CN108896902B - 一种bms单体采集电路故障诊断电路、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种BMS单体采集电路故障诊断电路、系统和方法，其中方法步骤为：采集未开启均衡的对应电池单体及其串联的上一电池单体的单体电压；开启均衡，电池单体通过滤波电阻诊断模块给滤波电阻提供电压，采集上一电池单体的电池单体电压；根据上述采集的数据和均衡电路的元件参数计算滤波电阻的阻值；若滤波电阻的阻值超出设定阈值，则判断滤波电阻损坏。本发明通过滤波电阻诊断模块对均衡电路开启时的滤波电阻施加电压，从而通过均衡电路开启和未开启状态时测得的相关单体电池电压计算滤波电阻的实际阻值，从而实现对滤波电阻的断路和阻值变大的检测。本发明作为一种BMS单体采集电路故障诊断电路、系统和方法可广泛应用于电子电路领域。

Description

一种BMS单体采集电路故障诊断电路、系统和方法
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其是一种BMS单体采集电路故障诊断电路、系统和方法。
背景技术
新能源汽车电池组容量大内阻小，装配错误经常导致单体采集电路过流损坏部分损坏形式不易识别，故障件流入下道工序流入市场。这给产品的安全造成极大的危害，同时该隐患导致后期维护成本剧增。经过故障件分析发现接错线路最容易损坏的是采集电路中的滤波电阻。
现有技术通过检测均衡前后电压差的变化检测采集通道是否断线，但不能有效识别采集电路中滤波电阻的损坏。BMS单体采集电路如图1所示，该电路在接错线时，可能导致电压异常，最易损坏的是滤波电阻R3、R4。目前该电路依据均衡前后电压对比实现电路的诊断，滤波电阻损坏形式有两种：
1、完全烧断。如图1所示R4开路，Qn+1开启及关闭不会影响到MOS管的导通状态，电压无变化，目前电路可以诊断出此类故障。
2、阻值变大。如图1所示R4阻值变大，在开启均衡前后在R4上的电流都非常小，在上面产生的压降也非常的小，目前电路无法识别出此类故障。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种可有效检出均衡电路滤波电阻短路和阻值变大的BMS单体采集电路故障诊断电路。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种可有效检出均衡电路滤波电阻短路和阻值变大的BMS单体采集电路故障诊断系统。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种可有效检出均衡电路滤波电阻短路和阻值变大的BMS单体采集电路故障诊断方法。
本发明所采用的技术方案是：一种BMS单体采集电路故障诊断电路，包括有电池组监视器和多个均衡电路，所述电池组监视器包括有多个控制开关，所述多个控制开关与多个均衡电路的控制端一一对应连接，所述多个均衡电路的输出端用于与串联电池组的多个单体电池一一对应连接；
所述均衡电路包括有第一电阻、第二电阻、MOS管、滤波电阻和稳压二极管，所述第一电阻一端和滤波电阻一端分别连接至对应的电池组监视器控制开关两端，所述第一电阻的另一端连接至MOS管的栅极，所述MOS管的源极用于连接至对应电池单体的正极，所述MOS管的漏极连接至第二电阻的一端，所述滤波电阻的另一端与第二电阻的另一端均用于连接至对应电池单体的负极，所述滤波电阻的一端还连接至稳压二极管的阳极，所述稳压二极管的阴极通过下一个相邻均衡电路的滤波电阻分别连接至对应下一个电池单体的负极和该均衡电路对应的电池单体的正极；
还包括有诊断电阻，所述诊断电阻的一端连接至MOS管的源极，所述诊断电阻的另一端连接至MOS管的栅极。
进一步，所述电池组监视器采用LTC6811芯片。进一步，所述均衡电路处于开启状态时，该均衡电路中的滤波电阻上的电压为50mV。
进一步，所述均衡电路处于开启状态时，所述诊断电阻上的电压大于2.5V。
本发明所采用的另一技术方案是：一种BMS单体采集电路故障诊断系统，包括有
多个均衡电路，所述均衡电路用于控制电池组内部电池单体的电压均衡；所述多个均衡电路中均设置有滤波电阻；
电池组监视器，用于控制多个均衡电路的开启状态；
滤波电阻诊断模块，用于在均衡电路处于开启状态时，通过均衡电路对应的电池单体给滤波电阻提供电流；
电池单体电压采集模块，用于采集均衡电路分别处于开启和未开启状态时对应电池单体的电压数据；
滤波电阻计算模块，用于根据电池单体的电压数据计算对应均衡电路中滤波电阻的阻值。
进一步，所述电池组监视器采用LTC6811芯片。
进一步，所述均衡电路处于开启状态时，该均衡电路中的滤波电阻上的电压为50mV。
本发明所采用的另一技术方案是：一种BMS单体采集电路故障诊断方法，包括有以下步骤：
电池组监视器控制均衡电路处于未开启状态，采集对应电池单体及其串联的上一电池单体的电池单体电压；
电池组监视器控制均衡电路处于开启状态，电池单体通过滤波电阻诊断模块给对应的均衡电路中的滤波电阻提供电压，采集对应电池单体所串联的上一电池单体的电池单体电压；
根据均衡电路未开启时采集的对应电池单体及其串联的上一电池单体的电池单体电压、均衡电路开启时对应电池单体所串联的上一电池单体的电池单体电压和均衡电路的元件参数计算滤波电阻的阻值；
若滤波电阻的阻值超出设定阈值，则判断滤波电阻损坏。
进一步，所述电池组监视器采用LTC6811芯片。
进一步，所述电池组监视器控制均衡电路处于开启状态，电池单体通过滤波电阻诊断模块给对应的均衡电路中的滤波电阻提供电压，采集对应电池单体所串联的上一电池单体的电池单体电压这一步骤中，所述对应的均衡电路中的滤波电阻上的电压为50mV。
本发明电路、系统和方法的有益效果是：通过滤波电阻诊断模块对均衡电路开启时的滤波电阻施加电流，继而在滤波电阻上产生电压，从而通过均衡电路开启和未开启状态时测得的相关单体电池电压计算滤波电阻的实际阻值，从而实现对滤波电阻的断路和阻值变大的检测。
附图说明
图1为现有技术中的BMS单体采集电路；
图2为本发明的BMS单体采集电路故障诊断电路；
图3为本发明方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图2，一种BMS单体采集电路故障诊断电路，包括有电池组监视器和多个均衡电路，所述电池组监视器包括有多个控制开关，所述多个控制开关与多个均衡电路的控制端一一对应连接，所述多个均衡电路的输出端用于与串联电池组的多个单体电池一一对应连接；例如图2所示，控制开关Qn、Qn+1分别通过相应的均衡电路连接至单体电池Celln、Celln+1的正负极；其中电池组监视器可采用LTC6802、LTC6811等系列电源管理芯片，本发明具体实施方式中以LTC6811芯片为例。
如图2所示的一均衡电路包括有第一电阻R2、第二电阻Rw、MOS管Q4、滤波电阻R4和稳压二极管Z5，所述第一电阻R2一端和滤波电阻R4一端分别连接至对应的电池组监视器控制开关Qn+1两端，所述第一电阻R2的另一端连接至MOS管Q4的栅极，所述MOS管Q4的源极用于连接至对应电池单体Celln+1的正极，所述MOS管Q4的漏极连接至第二电阻Rw的一端，所述滤波电阻R4的另一端与第二电阻Rw的另一端均用于连接至对应电池单体Celln+1的负极，所述滤波电阻R4的一端还连接至稳压二极管Z5的阳极，所述稳压二极管Z5的阴极通过下一个相邻均衡电路的滤波电阻R3分别连接至对应下一个电池单体Celln+2的负极和该均衡电路对应的电池单体Celln+1的正极；
还包括有诊断电阻R1，所述诊断电阻R1的一端连接至MOS管Q4的源极，所述诊断电阻R1的另一端连接至MOS管Q4的栅极。
以下结合图2和图3，以电池组监视器LTC6811中的控制开关Qn+1、电池单体Celln+1、电池单体Celln+1对应的均衡电路和电池单体Celln+1串联的上一电池单体Celln为例，说明本发明的具体诊断步骤：
电池组监视器控制均衡电路处于未开启状态，即电池组监视器LTC6811中的控制开关Qn+1处于断开状态，此时采集对应电池单体Celln+1的电池单体电压Vn+1及其串联的上一电池单体Celln的电池单体电压Vn；
电池组监视器控制均衡电路处于开启状态，即电池组监视器LTC6811中的控制开关Qn+1处于开启状态，电池单体Celln+1通过滤波电阻诊断模块(即诊断电阻R1)给对应的均衡电路中的滤波电阻R4提供电压，采集对应电池单体Celln+1所串联的上一电池单体Celln的电池单体电压Vn'；
根据均衡电路未开启时采集的对应电池单体Celln+1及其串联的上一电池单体Celln的电池单体电压Vn+1和Vn、均衡电路开启时对应电池单体Celln+1所串联的上一电池单体Celln的电池单体电压Vn'和均衡电路的元件参数计算滤波电阻R4的阻值：
(Ⅰ)均衡电路开启时，滤波电阻R4上压降为开启均衡测得的电压Vn'减去未开启均衡测得的电池单体电压Vn；
(Ⅱ)滤波电阻R4上电流为对应电池单体Celln+1电池电压除以回路总的电阻，回路由对应电池单体Celln+1、第一电阻R2、滤波电阻R4和诊断电阻R1组成：I＝Vn+1/(R1+R4+R2)；
结合上述条件(Ⅰ)和(Ⅱ)可得：
Vn'-Vn＝Vn+1/(R1+R4+R2)*R4
因此可计算滤波电阻实际阻值：
R4＝(Vn'-Vn)*(R1+R2)/(Vn+1-Vn'+Vn)
若滤波电阻R4的阻值超出设定阈值，则判断滤波电阻损坏。
在检测过程中，为了有效检测出滤波电阻R4的阻值，需滤波电阻R4上的电压达到50mV(允许一定范围内的误差)，因此诊断电阻R1不宜太大；为保证MOS管的正常工作，第一电阻R1的压降需要在2.5V以上，当电池单体的电压为3V时，均衡电路能正常工作即可满足目前电池组的使用要求。
为满足上述要求，进一步作为本发明具体的实施方式，参照图2，电路中诊断电阻R1阻值设置为6KΩ，第一电阻R2阻值设置为1KΩ。
进一步作为本发明具体的实施方式，还可在电路中设置警报模块，用于在判断滤波电阻损坏时发出警报信号。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种BMS单体采集电路故障诊断电路，包括有电池组监视器和多个均衡电路，所述电池组监视器包括有多个控制开关，所述多个控制开关与多个均衡电路的控制端一一对应连接，所述多个均衡电路的输出端用于与串联电池组的多个单体电池一一对应连接，其特征在于：
所述均衡电路包括有第一电阻、第二电阻、MOS管、滤波电阻和稳压二极管，所述第一电阻一端和滤波电阻一端分别连接至对应的电池组监视器控制开关两端，所述第一电阻的另一端连接至MOS管的栅极，所述MOS管的源极用于连接至对应电池单体的正极，所述MOS管的漏极连接至第二电阻的一端，所述滤波电阻的另一端与第二电阻的另一端均用于连接至对应电池单体的负极，所述滤波电阻的一端还连接至稳压二极管的阳极，所述稳压二极管的阴极通过下一个相邻均衡电路的滤波电阻分别连接至对应下一个电池单体的负极和该均衡电路对应的电池单体的正极；
还包括有诊断电阻，所述诊断电阻的一端连接至MOS管的源极，所述诊断电阻的另一端连接至MOS管的栅极。
2.根据权利要求1所述的一种BMS单体采集电路故障诊断电路，其特征在于：所述电池组监视器采用LTC6811芯片。
3.根据权利要求1所述的一种BMS单体采集电路故障诊断电路，其特征在于：所述均衡电路处于开启状态时，该均衡电路中的滤波电阻上的电压为50mV。
4.根据权利要求1所述的一种BMS单体采集电路故障诊断电路，其特征在于：所述均衡电路处于开启状态时，所述诊断电阻上的电压大于2.5V。
5.一种BMS单体采集电路故障诊断系统，其特征在于：包括有
多个均衡电路，所述均衡电路用于控制电池组内部电池单体的电压均衡；所述多个均衡电路中均设置有滤波电阻；
电池组监视器，用于控制多个均衡电路的开启状态；
滤波电阻诊断模块，用于在均衡电路处于开启状态时，通过均衡电路对应的电池单体给滤波电阻提供电压；
电池单体电压采集模块，用于采集均衡电路分别处于开启和未开启状态时对应电池单体的电压数据；
滤波电阻计算模块，用于根据电池单体的电压数据计算对应均衡电路中滤波电阻的阻值。
6.根据权利要求5所述的一种BMS单体采集电路故障诊断系统，其特征在于：所述电池组监视器采用LTC6811芯片。
7.根据权利要求5所述的一种BMS单体采集电路故障诊断系统，其特征在于：所述均衡电路处于开启状态时，该均衡电路中的滤波电阻上的电压为50mV。
8.一种BMS单体采集电路故障诊断方法，其特征在于，包括有以下步骤：
电池组监视器控制均衡电路处于未开启状态，采集对应电池单体及其串联的上一电池单体的电池单体电压；
电池组监视器控制均衡电路处于开启状态，电池单体通过滤波电阻诊断模块给对应的均衡电路中的滤波电阻提供电压，采集对应电池单体所串联的上一电池单体的电池单体电压；
根据均衡电路未开启时采集的对应电池单体及其串联的上一电池单体的电池单体电压、均衡电路开启时对应电池单体所串联的上一电池单体的电池单体电压和均衡电路的元件参数计算滤波电阻的阻值；
若滤波电阻的阻值超出设定阈值，则判断滤波电阻损坏。
9.根据权利要求8所述的一种BMS单体采集电路故障诊断方法，其特征在于：所述电池组监视器采用LTC6811芯片。
10.根据权利要求8所述的一种BMS单体采集电路故障诊断方法，其特征在于：所述电池组监视器控制均衡电路处于开启状态，电池单体通过滤波电阻诊断模块给对应的均衡电路中的滤波电阻提供电压，采集对应电池单体所串联的上一电池单体的电池单体电压这一步骤中，所述对应的均衡电路中的滤波电阻上的电压为50mV。
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