CN110333457B - 一种动力电池组电压采样电路、动力系统及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池组电压采样电路，通过分压单元对动力电池组进行分压，对分压单元进行多路采样，多路采样的电压分别输入多路选择器的不同输入通道，多路选择器的输入端连接模数转换器，当多路选择器选通任意一个输入通道与模数转换器接通时，模数转换器可以将模拟采样电压转换为数字采样电压，实现对动力电池组的电压采样。通过判断两个输入通道的数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，确定该采样电路为正常还是故障，进而实现对采样电路的有效诊断，无需重新设计一条完全独立的高压采样回路，有效利用了单片机的资源，使得电池管理系统中的高压采样系统更加简单。本发明还公开了一种动力系统和新能源汽车。

Description

一种动力电池组电压采样电路、动力系统及新能源汽车

技术领域

本发明涉及交通工具技术领域，尤其涉及一种动力电池组电压采样电路、动力系统及新能源汽车。

背景技术

在新能源汽车中，动力系统一般主要包括动力电池组和电机。其中动力电池组由若干个电池模组通过一定的串并联方式组合在一起。为了确保动力系统工作正常，原始设备制造商(Original Equipment Manifacture，OEM)一般需要对动力电池组的电压进行采样检测。动力电池组一般具有较高的工作电压，例如乘用车的动力电池组电压在300V或400V以上，而商用车的动力电池组的电压更高。动力电池组的输出电压太高难以直接进行采样检测。

现有技术提供了一种分压采样方案，具体为通过电阻分压的方式，将动力电池组采样点的电压，降低至单片机可测量的电压范围，然后进行采样检测。

然而，功能安全要求高压采样回路必须存在有效诊断，这种单一的分压采样方案并未对高压采样回路进行有效诊断，当高压采样回路出现故障时，将导致无法有效检测动力电池组的输出电压。因此，为了满足功能安全要求，OEM需要对动力电池组的高压采样回路进行冗余设计，也即重新设计一套完全独立的高压采样回路，用于冗余诊断。这种冗余设计需要使用单片机更多的I/O口，既浪费单片机的片上资源，而且使得整个电池管理系统更加复杂，进而使电池管理系统更加笨重。

发明内容

为了解决现有技术中通过冗余设计对高压采样回路进行诊断，导致的单片机资源浪费、电池管理系统中的高压采样系统复杂、笨重的问题，本申请实施例提供了一种动力电池组电压采样电路、动力系统及新能源汽车。

本申请第一方面提供了一种动力电池组电压采样电路，包括：分压单元、多路选择器、模数转换器和处理器；

所述分压单元的两输入端分别连接动力电池组的正极和负极；

所述分压单元，用于将所述动力电池组的电压进行分压；

所述多路选择器至少包括以下两个输入通道，分别为第一输入通道和第二输入通道；所述第一输入通道和第二输入通道均连接所述分压单元的输出端；

所述多路选择器，用于选通所述第一输入通道与所述模数转换器接通或所述第二输入通道与所述模数转换器接通；

所述模数转换器，用于将所述第一输入通道的第一模拟采样电压和第二输入通道的第二模拟采样电压分别转换为第一数字采样电压和第二数字采样电压；

所述处理器，用于判断所述第一数字采样电压和第二数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，若在，则确定该采样电路正常；反之故障；

该采样电路还包括：第一开关；

所述第一输入通道通过所述第一开关连接第一参考电压；

所述处理器，还用于控制所述第一开关的开关状态；当正常采集所述动力电池组的电压时，控制所述第一开关断开；当诊断模数转换器采集是否正常时，控制所述第一开关闭合；当所述第一开关闭合时，用于判断所述第一数字采样电压与所述第一参考电压的误差在第一预设范围内时，确定所述模数转换器采集正常，且所述第一开关正常，多路选择器正常。

可选的，所述分压单元包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述动力电池组的正极，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第一端连接所述动力电池组的负极；

所述第一电阻的第二端作为所述分压单元的输出端。

可选的，该采样电路还包括：第三电阻和第四电阻；

所述第一输入通道通过所述第三电阻连接所述分压单元的输出端；

所述第二输入通道通过所述第四电阻连接所述分压单元的输出端。

可选的，该采样电路还包括：第二开关；

所述第二输入通道通过所述第二开关连接第二参考电压；

所述处理器，还用于控制所述第二开关的开关状态；当正常采集所述动力电池组的电压时，控制所述第二开关断开；当诊断模数转换器采集是否正常时，控制所述第二开关闭合；当所述第二开关闭合时，用于判断所述第二数字采样电压与所述第二参考电压的误差在第二预设范围内时，确定所述模数转换器采集正常，且所述第二开关正常，多路选择器正常。

可选的，所述第一开关的控制端连接所述处理器的第一I/O口；

所述处理器，用于控制所述第一I/O口输出的电平高低来控制所述第一开关的开关状态。

可选的，所述第二开关的控制端连接所述处理器的第二I/O口；

所述处理器，用于控制所述第二I/O口输出的电平高低来控制所述第二开关的开关状态。

可选的，该采样电路还包括：第一参考电压产生电路；

所述第一参考电压产生电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻和第一稳压管；

所述第五电阻的第一端连接车载蓄电池，所述第五电阻的第二端作为所述第一参考电压的输出端；

所述第六电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的第二端通过所述第七电阻接地；

所述第一稳压管的第一端连接所述第六电阻的第一端，所述第一稳压管的第二端接地，所述第一稳压管的第三端连接所述第六电阻的第二端。

可选的，该采样电路还包括：第二参考电压产生电路；

所述第二参考电压产生电路包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻和第二稳压管；

所述第八电阻的第一端连接车载蓄电池，所述第八电阻的第二端作为所述第二参考电压的输出端；

所述第九电阻的第一端连接所述第八电阻的第二端，所述第九电阻的第二端通过所述第十电阻连接所述第一参考电压；

所述第二稳压管的第一端连接所述第八电阻的第二端，所述第二稳压管的第二端接地，所述第二稳压管的第三端连接所述第九电阻的第二端。

本申请第二方面还提供了一种动力系统，所述动力系统包括本申请第一方面提供的动力电池组电压采样电路，还包括动力电池组、逆变器和电机；

所述动力电池组电压采样电路，用于采集所述动力电池组的电压；

所述逆变器，用于将所述动力电池组输出的直流电逆变为交流电提供给所述电机。

本申请第三方面还提供了一种新能源汽车，所述新能源汽车包括本申请第二方面提供的动力系统，还包括整车控制器；

所述整车控制器与所述处理器通信，用于获知所述采样电路是否故障。

与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：

本申请实施例提供的动力电池组电压采样电路，通过分压单元对动力电池组进行分压，对分压单元进行多路采样，多路采样的电压分别输入多路选择器的不同输入通道，多路选择器的输出端连接模数转换器的输入端，当多路选择器选通任意一个输入通道与模数转换器接通时，模数转换器可以将输入的模拟采样电压转换为数字采样电压，实现对动力电池组的电压采样。并且，可以通过判断不同输入通道的数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，确定该采样电路为正常还是故障。

该方法通过模拟采样前端(Analog Front-End，AFE)的多路采样通道采样同一点的模拟电压，实现采样功能的冗余，进而实现对采样电路的有效诊断，无需重新设计一条完全独立的高压采样回路，有效利用了单片机的资源，使得电池管理系统中的高压采样系统更加简单。通过增加第一开关，第一输入通道通过第一开关连接第一参考电压Ref1，可以比较采样值与第一参考电压Ref1，实现对多路选择器、模数转换器采样精度、供电电源以及第一开关的故障诊断，大大提高了采样电路的诊断覆盖率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1所示为本发明实施例提供的一种动力电池组电压采样电路的结构示意图；

图2所示为本发明另一实施例提供的一种动力电池组电压采样电路的结构示意图；

图3所示为本发明实施例提供的一种第一参考电压生成电路的结构示意图；

图4所示为本发明又一实施例提供的一种动力电池组电压采样电路的结构示意图；

图5所示为本发明实施例提供的一种第二参考电压生成电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了实现对动力电池组电压采样，现有技术提供了分压采样的技术方案，通过电阻分压的方式，将动力电池组的采样点的电压，降低至单片机可测量的电压范围，然后进行采样检测。功能安全要求高压采样回路必须存在有效诊断，上述分压采样技术方案并未提供对高压采样回路的有效诊断，高压采样回路出现故障时，无法有效检测动力电池组的输出电压。

为了满足功能安全要求，OEM一般采用重新设计一条完全独立的高压采样电路的方式，实现对采样电路的有效诊断。这种冗余设计需要使用单片机更多的I/O口，既浪费单片机的片上资源，而且使得整个电池管理系统更加复杂，进而使得电池管理系统更加笨重。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种动力电池组电压采样电路，通过分压单元对动力电池组进行分压，对分压单元进行多路采样，多路采样的电压分别输入多路选择器的不同输入通道，多路选择器的输出端连接模数转换器输入端，当多路选择器选通任意一个输入通道时，模数转换器可以将输入的模拟采样电压转换为数字采样电压，实现对动力电池组的电压采样。并且，可以通过判断两个输入通道的数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，确定该采样电路为正常还是故障。

该方法通过模拟采样前端的多路采样通道采样同一点的模拟电压，实现采样功能的冗余，进而实现对采样电路的有效诊断，无需重新设计一条完全独立的高压采样回路，有效利用了单片机的资源，使得电池管理系统中的高压采样系统更加简单。

下面结合附图，对本申请实施例提供的动力电池组电压采样电路进行介绍。

图1所示为本申请实施例提供的动力电池组电压采样电路的结构示意图，请参照图1，该动力电池组电压采样电路100包括：

分压单元10、多路选择器20、模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)30和处理器(图中未示出)。

分压单元10的两输入端分别连接动力电池组50的正极和负极；

分压单元10，用于将动力电池组50的电压进行分压；

多路选择器20至少包括以下两个输入通道，分别为第一输入通道和第二输入通道；第一输入通道和第二输入通道均连接分压单元10的输出端；本申请实施例以两个输入通道进行示例性地说明，在本申请实施例其他可能的实现方式中，可以包括两个以上数量的输入通道，输入通道越多，采样电路的冗余设置越多，有利于采样电路的诊断。其中，相较于采用两个以上输入通道进行采样，采用两个输入通道进行采样可以节省成本。

多路选择器20，用于选通第一输入通道与模数转换器30接通或第二输入通道与模数转换器30接通；

模数转换器30，用于将第一输入通道的第一模拟采样电压和第二输入通道的第二模拟采样电压分别转换为第一数字采样电压和第二数字采样电压；

处理器，用于判断第一数字采样电压和第二数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，若在，则确定该采样电路正常；反之故障。在本申请实施例中，模数转换器30和处理器可以为相互独立的器件，在本申请实施例其他可能的实现方式中，模数转换器30也可以集成在处理器上，也就是说，采样电路可以包括分压单元，多路选择器和集成有模数转换器的处理器。

其中，分压单元10可以包括第一电阻和第二电阻。请参照图1，第一电阻可以为R₁，第二电阻可以为R₂。第一电阻R₁的第一端连接动力电池组50的正极，第一电阻的第二端连接第二电阻R₂的第一端，第二电阻R₂的第一端连接动力电池组50的负极；第一电阻R₁的第二端作为分压单元10的输出端。由于第一电阻R₁的第二端与第二电阻R₂的第一端连接，分压单元10的输出端可以视为第一电阻R₁与第二电阻R₂的公共端，分压单元10的输入端可以视为第一电阻与第二电阻除公共端以外的另一端。

根据电阻分压原理，可知分压单元10输出端电压，也即R₁与R₂的公共端的电压与动力电池组50电压具有如下关系：

其中，U_s表示分压单元输出端电压，U_p表示动力电池组电压，R₁，R₂分别表示第一电阻和第二电阻的阻值。在获取分压单元输出端电压U_s后，可以通过式(1)，计算得到动力电池组电压U_p。其中，U_s可以通过模数转换器30测量得到，而模数转换器30具有一定的测量量程，为了使U_s落入模数转换器30能够测量的模拟电压范围内，需要对R₁，R₂的阻值进行合理设置。作为本申请的一个具体示例，当R₁＝2MΩ，R₂＝20KΩ时，分压单元输出端的电压U_s可以降低至5V以内。

在上述实施例中，分压单元10输出端连接多路选择器20的第一输入通道和第二输入通道，而第一输入通道和第二输入通道的电阻相对较小，直接连接至分压单元10的输出端可以产生较大的电流，可以对模数转换器30等器件产生较大影响。例如，电流过大可以导致器件损坏。为此，可以增加限流电阻，降低采样电路的电流，以避免因电流过大导致的器件损坏。

在一种可能的实现方式中，采样电路还可以包括第三电阻和第四电阻。请参照图1，第三电阻可以为R₃，第四电阻可以为R₄，多路选择器20的第一输入通道可以通过第三电阻R₃连接分压单元10的输出端，多路选择器20的第二输入通道可以通过第四电阻R₄连接分压单元10的输出端。由于第三电阻R₃和第四电阻R₄的作用在于限流，因此，第三电阻R₃和第四电阻R₄的电阻值可以设置为较大的电阻值。作为本申请的一个具体示例，第三电阻R₃的电阻值可以为10KΩ，第四电阻R₄的电阻值可以设置为10KΩ，如此，输入到多路选择器20的第一输入通道和第二输入通道的电流可以控制在0.5mA以内，因而不会损坏器件。

由于第三电阻R₃和第四电阻R₄均连接至分压单元10的输出端，当第三电阻R₃和第四电阻R₄中的任意一个发生故障，如发生短路或断路，均会导致对应的模拟采样电压发生变化，进而导致对应的数字采样电压发生变化，可以根据两路通道对应的数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，判断采样电路是否故障。

由上可知，本申请实施例提供的动力电池组电压采样电路，通过分压单元对动力电池组进行分压，对分压单元进行多路采样，多路采样的电压分别输入多路选择器的不同输入通道，多路选择器的输出端连接模数转换器的输入端，当多路选择器选通任意一个输入通道与模数转换器接通时，模数转换器可以将输入的模拟采样电压，转换为数字采样电压，实现对动力电池组的电压采样。并且可以通过判断两个不同输入通道的数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，确定该采样电路为正常还是故障。

该方法通过多路采样通道采样同一点的模拟电压，实现采样功能的冗余，进而实现对采样电路进行有效诊断，如此，无需重新设计一条完全独立的高压采样回路，有效利用了单片机的片上资源，使得电池管理系统中的高压采样系统更加简单。

在上述实施例中，对电路的有效诊断可以覆盖到ADC外围电路，包括第三电阻R₃和第四电阻R₄的短路或断路故障，在有些情况下，多路选择器20、模数转换器30也可能发生故障，还可以增加对多路选择器20、模数转换器30等器件的诊断，提高诊断覆盖率。

请参照图2，该动力电池组电压采样电路还包括第一开关M₁，第一输入通道通过第一开关连接第一参考电压Ref1。

处理器，还用于控制第一开关的开关状态。

当正常采集动力电池组的电压时，也就是正常工作模式下，控制第一开关断开；当诊断模数转换器采集是否正常时，也就是诊断模式下，控制第一开关M₁闭合。

当第一开关M₁闭合时，用于判断第一数字采样电压与第一参考电压的误差在第一预设范围内时，确定模数转换器30采集正常，且第一开关M₁正常，多路选择器20正常。

需要说明的是，当第一开关M₁断开时，采样值为第三电阻R₃分压后的电压值，一般与第一参考电压Ref1并不相同。

作为本申请的一个具体示例，第一开关M₁可以为PNP型三极管。当第一开关M₁为PNP型三极管时，PNP型三极管的发射极与第一参考电压Ref1连接，PNP型三极管的集电极与第一输入通道连接，从而实现了第一输入通道通过第一开关连接第一参考电压Ref1。

处理器具有通用输入/输出接口(General Purpose Input Output，GPIO)，可以输出低电平信号或高电平信号。第一开关的控制极可以连接处理器的第一I/O口，其中，第一I/O可以是处理器的GPIO中的任意一个，处理器可以控制第一I/O口输出的电平高低来控制第一开关的开关状态。

以PNP型三极管作为示例进行说明，请参照图2，当第一开关M₁为PNP型三极管时，其控制端也就是PNP三极管的基极，GPIO 1可以作为处理器的第一I/O，将PNP型三极管的基极与GPIO 1连接，相当于将第一开关M₁的控制端与处理器的第一I/O口连接。当GPIO 1输出低电平时，第一开关M₁闭合，此时，第一输入通道的第一模拟采样电压为第一参考电压Ref1；当GPIO输出高电平时，控制第一开关断开，此时，第一输入通道的第一模拟采样电压为第三电阻R₃分压后的电压值。

作为上述实施例的扩展，第一开关M₁还可以为NPN型三极管。当第一开关M₁为NPN型三极管时，其连接方式与PNP型三极管类似，可以参照PNP型三极管的连接方式。在本申请实施例其他可能的实现方式中，第一开关M₁还可以为场效应管，如金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semi-Conductor Field Effect Transistor，MOS FET)等等。

第一开关M₁的作用在于，在诊断模式下，也就是第一开关闭合的情况下，采样第一参考电压Ref1对采样电路进行诊断。其中，第一参考电压Ref1可以由第一参考电压产生电路提供。因此，动力电池组电压采样电路还可以包括第一参考电压产生电路。

第一参考电压产生电路可以包括第五电阻、第六电阻、第七电阻和第一稳压管。其中，第五电阻的第一端连接车载蓄电池，第五电阻的第二端作为第一参考电压的输出端；第六电阻的第一端连接第五电阻的第二端，第六电阻的第二端通过第七电阻接地；第一稳压管的第一端连接第六电阻的第一端，第一稳压管的第二端接地，第一稳压管的第三端连接第六电阻的第二端。通过第五电阻、第六电阻、第七电阻和第一稳压管搭建形成一个稳压电路，从而可以提供稳定的第一参考电压Ref1给第一开关M₁。

图3示出了第一参考电压产生电路的一个示例。请参照图3，第一电阻、第六电阻、第七电阻可以分别用R₅、R₆、R₇表示，车载蓄电池电压可以用V_s表示，第一稳压管可以为TL431，在本申请实施例中，TL431的基准电压V_b可以为2.5V，R₅电阻值相对较小，R₆、R₇电阻值相对较大，上述元器件搭建形成一个稳压电路，该稳压电路的输出V_out1可以通过如下公式计算：

作为一个示例，R₅电阻值可以为150Ω，R₆、R₇电阻值可以为10KΩ、12KΩ。将上述具体值代入式(2)进行计算，可以得到V_out1约为4.6V。可以将该电压作为第一参考电压Ref1，用于对第一开关M₁以及多路选择器20进行诊断。

第一采样电压生成电路还可以包括滤波电容C₁，请参照图3，滤波电容C₁的两端分别连接第一稳压器的第一端和第二端，用于对第一稳压器输出的电压进行滤波去噪。

第一参考电压Ref1可以设置为分压单元10输出端的电压的上限，由于该第一参考电压Ref1在正常工作的电压范围之外，当接入第一参考电压Ref1后，模拟采样前端采样到的电压值应当与第一参考电压Ref1接近，而与正常工作时的采样值差异较大，当采样到的电压值接近Ref1，则第一开关M₁可以视为正常，当采样到的电压与正常工作电压相近，则第一开关M₁可以视为存在故障，例如存在断路。

因此，可以确保第一开关M₁的故障不会被漏检，提高了诊断覆盖率。另外，将采样值与第一参考电压进行比较，若差值在第一预设范围内，则可以确定当前ADC采样精度正常。在ADC采样精度正常的情况下，若供电电源电压出现偏差，会影响第一参考电压Ref1，从而影响ADC的采样值，对比该采样值与第一参考电压设定值，可以检测供电电源是否正常。

动力电池组电压采样电路的采样值为被选通的输入通道的采样值，当多路选择器选通的输入通道错误时，如在需要选通第一输入通道时，选通了第二输入通道，可以使得当前的采样值与第一输入通道的采样值，也即第一参考电压Ref1不符，据此，可以明确多路选择器20出现故障。也就是说，通过增加第一开关M₁还可以对多路选择器20进行诊断，提高了诊断覆盖率。

由上可知，本申请实施例提供的动力电池组电压采样电路，通过增加第一开关，第一输入通道通过第一开关连接第一参考电压Ref1，可以比较采样值与第一参考电压Ref1，实现对多路选择器20、模数转换器30采样精度、供电电源以及第一开关M₁的故障诊断，大大提高了采样电路的诊断覆盖率。

作为上述实施例的扩展，动力电池组电压采样电路还可以包括第二开关，第二输入通道通过第二开关连接第二参考电压，处理器还可以用于控制第二开关的开关状态；当正常采集动力电池组的电压时，控制第二开关断开；当诊断模数转换器采集是否正常时，控制第二开关闭合；当第二开关闭合时，用于判断第二数字采样电压与第二参考电压的误差在第二预设范围内时，确定模数转换器采集正常，且第二开关正常，多路选择器正常。

动力电池组电压采样电路可以包括第一开关，也可以包括第二开关，还可以包括第一开关和第二开关。下面结合附图对包括第一开关和第二开关的动力电池组电压采样电路进行介绍。

图4所示为本申请实施例提供的一种动力电池组电压采样电路的结构示意图，该实施例是在图2所示实施例的基础上进行的改进，这里仅就与图2所示实施例的区别进行说明，与图2所示实施例相同的部分可以参照图2所示实施例。

请参照图4，动力电池组电压采样电路还包括第二开关M₂，与第一开关相类似，第二输入通道可以通过第二开关M₂连接第二参考电压Ref2，处理器可以用于控制第二开关M₂的开关状态，当正常采集动力电池组的电压时，控制第二开关M₂断开；当诊断模数转换器30采集是否正常时，控制第二开关M₂闭合；当第二开关闭合M₂时，用于判断第二数字采样电压与第二参考电压的误差在第二预设范围内时，确定模数转换器30采集正常，且第二开关M₂正常，多路选择器20正常。

其中，处理器控制第二开关M₂的开关状态可以通过第二I/O口实现。作为一个示例，第二开关M₂的控制端可以连接处理器的第二I/O口，处理器可以控制第二I/O口输出的电平高低来控制第二开关的开关状态。其中，第二I/O口可以是处理器的GPIO中的一个，如GPIO2。

需要说明的是，第二参考电压Ref2和第一参考电压Ref1可以是不相等的，例如，当第一参考电压Ref1设置为高于分压单元10的输出端的电压上限，第二参考电压Ref2可以设置为低于分压单元10的输出端的电压下限，由于对采样电路进行诊断是通过将采样值与参考电压的设定值进行比较，将第一参考电压Ref1和第二参考电压Ref2设置为不同范围的值，可以提高诊断的覆盖率。

在第二开关M₂闭合时，可以比较采样值与第二参考电压Ref2，若第二数字采样电压与第二参考电压Ref2的误差在第二预设范围内时，确定模数转换器30采集正常，且第二开关M₂正常。其中，第二预设范围和第一预设范围可以根据经验设定，第二预设范围可以和第一预设范围不同。与第一开关M₁类似，第二开关M₂除了可以对数模转换器30、第二开关M₂进行检测外，还可以用于对多路选择器20、供电电源等进行故障检测，其检测原理或者说诊断原理与第一开关M₁类似，在此不再赘述。

第二参考电压Ref2可以由第二参考电压生成电路提供。第二参考电压产生电路包括第八电阻、第九电阻、第十电阻和第二稳压管。其中，第八电阻的第一端连接车载蓄电池，第八电阻的第二端作为第二参考电压的输出端，第九电阻的第一端连接第八电阻的第二端，第九电阻的第二端通过第十电阻连接第一参考电压，第二稳压管的第一端连接第八电阻的第二端，第二稳压管的第二端接地，第二稳压管的第三端连接第九电阻的第二端。通过上述连接方式，可以形成一个近地电压电路，也就是输出电压接近大地电压，可以作为第二参考电压Ref2。

与第一参考电压生成电路类似，第二参考电压生成电路还可以包括滤波电容C₂,可以用于对第二参考电压生成电路进行滤波、去噪。

图5示出了一种第二参考电压生成电路的结构示意图，请参照图5，第二参考电压生成电路可以包括第八电阻R₈、第九电阻R₉、第十电阻R₁₀和第二稳压管TL431，R₈的第一端连接车载蓄电池，第二端作为第二参考电压Ref2的输出端，R₉的第一端连接R₈的第二端，R₉的第二端通过R₁₀连接第一参考电压Ref1，第二稳压管TL431的第一端连接R₈的第二端，第二稳压管TL431的第二端接地，第二稳压管TL431的第三端连接R₉的第二端。第二参考电压生成电路的输出电压V_out2可以通过如下公式计算：

其中，V_b为第二稳压管的基准电压，V_out1为第一参考电压生成电路的输出电压，R₉、R₁₀为第九电阻、第十电阻的阻值。

在该示例中，第二稳压管的基准电压V_b可以为2.5V，第一参考电压生成电路的输出电压V_out1为4.6V，R₉、R₁₀电阻值可以为10KΩ、11KΩ。将上述具体值代入式(3)计算，可以得到V_out2约为0.6V，也就是第二参考电压Ref2为0.6V。

由于动力电池组的电压一般在250～450V之间，分压单元10输出端的电压介于2.5～4.5V之间，第一参考电压Ref1为4.6V，第二参考电压Ref2为0.6V，也就是第一参考电压和第二参考电压均设定在正常工作时采样电压范围之外，若M₁和M₂均不闭合，采样值不可能出现0.6V和4.6V，如此，可以实现对M₁和M₂的诊断。当处理器控制M₁和M₂断开时，如果采样值出现0.6V或4.6V，可以确认M₁或M₂出现短路故障，当处理器控制M₁和M₂闭合时，如果采样值未出现0.6V或4.6V，说明出现如果采样值未出现0.6V或4.6V，可以确认M₁或M₂出现开路故障。

由上可知，通过控制第一开关、第二开关的开关状态，并将第一输入通道的采样值与第一参考电压比较，第二输入通道的采样值与第二参考电压比较，不仅可以实现对对应输入通道的ADC以及第一开关、第二开关的故障诊断，而且可以同时在模拟采样前端载入两路定值参考电压，通过判断输入通道的数字采样电压与对应载入参考电压的差值是否在预设范围内，来实现对多路选择器的诊断，此外，还可以通过采样电压与参考电压的比较对供电电源等进行故障诊断，提高了诊断的覆盖率。而且，由于第一开关和第二开关均可以用于对ADC进行故障诊断，实现了ADC故障诊断的冗余。

基于上述实施例提供的动力电池组电压采样电路，本申请实施例还提供了一种动力系统。

该动力系统还包括上述实施例提供的动力电池组电压采样电路，还包括动力电池组、逆变器和电机。

其中，动力电池组电压采样电路，用于采集动力电池组的电压；

逆变器，用于将动力电池组输出的直流电逆变为交流电提供为电机。

基于上述实施例提供的动力电池组电压采样电路和动力系统，本申请实施例还提供了一种新能源汽车。

该新能源汽车包括上述实施例提供的动力系统，以及整车控制器，整车控制器可以与处理器通信，用于获知采样电路是否故障。

需要说明的是，本申请实施例所提及的新能源汽车可以视为广义上的新能源汽车，可以为纯电动汽车，也可以为油电混合车。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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 (10)

1.一种动力电池组电压采样电路，其特征在于，包括：分压单元、多路选择器、模数转换器和处理器；

所述分压单元的两输入端分别连接动力电池组的正极和负极；

所述分压单元，用于将所述动力电池组的电压进行分压；

所述多路选择器至少包括以下两个输入通道，分别为第一输入通道和第二输入通道；所述第一输入通道和第二输入通道均连接所述分压单元的输出端；

所述多路选择器，用于选通所述第一输入通道与所述模数转换器接通或所述第二输入通道与所述模数转换器接通；

所述模数转换器，用于将所述第一输入通道的第一模拟采样电压和第二输入通道的第二模拟采样电压分别转换为第一数字采样电压和第二数字采样电压；

所述处理器，用于判断所述第一数字采样电压和第二数字采样电压的差值是否在预设阈值范围内，若在，则确定该采样电路正常；反之故障；

该采样电路还包括：第一开关；

所述第一输入通道通过所述第一开关连接第一参考电压；

所述处理器，还用于控制所述第一开关的开关状态；当正常采集所述动力电池组的电压时，控制所述第一开关断开；当诊断模数转换器采集是否正常时，控制所述第一开关闭合；当所述第一开关闭合时，用于判断所述第一数字采样电压与所述第一参考电压的误差在第一预设范围内时，确定所述模数转换器采集正常，且所述第一开关正常，多路选择器正常。

2.根据权利要求1所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，所述分压单元包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端连接所述动力电池组的正极，所述第一电阻的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第一端连接所述动力电池组的负极；

所述第一电阻的第二端作为所述分压单元的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，该采样电路还包括：第三电阻和第四电阻；

所述第一输入通道通过所述第三电阻连接所述分压单元的输出端；

所述第二输入通道通过所述第四电阻连接所述分压单元的输出端。

4.根据权利要求1所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，该采样电路还包括：第二开关；

所述第二输入通道通过所述第二开关连接第二参考电压；

所述处理器，还用于控制所述第二开关的开关状态；当正常采集所述动力电池组的电压时，控制所述第二开关断开；当诊断模数转换器采集是否正常时，控制所述第二开关闭合；当所述第二开关闭合时，用于判断所述第二数字采样电压与所述第二参考电压的误差在第二预设范围内时，确定所述模数转换器采集正常，且所述第二开关正常，多路选择器正常。

5.根据权利要求3所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，所述第一开关的控制端连接所述处理器的第一I/O口；

所述处理器，用于控制所述第一I/O口输出的电平高低来控制所述第一开关的开关状态。

6.根据权利要求4所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，所述第二开关的控制端连接所述处理器的第二I/O口；

所述处理器，用于控制所述第二I/O口输出的电平高低来控制所述第二开关的开关状态。

7.根据权利要求5所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，该采样电路还包括：第一参考电压产生电路；

所述第一参考电压产生电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻和第一稳压管；

所述第五电阻的第一端连接车载蓄电池，所述第五电阻的第二端作为所述第一参考电压的输出端；

所述第六电阻的第一端连接所述第五电阻的第二端，所述第六电阻的第二端通过所述第七电阻接地；

所述第一稳压管的第一端连接所述第六电阻的第一端，所述第一稳压管的第二端接地，所述第一稳压管的第三端连接所述第六电阻的第二端。

8.根据权利要求4或6所述的动力电池组电压采样电路，其特征在于，该采样电路还包括：第二参考电压产生电路；

所述第二参考电压产生电路包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻和第二稳压管；

所述第八电阻的第一端连接车载蓄电池，所述第八电阻的第二端作为所述第二参考电压的输出端；

所述第九电阻的第一端连接所述第八电阻的第二端，所述第九电阻的第二端通过所述第十电阻连接所述第一参考电压；

所述第二稳压管的第一端连接所述第八电阻的第二端，所述第二稳压管的第二端接地，所述第二稳压管的第三端连接所述第九电阻的第二端。

9.一种动力系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的动力电池组电压采样电路，还包括：动力电池组、逆变器和电机；

所述动力电池组电压采样电路，用于采集所述动力电池组的电压；

所述逆变器，用于将所述动力电池组输出的直流电逆变为交流电提供给所述电机。

10.一种新能源汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的动力系统，还包括：整车控制器；

所述整车控制器与所述处理器通信，用于获知所述采样电路是否故障。

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