CN109073703B - 用于诊断bms中的绝缘元件的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于诊断电池管理系统(BMS)内的绝缘元件的系统，其中绝缘元件的输入端子和输出端子获得通过电池监控电路输出并且经过绝缘元件的电池组诊断信号并且然后基于所获得的电池组诊断信号的位运算值诊断绝缘元件的异常，或者绝缘元件的输入端子和输出端子获得收发的通信信号并且然后基于用于所获得的收发的通信信号的位运算值诊断绝缘元件中的异常。

Description

用于诊断BMS中的绝缘元件的系统
技术领域
本申请要求于2016年11月25日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0158504的优先权和权益，其全部内容通过引用被合并在此。
本发明涉及一种用于诊断电池管理系统(BMS)内的绝缘元件的系统，并且更具体地，涉及如下一种用于诊断BMS内的绝缘元件的系统，其中当诊断根据电压区域划分BMS的绝缘元件的异常时，绝缘元件的输入端子和输出端子获得通过电池监控电路输出并穿过绝缘元件的电池组诊断信号，并且然后基于所获得的电池组诊断信号的位运算值诊断绝缘元件的异常，或者绝缘元件的输入端子和输出端子获得收发的通信信号，并且然后基于所获得的收发的通信信号的位运算值诊断绝缘元件的异常。
背景技术
通常，应用于电动车辆的电池管理系统(BMS)与包括多个电池单元的电池组相连接，以管理电池组的各种电池状态。
在这种情况下，BMS通常可以被划分成与电池单元相连接并感测电池单元的电压的高压区域；和与车辆相连接的低压区域，并且在这种情况下，高压区域和低压区域借助于插入其间的绝缘元件保持绝缘状态。
此外，关于在高压区域中感测的电池单元的各种诊断信息可以通过绝缘元件发送到被定位在低压区域中的操作处理单元(微控制器单元(MCU))。在这种情况下，当在绝缘元件中产生异常时，由于在所发送的电池单元的各种诊断信息中产生问题，可能导致BMS的错误操作，诸如接触器的开路，并且不存在用于自动地诊断绝缘元件的异常产生的技术，使得实际上，由于诊断结果的接收的失败，存在诸如电池组爆炸的稳定性的问题。
在这方面，为了解决现有技术中应用BMS的绝缘元件的问题和限制，本发明人开发了一种用于诊断BMS内的绝缘元件的系统，其中绝缘元件的输入端子和输出端子获得通过电池监控电路输出并穿过绝缘元件的电池组诊断信号，并且然后基于所获得的电池组诊断信号的位运算值诊断绝缘元件的异常，或者绝缘元件的输入端子和输出端子获得收发的通信信号，并且然后基于所获得的收发的通信信号的位运算值来诊断绝缘元件的异常。
发明内容
技术问题
本发明被构思以解决前述问题，并且本发明的目的是为了提供一种用于诊断电池管理系统(BMS)内的绝缘元件的系统，其中当诊断根据电压区域划分BMS的绝缘元件的异常时，绝缘元件的输入端子和输出端子获得通过电池监控电路输出并穿过绝缘元件的电池组诊断信号，并且然后基于所获得的电池组诊断信号的位运算值诊断绝缘元件的异常，或者绝缘元件的输入端子和输出端子获得收发的通信信号，并且然后基于所获得的收发的通信信号的位运算值诊断绝缘元件的异常。
技术解决方案
本发明的示例性实施例提供一种用于诊断电池管理系统(BMS)内的绝缘元件的系统，该系统包括：在被绝缘元件划分为第一电压区域和第二电压区域的BMS中，比较单元，该比较单元将第一电压区域中的通过绝缘元件的输入端子输入的输入信号与通过绝缘元件的输出端子输出到第二电压区域的输出信号进行比较并且然后输出比较结果；以及第一操作单元和第二操作单元，该第一操作单元和第二操作单元基于比较结果确定绝缘元件是否被错误地操作。
在示例性实施例中，比较单元可以包括下述中的至少一个：第一比较单元，该第一比较单元将第一电压区域中通过绝缘元件的输入端子输入的前端电池诊断信号与通过绝缘元件的输出端子被输出到第二电压区域的后端电池诊断信号进行比较并且然后向BMS内的第一操作单元提供比较结果；和第二比较单元，该第二比较单元将通过绝缘元件从第一电压区域发送到第二电压区域的用于发送的通信信号与通过绝缘元件从第二电压区域发送到第一电压区域的用于接收的通信信号进行比较并且然后向BMS内的第二操作单元提供比较结果。
在示例性实施例中，第一比较单元可以包括下述中的至少一个：第一差分放大和比较装置，该第一差分放大和比较装置放大所获得的前端电池诊断信号与所获得的后端电池诊断信号之间的差，并且然后向第一操作单元提供放大的结果值；和第一加法和比较装置，该第一加法和比较装置将所获得的前端电池诊断信号的位值与所获得的后端电池诊断信号的位值相加，并且然后向第一操作单元提供相加的结果值。
在示例性实施例中，第一差分放大和比较装置可以是差分放大器(运算放大器(OPAMP))，并且第一加法和比较装置可以是XOR门，并且可以通过使用XOR门电路来相加所获得的前端电池诊断信号的位值和所获得的后端电池诊断信号的位值。
在示例性实施例中，当由第一差分放大和比较装置放大的结果值小于特定阈值时，第一操作单元可以确定绝缘元件被错误地操作。
在示例性实施例中，当由第一加法和比较装置相加的结果值对应于与1相对应的高位值时，第一操作单元可以确定绝缘元件被错误地操作。
在示例性实施例中，第二比较单元可以包括：第二差分放大和比较装置，该第二差分放大和比较装置放大在用于发送的通信信号当中的、通过绝缘元件的输入端子获得的用于前端发送的通信信号与通过绝缘元件的输出端子获得的用于后端发送的通信信号之间的差并且然后输出放大的结果值；第三差分放大和比较装置，该第三差分放大和比较装置放大在用于接收的通信信号当中的、通过绝缘元件的输入端子获得的用于前端接收的通信信号与通过绝缘元件的输出端子获得的用于后端接收的通信信号之间的差并且然后输出放大的结果值；以及第二加法和比较装置，该第二加法和比较装置对从第二差分放大和比较装置和第三差分放大和比较装置中的每一个输出的结果值进行或运算并且然后向第二操作单元提供运算的结果值。
在示例性实施例中，第二差分放大和比较装置和第三差分放大和比较装置可以是差分放大器(OP AMP)，并且第二加法和比较装置可以是或门。
在示例性实施例中，当由第二加法和比较装置或运算的结果值对应于与1相对应的高位值时，第二操作单元可以确定绝缘元件被错误地操作。
有益效果
根据本发明的一个方面，绝缘元件的输入端子和输出端子获得通过电池监视电路输出并且穿过绝缘元件的电池组诊断信号，并且然后基于所获得的电池组诊断信号的位运算值诊断绝缘元件的异常，或者绝缘元件的输入端子和输出端子获得收发的通信信号，并且然后基于所获得的收发的位运算值诊断绝缘元件的异常，使得存在的优点在于，能够预先诊断通过使用绝缘元件的通信功能的异常的产生，并且提高BMS的操作的稳定性。
附图说明
图1是示意性地图示应用根据本发明的示例性实施例的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100的电池管理系统(BMS)2的配置的图。
图2是图示用于诊断图1中所图示的BMS内的绝缘元件的系统100的示例性实施例的图。
图3是图示通过图2中图示的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100的另一示例性实施例实现的、用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100'的配置的图。
图4是图示通过图2和图3中所图示的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100和100'的另一示例性实施例实现的、用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100”的配置的图。
具体实施方式
在下文中，为了帮助理解本发明提出示例性实施例。然而，为了更容易理解本发明简单地提供下面的示例性实施例，并且本发明的内容不受示例性实施例的限制。
图1是示意性地图示应用根据本发明的示例性实施例的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100的电池管理系统(BMS)2的配置的图，并且图2是图示用于诊断图1中所图示的BMS内的绝缘元件的系统100的示例性实施例的图。
参考图1和图2，根据本发明的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100可以设置在BMS 2内部，该BMS 2从电池组1获得每个电池单元1a的电压信息、温度信息等。
BMS 2通常可以通过绝缘元件4被划分成第一区域和第二区域，并且在这种情况下，第一区域可以意指其中设置电池监控电路3的高压区域，并且可以意指其中设置根据本发明的比较装置110、第一操作单元120、第二操作单元130、控制器5等的低压区域。
这里，第一操作单元可以是能够与电池监视电路3无线地通信的中央处理单元(微控制器单元(MCU))，并且第二操作单元130可以意指安全中央处理单元(安全微控制器单元)，其从电池监视电路3接收电池组诊断信号。
也就是说，BMS 2可以通过绝缘元件4被划分成第一区域和第二区域，第一区域和第二区域可以对应于绝缘状态，并且从电池监控电路3提供的关于电池单元1a的所有各种信息或用于与第一操作单元120通信的通信信号可以通过绝缘元件4，从第一区域发送到第二区域，或者从第二区域发送到第一区域。
同时，根据本发明的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100可以具有通过如图2至图4所图示的各种示例性实施例的配置，由此将会参考图2至图4更详细地描述系统100。
图2是图示用于诊断图1中所图示的BMS内的绝缘元件的系统100的示例性实施例的图，图3是图示通过图2中图示的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100的另一示例性实施例实现的、用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100'的配置的图，并且图4是图示通过图2和图3中所图示的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100和100'的另一示例性实施例实现的、用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100”的配置的图。
图2中所图示的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100的比较装置110可以包括第一比较单元111，其将第一电压区域中通过绝缘元件4的输入端子输入的前端电池诊断信号与通过绝缘元件4的输出端子输出到第二电压区域的后端电池诊断信号进行比较，并且然后向第一操作单元120提供比较结果。
第一比较单元111可以包括第一差分放大和比较装置111a，其放大所获得的前端电池诊断信号和所获得的后端电池诊断信号之间的差，并且然后向第一操作单元120提供放大的结果值，或者如图3中所图示的第一加法和比较装置111b，其将所获得的前端电池诊断信号的位值与所获得的后端电池诊断信号的位值相加并且向第一操作单元120提供加法的结果值。
也就是说，除了可以应用第一加法和比较装置111b来代替图2的第一差分放大和比较装置111a，图2的系统100具有与图3的相同的配置。
这里，第一差分放大和比较装置111a可以意指通用差分放大器(运算放大器(OPAMP))，并且第一加法和比较装置111b可以意指异或门(XOR门)。
第一差分放大和比较装置111a可以用于放大前端电池诊断信号和后端电池诊断信号之间的差，并且然后将放大的值发送到第一操作单元120，并且当通过第一差分放大和比较装置111a放大的结果值小于特定阈值时，第一操作单元120确定在绝缘元件4中产生异常。
这里，通过第一差分放大和比较装置111a放大的结果值小于特定阈值的情况意指，在作为绝缘元件的输入端子侧的第一电压区域与作为绝缘元件的输出端子侧的第二电压区域之间的电压中不存在差异，并且可以意指没有正确地执行绝缘，由此第一差分放大和比较装置111a可以被应用于检测不适当的绝缘。
首先，第一加法和比较装置111b对作为前端电池诊断信号的位值的低位(0)和高位(1)，以及作为后端电池诊断信号的位值的低位(0)和高位(1)，进行异或(XOR)运算，因此当运算的结果值是对应于1的高位值时，确定在绝缘元件4中产生异常。
接下来，参考图4，代替图2和图3中包括的第一差分放大和比较装置111a和第一加法和比较装置111b，图4中所图示的用于诊断BMS内的绝缘元件的系统100”可以包括第二比较单元112，其将通过绝缘元件从第一电压区域发送到第二电压区域的用于发送的通信信号TX与通过绝缘元件从第二电压区域发送到第一电压区域的用于接收的通信信号RX进行比较，并且然后向第二操作单元130提供比较结果。
第二比较单元112可以包括第二差分放大和比较装置112a，其放大在通过绝缘元件4从第一电压区域发送到第一操作单元120的用于发送的通信信号当中的、通过绝缘元件4的输入端子获得的用于前端发送的通信信号与通过绝缘元件4的输出端子获得的用于后端发送的通信信号之间的差，并且然后输出放大的结果值；第三差分放大和比较装置112b，其放大在通过绝缘元件4从第二电压区域发送到第一电压区域的用于发送的通信信号当中的、通过绝缘元件4的输入端子(这里，输入端子可以意指通过其输出用于后端发送的通信信号的输出端子)获得的用于前端接收的通信信号和通过绝缘元件4的输出端子(这里，输出端子可以意指通过其输入用于前端发送的通信信号的输入端子)获得的用于后端接收的通信之间的差，并且然后输出放大的结果值；以及第二加法和比较装置112c，其对从第二差分放大和比较装置112a和第三差分放大和比较装置112b中的每一个输出的结果值进行或(OR)运算并且然后向第二运算单元130提供运算结果值。
这里，类似于第一差分放大和比较装置111a，第二差分放大和比较装置112a和第三差分放大和比较装置112b可以是差分放大器(OP AMP)，并且第二加法和比较装置112c可以是或(OR)门。
因此，第二差分放大和比较装置112a和第三差分放大和比较装置112b分别放大用于前端发送的通信信号和用于后端发送的通信信号之间的差以及用于前端接收的通信信号和用于后端接收的通信信号之间的差，并且然后将放大的值发送到第二加法和比较单元112c。
第二加法和比较装置112c对放大值的位值进行或运算，并且当运算的结果值是对应于1的高位值时，确定在绝缘元件4中产生异常。
在上文中，已经参考本发明的示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员可以理解，可以在不脱离在随附的权利要求中描述的本发明的精神和范围内对本发明进行各种修正和改变。

Claims (8)

1.一种用于诊断电池管理系统(BMS)内的绝缘元件的系统，所述系统包括：
在被绝缘元件划分为第一电压区域和第二电压区域的BMS中，
比较单元，所述比较单元将所述第一电压区域中通过所述绝缘元件的输入端子输入的输入信号与通过所述绝缘元件的输出端子输出到所述第二电压区域的输出信号进行比较并且然后输出比较结果；以及
第一操作单元和第二操作单元，所述第一操作单元和所述第二操作单元基于所述比较结果确定所述绝缘元件是否被错误地操作，
其中，所述比较单元包括第二比较单元，所述第二比较单元包括：
第二差分放大和比较装置，所述第二差分放大和比较装置放大通过所述绝缘元件的输入端子获得的用于前端发送的通信信号与通过所述绝缘元件的输出端子获得的用于后端发送的通信信号之间的差并且然后输出放大的结果值；
第三差分放大和比较装置，所述第三差分放大和比较装置放大通过所述绝缘元件的输入端子获得的用于前端接收的通信信号与通过所述绝缘元件的输出端子获得的用于后端接收的通信信号之间的差并且然后输出放大的结果值；以及
第二加法和比较装置，所述第二加法和比较装置对从所述第二差分放大和比较装置和所述第三差分放大和比较装置中的每一个输出的结果值进行或运算并且然后向所述第二操作单元提供运算的结果值。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述比较单元包括第一比较单元，所述第一比较单元将所述第一电压区域中通过所述绝缘元件的输入端子输入的前端电池诊断信号与通过所述绝缘元件的输出端子被输出到所述第二电压区域的后端电池诊断信号进行比较并且然后向所述BMS内的第一操作单元提供比较结果。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一比较单元包括下述中的至少一个：
第一差分放大和比较装置，所述第一差分放大和比较装置放大所获得的前端电池诊断信号与所获得的后端电池诊断信号之间的差，并且然后向所述第一操作单元提供放大的结果值；和
第一加法和比较装置，所述第一加法和比较装置将所获得的前端电池诊断信号的位值与所获得的后端电池诊断信号的位值相加，并且然后向所述第一操作单元提供相加的结果值。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一差分放大和比较装置是差分放大器，并且所述第一加法和比较装置是XOR门，并且
通过使用XOR门电路相加所获得的前端电池诊断信号的位值和所获得的后端电池诊断信号的位值。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，当由所述第一差分放大和比较装置放大的结果值小于阈值时，所述第一操作单元确定所述绝缘元件被错误地操作。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，当由所述第一加法和比较装置相加的结果值对应于与1相对应的高位值时，所述第一操作单元确定所述绝缘元件被错误地操作。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二差分放大和比较装置和所述第三差分放大和比较装置是差分放大器，并且所述第二加法和比较装置是或门。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，当由所述第二加法和比较装置或运算的结果值对应于与1相对应的高位值时，所述第二操作单元确定所述绝缘元件被错误地操作。
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