CN105946584B - 一种汽车电池继电器粘连检测保护装置 - Google Patents

一种汽车电池继电器粘连检测保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于汽车电池管理技术领域，尤其涉一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，包括电池管理单元BMU、电池包、总正继电器和总负继电器，总正继电器设置于电池包的正极，总负继电器设置于电池包的负极，电池管理单元BMU控制总正继电器、总负继电器的断开和闭合，电池管理单元BMU包括设置四根引脚，其中两根别与总正继电器两端的正极、负极电连接，另两根分别与总负继电器两端的正极、负极电连接，四根引脚用于检测总正继电器和总负继电器的电压。当继电器出现故障时，电池管理单元BMU通过引脚直接检测两个继电器的粘连或者断开的状态，能够直观的检测继电器的状态，能够有效避免电池管理单元BMU误报状态。

Description

一种汽车电池继电器粘连检测保护装置
技术领域
本发明属于汽车电池管理技术领域，尤其涉及一种汽车电池继电器粘连检测保护装置。
背景技术
新能源如今已成为各行各业的热点话题。新能汽车(电动汽车)是新能源最主要成员之一，发展态势喜人。给电动汽车提供动力源汽车电池带来新机遇。通常汽车电池由电池包、BMU、BMS、霍尔传感器、各种继电器、预充电阻、保险丝等器件构成。电池包给整车提供电能，BMU同整车整车控制器VCU、电机控制单元MCU通讯，电池包通过主继电器同车体各电器件连接。BMU接受整车通讯指令控制各继电器的闭合及分离，从而对整车电路形成回路及断开；
电动汽车做为新绿色交通工具，停车及启动，汽车电池中的BMU相应控制继电器触点分离及闭合，由于汽车交通工具特性，电池中继电器触点经常性分离、闭合，继电器触点产生热及电弧从而易造成继电器触点产生粘连不良，造成整车CAN通讯报错，降低汽车电池维护安全性。现常用的解决方式是在电池动力主回路的继电器结构上增加辅助触点。虽此方式可减少继电器发生粘连但随时间推移，继电器粘连会同时间成正比。
发明内容
为了解决现有技术中继电器粘连不良导致整车CAN通许报错的问题，本发明提供了一种能够检测继电器的状态的电路，电池管理单元BMU能够直接检测继电器状态，并且CAN反馈通讯准确。
一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，包括电池管理单元BMU、电池包、总正继电器和总负继电器，所述总正继电器设置于所述电池包的正极，所述总负继电器设置于所述电池包的负极，所述电池管理单元BMU控制所述总正继电器、所述总负继电器的断开和闭合，所述电池管理单元BMU包括设置四根引脚，分别为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一引脚、第二引脚分别与所述总正继电器两端的正极、负极电连接，所述第三引脚、第四引脚分别与所述总负继电器两端的正极、负极电连接，所述第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚用于检测所述总正继电器和总负继电器的电压。
设置两个MOS晶体管，分别为第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管串联于总正继电器的负极与对应引脚之间，所述第二MOS晶体管串联于总负继电器的负极与对应引脚之间。
所述电池管理单元BMU还设置有第五引脚和第六引脚；
所述第一MOS晶体管的S极连接总正继电器负极，第一MOS晶体管的D极连接第二引脚，第一MOS晶体管的G极连接第五引脚；第二MOS晶体管的S极连接总负继电器负极，第二MOS晶体管的D极连接第四引脚，第二MOS晶体管的G极连接第六引脚。
所述电池管理单元BMU输出检测电压至第一引脚和第四引脚，所述检测电压用于检测总正继电器和总负继电器的电压。
所述第一引脚的检测电压与第五引脚的电压差大于或等于第一MOS晶体管的导通电压，所述第三引脚的检测电压与第六引脚的电压差大于或等于第二MOS晶体管的导通电压。
所述第一引脚与第五引脚的电压差大于或等于第一MOS晶体管的饱和导通电压，所述第三引脚与第六引脚的电压差大于或等于第二MOS晶体管的饱和导通电压。
所述电池管理单元BMU设置用于控制所述总正继电器断开、闭合的第七引脚以及用于控制所述总负继电器断开、闭合的第八引脚。
还包括电机控制单元MCU和整车控制器VCU,所述电机控制单元MCU和所述整车控制器VCU与所述电池管理单元BMU电连接。
还包括电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS与所述电池包、电池管理单元BMU电连接。
有益效果
一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，包括电池管理单元BMU、电池包、总正继电器和总负继电器，所述总正继电器设置于所述电池包的正极，所述总负继电器设置于所述电池包的负极，所述电池管理单元BMU控制所述总正继电器、所述总负继电器的断开和闭合，所述电池管理单元BMU包括设置四根引脚，分别为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一引脚、第二引脚分别与所述总正继电器两端的正极、负极电连接，所述第三引脚、第四引脚分别与所述总负继电器两端的正极、负极电连接，所述第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚用于检测所述总正继电器和总负继电器的电压。通过检测总正继电器和总负继电器的两端的电压来判断上述两个继电器的粘连状态。当继电器出现故障时，电池管理单元BMU通过引脚直接检测两个继电器的粘连或者断开的状态，能够直观的检测继电器的状态，能够有效避免电池管理单元BMU误报状态。
附图说明
图1为本发明结构框图。
图中1、第一引脚，2、第二引脚，3、第三引脚，4、第四引脚，5、第五引脚，6、第六引脚，7、第七引脚，8、第八引脚，9、第一MOS晶体管，10、第二MOS晶体管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明适用于检测电池保护电路中的继电器的状态，当实际状态与电池管理单元BMU控制所要求的状态不符时，能够及时反馈至电池管理单元BMU。
如图1所示，本实施例为一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，包括电池管理单元BMU、电池包、总正继电器和总负继电器。所述总正继电器设置于所述电池包的正极，所述总负继电器设置于所述电池包的负极。
还包括电机控制单元MCU和整车控制器VCU,所述电机控制单元MCU和所述整车控制器VCU与所述电池管理单元BMU电连接。电池管理单元BMU检测继电器状态后反馈至所述电机控制单元MCU和所述整车控制器VCU，通过电机控制单元MCU和所述整车控制器VCU直观表达电池的连接或断开状态。
进一步包括电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS与所述电池包、电池管理单元BMU电连接。
所述电池管理单元BMU设置八根引脚，分别为第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3、第四引脚4、第五引脚5、第六引脚6、第七引脚7、第八引脚8，第七引脚7用于控制所述总正继电器的分离和闭合，第八引脚8用于控制所述总负继电器断开和闭合，所述第一引脚1、第二引脚2分别与所述总正继电器两端的正极和负极电连接，用于检测总正继电器两端的电压，所述第三引脚3、第四引脚4分别与所述总负继电器两端的正极负极电连接，用于检测总负继电器两端的电压。
电池管理单元BMU通过检测总正继电器和总负继电器的两端的电压来判断上述两个继电器的粘连状态。当继电器出现故障时，电池管理单元BMU通过引脚的电压差来反应两个继电器的粘连或者断开的状态，能够直观的检测继电器的状态，能够有效避免电池管理单元BMU误报状态。
进一步地，本实施例中如图1所示，设置两个MOS晶体管，其中第一MOS晶体管9串联于总正继电器的负极与对应引脚之间，另一个为第二MOS晶体管10，第二MOS晶体管10串联于总负继电器的负极与对应引脚之间。第二MOS晶体管10具有一个导通电压阈值为开启电压，当第二MOS晶体管10两端的电压超过开启电压时，第二MOS晶体管10导通。
本实施中，所述电池管理单元BMU输出检测电压至第一引脚1和第四引脚4，所述检测电压用于检测总正继电器和总负继电器的电压，检测电压为5V～10V之间，即第一引脚1和第二引脚2之间的电压为5V～12V，第三引脚3和第四引脚4之间的电压为5V～12V。
具体来说，第一MOS晶体管9的G极连接第五引脚5，第一MOS晶体管9的S极连接总正继电器的负极，第一MOS晶体管9的D极连接第二引脚2；第二MOS晶体管10的G极连接第六引脚6，第二MOS晶体管10的D极连接第四引脚4，第二MOS晶体管10的S极连接总负继电器的负极。
所述第一引脚1的检测电压与第五引脚5的电压差大于或等于第一MOS晶体管9的导通电压，所述第三引脚3的检测电压与第六引脚6的电压差大于或等于第二MOS晶体管10的导通电压。MOS晶体管导通后电池管理单元BMU可检测到第一引脚1和第二引脚2之间的电压差，以及检测到第三引脚3和第四引脚4之间的电压差。
本实施例优选所述第一引脚1与第五引脚5的电压差大于或等于第一MOS晶体管9的饱和导通电压，所述第三引脚3与第六引脚6的电压差大于或等于第二MOS晶体管10的饱和导通电压。优选饱和导通电压使第一引脚1与第五引脚5完全导通以及第三引脚3和第四引脚4完全导通，便于精确识别电压差。
总正继电器为断开时，第一MOS晶体管9的G极电压小于导通电压，第一MOS晶体管9断开，当总正继电器闭合时，第一MOS晶体管9接入电池包电路，第一MOS晶体管9的G极和S极两端存在大电压差，G极电压接近甚至超过饱和导通电压，MOS晶体管的S极和D极饱和导通。
当总负继电器为断开时，第二MOS晶体管10的G极电压小于导通电压，第二MOS晶体管10断开；当总负继电器闭合时，第二MOS晶体管10接入电池包电路，第二MOS晶体管10的G极和S极两端存在大电压差，第二MOS晶体管10的G极电压超过饱和导通电压，第二MOS晶体管10的S极和D极导通。
启动前，当继电器为断开时，第一MOS晶体管9断开，第一引脚1和第二引脚2之间的电压为5V～12V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码01字符串给电机控制单元MCU，01字符串代表继电器触点处于分离，总正继电器启动前功能正常；当总正继电器闭合时，第一MOS晶体管9接入电池包电路，第一MOS晶体管9的两端存在大电压差，第一MOS晶体管9导通，第一引脚1和第二引脚2之间的电压V几乎为0V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码02字符串给电机控制单元MCU，02字符串代表继电器触点处于粘连闭合状态，总正继电器启动前功能异常。
启动后，当继电器为断开时，第一MOS晶体管9断开，第一引脚1和第二引脚2之间的电压为5V～12V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码02字符串给电机控制单元MCU，01字符串代表继电器触点处于分离，功能异常；当继电器闭合时，第一MOS晶体管9接入电池包电路，第一MOS晶体管9两端存在大电压差，第一MOS晶体管9导通，第一引脚1和第二引脚2之间的电压几乎为0V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码01字符串给电机控制单元MCU，01字符串代表继电器触点处于分离，功能正常。
本实施例中，第三引脚3和第四引脚4对总负继电器的检测原理与对总正继电器的检测原理相同。
启动前，当总负继电器为断开时，第二MOS晶体管10断开，第三引脚3和第四引脚4之间的电压为5V～12V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码11字符串给电机控制单元MCU，11字符串代表继电器触点处于分离，总负继电器启动前功能正常；当总负继电器闭合时，第二MOS晶体管10接入电池包电路，第二MOS晶体管10两端存在大电压差，第二MOS晶体管10导通，第三引脚3和第四引脚4之间的电压几乎为0V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码12字符串给电机控制单元MCU，12字符串代表继电器触点处于粘连闭合状态，总负继电器启动前功能异常。
启动后，当总负继电器为断开时，第二MOS晶体管10断开，第三引脚3和第四引脚4之间的电压为5V～12V，电池管理单元BMU通过CAN通讯反回代码12字符串给电机控制单元MCU，12字符串代表继电器触点处于分离，总负继电器功能异常；当总负继电器粘连闭合时，第二MOS晶体管10接入电池包电路，第二MOS晶体管10两端存在大电压差，第二MOS晶体管10导通，第三引脚3和第四引脚4之间的电压几乎为0V，MU通过CAN通讯反回代码11字符串给电机控制单元MCU，11字符串代表继电器触点处于分离，总负继电器功能正常。
通过对两引脚的压差判断从而触发电池管理单元BMU对继电器状态反馈。本实施例的检测结构简单，功能易行；电路简单，安全可靠；继电器状态以整车可视化反馈；数字化通讯诊断继电器状态。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，包括电池管理单元BMU、电池包、总正继电器和总负继电器，所述总正继电器设置于所述电池包的正极，所述总负继电器设置于所述电池包的负极，所述电池管理单元BMU控制所述总正继电器、所述总负继电器的断开和闭合，所述电池管理单元BMU包括设置四根引脚，分别为第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚，所述第一引脚、第二引脚分别与所述总正继电器两端的正极、负极电连接，所述第三引脚、第四引脚分别与所述总负继电器两端的正极、负极电连接，所述第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚用于检测所述总正继电器和总负继电器的电压；设置两个MOS晶体管，分别为第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，所述第一MOS晶体管串联于总正继电器的负极与对应引脚之间，所述第二MOS晶体管串联于总负继电器的负极与对应引脚之间；所述电池管理单元BMU输出检测电压至第一引脚和第四引脚，所述检测电压用于检测总正继电器和总负继电器的电压，所述电池管理单元BMU通过检测第一引脚和第二引脚之间的电压差来判断所述总正继电器是否粘连以及通过检测所述第三引脚和第四引脚之间的电压差来判断所述总负继电器是否粘连。
2.根据权利要求1所述的一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，所述电池管理单元BMU还设置有第五引脚和第六引脚；
所述第一MOS晶体管的S极连接总正继电器负极，第一MOS晶体管的D极连接第二引脚，第一MOS晶体管的G极连接第五引脚；第二MOS晶体管的S极连接总负继电器负极，第二MOS晶体管的D极连接第四引脚，第二MOS晶体管的G极连接第六引脚。
3.根据权利要求2所述的一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，所述第一引脚的检测电压与第五引脚的电压差大于或等于第一MOS晶体管的导通电压，所述第三引脚的检测电压与第六引脚的电压差大于或等于第二MOS晶体管的导通电压。
4.根据权利要求2所述的一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，所述第一引脚与第五引脚的电压差大于或等于第一MOS晶体管的饱和导通电压，所述第三引脚与第六引脚的电压差大于或等于第二MOS晶体管的饱和导通电压。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，所述电池管理单元BMU设置用于控制所述总正继电器断开、闭合的第七引脚以及用于控制所述总负继电器断开、闭合的第八引脚。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，还包括电机控制单元MCU和整车控制器VCU,所述电机控制单元MCU和所述整车控制器VCU与所述电池管理单元BMU电连接。
7.根据权利要求5所述的一种汽车电池继电器粘连检测保护装置，其特征在于，还包括电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS与所述电池包、电池管理单元BMU电连接。
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