CN110161415A - 一种电池电流采集系统及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池电流采集系统及诊断方法，属于电池领域。该电池电流采集系统包括：电流传感器，串联于所述电池的充放电回路中，所述电流传感器包括两个串联的分流器；信号采集单元，用于采集两个所述分流器两端的电压信号值；诊断单元，用于比较两个所述分流器的电压信号值，并用于在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号；和报警单元，用于在接收到所述报警信号时输出报警提示信息。本发明还提供了相应的电池电流诊断方法。该电池电流采集系统及诊断方法能够提高电池电流采集的可靠性。

Description

一种电池电流采集系统及诊断方法

技术领域

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种电池电流采集系统及诊断方法。

背景技术

随着新能源汽车的普及，新能源车的安全性越来越受到大家的关注。电池包体负责给车辆提供能量来源，对车辆的充放电其实就是对电池包体的充放电。电池过流和过压时会导致电池内电化学反应过快，超过电池本身能承受的范围时将导致电池出现起火甚至可能爆炸。在这种应用环境下，电池管理系统势必要对车辆充放电过程电池包体的电流和电压进行监控。

现有技术中对电池电流的高精度采集通常采用分流器电阻采集电池充放电电流的方法。上述现有的电流采集方法通过图1所示的方案实现：电池电流流过分流器电阻产生电压信号A；电压信号A经过滤波电路滤除干扰信号，输出滤波后电压信号B；电压信号B经过电压信号采集模块采集转换成数字信号，通过SPI/IIC通信将数据装换成数字信号D1发送给MCU；MCU处理数字信号D1，并判断是否存在故障；MCU将数据转换成对应外部通信接口信号D2发送给总线，供车辆其他设备使用。

但是，乘用车辆由于销售地区环境不同，车内电子产品处于高低温、高振动强度、冲击下，产品随着使用时间增加出现老化现象，产品性能下降。这会导致电流测量的不准确，视产品老化程度，存在着由于测量错误最终导致电池包体过流造成安全问题。依靠单独一个分流器采集电池电流的方法出现共因时效的概率较大，会降低电流采集的可靠性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电池电流采集系统及诊断方法，能够提高电池电流采集的可靠性。

本发明的一个进一步的目的是要降低系统发生共因时效的概率。

特别地，本发明提供了一种电池电流采集系统，包括：

电流传感器，串联于所述电池的充放电回路中，所述电流传感器包括两个串联的分流器；

信号采集单元，用于采集两个所述分流器两端的电压信号值；

诊断单元，用于比较两个所述分流器的电压信号值，并用于在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号；和

报警单元，用于在接收到所述报警信号时输出报警提示信息。

可选地，所述信号采集单元包括：

信号处理单元，与所述电流传感器相连，用于采集两个所述分流器两端的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换成数字电压值，进而输出给所述诊断单元。

可选地，所述信号处理单元还包括：

滤波单元，用于对所述模拟电压值进行滤波；和

信号放大单元，用于对滤波后的所述模拟电压值进行信号放大。

可选地，还包括：

温漂补偿单元，用于计算所述分流器因温漂需要补偿的阻值。

可选地，所述温漂补偿单元包括：

温度传感器，用于采集两个所述分流器的温度；

存储单元，用于存储两个所述分流器的特征信息；和

计算单元，分别与所述温度传感器和所述存储单元通信连接，用于根据所述分流器的温度和特征信息计算所述分流器因温漂需要补偿的阻值。

可选地，还包括：

通信模块，与所述信号采集单元相连，用于将所述分流器的电压信号值发送至车辆的其他模块。

可选地，

所述通信模块为菊花链通信模块。

特别地，本发明还提供了一种电池电流诊断方法，用于上述任一项所述的电池电流采集系统，包括以下步骤：

采集两个所述分流器两端的电压信号值；

比较两个所述分流器的电压信号值，并在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号；

根据所述报警信号输出报警提示信息。

本发明的电池电流采集系统在一个电流传感器上设置两个分流器，通过信号采集单元分别采集两个分流器的电压信号值，在两个电压信号值的差值超过预设阈值时，判断为其中至少有一个分流器的性能可能出现的问题，所测得的电流值不再可信，此时发出报警提示信息，以提示驾驶员需要更换电流传感器。本发明通过在电流传感器上设置两个分流器可以避免依靠单独一个分流器采集电池电流时因共因时效，进而提高电流传感器的可靠性。

进一步地，由于本发明在电流传感器内部串联了两个分流器，即在现有的只设置一个分流器的电流传感器内部增加了一个分流器，这种方法不会增加产品体积，即在不增加产品体积的前提下提高了电流传感器的可靠性。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是现有技术中的电池电流采集系统的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的电池电流采集系统的结构框图；

图3是根据本发明一个实施例的电池电流采集系统的电气连接图；

图4是根据本发明一个实施例的电池电流诊断方法的流程图。

具体实施方式

图2是根据本发明一个实施例的电池电流采集系统的结构框图。如图2所示，本发明提供了一种电池电流采集系统100，其一般性地可以包括电流传感器10、信号采集单元20、诊断单元30和报警单元40。该电流传感器10串联于电池的充放电回路中，电流传感器10包括两个串联的分流器11。信号采集单元20用于采集两个分流器11两端的电压信号值。诊断单元30用于比较两个分流器11的电压信号值，并用于在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号。报警单元40用于在接收到报警信号时输出报警提示信息。

本实施例的电池电流采集系统100在一个电流传感器10上设置两个分流器11，通过信号采集单元20分别采集两个分流器11的电压信号值，在两个电压信号值的差值超过预设阈值时，判断为其中至少有一个分流器11的性能可能出现的问题，所测得的电流值不再可信，此时发出报警提示信息，例如在仪表盘上显示或者发出警报声等，以提示驾驶员需要更换电流传感器10。本实施例通过在电流传感器10上设置两个分流器11可以避免依靠单独一个分流器采集电池电流时因共因时效，进而提高电流传感器10的可靠性。

进一步地，由于本实施例通过在电流传感器10内部串联两个分流器11，即在现有的只设置一个分流器的电流传感器内部增加了一个分流器，这种方法不会增加产品体积，即在不增加产品体积的前提下提高了电流传感器10的可靠性。

一个实施例中，将两个电压信号值的差值与其中一个电压值的比值大于10％时判断为电流传感器10失效。

另一个实施例中，信号采集单元20包括信号处理单元，与电流传感器10相连，用于分别采集两个分流器11两端的模拟电压值，并将模拟电压值转换成数字电压值，进而输出给诊断单元30。

一个实施例中，如图2所示，信号处理单元包括滤波单元21和信号放大单元22。滤波单元21用于对模拟电压值进行滤波，信号放大单元22用于对滤波后的模拟电压值进行信号放大。

另一个实施例中，池电流采集系统还包括温漂补偿单元，用于计算分流器11因温漂需要补偿的阻值。

可选地，如图2所示，温漂补偿单元包括温度传感器51、存储单元52和计算单元。温度传感器51用于采集两个分流器11的温度。存储单元52用于存储两个分流器11的特征信息。计算单元分别与温度传感器51和存储单元52通信连接，用于根据分流器11的温度和特征信息计算分流器11因温漂需要补偿的阻值。这里的特征信息包括分流器11的温漂信息，即该分流器11随着温度的变化所产生的阻值变化值。

本实施例通过设置温漂补偿单元可以对分流器11因温度变化而产生的阻值变化进行计算，进而校准该分流器11的阻值，避免温漂的对电流采集的可靠性的影响。

一个实施例中，如图2所示，电流采集系统还包括通信模块60，该通信模块60与信号采集单元20相连，用于将分流器11的电压信号值发送至车辆的其他模块，以供其他模块获取当前电池的电流状态。可选地，通信模块60为菊花链通信模块60。菊花链通信成本低，可以利用有限的信号传输线连接多个模块，共享同一服务，而且不存在总线竞争和阻塞等问题。

图3是根据本发明一个实施例的电池电流采集系统的电气连接图。如图3所示，在一个实施例中，可以将信号处理单元的模数转换功能和诊断单元30集成在一个芯片上完成，例如图示的LTC2949芯片，将经滤波和放大的模拟电压值输出到该芯片上，通过该芯片的进行模数转换，并进行诊断，即比较两个分流器11的电压信号值，并用于在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号。可选地，温漂补偿的计算单元也可以集成于该芯片内。

可选地，如图3所示，该芯片采用反激电源71。该芯片还连接有用于测量电池总压的电路，通过R1和R2分压，通过测量R1上的电压计算获得电池总压。通过GP02控制开关的断开和闭合以改变由R3和R4形成的电桥接入的电阻值，芯片的V7端口采集闭合和断开时开关时的电压，获得电池负极对车身地的电压。将电池负极对车身地的电压加上电池总压即为电池正极对车身地的电压。

可选地，如图3所示，电池电流采集系统还包括用于测量主负继电器72粘连状态的电路。通过X1、X2、X3和X4端口输入外部的4路高压以及上述采集的电池总压作为信号源，采集主负继电器72两端的电压值，通过比较主负继电器72两端的电压值来判断主负继电器72是否粘连。

图4是根据本发明一个实施例的电池电流诊断方法的流程图。如图4所示，本发明还提供了一种电池电流诊断方法，用于上述的电池电流采集系统100，包括以下步骤：

S10：采集两个分流器11两端的电压信号值；

S20：比较两个分流器11的电压信号值，并在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号；

S30：根据报警信号输出报警提示信息。

本实施例的电池电流诊断方法通过信号采集单元20分别采集两个分流器11的电压信号值，在两个电压信号值的差值超过预设阈值时，判断为其中至少有一个分流器11的性能可能出现的问题，所测得的电流值不再可信，此时发出报警提示信息，例如在仪表盘上显示或者发出警报声等，以提示驾驶员需要更换电流传感器10。本实施例通过在电流传感器10上设置两个分流器11可以避免依靠单独一个分流器采集电池电流时因共因时效，进而提高电流传感器10的可靠性。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种电池电流采集系统，其特征在于，包括：

电流传感器，串联于所述电池的充放电回路中，所述电流传感器包括两个串联的分流器；

信号采集单元，用于采集两个所述分流器两端的电压信号值；

诊断单元，用于比较两个所述分流器的电压信号值，并用于在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号；和

报警单元，用于在接收到所述报警信号时输出报警提示信息。

2.根据权利要求1所述的电池电流采集系统，其特征在于，所述信号采集单元包括：

信号处理单元，与所述电流传感器相连，用于采集两个所述分流器两端的模拟电压值，并将所述模拟电压值转换成数字电压值，进而输出给所述诊断单元。

3.根据权利要求2所述的电池电流采集系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：

滤波单元，用于对所述模拟电压值进行滤波；和

信号放大单元，用于对滤波后的所述模拟电压值进行信号放大。

4.根据权利要求1所述的电池电流采集系统，其特征在于，还包括：

温漂补偿单元，用于计算所述分流器因温漂需要补偿的阻值。

5.根据权利要求4所述的电池电流采集系统，其特征在于，所述温漂补偿单元包括：

温度传感器，用于采集两个所述分流器的温度；

存储单元，用于存储两个所述分流器的特征信息；和

计算单元，分别与所述温度传感器和所述存储单元通信连接，用于根据所述分流器的温度和特征信息计算所述分流器因温漂需要补偿的阻值。

6.根据权利要求1所述的电池电流采集系统，其特征在于，还包括：

通信模块，与所述信号采集单元相连，用于将所述分流器的电压信号值发送至车辆的其他模块。

7.根据权利要求6所述的电池电流采集系统，其特征在于，

所述通信模块为菊花链通信模块。

8.一种电池电流诊断方法，用于权利要求1-7中任一项所述的电池电流采集系统，其特征在于，包括以下步骤：

采集两个所述分流器两端的电压信号值；

比较两个所述分流器的电压信号值，并在两个电压信号值的差值超过预设阈值时发送报警信号；

根据所述报警信号输出报警提示信息。