CN111152659A - 电池包高压拓补结构及基于该结构的继电器粘连检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电池包高压拓补结构及基于该结构的继电器粘连检测方法，运用于电池系统和整车系统的配合中，将原电池系统的充电继电器、总正继电器、预充电阻、预充继电器移到整车系统的PDU里面，并基于该结构提出一种继电器粘连检测方法。本发明提供了一种精简的电池高压拓扑结构，有效降低电池系统的重量、节省空间，同时基于该结构的继电器粘连检测方法，不用占用高压检测通道，极大减少了高压通道的占用，节省了BMS的硬件资源。

Description

电池包高压拓补结构及基于该结构的继电器粘连检测方法

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种电池包高压拓补结构及基于该结构的继电器粘连检测方法。

背景技术

安全是汽车最基本的属性，安全性能应该是评价一款新能源汽车品质的最重要的标准，其中电动汽车中的电池系统是电动汽车的能量来源，它是由电池管理系统（BMS）、电池模组、高压继电器、电流传感器、熔断器等组成，能量的输出、电池的充电等是通过继电器的通断来实现的。继电器在大电流异常通断的时候，带载切断形成的电弧极易损伤继电器，造成继电器粘连或者损坏。现在的电池系统基本上包括了主正继电器、主负继电器、快充继电器、加热继电器、预充继电器等几种继电器。当继电器出现故障的时候，需要拆下整个电池包，返回到专业厂家才能维修。

继电器在电动汽车整个生命周期过程中使用的频率很高，极易出现问题，对继电器的故障诊断变的尤为重要。现在的诊断方式都是通过采集继电器内外侧的电压来判断继电器是否粘连，但是有时碍于电池管理系统（BMS）的总压检测通道有限，很多继电器的粘连检测就无法实现。

针对以上技术问题，故需对其进行改进。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种电池包高压拓补结构及基于该结构的继电器粘连检测方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池包高压拓扑结构，运用于电池系统和整车系统的配合中，所述电池包高压拓扑结构包括：电池模组、主熔断器、加热熔断器、加热继电器、电流传感器、总负继电器、加热膜、主正继电器、预充电阻、预充继电器、充电继电器、充电熔断器；所述电池模组、主熔断器、加热熔断器、加热继电器、电流传感器、总负继电器、加热膜安装于电池系统中；所述主正继电器、预充电阻、预充继电器、充电继电器、充电熔断器安装于整车系统的电源分配单元PDU中，所述电池系统和整车系统通过正高压连接器和负高压连接器连接形成回路。

作为优选方案，所述电池模组的正极经过主熔断器连接到正高压连接器；电池模组的负极经过电流传感器、总负继电器连接到负高压连接器。

作为优选方案，所述加热熔断器、加热继电器、加热膜相互串联后并联在正高压连接器和负高压连接器连接两端组成电池系统的一个支路负载。

作为优选方案，所述整车系统的电机一端通过主正继电器与正高压连接器连接；所述整车系统的电机另一端与正负压连接器连接。

作为优选方案，所述预充电阻和预充继电器串联后并联在主正继电器两端组成整车系统的一个支路负载。

作为优选方案，所述充电熔断器、充电继电器、充电设备相互串联后并联在正高压连接器和负高压连接器连接两端组成整车系统的另一个支路负载。

一种基于该电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法，包括如下步骤：

S1:电池管理系统BMS进行自检，若自检正常，判断电池管理系统BMS是否收到交/直流充电桩发出的充电连接确认信号，若是，则所述电池管理系统BMS进入充电检查流程；若否，则所述电池管理系统BMS进入放电检查流程；

S2.利用分压采样电路检测总负继电器和充电设备、电机公共点处的电压HV1，所述电池管理系统BMS判断所述电压HV1是否小于电池模组电压的预设百分比电压值，若是，则判定总负继电器存在粘连情况，电池管理系统BMS报警，中断充放电流程；若否，则判定总负继电器不存在粘连情况，电池管理系统BMS不报警。

S3.吸合总负继电器，电池管理系统BMS通过电流传感器检测判断回路电流是否大于预设值，若是，则判定加热继电器粘连，电池管理系统BMS报警，中断充放电流程；若否，则判定加热继电器不存在粘连情况，电池管理系统BMS不报警，所述电池模组进入充电状态或者放电状态。

作为优选方案，所述步骤S2中的电池模组电压的预设百分比电压值为电池模组电压的10%。

作为优选方案，所述步骤S3中的回路电流预设值为1A。

作为优选方案，还包括步骤：

S4.整车系统的整车控制器VCU对充电继电器、总正继电器、预充继电器进行粘连检测，若存在异常则整车控制器VCU报警。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1）本发明提供了一种精简的电池包高压拓扑结构，可以有效降低电池系统的重量和节省空间。提高电池系统的能量密度，同时把充电继电器、总正继电器、预充电阻、预充继电器移到整车的PDU里面，有效降低了电池系统的故障率，提高了可维修性，降低维修成本。电池系统里面的继电器粘连检测所需要的总压通道大幅减少，充电继电器、总正继电器、预充继电器的粘连检测可以给VCU检测。

2）另外本发明提供了一种基于该电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法，可以不用占用高压检测通道，整个电池系统所需要的高压检测通道只有两路，极大减少了高压通道的占用，节省了BMS的硬件资源。

附图说明

图1是本发明电池包高压拓扑结构实施例一的电池包高压拓扑结构的示意图；

图2是本发明基于电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法实施例一的基于电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例一：

如图1-2所示，本实施克服了现有技术的不足，提出了一种精简的电池包高压拓扑结构，并提供了一种基于该结构的继电器粘连检测方法，本发明避免了电池系统中充电继电器、总正继电器粘连造成的维修困难，同时也避免BMS总压检测通道不足造成不能全部检测继电器粘连的问题。

具体的，电池包高压拓扑结构包括：电池模组、主熔断器、加热熔断器、加热继电器、电流传感器、总负继电器、加热膜、主正继电器、预充电阻、预充继电器、充电继电器、充电熔断器；其中，电池模组、主熔断器、加热熔断器、加热继电器、电流传感器、总负继电器、加热膜安装于电池系统中；主正继电器、预充电阻、预充继电器、充电继电器、充电熔断器安装于整车系统的电源分配单元PDU中，电池系统和整车系统通过正高压连接器和负高压连接器连接形成回路。

其中，电池模组的正极经过主熔断器连接到正高压连接器；电池模组的负极经过电流传感器、总负继电器连接到负高压连接器；加热熔断器、加热继电器、加热膜相互串联后并联在正高压连接器和负高压连接器连接两端组成电池系统的一个支路负载；整车系统的电机一端通过主正继电器与正高压连接器连接；所述整车系统的电机另一端与正负压连接器连接；预充电阻和预充继电器串联后并联在主正继电器两端组成整车系统的一个支路负载

使用频率很高的充电继电器和主正继电器在遇到异常情况造成触点粘连或者熔毁等故障时，可以及时的打开PDU进行更换维修，避免了拆下电池包，到电池厂家才能维修的麻烦，可以及时消除故障。同时也可以减轻电池包的重量，把省下的空间用来排布电池，提高了电池系统的能量密度。

基于该电池包高压拓扑结构的一种继电器粘连检测方法，主要目的用来判断总负继电器粘连检测情况和加热继电器粘连检测情况。具体步骤如下：

S1:电池管理系统BMS进行自检，若自检正常，判断电池管理系统BMS是否收到交/直流充电桩发出的充电连接确认信号，若是，则所述电池管理系统BMS进入充电检查流程；若否，则所述电池管理系统BMS进入放电检查流程；

S2.利用分压采样电路检测总负继电器和充电设备、电机公共点处的电压HV1，所述电池管理系统BMS判断所述电压HV1是否小于电池模组电压的预设百分比电压值，若是，则判定总负继电器存在粘连情况，电池管理系统BMS报警，中断充放电流程；若否，则判定总负继电器不存在粘连情况，电池管理系统BMS不报警。

S3.吸合总负继电器，电池管理系统BMS通过电流传感器检测判断回路电流是否大于预设值，若是，则判定加热继电器粘连，电池管理系统BMS报警，中断充放电流程；若否，则判定加热继电器不存在粘连情况，电池管理系统BMS不报警，所述电池模组进入充电状态或者放电状态。

其中，电池模组电压的预设百分比电压值为电池模组电压的10%，回路电流预设值为1A，为最优方案；HV+是动力电池组的正极电压；HV-是动力电池组的负极电压，也是分压采样电路检测到的总负继电器、加热膜的公共点处的电压；HV1是总负继电器、加热膜、充电设备、电机公共点处的电压。电池系统会工作在充电状态和放电状态，高压继电器的粘连在两种状态下都要进行高压继电器的粘连检测。

本实施例对充电继电器、总正继电器、预充继电器的检测由整车系统的整车控制器VCU完成，包括如下步骤：

S4.整车系统的整车控制器VCU对充电继电器、总正继电器、预充继电器进行粘连检测，若存在异常则整车控制器VCU报警

本实施例提供了一种精简的电池包高压拓扑结构，可以有效降低电池系统的重量和节省空间，提高电池系统的能量密度，同时把充电继电器、总正继电器、预充电阻、预充继电器移到整车的PDU里面，有效降低了电池系统的故障率，提高了可维修性，降低维修成本。电池系统里面的继电器粘连检测所需要的总压通道大幅减少，充电继电器、总正继电器、预充继电器的粘连检测可以给VCU检测；另外本实施例还提供了一种基于该结构的继电器粘连检测方法，可以不用占用高压检测通道，整个电池系统所需要的高压检测通道只有两路，极大减少了高压通道的占用，节省了BMS的硬件资源。

应当说明的是，以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池包高压拓扑结构，运用于电池系统和整车系统的配合中，其特征在于，所述电池包高压拓扑结构包括：电池模组、主熔断器、加热熔断器、加热继电器、电流传感器、总负继电器、加热膜、主正继电器、预充电阻、预充继电器、充电继电器、充电熔断器；所述电池模组、主熔断器、加热熔断器、加热继电器、电流传感器、总负继电器、加热膜安装于电池系统中；所述主正继电器、预充电阻、预充继电器、充电继电器、充电熔断器安装于整车系统的电源分配单元PDU中，所述电池系统和整车系统通过正高压连接器和负高压连接器连接形成回路。

2.如权利要求1所述的一种电池包高压拓扑结构，其特征在于，所述电池模组的正极经过主熔断器连接到正高压连接器；电池模组的负极经过电流传感器、总负继电器连接到负高压连接器。

3.如权利要求2所述的一种电池包高压拓扑结构，其特征在于，所述加热熔断器、加热继电器、加热膜相互串联后并联在正高压连接器和负高压连接器连接两端组成电池系统的一个支路负载。

4.如权利要求1所述的一种电池包高压拓扑结构，其特征在于，所述整车系统的电机一端通过主正继电器与正高压连接器连接；所述整车系统的电机另一端与正负压连接器连接。

5.如权利要求4所述的一种电池包高压拓扑结构，其特征在于，所述预充电阻和预充继电器串联后并联在主正继电器两端组成整车系统的一个支路负载。

6.如权利要求5所述的一种电池包高压拓扑结构，其特征在于，所述充电熔断器、充电继电器、充电设备相互串联后并联在正高压连接器和负高压连接器连接两端组成整车系统的另一个支路负载。

7.一种基于如权利要求1-6任一项所述的电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:电池管理系统BMS进行自检，若自检正常，判断电池管理系统BMS是否收到交/直流充电桩发出的充电连接确认信号，若是，则所述电池管理系统BMS进入充电检查流程；若否，则所述电池管理系统BMS进入放电检查流程；

S2.利用分压采样电路检测总负继电器和充电设备、电机公共点处的电压HV1，所述电池管理系统BMS判断所述电压HV1是否小于电池模组电压的预设百分比电压值，若是，则判定总负继电器存在粘连情况，电池管理系统BMS报警，中断充放电流程；若否，则判定总负继电器不存在粘连情况，电池管理系统BMS不报警；

S3.吸合总负继电器，电池管理系统BMS通过电流传感器检测判断回路电流是否大于预设值，若是，则判定加热继电器粘连，电池管理系统BMS报警，中断充放电流程；若否，则判定加热继电器不存在粘连情况，电池管理系统BMS不报警，所述电池模组进入充电状态或者放电状态。

8.如权利要求7所述的一种基于电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法，其特征在于，所述步骤S2中的电池模组电压的预设百分比电压值为电池模组电压的10%。

9.如权利要求7所述的一种基于电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法，其特征在于，所述步骤S3中的回路电流预设值为1A。

10.如权利要求7所述的一种基于电池包高压拓扑结构的继电器粘连检测方法，其特征在于，还包括步骤：

S4.整车系统的整车控制器VCU对充电继电器、总正继电器、预充继电器进行粘连检测，若存在异常则整车控制器VCU报警。

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