CN114977395A - 一种电池管理系统关键信号故障检测装置、方法及车辆 - Google Patents

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刘渺然
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Abstract

本发明公开了一种电池管理系统关键信号故障检测装置、方法及车辆，属于故障检测的技术领域，包括分别与MCU微处理器控制单元连接的SPI通讯线和MOS控制单元电性连接，所述SPI通讯线与关键信号采集单元电性连接，所述MOS控制单元分别与关键信号采集单元和调压单元电性连接，所述调压单元通过电压采样线与待测量电压电性连接。本发明可以通过MCU微处理器控制单元内部程序控制是否需开启冗余通道校验，减少电池管理系统功耗；若关键信号采集单元关键信号采集值出现异常，MCU微处理器控制单元端关键信号采集值可作为备用输入信号，短时间内维持电池管理系统数据处理和计算，包含了SPI故障的可能性，故障覆盖度较全面且成本较低。

Description

一种电池管理系统关键信号故障检测装置、方法及车辆
技术领域
本发明公开了一种电池管理系统关键信号故障检测装置、方法及车辆，属于故障检测的技术领域。
背景技术
现有电池管理系统对于关键信号采集故障识别仅能识别关键信号采集线路故障，若关键信号采集单元本身或关键信号采集单元与主芯片之间通信存在故障的情况无法识别，造成问题排查困难。仅使用单通道AD采集一旦发生此类故障会存在误报、漏报的可能，处理不及时可能危及驾驶员安全。
发明内容
本发明提供一种电池管理系统关键信号故障检测装置、方法及车辆，通过关键信号采集单元和MCU微处理器控制单元双AD通道采样，可以识别出线路故障以及芯片或芯片通信故障，有效节约了问题排查时间成本。
本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种电池管理系统关键信号故障检测装置，包括分别与MCU微处理器控制单元连接的SPI通讯线和MOS控制单元电性连接，所述SPI通讯线与关键信号采集单元电性连接，所述MOS控制单元分别与关键信号采集单元和调压单元电性连接，所述调压单元通过电压采样线与待测量电压电性连接。
优选的是，所述调压单元包括通过电压采样线与待测量电压电性连接高压模块，所述高压模块与隔离保护模块电性连接，所述隔离保护模块与分压模块电性连接，所述分压模块与低压模块电性连接，所述低压模块分别与MOS控制单元和关键信号采集单元的关键信号采集端口电性连接。
优选的是，所述高压模块用于接收待测量电压产生较高的电压值，所述隔离保护模块用于安全隔离、过压保护及稳压作用，所述分压模块用于按分压比调整为关键信号采集单元和MCU微处理器控制单元的关键信号采集端口的量程范围内电压值，所述低压模块用于输出电压值。
优选的是，所述关键信号采集单元的SPI通讯端口通过SPI通讯线与微处理器控制单元的SPI通讯端口电性连接。
优选的是，所述关键信号采集单元用于由模拟量转化为数字量并通过SPI信号实现与微处理器控制单元的通讯。
优选的是，所述MCU微处理器控制单元的冗余关键信号采集端口通过MOS控制单元与分压模块低压模块电性连接，所述MCU微处理器控制单元的冗余关键信号采集使能端口与MOS控制单元电性连接。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种电池管理系统关键信号故障检测方法，其特征在于，包括：
所述MCU微处理器控制单元通过关键信号采集单元获取当前调压单元的低压模块电压值；
根据所述当前调压单元的低压模块电压值进行分压处理得到第一实际电压值；
通过所述第一实际电压值判断是否超出理论工作电压范围：
是，所述MCU微处理器控制单元向MOS控制单元发送导通信号，执行下一步骤；
否，重复获取所述当前调压单元的低压模块电压值；
所述MCU微处理器控制单元通过MOS控制单元获取当前调压单元的低压模块非转化电压值；
根据所述当前调压单元的低压模块非转化电压值进行分压处理得到第二实际电压值；
通过所述第一实际电压值与第二实际电压值差值的绝对值判断是否超过所设定允许误差值：
是，判断为关键信号采集单元或SPI通信故障，立刻发送故障并快速执行系统下电流程。
否，判断为采样线路故障，立刻发送故障，使用第二实际电压值进行计算维持至此驾驶循环结束。
优选的是，在所述MCU微处理器控制单元通过关键信号采集单元获取当前调压单元的低压模块电压值之前，包括：
所述MCU微处理器控制单元向关键信号采集单元发送请求获取当前调压单元的低压模块电压值指令；
根据本发明实施例的第三方面，提供一种动力电池包，包括第一方面所述的电池管理系统关键信号故障检测装置。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种车辆，包括车辆本体和第三方面所述的动力电池包。
本发明相对于现有而言具有的有益效果：
本发明公开了一种电池管理系统关键信号故障检测装置、方法及车辆，可以通过MCU微处理器控制单元内部程序控制是否需开启冗余通道校验，减少电池管理系统功耗；若关键信号采集单元关键信号采集值出现异常，MCU微处理器控制单元端关键信号采集值可作为备用输入信号，短时间内维持电池管理系统数据处理和计算，包含了SPI故障的可能性，故障覆盖度较全面且成本较低。
附图说明
图1是本发明一种电池管理系统关键信号故障检测装置的电气连接图。
图2是本发明一种电池管理系统关键信号故障检测方法的流程图。
其中：
100-MCU微处理器控制单元；
200-关键信号采集单元；
300-MOS控制单元。
具体实施方式
以下根据附图1-2对本发明做进一步说明：
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种电池管理系统关键信号故障检测装置，包括：MCU微处理器控制单元100、关键信号采集单元200、SPI通讯线、调压单元、电压采样线和MOS控制单元300,下面将详细介绍一下上述各组件的连接关系。
首先介绍一下调压单元，调压单元包括：高压模块、隔离保护模块、分压模块和低压模块，高压模块的HV0、HV1、HV2和HV3接口通过电压采样线与待测量电压电性连接，其用于接收待测量电压产生较高的电压值，高压模块与隔离保护模块电性连接，隔离保护模块用于安全隔离、过压保护及稳压作用，隔离保护模块与分压模块电性连接，分压模块用于按分压比调整为关键信号采集单元200和MCU微处理器控制单元100的关键信号采集端口的量程范围内电压值，分压模块与低压模块电性连接，低压模块分别与MOS控制单元300和关键信号采集单元200的关键信号采集端口电性连接，低压模块的LV0、LV1、LV2和LV3接口用于输出电压值，低压模块周期读取调压单元低压模块电压值。
关键信号采集单元200的SPI通讯端口通过SPI通讯线与微处理器控制单元的SPI通讯端口电性连接，将低压信号传入关键信号采集单元采样数据由模拟量转化为数字量，通过SPI信号实现与MCU微处理器控制单元的通讯，关键信号采集单元200采用ADBMS2950。
MCU微处理器控制单元100的冗余关键信号采集端口为P0.0、P0.1、P0.2和P0.3，通过MOS控制单元300与分压模块低压模块电性连接，用于关键信号采集信号进行采样，MCU微处理器控制单元100的冗余关键信号采集使能端口为P0.4，其与MOS控制单元电性连接，控制MOS管的通断。冗余关键信号采集端口配置为ADC Port，冗余关键信号采集使能端口配置为DIO Port，SPI通讯端口为MOSI、MISO、SCLK和CS，其配置与其相连的关键信号采集单元的配置保持一致，冗余关键信号采集使能端口输出为高电平，MOS控制单元导通，MCU微处理器控制单元冗余关键信号采集端口接入关键信号采集信号进行采样；冗余关键信号采集使能端口输出为低电平，MOS控制单元断开，MCU微处理器控制单元冗余关键信号采集端口悬空，关键信号采集功能关闭，MCU微处理器控制单元100采用TC275。
MOS控制单元300由四组MOS管组成，通过MCU微处理器控制单元冗余关键信号采集使能端口电平状态，改变MOS管的通断，分别控制MCU微处理器控制单元四组冗余关键信号采集端口的通断。
如图2所示，本发明第二实施例在第一实施例的基础上提供了一种电池管理系统关键信号故障检测方法，具体步骤包括：
MCU微处理器控制单元100向关键信号采集单元200发送请求获取当前调压单元的低压模块电压值指令；
MCU微处理器控制单元100通过关键信号采集单元200获取当前调压单元的低压模块电压值；
根据当前调压单元的低压模块电压值进行分压处理得到第一实际电压值；
通过所述第一实际电压值判断是否超出理论工作电压范围：
是，所述MCU微处理器控制单元100向MOS控制单元300发送导通信号，也即是MCU微处理器控制单元冗余关键信号采集使能端口P0.4由低电平跳转至高电平，执行下一步骤；
否，重复获取当前调压单元的低压模块电压值；
MCU微处理器控制单元100通过MOS控制单元300获取当前调压单元的低压模块非转化电压值；
根据当前调压单元的低压模块非转化电压值进行分压处理得到第二实际电压值；
通过第一实际电压值与第二实际电压值差值的绝对值判断是否超过所设定允许误差值：
是，判断为关键信号采集单元或SPI通信故障，立刻发送故障并快速执行系统下电流程。
否，判断为采样线路故障，立刻发送故障，使用第二实际电压值进行计算维持至此驾驶循环结束。
本发明第三实施例在第一实施例的基础上提供了一种动力电池包，包括第一实施例所述的电池管理系统关键信号故障检测装置。
本发明第四实施例在第三实施例的基础上提供了一种车辆，包括车辆本体和第三实施例所述的动力电池包。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种电池管理系统关键信号故障检测装置，其特征在于，包括分别与MCU微处理器控制单元(100)连接的SPI通讯线和MOS控制单元(300)电性连接，所述SPI通讯线与关键信号采集单元(200)电性连接，所述MOS控制单元(300)分别与关键信号采集单元(200)和调压单元电性连接，所述调压单元通过电压采样线与待测量电压电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种电池管理系统关键信号故障检测装置，其特征在于，所述调压单元包括通过电压采样线与待测量电压电性连接高压模块，所述高压模块与隔离保护模块电性连接，所述隔离保护模块与分压模块电性连接，所述分压模块与低压模块电性连接，所述低压模块分别与MOS控制单元(300)和关键信号采集单元(200)的关键信号采集端口电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种电池管理系统关键信号故障检测装置，其特征在于，所述高压模块用于接收待测量电压产生较高的电压值，所述隔离保护模块用于安全隔离、过压保护及稳压作用，所述分压模块用于按分压比调整为关键信号采集单元(200)和MCU微处理器控制单元(100)的关键信号采集端口的量程范围内电压值，所述低压模块用于输出电压值。
4.根据权利要求3所述的一种电池管理系统关键信号故障检测装置，其特征在于，所述关键信号采集单元(200)的SPI通讯端口通过SPI通讯线与微处理器控制单元的SPI通讯端口电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种电池管理系统关键信号故障检测装置，其特征在于，所述关键信号采集单元(200)用于由模拟量转化为数字量并通过SPI信号实现与微处理器控制单元的通讯。
6.根据权利要求5所述的一种电池管理系统关键信号故障检测装置，其特征在于，所述MCU微处理器控制单元(100)的冗余关键信号采集端口通过MOS控制单元(300)与分压模块低压模块电性连接，所述MCU微处理器控制单元(100)的冗余关键信号采集使能端口与MOS控制单元电性连接。
7.一种电池管理系统关键信号故障检测方法，其特征在于，包括：
所述MCU微处理器控制单元(100)通过关键信号采集单元(200)获取当前调压单元的低压模块电压值；
根据所述当前调压单元的低压模块电压值进行分压处理得到第一实际电压值；
通过所述第一实际电压值判断是否超出理论工作电压范围：
是，所述MCU微处理器控制单元(100)向MOS控制单元(300)发送导通信号，执行下一步骤；
否，重复获取所述当前调压单元的低压模块电压值；
所述MCU微处理器控制单元(100)通过MOS控制单元(300)获取当前调压单元的低压模块非转化电压值；
根据所述当前调压单元的低压模块非转化电压值进行分压处理得到第二实际电压值；
通过所述第一实际电压值与第二实际电压值差值的绝对值判断是否超过所设定允许误差值：
是，判断为关键信号采集单元或SPI通信故障，立刻发送故障并快速执行系统下电流程。
否，判断为采样线路故障，立刻发送故障，使用第二实际电压值进行计算维持至此驾驶循环结束。
8.根据权利要求7所述的一种电池管理系统关键信号故障检测方法，其特征在于，在所述MCU微处理器控制单元(100)通过关键信号采集单元(200)获取当前调压单元的低压模块电压值之前，包括：
所述MCU微处理器控制单元(100)向关键信号采集单元(200)发送请求获取当前调压单元的低压模块电压值指令。
9.一种动力电池包，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的电池管理系统关键信号故障检测装置。
10.一种车辆，其特征在于，包括车辆本体和如权利要求9所述的动力电池包。
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