请的交叉引用

本公开要求2018年11月13日提交的美国临时申请62/760858的权益，该临时申请据此全文以引用方式并入本文。

引言

电动车辆通常包括连接到负载的高功率电池，诸如电驱动单元。此类电池的端子之间的电压可超过300V，其中工作电流超过500A。因为端子之间的短路会对电动车辆的乘员造成危险和/或损坏车辆的部件，所以常规的电动车辆包括与电池和负载串联的熔断器以中断短路。通常，基于电动车辆的最大预期工作电流来选择熔断器的额定电流容量。由于常规熔断器的热、非线性性质，随着熔断器的额定电流容量增加，导致熔断器中断电路所需的时间量也增加。因此，常规熔断器可能无法足够快地中断电路以防止对电路的损坏。

发明内容

在一些实施方案中，提供了一种电池系统。该电池系统包括两个熔断器、两个接触器和一个或多个电池单元。两个熔断器、两个接触器和一个或多个电池单元各自包括两个端子。一个或多个电池单元的第一端子并联电耦接到第一熔断器和第二熔断器的第一电端子。第一熔断器的第二端子电耦接到第一接触器的第一端子，并且第二熔断器的第二端子电耦接到第二接触器的第一端子。第一接触器的第二端子和第二接触器的第二端子并联电耦接(例如，经由母线)。第一熔断器和第二熔断器各自包括局部最小横截面积，该局部最小横截面积被配置为在预定电流下熔化，从而在超过该电流时中断电路。

在一些实施方案中，电池系统还包括接触器控制模块，该接触器控制模块被配置为设置第一接触器和第二接触器的打开状态和闭合状态中的至少一者。在此类实施方案中，接触器控制模块可经由相应接触器的控制端子控制第一接触器和第二接触器的状态。在一些实施方案中，接触器控制模块被配置为基于检测到预定安培范围内的电流将第一接触器和第二接触器中的一者设置为打开状态。在此类实施方案中，预定安培范围可在2,400安培至5,000安培内。在一些实施方案中，接触器控制模块被配置为基于检测到电流大于预定安培数，将第一接触器和第二接触器均保持在闭合状态。例如，在此类实施方案中，预定安培范围可为至少5,000安培。

在一些实施方案中，电池系统位于电动车辆中。在此类实施方案中，接触器控制模块被进一步配置为检测车辆故障状况。响应于检测到车辆故障状况，接触器控制模块将第一接触器设置为打开状态并将第二接触器设置为闭合状态。当存在车辆故障状况时，电动车辆可以降低的性能模式工作。

在一些实施方案中，电耦接第一接触器和第二接触器的第二端子的母线向电动车辆提供开关式功率。在一些实施方案中，第三接触器经由第一接触器端子电耦接到母线。第二接触器端子电耦接到充电端口。

在一些实施方案中，第四接触器和第五接触器的第一接触器端子中的每个接触器端子并联电耦接(例如，经由母线)到第二电池模块端子(例如，带负电的端子)。母线可并联电耦接第四接触器和第五接触器的第二接触器端子，并且可向电动车辆提供开关式功率。

在一些实施方案中，第一电池模块端子电耦接到一个或多个电池单元的正端子，并且第二电池模块端子电耦接到一个或多个电池单元的负端子。第一电池模块端子和第二电池模块端子可以是非开关式端子。在一些实施方案中，第一电池模块端子和第二电池模块端子之间的电压大于300伏。电池系统的最大工作电流可在1,000安培和2,500安培之间。

附图说明