CN112277647A - 电池管理系统及车辆 - Google Patents

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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本公开涉及一种电池管理系统及车辆，以解决电池管理系统出现故障导致电动汽车行驶安全性降低的问题，该电池管理系统通过在第一微控制单元处于非故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力，根据第一微控制单元的控制信号驱动接触器开闭，在第一微控制单元处于故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力，根据第二微控制单元的控制信号驱动接触器开闭。这样，可以提高电池管理系统运行的稳定性，提高控制接触器的稳定性，提高电动汽车行驶的安全性。可以有效地降低接触器损坏的风险，降低电动汽车高压设备发生故障的风险。并且，该电路结构简单，电路自身发生故障的概率较低，因而，可以保障电池管理系统控制接触器开闭的可靠性。

Description

电池管理系统及车辆
技术领域
本公开涉及新能源车辆工程技术领域，具体地，涉及一种电池管理系统及车辆。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System)可以用于控制高压接触器开闭。当接触器处于闭合状态时，将电池包的各个环节进行连接，从而将电池包的电力提供给电动汽车，以使电动汽车基于该电力进行起车、加速等；当接触器处于断开状态时，切断电池包向电动汽车提供电力。
若电动汽车在行驶过程中，电池管理系统内的微控制单元(Micro ControllerUnit简称MCU)出现故障，例如出现非预期复位、程序跑飞，则接触器将会突然切换至断开状态，因而造成电动汽车的电力中断，可能导致电动汽车的车速突然降低，会有被追尾的风险，也会有接触器的触点烧蚀或粘连的风险，导致电动汽车行驶安全性降低。
发明内容
本公开的目的是提供一种电池管理系统及车辆，以解决电池管理系统出现故障导致电动汽车行驶安全性降低的问题。
为了实现上述目的，本公开实施例的第一方面，提供一种电池管理系统，所述电池管理系统包括：
第一微控制单元、电源供给单元、MOS管、与所述第一微控制单元通信连接的第二微控制单元、与所述第二微控制单元的第二输出端通信连接的驱动单元，其中，所述电源供给单元通过所述MOS管与所述驱动单元的电源端相连，所述驱动单元的第三信号输入端与所述第一微控制单元通信连接；
所述第一微控制单元用于控制所述驱动单元驱动接触器开闭；
所述第二微控制单元用于基于所述第一微控制单元的工作状态，控制MOS管的工作状态，以及在所述第一微控制单元处于故障状态的情况下，控制所述驱动单元驱动接触器开闭；
所述MOS管用于基于所述第二微控制单元的第一输出端的电压信号，将所述电源供给单元提供的电力输送给所述驱动单元。
可选地，所述电池管理系统还包括三极管，所述第二微控制单元的第一输出端通过所述三极管与所述MOS管的栅极相连；
所述三极管用于根据所述第二微控制单元的第一输出端的电平信号，向所述MOS管的栅极提供导通电压。
可选地，所述第二微控制单元的第一输出端通过所述三极管与所述MOS管的栅极相连具体为：
所述第二微控制单元的第一输出端与所述三极管的基极相连，所述三极管的集电极与所述MOS管的栅极相连，其中，所述三极管的发射极用于接地。
可选地，所述三极管用于根据所述第二微控制单元的第一输出端的电平信号，向所述MOS管的栅极提供导通电压，包括：
在所述第二微控制单元的第一输出端输出第一电平信号的情况下，所述三极管导通，以向所述MOS管的栅极提供导通电压；
在所述第二微控制单元的第一输出端输出第二电平信号的情况下，所述三极管断开，以切断向所述MOS管的栅极提供导通电压。
可选地，所述电池管理系统还包括：反相器；
所述驱动单元的第一信号输入端与所述第二微控制单元的第二输出端通信连接；
所述驱动单元的第二信号输入端通过所述反相器与所述第二微控制单元的第二输出端通信连接。
可选地，所述电源供给单元通过所述MOS管与所述驱动单元的电源端相连，具体为：
所述电源供给单元与所述MOS管的源极相连；
所述MOS管的栅极与所述第二微控制单元的第一输出端相连；
所述MOS管的漏极与所述驱动单元的电源端相连。
可选地，所述第二微控制单元用于在所述第一微控制单元处于故障状态的情况下，控制所述驱动单元驱动接触器开闭具体包括：
所述第二微控制单元在接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元的第一输出端以及第二输出端输出第一电平信号；
在未接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号。
可选地，所述第二微控制单元控制所述第二微控制单元的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，包括：
控制所述第二微控制单元的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，并启动计时；
若所述计时达到预设时长且所述第二微控制单元未接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元的第一输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，以切断向所述MOS管的栅极提供导通电压。
可选地，所述第二微控制单元还用于：
若所述计时未达到所述预设时长且所述第二微控制单元接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元的第二输出端由所述第二电平信号切换至所述第一电平信号。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种车辆，所述车辆包括第一方面任一项所述的电池管理系统。
通过上述技术方案，至少可以达到以下有益效果：
通过在第一微控制单元处于非故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力，根据第一微控制单元的控制信号驱动接触器开闭，在第一微控制单元处于故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力，根据第二微控制单元的控制信号驱动接触器开闭。这样，可以提高电池管理系统运行的稳定性，提高控制接触器的稳定性，提高电动汽车行驶的安全性。可以有效地降低接触器损坏的风险，降低电动汽车高压设备发生故障的风险。并且，该电路结构简单，电路自身发生故障的概率较低，因而，可以保障电池管理系统控制接触器开闭的可靠性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池管理系统的框图。
图2是根据一示例性实施例示出的另一种电池管理系统的框图。
图3是根据一示例性实施例示出的另一种电池管理系统的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
需要说明的是，在本公开中，说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必理解为描述特定的顺序或先后次序。
为解决上述技术问题，本公开提供一种电池管理系统100。图1是根据一示例性实施例示出的一种电池管理系统100的框图，如图1所示，所述电池管理系统100包括：
第一微控制单元110、电源供给单元120、MOS管130、与第一微控制单元110通信连接的第二微控制单元140、与第二微控制单元140的第二输出端通信连接的驱动单元150，其中，电源供给单元120通过MOS管130与驱动单元150的电源端相连，驱动单元150的第三信号输入端与第一微控制单元110通信连接。
其中，第一微控制单元110用于控制驱动单元150驱动接触器开闭。
第二微控制单元140用于基于第一微控制单元110的工作状态，控制MOS管130的工作状态，以及在第一微控制单元110处于故障状态的情况下，控制驱动单元150驱动接触器开闭。
MOS管130用于基于第二微控制单元140的第一输出端的电压信号，将电源供给单元120提供的电力输送给驱动单元150。
具体地，驱动单元150可以基于MOS管130提供的电力，根据第一微控制单元110以及第二微控制单元140的控制信号，驱动接触器开闭。
可选地，驱动单元150可以包括控制芯片和高边驱动芯片，例如，控制芯片可以是MC12XS6D1，控制芯片可以基于第一微控制单元110以及第二微控制单元140的控制信号，生成控制高边驱动芯片的驱动信号，高边驱动芯片可以根据驱动信号，驱动接触器闭合，或者驱动接触器断开。
具体地，第一微控制单元110通过SPI(Serial Peripheral Interface串行外设接口)与第二微控制单元140通信连接，进而第一微控制单元110与第二微控制单元140可以双向通信，第一微控制单元110可以向第二微控制单元140发送工作状态信息，也可以接收第二微控制单元140发送的请求信息，例如，第二微控制单元140发送请求确认第一微控制单元110是否正常工作的信息。第一微控制单元110通过SPI与驱动单元150通信连接，进而第一微控制单元110与驱动单元150可以双向通信，第一微控制单元110可以向驱动单元150发送控制指令，也可以接收驱动单元150发送的反馈信息，例如，第一微控制单元110可以通过SPI向驱动单元150发送控制接触器闭合的指令，驱动单元150在驱动接触器闭合后发送闭合反馈信息。这样，可以双向、快速地传递数据。
第一微控制单元110设置有故障搜集和控制单元FCCU，可以监控第一微控制单元110的完整性状态，进而第二微控制单元140可以基于第一微控制单元110的完整性状态，确定第一微控制单元110是否处于非故障状态。
具体实施时，在第一微控制单元110处于非故障状态(正常工作状态)的情况下，由第一微控制单元110控制驱动单元驱动接触器开闭，例如，驱动单元输出12V电压，驱动接触器切换至开启状态，驱动单元停止输出12V电压，接触器在断开12V电压的情况下切换至断开状态。此时，第一微控制单元110向第二微控制单元140发送表征第一微控制单元110处于非故障状态的信号。
进一步地，第二微控制单元140在接收到该表征第一微控制单元110处于非故障状态的信号的情况下，第二微控制单元140的第二输出端以及第一输出端均输出5V高电平信号。
进一步地，在第二微控制单元140的第一输出端输出5V高电平信号的情况下，MOS管130导通，将电源供给单元120提供的12V电力输送给驱动单元150。并且，驱动单元150在接收到第二微控制单元140的第二输出端输出的5V高电平信号的情况下，根据第一微控制单元110的控制信号，驱动接触器开闭。
进一步地，第二微控制单元140在未接收到该表征第一微控制单元110处于非故障状态的信号的情况下，第二微控制单元140的第二输出端5V的高电平信号拉低，即第二微控制单元140的第二输出端0V低电平信号，第一输出端保持输出5V高电平信号。并且，驱动单元150在接收到第二微控制单元140的第二输出端输出的0V低电平信号的情况下，根据第二微控制单元140的控制信号，驱动接触器开闭。
通过在第一微控制单元处于非故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力，根据第一微控制单元的控制信号驱动接触器开闭，在第一微控制单元处于故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力，根据第二微控制单元的控制信号驱动接触器开闭。这样，可以提高电池管理系统运行的稳定性，提高控制接触器的稳定性，提高电动汽车行驶的安全性。可以有效地降低接触器损坏的风险，降低电动汽车高压设备发生故障的风险。并且，该电路结构简单，电路自身发生故障的概率较低，因而，可以保障电池管理系统控制接触器开闭的可靠性。
可选地，图2是根据一示例性实施例示出的另一种电池管理系统的框图，如图2所示，所述电池管理系统100还包括三极管160，第二微控制单元140的第一输出端通过三极管160与MOS管130的栅极相连。
三极管130用于根据第二微控制单元140的第一输出端的电平信号，向MOS管130的栅极提供导通电压。
可选地，第二微控制单元140的第一输出端通过三极管160与MOS管130的栅极相连具体为：
第二微控制单元140的第一输出端与三极管160的基极相连，三极管160的集电极与MOS管130的栅极相连，其中，三极管160的发射极用于接地。
可选地，三极管160用于根据第二微控制单元140的第一输出端的电平信号，向MOS管130的栅极提供导通电压，包括：
在第二微控制单元140的第一输出端输出第一电平信号的情况下，三极管160导通，以向MOS管130的栅极提供导通电压；
在第二微控制单元140的第一输出端输出第二电平信号的情况下，三极管160断开，以切断向MOS管130的栅极提供导通电压。
示例地，若第二微控制单元140接收到第一微控制单元110发送的表征第一微控制单元110处于非故障状态的信号，则第二微控制单元140的第一输出端输出第一电平信号为5V，三极管160导通，三极管的电流放大系数为1，三极管160的集电极输出5V电压到MOS管130的栅极，该5电压为提供给MOS管130栅极导通电压。
进一步地，在第二微控制单元140的第一输出端输出第二电平信号为0V的情况下，三极管160断开，以切断向MOS管130的栅极提供导通电压。
可选地，图3是根据一示例性实施例示出的另一种电池管理系统的框图，如图3所示，所述电池管理系统100还包括：反相器170；
驱动单元150的第一信号输入端与第二微控制单元140的第二输出端通信连接；
驱动单元150的第二信号输入端通过反相器170与第二微控制单元140的第二输出端通信连接。
示例地，在第二微控制单元140的第二输出端输出5V高电平信号的情况下，驱动单元150的第一信号输入端输入5V高电平信号，经过反相器170的5V高电平信号转换为0V的低电平信号，驱动单元150的第二信号输入端输入0V低平信号。在这种情况下，驱动单元150的输出端输出驱动信号取决于第一微控制单元110的控制信号，即由第一微控制单元110控制驱动单元150驱动接触器的开闭。
在第二微控制单元140的第二输出端输出0V低电平信号的情况下，驱动单元150的第一信号输入端输入0V低电平信号，经过反相器170的0V低电平信号转换为5V的高电平信号，驱动单元150的第二信号输入端输入5V高平信号。在这种情况下，驱动单元150的输出端输出驱动信号取决于第二微控制单元140的控制信号，即由第二微控制单元140控制驱动单元150驱动接触器的开闭。
采用上述电池管理系统，在第一微控制单元处于故障状态下，驱动单元基于MOS管提供的电力以及第一信号输入端、第二信号输入端的电平变化，根据第二微控制单元的控制信号驱动接触器开闭。这样，可以提高电池管理系统运行的稳定性，提高控制接触器的稳定性，提高电动汽车行驶的安全性。
可选地，所述电源供给单元通过所述MOS管与所述驱动单元的电源端相连，具体为：
电源供给单元120与MOS管130的源极相连；
MOS管130的栅极与第二微控制单元140的第一输出端相连；
MOS管130的漏极与驱动单元150的电源端相连。
示例地，在第二微控制单元140的第一输出端输出5V的第一电平信号的情况下，MOS管130的栅极接入导通电压，MOS管导通，将电源供给单元120输送的10V电力提供给驱动单元150。
在第二微控制单元140的第一输出端输出0V的第二电平信号的情况下，MOS管130的栅极未接入导通电压，MOS管截止，切断电源供给单元120输送给驱动单元150的10V电力。
可选地，所述第二微控制单元140用于在所述第一微控制单元110处于故障状态的情况下，控制所述驱动单元150驱动接触器开闭具体包括：
所述第二微控制单元140在接收到所述第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元140的第一输出端以及第二输出端输出第一电平信号；
在未接收到所述第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元140的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号。
具体实施时，第二微控制单元140在接收到所述第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元140的第一输出端以及第二输出端输出5V高电平信号。
进一步地，在未接收到第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元140的第二输出端由5V高电平信号切换至0V低电平信号。这样，驱动单元可以基于第二微控制单元140的第二输出端的电平信号，根据第一微控制单元110以及第二微控制单元140的控制信号，驱动所述接触器开闭，提高了电池管理系统运行的稳定性，提高了控制接触器的稳定性，提高了电动汽车行驶的安全性。
可选地，所述第二微控制单元140在未接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号的情况下，第二微控制单元140发出警告信息，以在车辆的组合仪表展示第一微控制单元110处于故障状态的信息，或者，第一微控制单元110发出警告信息，以在车辆的组合仪表展示第一微控制单元110处于故障状态的信息。这样，可以及时提醒驾驶员电池管理系统的第一微控制单元处于故障状态，以便驾驶员及时处理，提高了电动汽车行驶的安全性。
可选地，所述第二微控制单元140控制所述第二微控制单元140的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，包括：
控制所述第二微控制单元140的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，并启动计时；
若所述计时达到预设时长且所述第二微控制单元140未接收到所述第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元140的第一输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，以切断向所述MOS管130的栅极提供导通电压。
示例地，控制所述第二微控制单元140的第二输出端由5V高电平信号切换至0V低电平信号，并启动计时。若计时时长达到预设时长2分钟，且所述第二微控制单元140未接收到所述第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号，控制第二微控制单元140的第一输出端由5V高电平信号切换至0V低电平信号。MOS管130在第二微控制单元的第一输出端的0V电压信号的情况下，MOS管130截止，停止将电源供给单元120提供的电力输送给驱动单元150。
或者，三极管160在第二微控制单元的第一输出端的0V电压信号的情况下，三极管160截止，切断向MOS管130的栅极提供导通电压，MOS管130在失去导通电压的情况下，MOS管130截止，停止将电源供给单元120提供的电力输送给驱动单元150。
进一步地，驱动单元150在失去工作电力的情况下，停止驱动接触器处于闭合状态，接触器断开。
可选地，所述第二微控制单元140还用于：
若所述计时未达到所述预设时长且所述第二微控制单元140接收到所述第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元140的第二输出端由所述第二电平信号切换至所述第一电平信号。
示例地，若在启动计时后1分钟后，即计时未达到预设时长为2分钟，第二微控制单元140接收到第一微控制单元110发送的表征所述第一微控制单元110处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元140的第二输出端由0V的第二电平信号切换至5V的第一电平信号。这样，驱动单元150可以继续基于第一微控制单元110的控制信号，驱动接触器开闭。保证了电池管理系统的稳定运行。
根据本公开实施例还提供一种车辆，所述车辆包括上述任一项所述的电池管理系统。
具体实施时，该车辆可以是纯电动车BEV(Battery Electric vehicle)，也可以是增程式电动车EREV(Extended-Range Electric Vehicles)，还可以是混合电动汽车HEV(Hybrid Electric vehicle)和插电式混合动力汽车PHEV(Plug-in Hybrid Electricvehicle)。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括：
第一微控制单元、电源供给单元、MOS管、与所述第一微控制单元通信连接的第二微控制单元、与所述第二微控制单元的第二输出端通信连接的驱动单元，其中，所述电源供给单元通过所述MOS管与所述驱动单元的电源端相连，所述驱动单元的第三信号输入端与所述第一微控制单元通信连接；
所述第一微控制单元用于控制所述驱动单元驱动接触器开闭；
所述第二微控制单元用于基于所述第一微控制单元的工作状态，控制MOS管的工作状态，以及在所述第一微控制单元处于故障状态的情况下，控制所述驱动单元驱动接触器开闭；
所述MOS管用于基于所述第二微控制单元的第一输出端的电压信号，将所述电源供给单元提供的电力输送给所述驱动单元。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括三极管，所述第二微控制单元的第一输出端通过所述三极管与所述MOS管的栅极相连；
所述三极管用于根据所述第二微控制单元的第一输出端的电平信号，向所述MOS管的栅极提供导通电压。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二微控制单元的第一输出端通过所述三极管与所述MOS管的栅极相连具体为：
所述第二微控制单元的第一输出端与所述三极管的基极相连，所述三极管的集电极与所述MOS管的栅极相连，其中，所述三极管的发射极用于接地。
4.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述三极管用于根据所述第二微控制单元的第一输出端的电平信号，向所述MOS管的栅极提供导通电压，包括：
在所述第二微控制单元的第一输出端输出第一电平信号的情况下，所述三极管导通，以向所述MOS管的栅极提供导通电压；
在所述第二微控制单元的第一输出端输出第二电平信号的情况下，所述三极管断开，以切断向所述MOS管的栅极提供导通电压。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括：反相器；
所述驱动单元的第一信号输入端与所述第二微控制单元的第二输出端通信连接；
所述驱动单元的第二信号输入端通过所述反相器与所述第二微控制单元的第二输出端通信连接。
6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电源供给单元通过所述MOS管与所述驱动单元的电源端相连，具体为：
所述电源供给单元与所述MOS管的源极相连；
所述MOS管的栅极与所述第二微控制单元的第一输出端相连；
所述MOS管的漏极与所述驱动单元的电源端相连。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二微控制单元用于在所述第一微控制单元处于故障状态的情况下，控制所述驱动单元驱动接触器开闭具体包括：
所述第二微控制单元在接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元的第一输出端以及第二输出端输出第一电平信号；
在未接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号的情况下，控制所述第二微控制单元的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二微控制单元控制所述第二微控制单元的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，包括：
控制所述第二微控制单元的第二输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，并启动计时；
若所述计时达到预设时长且所述第二微控制单元未接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元的第一输出端由第一电平信号切换至第二电平信号，以切断向所述MOS管的栅极提供导通电压。
9.根据权利要求8所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二微控制单元还用于：
若所述计时未达到所述预设时长且所述第二微控制单元接收到所述第一微控制单元发送的表征所述第一微控制单元处于非故障状态的信号，则控制所述第二微控制单元的第二输出端由所述第二电平信号切换至所述第一电平信号。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9任一项所述的电池管理系统。
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