CN104354596B - 一种电池包安全检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池包安全检测电路，包括：开关单元，包括箱盖开关、维修开关辅助触点开关或高压连接器辅助触点开关或者他们的组合的串接电路；第一控制器，其第一输出端接至开关单元的一端，其第一输入端接至开关单元的另一端，用于根据第一控制器的第一输出端和第一输入端的信号对比，判断串接电路是否存在故障。本发明为电池管理系统提供准确的开关信息，保证汽车整车及驾乘人员的安全。

Description

一种电池包安全检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电池包安全检测电路及检测方法。

背景技术

电池系统作为电动车的动力总成，是电动车正常行驶的动力保障。为保证电动车的动力性和一定的续驶里程需求，需要将一定数量的电池单体通过特定的排布方式进行组合，形成电池包满足电动车的动力和性能需求。

电池包内由动力电池组构成，为高压带电部件，因此，在电池包上，设置有箱盖开关、维修开关辅助触点开关和高压连接器辅助触点开关，通过箱盖开关来检测电池包箱盖的闭合状态，以避免对箱体内部高压部件的接触；通过维修开关辅助触点开关来检测维修开关的状态，在维修状态时，该开关为开启状态，正常行驶状态下，该开关为闭合状态；通过高压连接器辅助触点开关来检测高压连接器的状态，便于管理系统识别外部高压部件的连接状态，在行驶状态时，高压连接器辅助触点开关为闭合状态。

这些开关的状态反映了电池包的安全信息，准确无误的反映这些开关的状态关系到汽车整车及驾乘人员的安全。因此，有必要提供一种电池包安全检测电路。

发明内容

本发明旨在提供一种电池包安全检测电路及检测方法，以有效检测电池包高压互锁回路是否连接异常。

为了实现本发明的目的，本发明的具体技术方案如下：

一种电池包安全检测电路，包括：

开关单元，包括箱盖开关、维修开关辅助触点开关、高压连接器辅助触点开关中任意一种或多种开关，所述开关单元中各开关串联连接组成串接电路；

第一控制器，其第一输出端接至开关单元的一端，其第一输入端接至开关单元的另一端，用于根据第一控制器的第一输出端和第一输入端的信号对比，判断串接电路是否存在故障。

可选的，还包括第二控制器，第二控制器的两个输入端分别连接第一控制器的第一输出端和第一输入端，用于根据第二控制器的两个输入端的信号对比，判断串接电路是否存在故障。

可选的，所述第一控制器为整车控制器。

可选的，所述第二控制器为电机驱动控制器，所述电机驱动控制器还用于在判断串接电路存在故障后，对驱动电机进行卸载。

可选的，还包括第三控制器，第三控制器的输入端连接第一控制器的第二输出端，所述第二输出端在所述第一控制器判断串接电路存在故障后输出故障信号，所述第三控制器接收到所述故障信号后，进行故障处理。

可选的，第一控制器的信号输出端输出PWM信号。

此外，本发明还提供了一种电池包安全检测方法，其特征在于，包括：

将箱盖开关、维修开关辅助触点开关、高压连接器辅助触点开关中任意一种或多种开关串联连接组成串接电路；由第一控制器向串接电路的一端输出检测信号，并从串接电路的另一端采集所述串接电路的输出信号；

根据所述输出信号与所述检测信号的对比，确定串接电路是否存在故障。

可选的，所述方法还包括：由第二控制器分别采集所述检测信号及所述串接电路的输出信号，根据所述输出信号与所述检测信号的对比，确定串接电路是否存在故障，并在判断串接电路存在故障后，对驱动电机进行卸载。

可选的，所述方法还包括：

所述第一控制器确定串接电路存在故障后，向第三控制器输出故障信号；

所述第三控制器在接收到所述故障信号后，进行故障处理。

可选的，所述第一控制器为整车控制器；所述第二控制器为电机驱动控制器。

本发明提出的电池包安全检测电路，将箱盖开关、维修开关辅助触点开关或高压连接器辅助触点开关或者他们的组合串接在第一控制器的信号输入端和信号输出端之间，可通过反馈回第一控制器的信号来判断开关的状态是否正常，从而可以为电池管理系统提供准确的开关信息。

进一步地，根据对电池包的检测结果进行相应的控制操作，有效地保证了汽车整车及驾乘人员的安全。

附图说明

图1为根据本发明实施例的电池包安全检测电路的结构示意图。

图中标示如下：

1电池包；2箱盖开关；3维修开关辅助触点开关；4高压连接器辅助触点开关；5电池包低压信号接口；6整车控制器；7电机驱动控制器。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，在本实施例中，电池包1上具有箱盖开关2、维修开关辅助触点开关3和高压连接器辅助触点开关4，其中，在正常无故障发生时，箱盖开关2为反映箱盖闭合状态的开关，在箱盖闭合时，该箱盖开关2为闭合状态，在箱盖打开时，该箱盖开关2为断开状态；维修开关辅助触点开关3为维修开关闭合状态的互锁开关，在维修时，当断开维修开关时，开关3开启状态，正常行驶状态下，该开关3为闭合状态；高压连接器辅助触点开关4为高压连接器的互锁开关，在行驶状态时，高压连接器处于正常连接状态，此时高压连接器辅助触点开关4为闭合状态。

在本实施例中，箱盖开关2、维修开关辅助触点开关3和高压连接器辅助触点开关4通过信号线依次串联连接组成开关单元，该开关单元的一端通过电池包的低压信号接口5的一端连接至整车控制器6的一个信号输出端(为了描述方便，将其称为第一输出端)，开关单元的另一端通过电池包的低压信号接口5的另一端连接至整车控制器6的一个信号输入端(为了描述方便，将其称为第一输入端)，也就是说，整车控制器6的第一输出端输出低压信号至开关单元，该低压信号接口为插接件上的低压路接口。

在本发明的其他实施例中，根据电池包上不同的开关的设置或者具体的信号检测的需要，开关单元可以仅包括箱盖开关2、维修辅助触点开关3或高压连接器辅助触点开关4之一，或者这些开关的某两个开关的串联电路，以仅检测某一个或某两个开关的状态。

在本实施例中，整车控制器的信号输出端输出PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号，其可以通过内部的PWM波形发生器来输出一定频率占空比的PWM波形信号，在一个实施例中可以采用占空比为50％、频率为2Hz的PWM波信号，PWM波的高电平为5V，低电平为0V。在经过箱盖开关2、维修开关辅助触点开关3和高压连接器辅助触点开关4之后，将PWM信号反馈至整车控制器6的输入端，整车控制器6通过对比该输入信号与输出信号，便可以确定这些开关中是否有开关处于异常的状态。也就是说，如果反馈至整车控制器6的信号与整车控制器6输出的信号的特征相符时，表明电池包中未出现连接异常的情况；否则，表明电池包中已出现连接异常的情况。

比如，当电池包的高压连接部件出现连接异常时，会导致整车控制器6收到的PWM信号波形异常，通常异常表现在以下几种情况：

(1)常为高电平：表明串接上述各开关的反馈回路有被短接到电源的可能性；

(2)常为低电平：表明串接上述各开关的反馈回路有被短接到地的可能性；

(3)反馈的PWM信号波形发生畸变：表明反馈回路有连接异常或被其它信号干扰的情况。

通过以上几种故障现象的判断，可确定电池包的高压连接回路出现故障。

在检测到异常时，表明当前的电池包可能已经出现高压连接器连接松脱、维修开关未正常连接或电池包箱盖异常开启。因此，当出现这些状况时，基于安全的考虑，可以控制并切断高压继电器，以确保无高压输出。

在实际应用中，整车控制器6还可以将上述反馈回路对应的故障实时上报到整车仪表、其他控制器或内部整车控制CAN网络，以供其他控制器获取故障信息，并进行故障决策和故障处理。

比如，整车控制器6可以在另一输出端(为了描述方便，将其称为第二输出端)连接至第三控制器的输入端，第三控制器例如可以为ECU(电子控制单元)，以使ECU根据故障信息进行故障处理和决策。

在电动汽车整车中，驱动电机是整车最大的能源消耗设备，在电池包高压部件断开时，若驱动电机未及时卸载，就会造成电池包高压连接设备处于大电流运转状态断开，此时，极容易造成高压连接部件的触点损伤，甚至可能造成整车的失火及对驾乘人员的安全造成隐患。

整车控制器在信息处理时，通常需要对高压继电器互锁回路的反馈信号进行滤波处理，而滤波时间一旦过长，可能会导致整车控制器对高压继电器的操作动作迟缓，从而当整车控制器未及时断开高压继电器时，电池包高压回路已经处于断开的状态。

为此，在本发明另一实施例中，还可进一步包括有电机驱动控制器7，其分别采集整车控制器6输出给开关单元的信号，以及开关单元反馈给整车控制器6的信号，即第一控制器的第一输入端和第一输出端分别连接至电机驱动控制器7的两个输入端，电机驱动控制器7接收并比较这两个信号的差异，并在判断串接电路存在故障后，做出相应的动作，以达到快速处理故障情况的目的。

电池包的高压连接部分不可在带有大电流的状况下拔插，因此，当电机驱动控制器7判断这一互锁信号有异常时，可直接切断电机驱动控制单元，可迅速对驱动电机进行卸载，此时即使电池包出现了高压连接部件脱落的恶劣工况时，高压连接部件中也不会有大电流存在，从而避免了在带大电流插拔维修开关或高压连接器等误操作时，对违规操作者带来的伤害。

在本发明中，第一控制器、第二控制器和第三控制器可以为特定的故障信号处理的控制器，也可以为车载系统中已有的控制器。在本实施例中，第一控制器可以为整车控制器，第二控制器可以为电机驱动控制器，第三控制器可以为ECU控制单元。

此外，本发明还提供了一种电池包高压安全检测方法，包括步骤：将箱盖开关、维修开关辅助触点开关或高压连接器辅助触点开关或者他们的组合串联为串接电路；由第一控制器向串接电路的一端输出检测信号，并从串接电路的另一端采集所述串接电路的输出信号；根据所述输出信号与所述检测信号的对比，确定串接电路是否存在故障。

在本发明的方法中，通过将所需检测的开关串联成串接电路，并在串接电路的一端输入检测信号，从另一端采集输出信号，通过两端检测信号和输出信号的对比，来判断串接电路的故障情况。

正如上所述，可以通过信号的对比，获得电池包上高压部件的连接是否存在故障，高压部件可以是箱盖开关、维修开关辅助触点开关或高压连接器辅助触点开关中的一种或几种，异常通常为常为高电平、常为低电平或畸变等，通过故障现象的判断，可以确定串接电路的故障情况。该第一控制器可以为整车控制器。

此外，该故障情况还可以由另一控制器判断，以便于该控制器及时对故障信息及时做出判断和处理。进一步的，该方法还包括：由第二控制器分别采集所述检测信号及所述串接电路的输出信号，根据所述输出信号与所述检测信号的对比，确定串接电路是否存在故障，并在判断串接电路存在故障后，对驱动电机进行卸载。如前所述，该第二控制器可以为电机驱动控制器，以便及时对驱动电机进行卸载。

进一步的，在第一控制器判断故障情况后，还可以进一步向第三控制器输出故障信号；所述第三控制器在接收到所述故障信号后，进行故障处理。以供其他控制器获取故障信息，并进行故障决策和故障处理。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种电池包安全检测电路，其特征在于，包括：

开关单元，包括箱盖开关、维修开关辅助触点开关、高压连接器辅助触点开关中任意一种或多种开关，所述开关单元中各开关串联连接组成串接电路；

第一控制器，其第一输出端接至开关单元的一端，其第一输入端接至开关单元的另一端，用于根据第一控制器的第一输出端和第一输入端的信号对比，判断串接电路是否存在故障；

第二控制器，第二控制器的两个输入端分别连接第一控制器的第一输出端和第一输入端，用于根据第二控制器的两个输入端的信号对比，判断串接电路是否存在故障。

2.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第一控制器为整车控制器。

3.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述第二控制器为电机驱动控制器，所述电机驱动控制器还用于在判断串接电路存在故障后，对驱动电机进行卸载。

4.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，还包括第三控制器，第三控制器的输入端连接第一控制器的第二输出端，所述第二输出端在所述第一控制器判断串接电路存在故障后输出故障信号，所述第三控制器接收到所述故障信号后，进行故障处理。

5.根据权利要求1所述的检测电路，其特征在于，第一控制器的信号输出端输出PWM信号。

6.一种电池包安全检测方法，其特征在于，包括：

将箱盖开关、维修开关辅助触点开关、高压连接器辅助触点开关中任意一种或多种开关串联连接组成串接电路；由第一控制器向串接电路的一端输出检测信号，并从串接电路的另一端采集所述串接电路的输出信号；

根据所述输出信号与所述检测信号的对比，确定串接电路是否存在故障；

所述方法还包括：由第二控制器分别采集所述检测信号及所述串接电路的输出信号，根据所述输出信号与所述检测信号的对比，确定串接电路是否存在故障，并在判断串接电路存在故障后，对驱动电机进行卸载。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一控制器确定串接电路存在故障后，向第三控制器输出故障信号；

所述第三控制器在接收到所述故障信号后，进行故障处理。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述第一控制器为整车控制器；所述第二控制器为电机驱动控制器。