CN112986835A - 动力电池的模拟前端监测电路 - Google Patents

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CN112986835A CN202110320135.6A CN202110320135A CN112986835A CN 112986835 A CN112986835 A CN 112986835A CN 202110320135 A CN202110320135 A CN 202110320135A CN 112986835 A CN112986835 A CN 112986835A
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张旭
曹维
李康
市濑俊彦
万应兵
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    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及动力电池的技术领域，具体涉及一种动力电池的模拟前端监测电路。包括电池控制单元模块和若干个模拟前端模块，所述模拟前端模块之间通过菊花链拓扑级联，每个模拟前端模块的连接端子处均设有低压变压器，最后一个模拟前端模块与电池控制单元模块之间连接有电流传感器，电流传感器的数据输出端与电池控制单元模块的数据输入端之间设有高压变压器。在AFE于BCU之间采用电流传感器连接，并在电流传感器与BCU连接端设置高压变压器，保证了整个前端监测电路的抗噪声效果。

Description

动力电池的模拟前端监测电路
技术领域
本发明涉及动力电池的技术领域，具体涉及一种动力电池的模拟前端监测电路。
背景技术
IEC 60950对高电压绝缘的法规规定了家用电器的高电压安全性，绝缘的种类根据用途分为单次绝缘、功能绝缘、双重绝缘、强化绝缘等。在汽车方面，目前还没有法律规定，各汽车公司都在自己公司进行限制，但很多公司参照IEC 60950。由于AFE(模拟前端模块)中时常存在高电压，需要10年以上的连续耐压保证，因此需要强化绝缘。在动力电池组内部，多个电池串并联在一起，对外输出高电压、高功率。为了检测电池组内部电池单体的电压、温度，将10-15个电池单体作为一个模组，每个模组都设有电池监测电路—模拟前端(AFE)。
如图1所示，现有的前端监测电路中，为了AFE的标准化，在AFE和AFE之间通过高压绝缘通信方式连接，即所有AFE都使用高电压绝缘变压器。但其导致整个前端监测电路体积大，且成本高。
而现有的前端监测电路中，为减小体积，控制成本，还有一种方案，如图2所示，在AFE和AFE之间全部采用高耐压电容器。但其又导致产品抗噪声性能显著下降，达不到较佳的使用效果。
因此，在动力电池的模拟前端监测电路中，如何在减小电路体积，降低成本的前提下保证较好的抗噪声性能成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种动力电池的模拟前端监测电路，能够使AFE小型化，模拟前端监测电路小型化，并保证了较好的抗噪声性能。
本发明技术方案为：一种动力电池的模拟前端监测电路，包括电池控制单元模块和若干个模拟前端模块，所述模拟前端模块之间通过菊花链拓扑级联，所述模拟前端模块用于采集各电池组数据信息并输出至电池控制单元模块，每个所述模拟前端模块的连接端子处均设有低压变压器，最后一个所述模拟前端模块与电池控制单元模块之间连接有电流传感器，所述电流传感器的数据输出端与电池控制单元模块的数据输入端之间设有高压变压器。
较为优选的，所述模拟前端模块的连接端子包括数据输入端和数据输出端，所述模拟前端模块的数据输入端、数据输出端、电流传感器的数据输入端均设有低压变压器。
较为优选的，所述模拟前端模块的连接端子包括数据输入端和数据输出端，所述模拟前端模块的数据输入端、所述电流传感器的数据输入端均设有高耐压电容器，所述模拟前端模块的数据输出端设有低压变压器。
较为优选的，所述模拟前端模块的数据输入端与低压变压器之间设有保护电路。
较为优选的，所述保护电路包括电阻器或熔断器。
较为优选的，所述低压变压器的初级线圈与模拟前端模块的芯片采样引脚连接，所述低压变压器的次级线圈与模拟前端模块的数据输入连接端子连接。
本发明的有益效果为：在AFE于BCU之间采用电流传感器连接，并在电流传感器与BCU连接端设置高压变压器，保证了整个前端监测电路的抗噪声效果。在此基础上，通过将AFE中原有的高压变压器替换为低压变压器，实现了AFE的小型化。在模拟前端模块的数据输入端与第一低压变压器之间设有保护电路，使电池模块在连接AFE的状态下断开时，能防止绝缘变压器烧损。在模拟前端模块的数据输入端设置高耐压电容器，数据输出端设置低压变压器，同样能实现AFE的小型化。
附图说明
图1、图2为现有动力电池的模拟前端监测电路示意图；
图3为本发明第一种实施例的电路示意图；
图4为本发明第二种实施例的电路示意图；
图5为本发明第三种实施例的电路示意图；
图中：1-电池组，2-模拟前端模块，3-电池控制单元模块，4-高压变压器，5-数据输入端，6-数据输出端，7-电流传感器，8-高耐压电容器，9-低压变压器，10-保护电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
一种动力电池的模拟前端监测电路，包括电池控制单元模块3(BCU)若干个模拟前端模块3，模拟前端模块3之间通过菊花链拓扑级联，模拟前端模块3用于采集各电池组1数据信息并输出至电池控制单元模块3，每个模拟前端模块3的连接端子处均设有低压变压器9，最后一个模拟前端模块3与电池控制单元模块3之间连接有电流传感器7(CurrentSensor)，电流传感器7的数据输出端与电池控制单元模块3的数据输入端之间设有高压变压器4。
低压变压器9的初级线圈与模拟前端模块3的芯片采样引脚连接，低压变压器9的次级线圈与模拟前端模块3的数据输入连接端子连接。
实施例一
如图3所示，模拟前端模块3的连接端子包括数据输入端5和数据输出端6，模拟前端模块3的数据输入端5、数据输出端6、电流传感器7的数据输入端均设有低压变压器9。
实施例二
如图4所示，相较于实施例一，模拟前端模块3的数据输入端5与低压变压器9之间设有保护电路10。保护电路10包括电阻器、熔断器、PTC中任意一种或多种保护元件。
实施例三
如图5所示，模拟前端模块3的连接端子包括数据输入端5和数据输出端6，模拟前端模块3的数据输入端5、电流传感器7的数据输入端均设有高耐压电容器8，模拟前端模块3的数据输出端6设有低压变压器9。
在本发明的结构中，在AFE之间对于一个电池模块的电压进行低电压绝缘，从AFE到BCU之间通过另一个电路(例如目前的电流传感器(Current sensor))连接。使目前的电流传感器(Current sensor)和BCU之间的绝缘成为高电压绝缘。因此，在不降低AFE对噪声性能的情况下，可以实现小型化、低价格化。
在EV、PHEV、HEV用动力电池组和该电池组用电池控制电路中，动力电池通过多个单电池串联连接来实现高电压。测量上述动力电池组的各个电压、温度并进行电池均衡放电的电池测量模块(AFE)。例如，12个电池构成模组且由1个AFE负责，240个电池使用20个AFE，每个AFE负责一个电池模块(可防止热插拔的烧损)。上述多个AFE分别通过称为菊花链的通信连接，最终连接到电池控制单元(BCU)上。三个AFE的电路是共用的。各个AFE在串联连接的高电压电池中连接到自己负责的电池模块，将上述电池模块的最低电位作为GND，将最高电位作为V+来运行。高电压电池与车辆的金属外壳(恒定电压GND)绝缘。因此，AFE和BCU之间的通信需要绝缘通信部件，在发明中使用了能够进行高电压绝缘的通信变压器等。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种动力电池的模拟前端监测电路，包括电池控制单元模块(3)和若干个模拟前端模块(3)，所述模拟前端模块(3)之间通过菊花链拓扑级联，所述模拟前端模块(3)用于采集各电池组(1)数据信息并输出至电池控制单元模块(3)，其特征在于：每个所述模拟前端模块(3)的连接端子处均设有低压变压器(9)，最后一个所述模拟前端模块(3)与电池控制单元模块(3)之间连接有电流传感器(7)，所述电流传感器(7)的数据输出端与电池控制单元模块(3)的数据输入端之间设有高压变压器(4)。
2.如权利要求1所述的动力电池的模拟前端监测电路，其特征在于：所述模拟前端模块(3)的连接端子包括数据输入端(5)和数据输出端(6)，所述模拟前端模块(3)的数据输入端(5)、数据输出端(6)、电流传感器(7)的数据输入端均设有低压变压器(9)。
3.如权利要求1所述的动力电池的模拟前端监测电路，其特征在于：所述模拟前端模块(3)的连接端子包括数据输入端(5)和数据输出端(6)，所述模拟前端模块(3)的数据输入端(5)、所述电流传感器(7)的数据输入端均设有高耐压电容器(8)，所述模拟前端模块(3)的数据输出端(6)设有低压变压器(9)。
4.如权利要求2所述的动力电池的模拟前端监测电路，其特征在于：所述模拟前端模块(3)的数据输入端(5)与低压变压器(9)之间设有保护电路(10)。
5.如权利要求4所述的动力电池的模拟前端监测电路，其特征在于：所述保护电路(10)包括电阻器或熔断器。
6.如权利要求2所述的动力电池的模拟前端监测电路，其特征在于：所述低压变压器(9)的初级线圈与模拟前端模块(3)的芯片采样引脚连接，所述低压变压器(9)的次级线圈与模拟前端模块(3)的数据输入连接端子连接。
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